PL198224B1 - Sposób oraz instalacja do obróbki mieszaniny zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne - Google Patents

Abstract

1. Sposób obróbki mieszaniny, zawieraj acej sk ladniki strukturalne i sk ladniki organiczne, któr a umieszcza si e w postaci materia lu usypowego w reaktorze i poddaje si e, przepuszczaj ac przez ni a powietrze procesowe i/lub dodaj ac ciecz wymywaj ac a, aerobowemu rozk ladowi lub aerobowemu suszeniu, usuwaj ac z mieszaniny rozpuszczalne sk ladniki orga- niczne, znamienny tym, ze na mieszanin e (2) dzia la si e impul- sowo lub okresowo podawanym prostopadle i/lub równolegle do kierunku ruchu mieszaniny, spr ezonym powietrzem o ci snieniu powy zej 2*10 5 Pa, wprowadzaj ac w mieszanin e si ly tn ace i zapobiegaj ac powstawaniu w niej kana lów, oraz steruje si e ci snieniem spr ezonego powietrza lub powietrza procesowego. 11. Instalacja do obróbki mieszaniny zawieraj acej sk ladniki strukturalne i sk ladniki organiczne, z reaktorem, któremu przyporz adkowane jest urz adzenie doprowadzaj ace do wpro- wadzania mieszaniny w postaci materia lu usypowego, przy czym w dolnej cz esci i/lub w g lowicy reaktora umieszczone s a wloty do wprowadzania powietrza procesowego i/lub w g lowicy reaktora umieszczony jest rozdzielacz dla cieczy wymywaj acej, oraz z uk ladem spr ezonego powietrza i urz adzeniem odpro- wadzaj acym w dolnej cz esci reaktora, znamienna tym, ze zawiera uk lad spr ezonego powietrza, doprowadzaj acy impul- sowo lub okresowo strumie n powietrza, skierowany prostopa- dle i/lub równolegle do kierunku ruchu mieszaniny, za s uk la- dowi spr ezonego powietrza przyporz adkowany jest uk lad sterowania (126) do zmiany ci snienia spr ezonego powietrza lub powietrza procesowego. PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz instalacja do obróbki mieszaniny zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne.

Tego typu sposób stosuje się przykładowo do obróbki pozostałości odpadów. W niemieckim opisie patentowym nr DE 196 48 731 A1 opisany jest sposób obróbki odpadów, w którym pozostałość odpadów obrabia się w perkolatorze. W drodze tego typu perkolacji lub ekstrakcji z odpadów wymywane są za pomocą ekstrahenta lub środka piorącego składniki organiczne, substancje nieorganiczne oraz ewentualnie rozpuszczalne w wodzie kwasy tłuszczowe. Pozostałość wyjmuje się z perkolatora i po osuszeniu doprowadza do procesu spalania lub wywozi na wysypisko.

Okazało się, że przy użyciu tego sposobu nie jest możliwe usunięcie z pozostałości odpadów składników organicznych w wymaganym zakresie.

Wady tego sposobu obróbki odpadów można wyeliminować za pomocą ujawnionego w międzynarodowym opisie patentowym nr WO 97/27158 A1 sposobu obróbki odpadów biologicznych. W sposobie tym stosuje się perkolator nowego typu, w którym odpady przechodzą przez reaktor w kierunku poziomym (kierunku wzdłużnym), zaś na proces perkolacji nakłada się reakcja biogeniczna pod wpływem doprowadzania tlenu z powietrza (powietrza procesowego).

Doprowadzanie powietrza procesowego powoduje pękanie komórek składników organicznych, zaś uwolnione substancje organiczne odprowadza się za pomocą cieczy wymywającej. Celem uniknięcia tworzenia kanałów wewnątrz odpadów i wprowadzenia sił tnących w reaktorze umieszczone jest mieszadło lub urządzenie tłoczące, które miesza odpady w kierunku pionowym (równolegle do kierunku przepływu płynu wymywającego i powietrza procesowego), a także przemieszcza je w kierunku transportu.

Wadę tego sposobu stanowi fakt, że prowadzenie i mieszanie odpadów wewnątrz reaktora wymaga znacznych nakładów, oddziałujących w istotnym stopniu na koszty inwestycyjne. Tego typu złożona konstrukcja mechaniczna niesie również niebezpieczeństwo przestoju instalacji wskutek uszkodzenia systemu transportowego w reaktorze, co z kolei pociąga za sobą stosunkowo wysokie nakłady związane z konserwacją reaktora. Tego typu przestoje reaktora, spowodowane wymogami konserwacji lub uszkodzeniem w obrębie zewnętrznych elementów reaktora można jednak wyeliminować tylko poprzez zapewnienie odpowiednich przestrzeni buforowych, w których odpady można tymczasowo przechowywać w czasie przestoju reaktora. W niemieckim opisie patentowym nr DE 196 08 586 A1 przedstawiony jest proces gnilny, w którym obrabiany materiał poddaje się działaniu sprężonego powietrza.

Z międzynarodowego opisu patentowego nr WO 94/15893 znany jest sposób mikrobiologicznego rozkładu odpadów organicznych, w którym odpady umieszczone w zbiorniku napowietrza się w sposób ciągły i uderzeniowo, przy czym czasy spoczynku pomiędzy impulsami napowietrzania są zależne od zawartości tlenu w pryzmach odpadów, co stwarza dobre warunki dla aerobowego procesu rozkładu. W tym celu powietrze wprowadza się do odpadów od dołu i ponownie odciąga względnie odprowadza nad odpadami. Po zakończeniu procesu rozkładu materiał odpadowy można usunąć ze zbiornika przez umieszczoną w dnie zasuwę.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki mieszaniny, zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne, oraz instalacji, w których przy minimalnych nakładach technicznych zachodzi wystarczający rozpad składników organicznych.

Sposób obróbki mieszaniny, zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne, którą umieszcza się w postaci materiału usypowego w reaktorze i poddaje się, przepuszczając przez nią powietrze procesowe i/lub dodając ciecz wymywającą, aerobowemu rozkładowi lub aerobowemu suszeniu, usuwając z mieszaniny rozpuszczalne składniki organiczne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na mieszaninę działa się impulsowo lub okresowo podawanym prostopadle i/lub równolegle do kierunku ruchu mieszaniny, sprężonym powietrzem o ciśnieniu powyżej 2*10⁵ Pa, wprowadzając w mieszaninę siły tnące i zapobiegając powstawaniu w niej kanałów, oraz steruje się ciśnieniem sprężonego powietrza lub powietrza procesowego.

Korzystnie sprężone powietrze, względnie powietrze procesowe doprowadza się przez dysze w głowicy i/lub dolnej części reaktora.

Korzystnie powietrze procesowe i sprężone powietrze doprowadza się przez te same dysze.

Korzystnie reaktor eksploatuje się w sposób ciągły, zaś mieszaninę prowadzi się przez reaktor równolegle lub w kierunku poprzecznym do powietrza procesowego.

PL 198 224 B1

Korzystnie ciecz wymywającą doprowadza się przez rozdzielacz w głowicy reaktora.

Korzystnie doprowadza się sprężone powietrze pod ciśnieniem powyżej 4*10⁵ Pa.

Korzystnie obrobioną mieszaninę odciąga się przez umieszczone na dnie reaktora urządzenie odprowadzające, za pomocą którego, oddzielnie lub uzupełniająco, wprowadza się siły w usypany materiał.

Korzystnie po rozkładzie aerobowym poddaje się mieszaninę suszeniu aerobowemu.

Korzystnie mieszaninę przeprowadza się kolejno przez kilka etapów rozkładu i/lub suszenia.

Korzystnie po rozkładzie aerobowym i/lub suszeniu aerobowym poddaje się mieszaninę prasowaniu.

Instalacja do obróbki mieszaniny zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne, z reaktorem, któremu przyporządkowane jest urządzenie doprowadzające do wprowadzania mieszaniny w postaci materiału usypowego, przy czym w dolnej części i/lub w głowicy reaktora umieszczone są wloty do wprowadzania powietrza procesowego i/lub w głowicy reaktora umieszczony jest rozdzielacz dla cieczy wymywającej, oraz z układem sprężonego powietrza i urządzeniem odprowadzającym w dolnej części reaktora, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera układ sprężonego powietrza, doprowadzający impulsowo lub okresowo strumień powietrza, skierowany prostopadle i/lub równolegle do kierunku ruchu mieszaniny, zaś układowi sprężonego powietrza przyporządkowany jest układ sterowania do zmiany ciśnienia sprężonego powietrza lub powietrza procesowego.

Korzystnie układ sprężonego powietrza ma uchodzące w dolnej części reaktora dysze, połączone ze zbiornikiem ciśnieniowym, zasilanym przez sprężarkę.

Korzystnie instalacja ma wspólne doprowadzenie sprężonego powietrza i powietrza procesowego z układu sprężonego powietrza.

Korzystnie instalacja zawiera układ do oczyszczania i zawracania powietrza procesowego i/lub sprężonego powietrza.

Korzystnie instalacja zawiera urządzenie wzbudzające, składające się co najmniej w części z urządzenia odprowadzającego w dolnej części reaktora.

Korzystnie instalacja zawiera kilka, połączonych szeregowo reaktorów, którym przyporządkowane jest wspólne urządzenie doprowadzające do doprowadzania obrabianej mieszaniny.

Korzystnie instalacja zawiera urządzenie prasujące do prasowania, odwadniania i kształtowania obrabianej mieszaniny.

Dzięki temu, że mieszaninę (na przykład pozostałości odpadów), zawierającą składniki strukturalne i składniki organiczne, przepuszcza się przez reaktor bez znaczącego mieszania jej w kierunku wzdłużnym i poprzecznym, zapobiegając jednocześnie tworzeniu kanałów poprzez oddziaływanie na mieszaninę siłami, w przybliżeniu równoległymi lub poprzecznymi do kierunku jej ruchu, reaktor może mieć znacznie prostszą konstrukcję niż w opisanym powyżej stanie techniki, ponieważ nie jest potrzebne mieszadło do mieszania poprzecznego. Siły wprowadza się korzystnie z brzegowego obszaru reaktora, przykładowo za pomocą odpowiednio ukształtowanego urządzenia odprowadzającego lub wdmuchiwanego gazu, korzystnie sprężonego powietrza. Zwłaszcza przy zastosowaniu sprężonego powietrza materiał usypowy jest także poddawany działaniu sił tnących, które przekształcają powierzchnię materiału usypowego i rozwłókniają cząstki mieszaniny.

Reaktor można przy tym stosować jako perkolator i jako suszarkę, bez konieczności dokonywania jakichkolwiek przeróbek lub przezbrajania.

Przy wprowadzaniu sił, zapobiegających tworzeniu się kanałów, za pomocą urządzenia odprowadzającego prowadzi się mieszaninę co najmniej częściowo w obiegu, w związku z czym elementy transportowe, powodujące obieg mieszaniny, powodują również wprowadzanie sił tnących.

Prowadzenie przepływu według wynalazku pozwala na zrealizowanie bardzo zwartej budowy reaktora, przy czym wszystkie urządzenia doprowadzające i odprowadzające mogą być usytuowane na głowicy, względnie w dolnej części reaktora.

Jeżeli siły zapobiegające powstawaniu kanałów oraz siły tnące, potrzebne do tworzenia nowych powierzchni i rozrywania cząstek, wprowadza się do materiału nasypowego za pomocą sprężonego powietrza, które wdmuchuje się z brzegowego obszaru reaktora, wówczas sprężone powietrze powoduje częściowe rozrzedzenie cząstek, wskutek czego w materiale usypowym zachodzi tworzenie nowych powierzchni, zaś cząstki pękają pod działaniem wprowadzanych sił tnących - zwiększa się zatem powierzchnia wymiany masy do rozkładu mieszaniny pod wpływem tlenu z powietrza i cieczy wymywającej.

PL 198 224 B1

Jeżeli mieszaninę prowadzi się w reaktorze w zasadzie pionowo (równolegle do kierunku sił tnących) lub poziomo, wówczas przemieszcza się ona w przybliżeniu równolegle lub w kierunku poprzecznym do powietrza procesowego.

W przypadku, gdy reaktor stosuje się jako perkolator, ciecz wymywającą doprowadza się korzystnie przez rozdzielacz w głowicy reaktora.

Sprężone powietrze doprowadza się pod ciśnieniem powyżej 2*10⁵ Pa, korzystnie powyżej 4*10⁵ Pa, natomiast powietrze procesowe dostarcza się zazwyczaj pod ciśnieniem 0,5*10⁵ Pa.

Dyszami do wprowadzania powietrza procesowego i/lub sprężonego powietrza steruje się korzystnie w sposób indywidualny, co pozwala zrealizować określony profil sprężonego powietrza na przekroju reaktora.

Zastosowanie sprężonego powietrza do wprowadzania sił tnących i zapobiegania powstawaniu kanałów jest o tyle korzystne, że jednocześnie doprowadza się tlen z powietrza, potrzebny do aerobowego procesu w materiale usypowym, w związku z czym sprężone powietrze pełni praktycznie podwójna rolę:

1. doprowadzanie tlenu z powietrza do rozkładu aerobowego oraz

2. wprowadzanie sił tnących.

W prostszym przykładzie wykonania siły zapobiegające powstawaniu kanałów w materiale usypowym wprowadza się przykładowo za pomocą urządzenia odprowadzającego, usytuowanego na dnie reaktora. To urządzenie odprowadzające może mieć przykładowo postać elementu zgrzebłowego lub podobnego elementu transportowego, odprowadzającego warstwami mieszaninę. Wariant ten jest o tyle korzystny, że posuw urządzenia odprowadzającego pozwala utrzymać przelotowość otworów doprowadzających i odprowadzających w dnie reaktora, dzięki czemu ciecz wymywająca może wypływać z materiału usypowego, zaś sprężone powietrze, względnie powietrze procesowe może wchodzić w materiał usypowy. Jako urządzenie odprowadzające można również stosować dywan ślimakowy, ruchomy chodnik, urządzenia frezowe wykorzystywane w silosach i inne. Te urządzenia odprowadzające można oczywiście stosować również w opisanym powyżej przykładzie wykonania ze sprężonym powietrzem.

Ponieważ mieszanina przechodzi przez reaktor korzystnie warstwowo, można bardzo dokładnie określić czas jej przebywania w reaktorze przy ciągłym prowadzeniu procesu, co pozwala optymalizować czasy przechodzenia przez reaktor w odniesieniu do rozkładu biologicznego. W opisanych na wstępie rozwiązaniach, z uwagi na mieszanie w kierunku wzdłużnym i poprzecznym, można za pomocą mieszadła ustalić jedynie średni czas przebywania.

Zanieczyszczone powietrze procesowe, względnie zanieczyszczone sprężone powietrze doprowadza się do układu oczyszczania gazów odlotowych, w którym oddziela się składniki organiczne, zaś oczyszczone powietrze zawraca się do procesu.

Bilans energetyczny instalacji można poprawić jeszcze bardziej, jeżeli zanieczyszczony środek wymywający doprowadza się do układu oczyszczania ścieków. Może on zawierać instalację biogazową, w której zachodzi przemiana składników organicznych w biogaz. Dzięki wykorzystaniu energii uwalnianego biogazu proces według wynalazku może w dużym stopniu być samodzielny energetycznie.

W opisanym powyżej prowadzeniu sposobu mieszaninę zawierającą składniki organiczne poddaje się tak zwanej hydrolizie, w której przy współdziałaniu powietrza i cieczy wymywającej materiał organiczny wskutek aerobowego, termofilowego nagrzewania przez powietrze ulega rozpuszczeniu i zakwaszeniu, po czym jest odprowadzany przez ciecz wymywającą. Oznacza to, że rozkład skł^^cdni^ ków organicznych zachodzi poprzez ustawienie pewnej wilgotności i doprowadzanie czystego powietrza.

Dalsza obróbka mieszaniny przewiduje według wynalazku suszenie pozostałości. Suszenie to można zrealizować przy minimalnych nakładach energetycznych w drodze aerobowego, termofilowego nagrzewania pozostałości w reaktorze. W tym celu do mieszaniny w reaktorze dostarcza się czyste powietrze, co sprawia, że wskutek spowodowanego tym, aerobowego nagrzewania para wodna jest odprowadzana przez doprowadzane powietrze, zaś pozostałość podlega osuszeniu. Prowadzenie suszenia i hydrolizy w jednym reaktorze zakłada jednak pracę okresową, która wchodzi w grę jedynie w przypadku mniejszych instalacji. W większych instalacjach stosuje się odrębny reaktor (suszarkę) do aerobowego, termofilowego nagrzewania pozostałości z hydrolizy. Oczywiście oba te reaktory można połączyć szeregowo n-krotnie w jednym zbiorniku, co pozwala na kolejne prowadzenie kilku procesów hydrolizy/suszenia.

PL 198 224 B1

Jeżeli tak obrobioną mieszaninę substancji stałych kieruje się po hydrolizie i/lub aerobowym suszeniu do prasowania, przy czym substancję stałą, zawierającą cząstki o określonej średnicy, prasuje się do zadanej na wstępie formy geometrycznej, na przykład grudek lub brykietów, wówczas takie prasowanie powoduje dalsze odwodnienie obrabianej mieszaniny, dzięki czemu po prasowaniu uzyskuje się kształtkę o stabilnej zawartości suchej masy, nie podlegającą wymywaniu.

Kształtkę tę można stosować przykładowo jako paliwo zastępcze dla płynnych nośników energii lub transportować na wysypiska.

Główna dziedzina zastosowania sposobu według wynalazku zawiera się w obróbce odpadów. W zasadzie jednak sposób ten można również stosować do innych mieszanin, zawierających składniki organiczne.

Jako środek wymywający stosuje się zazwyczaj wodę, która w sposobie według wynalazku pozostaje w obiegu. Powietrze do hydrolizy i termofilowego suszenia mieszaniny można prowadzić w przeciwprądzie lub we współprądzie względem mieszaniny.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony poniżej w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój reaktora, w którym zachodzi hydroliza mieszaniny, zawierającej składniki organiczne, fig. 2 - reaktor do realizacji aerobowego suszenia termofilowego, fig. 3 - instalację, w której ustawionych jest jeden za drugim kilka reaktorów do hydrolizy i suszenia, przedstawionych na fig. 1 i 2, fig. 4 - instalację, w której we wspólnym zbiorniku ustawionych jest jeden za drugim kilka reaktorów do hydrolizy i/lub suszenia, fig. 5 - instalację z fig. 4 w widoku z góry, oraz fig. 6 i 7 - alternatywne przykłady wykonania reaktora.

Na fig. 1 ukazany jest schemat objaśniający sposób według wynalazku oraz instalacji do realizacji sposobu. Zgodnie z tym hydroliza aerobowa (aerobowa reakcja biogeniczna i perkolacja) zachodzi w reaktorze 1, do którego za pomocą urządzenia doprowadzającego 4 doprowadza się obrabianą mieszaninę 2. Obrabiana mieszanina 2 zawiera duży udział składników strukturalnych i składników organicznych. Tego typu mieszaniny występują przykładowo w odpadkach domowych, biologicznych, przemysłowych i innych.

Reaktor 1 ma postać zamkniętego zbiornika, w związku z czym opisane poniżej strumienie substancji doprowadza się za pomocą śluz, zaworów i innych tego typu urządzeń.

Właściwy reaktor 1 stanowi korzystnie zbiornik stalowy lub betonowy, którego załadunek mieszaniną (pozostałością odpadów) w ukazanym przykładzie wykonania następuje od góry.

Udział frakcji organicznej w mieszaninie składa się ze związków o krótkich łańcuchach, które najczęściej są absorbowane na powierzchni. Jeżeli tę powierzchnię przepłucze się gorącą wodą, wówczas również pierwotnie nierozpuszczalne związki ulegają hydrolizie i wymyciu. Stopień hydrolizy zależy od czasu przebywania w reaktorze 1. Mające silny zapach składniki mieszaniny i produkty hydrolizy są dobrze rozpuszczalne w wodzie i mogą być wymywane. Proces perkolacji pozwala zatem osiągnąć redukcję składników organicznych i odwonienie mieszaniny. Ciecz wymywająca (woda procesowa) odprowadza również drobne cząstki piasku. Reaktor 1 jest szczelnie zamknięty w stosunku do zapachów, zaś powietrze odlotowe dezodoryzuje się w sposób opisany poniżej.

Przy perkolacji doprowadza się dodatkowo także powietrze procesowe, które wzmacnia fizyczno-chemiczny efekt ekstrakcji wody wskutek zwiększenia rozkładu bakteryjnego. W aeorobowym otoczeniu mikroorganizmy zaczynają wydzielać egzoenzymy, które rozszczepiają poszczególne komponenty polimerowe na monomery i przeprowadzają je do roztworu.

Podczas perkolacji ulega uwolnieniu około 10% substancji obojętnych (szkło, ceramika, piasek), odprowadzanych z cieczą wymywającą. Oddzielanie zachodzi w klasyfikatorze piaskowym, umożliwiającym jednocześnie końcowe płukanie w płuczce piaskowej.

W przykładzie wykonania uwidocznionym na fig. 1 urządzenie doprowadzające 4 jest umieszczone na górnym - patrząc w kierunku działania siły ciężkości - końcu reaktora 1.

W dolnej części reaktora 1 znajduje się co najmniej jedno urządzenie odprowadzające 6, za pomocą którego z reaktora 1 odprowadzana jest obrobiona i roztworzona biologicznie mieszanina.

Reaktor 1 zawiera ponadto, usytuowany poniżej (na fig. 1) urządzenia odprowadzającego 6, kolektor 10, oddzielony od komory reakcyjnej 12 dnem sitowym 8. Opisane poniżej urządzenie odprowadzające 6 jest tak skonstruowane, że mieszaninę leżącą na dnie sitowym 8 odprowadza się warstwowo z reaktora, utrzymując przelotowość otworów dna sitowego 8.

Do kolektora 10 uchodzi przyłącze 14 powietrza i ujście 16 cieczy wymywającej. W obszarze głowicy reaktora 1 umieszczone jest następne przyłącze 18 powietrza i rozdzielacz 20 środka wymywającego.

PL 198 224 B1

Ciecz wymywająca (woda) stosowana do perkolacji lub ekstrakcji organicznych składników mieszaniny jest podawana przez rozdzielacz 20 do reaktora i odciągana przez ujście 16. Aby kierowanie strumieniem było prostsze, dno 22 reaktora 1 opada w kierunku ujścia 16, wskutek czego ciecz wymywająca zbiera się w obszarze ujścia 16.

Dolne na fig. 1 przyłącze 14 powietrza jest połączone z urządzeniem tłoczącym 24 powietrze. Zależnie od konstrukcji urządzenia tłoczącego (dmuchawa, sprężarka) można wewnątrz reaktora 1 ustalić strumień 25 od dolnego przyłącza 14 powietrza do górnego przyłącza 18 powietrza lub strumień 27 w kierunku odwrotnym, od górnego przyłącza 18 powietrza do dolnego przyłącza 14 powietrza. Oznacza to, że odpowiednio do konstrukcji urządzenia tłoczącego 24 powietrze, umieszczona w reaktorze 1 mieszanina płynie - według kierunków dla fig. 1 - z dołu do góry lub z góry do dołu.

Przepływ cieczy wymywającej następuje w kierunku działania siły ciężkości, to znaczy od rozdzielacza 20 umieszczonego u góry reaktora 1 w kierunku ujścia 16.

Wychodząca z reaktora 1 ciecz wymywająca jest obrabiana przez opisane poniżej bardziej dokładnie urządzenie 26 do obróbki ścieków (filtr anaerobowy), a następnie zawracana w obiegu do rozdzielacza 20.

Spoczywająca na dnie sitowym 8 pozostałość jest jako materiał odprowadzany 28 odciągana przez urządzenie odprowadzające 6, po czym albo jako produkt 30 kierowana do dalszej obróbki, albo jako materiał obiegowy 32 zawracana do urządzenia doprowadzającego 4. Podział materiału odprowadzanego 28 na produkt 30 i/lub materiał obiegowy 32 odbywa się za pomocą odpowiedniego dozownika 34, który przykładowo może mieć postać zasuwy, klapy, zwrotnicy i innych.

Oznacza to, że poprzez odpowiednie ustawienie dozownika 34 można część materiału odprowadzanego 28 zawracać jako materiał obiegowy 32 do reaktora 1 i tam wykorzystywać do zaszczepiania mieszaniny, a tym samym do przyspieszania rozkładu biologicznego.

Ponadto dzięki prowadzeniu w obiegu całości lub części mieszaniny za pomocą urządzeń transportowych siły tnące są wprowadzane w materiał obiegowy, w związku z czym powierzchnie mieszaniny tworzą się na nowo, zaś cząstki ulegają rozwłóknieniu.

Dla lepszego zrozumienia opisane zostaną poniżej poszczególne, opisane uprzednio elementy składowe instalacji według wynalazku.

Wchodząca mieszanina 2 została uprzednio poddana w znany sposób mechanicznej obróbce wstępnej, wskutek czego zawiera ona cząstki o zadanej wielkości maksymalnej. Tę obrobioną wstępnie mieszaninę 2 doprowadza się za pomocą odpowiednich urządzeń transportowych 36, na przykład przenośników taśmowych, do urządzenia doprowadzającego 4, które rozprowadza mieszaninę 2 na przekroju reaktora. W ukazanym przykładzie wykonania urządzenie doprowadzające 4 zawiera przenośnik poprzeczny 38, za pomocą którego mieszanina 2 jest rozprowadzana w płaszczyźnie rysunku i poprzecznie do tej płaszczyzny, a następnie za pomocą rozmieszczonych na przekroju (lejowych) elementów zrzutowych 40 doprowadzana do reaktora 1.

Poprzez sterowanie (lejowymi) elementami zrzutowymi 40 lub przenośnikiem poprzecznym 38 mieszanina 2 jest wprowadzana do reaktora 1 warstwami, wobec czego w praktyce na dnie sitowym 8 umieszczonych jest n warstw 42, leżących jedna na drugiej.

Wysokość nasypowa H reaktora 1 jest tak dobrana, że rozdzielacz 20 dla cieczy wymywającej znajduje się nad materiałem usypowym. Rozdzielacz 20 może przykładowo zawierać dużą liczbę rozmieszczonych na przekroju reaktora głowic rozpylających 44, za pomocą których ciecz wymywająca jest równomiernie rozprowadzana na górnej warstwie 42.

W przykładzie wykonania, ukazanym na fig. 1, urządzenie odprowadzające 6 ma postać przenośnika poziomego o takiej konstrukcji, że dolna, spoczywająca na dnie sitowym 8 warstwa mieszaniny jest odprowadzana w kierunku poziomym. W przedstawionym reaktorze 1 urządzenie odprowadzające 6 ma postać dna popychowego lub dna zgrzebłowego, jakie przedstawiono przykładowo w międzynarodowym opisie patentowym nr WO 95/20554 A1. Tego typu dna popychowe stosuje się na przykład w zbiornikach osadów ściekowych, instalacjach do kompostowania i innych. Są one znane ze stanu techniki, w związku z czym poniżej opisane zostaną jedynie istotne elementy konstrukcyjne.

Jak widać na fig. 1, dno popychowe ma kilka, rozmieszczonych w odstępach w kierunku poziomym (w widoku na fig. 1), klinów transportowych 46, umieszczonych na drążku popychowym 48. Drążek popychowy 48 może być poruszany za pomocą cylindra hydraulicznego 50 lub innego urządzenia napędowego w jedną i drugą stronę, równolegle do strzałek 52, 54 na fig. 1.

Zwróconą w stronę otworu wylotowego, przednią powierzchnię klinów transportowych 46 stanowi powierzchnia pionowa 56, natomiast ich powierzchnię tylną powierzchnia ukośna 58. OdpowiedPL 198 224 B1 nie sterowanie cylindrem hydraulicznym 50 powoduje okresowe przemieszczanie drążka popychowego 48 w jedną i drugą stronę, przy czym podczas ruchu drążka popychowego 48 w kierunku strzałki 52 (w lewo na fig. 1) najniższa warstwa mieszaniny jest prowadzona wzdłuż ukośnej powierzchni 58 i umieszczana w przestrzeni za danym klinem transportowym 46. Przy powrotnym ruchu drążka popychowego 48 w kierunku strzałki 54 materiał ten jest zabierany przez powierzchnię pionową 56 i transportowany w prawo do sąsiedniego klina transportowego 46 lub do otworu wylotowego. Oznacza to, że wysokość klinów transportowych 46 wyznacza wysokość warstwy odprowadzanej mieszaniny. Aby utrzymać stałe warunki ekstrakcji w reaktorze 1, grubość warstwy materiału odprowadzanego odpowiada w przybliżeniu grubości warstwy materiału wprowadzanego, w związku z czym wysokość nasypowa H pozostaje w zasadzie stała.

Jak już wspomniano na wstępie, część materiału odprowadzanego 28 można zawracać jako materiał zaszczepiający (materiał obiegowy 32) do urządzenia transportowego 36 lub bezpośrednio do urządzenia doprowadzającego 4. W zasadzie możliwe jest również wykorzystanie całego materiału odprowadzanego 28 jako materiału obiegowego 32, co powoduje, że mieszanina 2 przechodzi wielokrotnie przez reaktor 1 i dopiero po kilku, na przykład czterech, przejściach jest odprowadzana jako produkt 30.

Umieszczone poniżej urządzenia odprowadzającego 6 dno sitowe 8 ma oczka o wielkości Z, dobieraną w zależności od składu i wielkości cząstek obrabianej mieszaniny. Konstrukcja drążka popychowego 48 i klinów transportowych 46 jest tak dobrana, że dno sitowe 8 jest czyszczone przez poruszanie w jedną i drugą stronę dna zgrzebłowego, zapobiegając tym samym zatykaniu oczek.

Warstwowe odprowadzanie materiału powoduje, że mieszanina przemieszcza się warstwami od góry do dołu (fig. 1) przez reaktor 1.

Jak już wspomniano na wstępie, urządzenie tłoczące 24 powietrze może mieć postać dmuchawy lub sprężarki, co pozwala ustalać różne kierunki przepływu powietrza w reaktorze 1. W obu przypadkach obszary wejściowe i wyjściowe reaktora 1 są tak dobrane, że powietrze przepływa przez warstwową mieszaninę na całym przekroju reaktora. Ten strumień powietrza jest zaznaczony na fig. 1 liniami przerywanymi.

Ciecz wymywająca przepływa przez warstwową mieszaninę wzdłuż ciągłych strzałek z dołu do góry i przechodzi wraz ze składnikami organicznymi przez dno sitowe 8 do kolektora 10. Zawierająca składniki organiczne ciecz wymywająca 60 jest odciągana przez ujście 16 i doprowadzana do urządzenia 26 do obróbki ścieków. Zawiera ono oddzielacz 62 substancji domieszkowych, w którym oddzielane są substancje domieszkowe 64, jak na przykład piasek, kamienie, zawiesiny i inne. Tego typu oddzielacze substancji domieszkowych mogą przykładowo zawierać osadnik i oddzielacz wymienionych substancji domieszkowych 64.

Ciecz wymywającą, pozbawioną substancji domieszkowych i zawierającą koloidalne związki organiczne w fazie wodnej, kieruje się następnie do fermentora anaerobowego 66, na przykład instalacji biogazowej lub kolumny fermentacyjnej. W tej anaerobowej obróbce ścieków końcowe produkty przemiany materii stanowi metan i dwutlenek węgla, ewentualnie w niewielkich ilościach siarkowodór. Ten biogaz, stanowiący produkt rozkładu, można w odpowiednich instalacjach typu BHKW przetworzyć w energię elektryczną i cieplną. Część pozyskanej z biogazu energii zawraca się do procesu według wynalazku, dzięki czemu jest on prowadzony w dużej mierze z wykorzystaniem energii własnej.

Próby pokazały, że przy obróbce tony doprowadzonych odpadów domowych można pozyskać około 80 Nm³ biogazu o wartości energetycznej 6,5 kWh.

W opisanym powyżej przykładzie wykonania reaktorowi przyporządkowana jest oczyszczalnia ścieków. Alternatywnie ciecz wymywającą można by było wprowadzić do istniejącej oczyszczalni lub bezpośrednio do kanalizacji, względnie skierować ją do innego etapu obróbki. Jako dopływ wykorzystuje się wówczas świeżą wodę lub wodę przemysłową, względnie ścieki o niskim stopniu zanieczyszczenia.

Za fermentorem anaerobowym 66 następuje dwustopniowa aerobowa obróbka wykańczająca 70, przy czym wodę z procesów gnilnych, pochodzącą z instalacji biogazowej, obrabia się celem zminimalizowania pozostałości, eliminując przy tym azot.

Powstające przy tym ścieki 72 kieruje się, w zależności od zanieczyszczenia i obowiązujących przepisów prawnych, do następnego stopnia obróbki lub wprowadza się je bezpośrednio do kanalizacji. Ciecz wymywającą, oczyszczoną w procesie aerobowej obróbki wykańczającej 70, tutaj obróbki biologicznej, doprowadza się następnie przez rozdzielacz 20 do reaktora 1. Jak zaznaczono na fig. 1,

PL 198 224 B1 część strumienia wody z procesów gnilnych, pochodzącego z anaerobowego fermentora 66, kieruje się, z pominięciem dwustopniowej aerobowej obróbki wykańczającej 70, tutaj obróbki biologicznej, bezpośrednio do rozdzielacza, aby działała katalizująco na rozkład biologiczny w reaktorze 1.

Prowadzenie strumienia według wynalazku wewnątrz reaktora 1 powoduje zachodzenie aerobowej hydrolizy, przy czym wskutek przepływającego przez mieszaninę 2 powietrza i regulowanej za pomocą cieczy wymywającej wilgotności mieszaniny zachodzi aerobowe, termofilowe nagrzewanie, które powoduje pękanie komórek składników organicznych, zaś uwolnione substancje organiczne są odprowadzane wraz z cieczą wymywającą.

Za rozkład materiału organicznego odpowiedzialny jest po pierwsze aerobowy rozkład obecnego węgla C na dwutlenek węgla CO2 (kwas węglowy), po drugie zaś wymywanie rozpuszczonych i zakwaszonych składników organicznych oraz odprowadzanie ich przez ciecz wymywającą. Wskutek aerobowej, termofilowej reakcji i jednoczesnego rozkładu związków organicznych wzrasta temperatura mieszaniny podczas procesu ekstrakcji (na przykład do około 40 do 50°C). Ten wzrost temperatury powoduje uwolnienie pary wodnej, zabieranej przez doprowadzane powietrze. Ta odprowadzana przez powietrze para wodna jest w postaci kondensatu kierowana do opisanego powyżej procesu oczyszczania ścieków.

Powietrze wychodzące z reaktora 1 zawiera dwutlenek węgla jako produkt rozkładu i powstałą w wyniku nagrzewania parę wodną. Powietrze odlotowe, zawierające składniki organiczne, można doprowadzać do filtru biologicznego, w którym następuje oczyszczanie biologiczne za pomocą mikroorganizmów aerobowych.

Jako ciecz wymywającą stosuje się w pierwszym rzędzie czystą wodę, którą po uruchomieniu instalacji i osiągnięciu w zasadzie stałych parametrów procesu przeprowadza się w stan kwaśny za pomocą soli rozpuszczonych podczas obróbki aerobowej. Lekkie zakwaszenie wody wspomaga wymywanie rozpuszczalnych substancji organicznych i nieorganicznych oraz rozpuszczalnych w wodzie kwasów tłuszczowych.

Jak ponadto przedstawiono na fig. 1, znajdująca się w reaktorze 1 mieszanina 2 jest poddawana, przez przemieszczanie klinów transportowych 46 w jedną i drugą stronę, działaniu uderzeniowych impulsów, które wprowadzają w mieszaninę siły tnące, poprzeczne i wzdłużne, które niszczą kanały przepływowe cieczy wymywającej i powietrza. Wielkość tych sił jest przy tym tak dobrana, że z jednej strony są one wystarczająco duże, aby zniszczyć wspomniane kanały i kominy, z drugiej zaś nie powodują zniszczenia struktury warstwowej.

W przykładzie wykonania, przedstawionym na fig. 1, impulsy te są wytwarzane przez ruch dna zgrzebłowego. Alternatywnie można również, jak widać na fig. 6 i 7, zastosować inne urządzenia do wprowadzania sił tnących w mieszaninę 2 oraz niszczenia kanałów, jak przedstawiono na fig. 6 i 7.

Po opisanej wyżej hydrolizie, to znaczy rozkładzie składników organicznych i ekstrakcji tych składników za pomocą cieczy wymywającej materiał odprowadzany 28 kieruje się do suszenia. Szczególnie korzystne okazało się rozwiązanie, w którym suszenie to jest procesem aerobowym, ponieważ wówczas resztkową wilgoć można zmniejszyć przy użyciu minimalnego nakładu energii. Tego typu suszenie aerobowe można wywołać przykładowo w ten sposób, że przerywa się doprowadzanie cieczy wymywającej przez rozdzielacz 20, w związku z czym przez mieszaninę 2 po hydrolizie przepływa jedynie powietrze. Przepływ przez wilgotną mieszaninę 2 powoduje dalszy rozkład aerobowy zawartego w niej nadal węgla C na dwutlenek węgla. Ponadto, podobnie jak przy hydrolizie, przemiana mikrobiologiczna powoduje nagrzewanie mieszaniny, a co za tym idzie, odprowadzanie pary wodnej przez przepływające powietrze. Aerobowy rozkład węgla i odprowadzanie pary wodnej powodują redukcję resztkowej wilgotności mieszaniny, przy czym żądany udział substancji suchej można w prosty sposób regulować poprzez czas trwania suszenia aerobowego.

W opisanym powyżej przykładzie wykonania hydrolizę i aerobowe suszenie przeprowadza się zatem w jednym reaktorze 1. Oznacza to, że reaktor 1 można bez modyfikacji wykorzystać zarówno do suszenia, jak też do perkolacji, co upraszcza budowę instalacji.

Alternatywnie za reaktorem 1 z fig. 1 można umieścić suszarkę z fig. 2, do której doprowadza się materiał odprowadzany 28 z reaktora 1. Ta aerobowa suszarka 74 ma w zasadzie taką samą budowę, jak reaktor 1 z fig. 1, to znaczy mieszaninę, w tym przypadku odprowadzany materiał, wprowadza się przez urządzenie doprowadzające 4 do zaopatrzonego w śluzy zbiornika i po przeprowadzeniu aerobowego suszenia odprowadza się przez urządzenie odprowadzające 6. Suszarka 74 ma w odróżnieniu od opisanego powyżej reaktora 1 kilka przyłączy 14 powietrza, umieszczonych jeden nad drugim prostopadle do płaszczyzny rysunku, co pozwala na powierzchniowe wdmuchiwanie poPL 198 224 B1 wietrzą. Powietrze do suszenia można z kolei prowadzić w przeciwprądzie lub współprądzie względem strumienia mieszaniny i doprowadzać je względnie odprowadzać odpowiednio przez przyłącza 14, 18 powietrza.

W odróżnieniu od reaktora z fig. 1 suszarka 74 z fig. 2 nie zawiera rozdzielacza 20 do nanoszenia cieczy wymywającej.

W aerobowej suszarce 74 przewidziane jest natomiast częściowe zawracanie suchego materiału 76, znajdującego się na wyjściu suszarki 74, jako materiału obiegowego 78 i/lub odprowadzanie osuszonego produktu 80. Osuszana mieszanina przechodzi przez suszarkę 74 korzystnie również warstwami, przy czym powstawanie kanałów jest wyeliminowane przez wprowadzane impulsowo siły tnące, poprzeczne i wzdłużne. Można by było oczywiście zrealizować ten dwustopniowy sposób również za pomocą dwóch, ustawionych jeden za drugim, reaktorów z fig. 1, przy czym w pierwszym reaktorze zachodziłaby wówczas hydroliza w wyniku doprowadzania powietrza i cieczy wymywającej, natomiast w drugim reaktorze jedynie aerobowe suszenie w wyniku doprowadzania powietrza.

Na fig. 3 ukazany jest przykład wykonania, w którym trzy reaktory 1a, 1b, 1c z fig. 1 są zestawione z trzema suszarkami 74a, 74b, 74c z fig. 2. Odpowiednio do tego trzem reaktorom 1a, 1b, 1c przyporządkowane jest wspólne urządzenie transportowe 36, za pomocą którego mieszanina 2 jest doprowadzana do poszczególnych reaktorów 1a, 1b, 1c. Za pomocą odpowiednich dozowników 34 można z kolei regulować, strumień masy kierowany do poszczególnych reaktorów 1a, 1b, 1c.

Materiał odprowadzany 28a, 28b, 28c z poszczególnych reaktorów 1a, 1b, 1c można za pomocą dozownika 34 zawracać jako materiał obiegowy 32 lub jako produkt 30 kierować do dalszej obróbki, względnie jako materiał odprowadzany 28 do suszenia aerobowego. Materiał odprowadzany 28 z reaktorów 1a, 1b, 1c doprowadzany jest przy tym przez urządzenie transportowe 84 i odpowiednie dozowniki 34 do suszarek 74a, 74b, 74c.

Na schemacie instalacji uwidocznionym na fig. 3 przedstawiono ponadto, że mieszaninę 2 można również doprowadzać do suszenia bezpośrednio, to znaczy z pominięciem reaktorów 1. Ma to miejsce na przykład wówczas, gdy niniejsza mieszanina zawiera już znaczny udział substancji suchej, czyli nie zachodzi już płukanie na mokro.

Materiał odprowadzany z suszarek 74, to znaczy materiał suchy 76a, 76b, 76c jest następnie albo poddawany dalszej obróbce jako produkt suchy 86, albo zawracany do suszenia jako materiał obiegowy 78, albo też kierowany do urządzenia 90 do odwadniania i/lub prasowania jako produkt pośredni 88.

Urządzenie 90 stosuje się również do dalszej obróbki materiału odprowadzanego z reaktorów/suszarek, przedstawionych na fig. 1,2. Urządzenie 90 może przykładowo mieć postać ekstrudera lub prasy do osuszania/wyciskania, w związku z czym oddziaływanie mechaniczne i powstające w wyniku nacisku ciepło powodują dalsze odwodnienie i osuszenie produktu pośredniego 88.

W urządzeniu 90 w ekstrahowanych pozostałościach odpadów ustala się zawartość substancji suchej na poziomie większym od 60%. W korzystnym przykładzie wykonania urządzenie 90 zawiera ponadto prasę o wysokim nacisku, która powoduje rozdrobnienie ekstrahowanego, odwodnionego materiału na grudki. Osiągane są przy tym gęstości 1,7 t/m³. Nakłady energetyczne przy wytwarzaniu grudek wynoszą około 1% wartości energetycznej samych grudek, jeżeli za średnią wartość energetyczną przyjmie się 14 MJ/kg.

Zależnie od konstrukcji urządzenia 90 odwodniony produkt 92 może mieć postać grudek, brykietów lub innych sprasowanych form. Opisane powyżej etapy sposobu pozwalają wytwarzać nie podlegający wymywaniu i nie oddychający produkt, wyróżniający się wysoką zawartością substancji suchej, przy czym w odróżnieniu od znanych sposobów do suszenia nie trzeba wykorzystywać zewnętrznej energii cieplnej.

Materiał odwodniony przez urządzenie 90 można poddać dosuszaniu za pomocą kompostowania lub suszenia taśmowego. Zazwyczaj po mechaniczno-biologicznej obróbce odpadów przeprowadzano końcową mineralizację, aby osiągnąć dodatkowy rozkład materiału organicznego i osuszenie wyługowanej pozostałości. Końcową mineralizację można bez problemu przeprowadzić na otwartym kopcu. Udział materiału biogenicznego jest wystarczająco wysoka również po perkolacji, dzięki czemu temperatura mineralizacji w ciągu 4 do 6 dni wzrasta do 70°C. W ciągu 10 do 16 dni obrobiona w ten sposób pozostałość osiąga zawartość substancji suchej do 80%. Ponieważ w opisanym powyżej sposobie z uwagi na pozyskiwanie biogazu i wytwarzanie energii elektrycznej w silniku gazowym dysponowano by ciepłem odlotowym, jako końcową mineralizację można by było zastosować również sposób suszenia, który nie wymaga wiele miejsca.

PL 198 224 B1

Układ przedstawiony na fig. 3 wybiera się wówczas, gdy wymagana jest praca ciągła. Przy dużych przepustowościach instalację można poszerzyć poprzez wstawienie następnych modułów (reaktory 1, suszarki 74).

Urządzenia transportowe 36 i 84 oraz dozowniki 34 (zawracanie materiału) są tak sterowane, że kolejność poszczególnych operacji, to znaczy napełniania, opróżniania lub mieszania (materiał obiegowy) poszczególnych reaktorów i suszarek, może być dowolnie zmieniana.

Na fig. 4 ukazany jest przykład wykonania, w którym zbiornik 96 jest podzielony dwiema przegrodami na trzy komory lub reaktory 1a, 1b, 1c. Komory te odpowiadają urządzeniom z fig. 1 i 2, w których przeprowadzana jest hydroliza i/lub aerobowe suszenie.

Szczelnemu zbiornikowi 96 przyporządkowane jest wspólne urządzenie transportowe 36, za pomocą którego obrabianą mieszaninę 2 doprowadza się do zbiornika 96. Ze wspólnego urządzenia transportowego 36 mieszaninę kieruje się przez dozowniki 34 do przenośnika poprzecznego 38, który w ukazanym przykładzie wykonania ma postać rozdzielacza suwnicowego. Rozdzielacz ten ma element zrzutowy 40 dla materiału, który to element jest za pomocą rozdzielacza suwnicowego (przenośnika poprzecznego 38) przemieszczany przez cały przekrój poprzeczny zbiornika 96. Dzięki temu komory 1a, 1b, 1c zbiornika 96 można napełniać warstwowo mieszaniną 2.

Odprowadzanie obrabianej mieszaniny (materiał odprowadzany 28 lub materiał suchy 76) odbywa się za pomocą urządzenia odprowadzającego 6, które przykładowo może mieć postać przedstawioną na fig. 1. Odpowiednio do wariantów, ukazanych na fig. 4, można również umieścić kilka urządzeń odprowadzających 6a, 6b, 6c obok siebie w obszarze dna zbiornika 96. W ukazanym przykładzie wykonania zbiornik 96 ma postać suszarki wielokomorowej, w związku z czym jest on zaopatrzony w przyłącza 14, 18 powietrza, przy czym na fig. 4 ukazane jest jedynie górne przyłącze 18. Również w tym wariancie powietrze prowadzi się we współprądzie lub przeciwprądzie względem mieszaniny. Zbiornik 96 mógłby mieć oczywiście także postać reaktora z kilkoma komorami. Przedstawione na fig. 1 do 3 reaktory/suszarki mogą być zaopatrzone w kilka, umieszczonych obok siebie, urządzeń odprowadzających 6.

Materiał odprowadzany 28 można za pomocą dozownika 34 zawracać jako materiał obiegowy 32 do urządzenia transportowego 36 lub odprowadzać jako produkt 30.

Na fig. 5 zbiornik 96 z fig. 4 ukazany jest, celem uwidocznienia rozprowadzania mieszaniny 2, w widoku z góry. Odpowiednio do tego mieszaninę 2 podaje się na urządzenie transportowe 36, na przykład przenośnik taśmowy, i za jego pomocą doprowadza się ją do przenośnika poprzecznego 38 w postaci rozdzielacza suwnicowego, przemieszczanego w kierunku strzałek 100, 101 nad przegrodami 98, 99. Na rozdzielaczu 38 znajduje się jeden ruchomy lub kilka stacjonarnych elementów zrzutowych 40 dla materiału, co pozwala objąć całą szerokość (pionowej fig. 5) komór 1a, 1b, 1c.

Obrobioną mieszaninę odprowadza się w kierunku strzałki 102 ze zbiornika 96 i ten odprowadzany materiał 28 transportuje się na odpowiednim urządzeniu transportowym albo jako produkt 30, albo jako materiał obiegowy 32. Ten ostatni jest na przenośniku taśmowym zawracany do urządzenia transportowego 36, a następnie ponownie wprowadzany do jednej z komór 1a, 1b, 1c.

W opisanych powyżej przykładach wykonania powstawaniu kominów zapobiegają siły, wprowadzane w materiał usypowy za pomocą urządzenia odprowadzającego 6. Siły te powodują falowanie materiału nasypowego w kierunku pionowym, prowadząc tym samym do tworzenia nowych powierzchni i niszcząc kanały. W zależności od jakości obrabianej mieszaniny tak wprowadzane siły tnące mogą być jednak czasami zbyt małe, aby powodować wymagany mechaniczny rozkład materiału usypowego. W opisanych powyżej reaktorach 1 zwiększa się wówczas udział materiału obiegowego 32, w związku z czym potrzebne do rozkładu siły tnące są wprowadzane przez elementy transportujące materiał obiegowy 32.

Wariant ten jest pod względem energo- i materiałochłonności w każdym przypadku znacznie bardziej korzystny niż podany na wstępie stan techniki, w którym do wprowadzania sił tnących stosuje się mieszadła, umieszczone wewnątrz reaktora.

Nakłady związane z energią i aparaturą można jeszcze bardziej zmniejszyć, jeżeli reaktor/suszarka według wynalazku zostanie wykonana w sposób opisany w odniesieniu do fig. 6 lub 7.

W przykładach wykonania opisanych na fig. 1 i 2 powietrze procesowe jest wdmuchiwane przez jedno lub kilka przyłączy 14 powietrza do dolnej części reaktora 1 względnie suszarki, a następnie przez dno sitowe 8 wchodzi do materiału nasypowego (materiału usypowego przeznaczonego do obróbki). W odróżnieniu od tego w przykładach wykonania przedstawionych na fig. 6 i 7 powietrze procesowe jest wdmuchiwane przez dużą liczbę rozmieszczonych na przekroju reaktora 1 lanc 110,

PL 198 224 B1 których dysze 112 uchodzą do dolnej części (w widoku na fig. 6, 7) materiału usypowego. Lance 110 przechodzą przy tym przez dno sitowe 8 i urządzenie odprowadzające 6 - w niniejszym przypadku dno popychowe.

Lance 110 na powietrze procesowe lub sprężone powietrze są poprzez zawory sterujące 116 połączone z przewodem ciśnieniowym 118, który uchodzi do zbiornika ciśnieniowego 120. Ten z kolei jest połączony ze sprężarką 122, za pomocą której świeże powietrze lub powietrze 124 zawracane z instalacji do uzdatniania powietrza odlotowego (filtru biologicznego) jest doprowadzane do ciśnienia instalacji, to znaczy ciśnienia panującego w zbiorniku ciśnieniowym 120. Zawory sterujące 116 są podłączone do układu sterowania 126, co pozwala na ich indywidualne sterowanie lub dopasowywanie.

Przekrój otworu zaworów sterujących 116 można przy tym regulować w sposób ciągły w zależności od układu sterowania 126, co z kolei pozwala na zmianę ciśnienia gazu procesowego/gazu sprężonego.

Ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym 120 ustawia się korzystnie na wartości ponad 4*10⁵ Pa. Przy całkowitym otwarciu zaworu sterującego 116 lancy 110 sprężone powietrze 128 wychodzi z ustnika dyszy do góry (w widoku na fig. 6, 7) i przechodzi w kierunku pionowym przez materiał usypowy z maksymalnym ciśnieniem, przy czym strzałki na fig. 6, 7 oznaczają, że sprężone powietrze 128 jest prowadzone również w kierunku poprzecznym. Materiał usypowy 114 ulega w obszarze przepływu sprężonego powietrza 128 częściowemu zawirowaniu lub sfluidyzowaniu, w związku z czym powierzchnie materiału usypowego są tworzone na nowo, zaś kanały ulegają zniszczeniu. Oznacza to, że wtłaczane sprężone powietrze wytwarza częściowy ruch falowy 130 w materiale usypowym 114, który przemieszcza się od dyszy 112 każdej z lanc 110 do góry przez materiał usypowy 114. Ten ruch falowy powoduje ruch mieszaniny względem samej siebie, w związku z czym powierzchnie cząstek ulegają pękaniu, zwiększając powierzchnię wymiany masy. Ponieważ sprężone powietrze jest wtłaczane jedynie impulsowo, materiał usypowy 114 zasklepia się ponownie po zamknięciu zaworu sterującego 116, co powoduje wprowadzenie w materiał usypowy 114 sił tnących, które prowadzą do ponownego przekształcenia powierzchni i zniszczenia kanałów. Wychodzące z reaktora 1, zanieczyszczone powietrze 123 kieruje się do filtru biologicznego.

Za pomocą wtłaczanego sprężonego powietrza osiąga się w zasadzie dwa efekty. Po pierwsze wprowadza się w ten sposób siły tnące w materiał usypowy 114, po drugie zaś doprowadza się równocześnie powietrze procesowe, potrzebne do hydrolizy i/lub suszenia, w związku z czym wprowadzanie sił tnących i doprowadzanie powietrza procesowego odbywa się w sposób kombinowany. Obliczenia modelowe pokazały, że dzięki doprowadzaniu sprężonego powietrza według wynalazku zapotrzebowanie na energię można zmniejszyć o ponad 50% w odniesieniu do typowego reaktora z mieszadłem.

Układ sterowania 126 procesem i zawory sterujące 116 są tak wykonane, że ciśnienie powietrza procesowego/powietrza sprężonego można zmieniać w czasie, dzięki czemu przykładowo w zadanym przedziale czasowym doprowadza się jedynie powietrze procesowe o niewielkim ciśnieniu (0,5*105 Pa), potrzebne do suszenia lub hydrolizy, nie przyczyniające się natomiast do istotnego wprowadzania sił tnących w materiał usypowy 114. Zależnie od wysokości usypowej i jakości obrabianej mieszaniny doprowadza się wówczas w sposób przerywany sprężone powietrze o stosunkowo wysokim ciśnieniu (> 4*105 Pa), aby wprowadzić opisane powyżej siły tnące i zapobiec tworzeniu kanałów.

Zawory 116 dużej liczby lanc ciśnieniowych 110 reaktora 1 mogą być również uruchamiane w sposób sterowany kolejno po sobie, w związku z czym przez materiał usypowy przechodzi fala rozrzedzeniowa, poruszająca się w widokach na fig. 6 i 7 równolegle do płaszczyzny rysunku lub prostopadle do płaszczyzny rysunku.

Poza tym przykład wykonania, przedstawiony na fig. 6, odpowiada opisanemu powyżej przykładowi wykonania. Oznacza to, że mieszanina 2 jest wprowadzana przez urządzenie doprowadzające 4 od góry warstwami do reaktora 1 i wędruje przezeń, przy czym warstwowa struktura pozostaje w zasadzie niezmieniona w wyniku doprowadzania sprężonego powietrza i spowodowanej przez nie, częściowej fluidyzacji. Obrobioną mieszaninę odprowadza się następnie przez urządzenie odprowadzające 6, to znaczy dno popychowe, i kieruje do dalszego etapu obróbki.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 7 mieszaninę 2 doprowadza się do lewej na fig. 1, czołowej strony reaktora 1 i odprowadza z przeciwległej strony reaktora do dołu. W następstwie tego mieszanina wędruje przez komorę 12 reaktora z zachowaniem pionowej struktury warstwowej, co

PL 198 224 B1 oznaczone jest odnośnikami l| i do I_n. Oznacza to, że mieszanina porusza się w kierunku poziomym l przez reaktor, natomiast w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 6 porusza się ona przez reaktor w kierunku pionowym.

Poza tym przykłady wykonania przedstawione na fig. 6 i 7 odpowiadają przykładom opisanym powyżej, co się zatem tyczy pozostałych elementów, opisane zostały w odniesieniu do tych przykładów. Dla uproszczenia elementy z fig. 6 i 7 zostały oznaczone odnośnikami odpowiadającymi właściwym elementom z fig. 1 do 5.

Mówiąc prościej, w przykładach wykonania przedstawionych na fig. 6 i 7 stosowane w stanie techniki mieszadło zostało zastąpione mieszadłem na sprężone powietrze, przy czym ciśnienie sprężonego powietrza jest tak dobrane, że w zasadzie zachowana zostaje struktura warstwowa. Dzięki możliwości indywidualnego sterowania zaworami sterującymi 116, rozmieszczonymi na przekroju reaktora 1, materiał usypowy 114 można poddawać sterowanym uderzeniom ciśnienia, w związku z czym wprowadzanie sił tnących odbywa się w zależności od procesu, to znaczy zależnie od jakości obrabianej mieszaniny i czasu przebywania w reaktorze 1, przy użyciu sprężonego powietrza, względnie powietrza procesowego.

Ujawniony jest sposób obróbki mieszaniny, zawierającej składniki strukturalne i składniki organiczne, oraz instalacja do realizacji tego sposobu. Według wynalazku mieszaninę zasila się impulsowo lub okresowo sprężonym powietrzem pod ciśnieniem powyżej 2*10⁵ Pa, co zapobiega tworzeniu kanałów przepływowych dla cieczy wymywającej lub powietrza procesowego w materiale usypowym.

Claims (17)

1. Sposób obróbki mieszaniny, zawierającej składniki strukturalne i skłaaniki organiccne, którą umieszcza się w postaci materiału usypowego w reaktorze i poddaje się, przepuszczając przez nią powietrze procesowe i/lub dodając ciecz wymywającą, aerobowemu rozkładowi lub aerobowemu suszeniu, usuwając z mieszaniny rozpuszczalne składniki organiczne, znamienny tym, że na mieszaninę (2) działa się impulsowo lub okresowo podawanym prostopadle i/lub równolegle do kierunku ruchu mieszaniny, sprężonym powietrzem o ciśnieniu powyżej 2*10⁵ Pa, wprowadzając w mieszaninę siły tnące i zapobiegając powstawaniu w niej kanałów, oraz steruje się ciśnieniem sprężonego powietrza lub powietrza procesowego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sprężone powietrze, względnie powietrze procesowe doprowadza się przez dysze (112) w głowicy i/lub dolnej części reaktora (1).

3. Sposób według zas-trz. 2, ζι^^ι^ϊ^ι^ι^^ tym, ze procesowe i doprowadza się przez te same dysze (112).

4. Sposób według zas1:rz. 1, tym, że reaktor (11 eksploatuj się w sposób ciągły, zaś mieszaninę prowadzi się przez reaktor (1) równolegle lub w kierunku poprzecznym do powietrza procesowego.

5. Sposóbwedługzastrz. 1, znamienny tym, że cćecz wymywającą doprowadza się przez rozdzielacz (20) w głowicy reaktora (1).

6. Sposób według zas^z. 1, tym, że doprowadza się sprężone pod οίśnieniem powyżej 4*10⁵ Pa.

7. Sposób według zasSrz. 1, znamienny t^r^, że obrobioną mieszaninę (2) odcćąga się ppzez umieszczone na dnie reaktora (1) urządzenie odprowadzające (6), za pomocą którego, oddzielnie lub uzupełniająco, wprowadza się siły w usypany materiał.

8. Sposób według zas-trz. 1, znamienny tym, że po rozkkadzie aerobowym poddaje się mieszaninę (2) suszeniu aerobowemu.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę (2) przeprowadza się kolejno przez kilka etapów rozkładu i/lub suszenia.

10. Sposób według 1, ζι^^ι^ϊ^ι^ι^^ tym, że po rozkkadzie aerobowym Hub suszeniu aerobowym poddaje się mieszaninę (2) prasowaniu.

11. Instalacja do obróbki mieszaniny εΗ-θόηΐ^ struktoralne i εΗ-θόηϋ organiczne, z reaktorem, któremu przyporządkowane jest urządzenie doprowadzające do wprowadzania mieszaniny w postaci materiału usypowego, przy czym w dolnej części i/lub w głowicy reaktora umieszczone są wloty do wprowadzania powietrza procesowego i/lub w głowicy reaktora umieszczony jest rozdzielacz dla cieczy wymywającej, oraz z układem sprężonego powietrza i urządzeniem odprowadzającym

PL 198 224 B1 w dolnej części reaktora, znamienna tym, że zawiera układ sprężonego powietrza, doprowadzający impulsowo lub okresowo strumień powietrza, skierowany prostopadle i/lub równolegle do kierunku ruchu mieszaniny, zaś układowi sprężonego powietrza przyporządkowany jest układ sterowania (126) do zmiany ciśnienia sprężonego powietrza lub powietrza procesowego.

12. Inntalacja według zastrz. 11, znnmieenntym, Zż ułkad spręężnego powietrza ma uchhddące w dolnej części reaktora (1) dysze (112), połączone ze zbiornikiem ciśnieniowym (120), zasilanym przez sprężarkę (122).

13. Ιη^^θ według zastrz. 11, znamienna tym, ζθ ma wspólne doprowaddenie 8ρ^ζοπθ-|ο powietrza i powietrza procesowego z układu sprężonego powietrza.

14. Ιη^θΙθ^ według uastrz. 1 znnmieenn tym, Ze uawietauUład Po uohaspahasia i zawrachnia powietrza procesowego i/lub sprężonego powietrza.

15. Ιπ^θΙθ^ według uastrz. 11, znnmieena tym, Ze uawieta ugząddanie weZbgdajach, jące się co najmniej w części z urządzenia odprowadzającego (6) w dolnej części reaktor (1,74, 96).

16. Ιπ^θΙθ^ wedługuastrz. 11, znamieenn tym, Zż uawieta Zilka, uołąchoneyh upatędowo reaktorów (1, 74, 96), którym przyporządkowane jest wspólne urządzenie doprowadzające (4) do doprowadzania obrabianej mieszaniny (2).

17. Ιη^θΙθ^ wedługzastrz. 11 ^znamienn tym, Zż zawiera Lcząddadieurassjach ( 90) Zo prasowania, odwadniania i kształtowania obrabianej mieszaniny.