PL206550B1 - Sposób przetwarzania odpadów organicznych i urządzenie do przetwarzania odpadów organicznych - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206550 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 375328 ^{(51) Int.Cl.}

C05F 3/00 (2006.01) C05F 3/06 (2006.01) C05F 15/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 24.05.2005

Sposób przetwarzania odpadów organicznych i urzą dzenie do przetwarzania odpadów organicznych

	(73) Uprawniony z patentu:
	KLAR SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Łęguty, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
27.11.2006 BUP 24/06	(72) Twórca(y) wynalazku:
	ADAM KRZEMIŃSKI, Gdańsk, PL MIROSŁAW SUJKA, Olsztyn, PL WŁADYSŁAW WIŚNIEWSKI, Gdynia, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.08.2010 WUP 08/10	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Zarówna Cecylia KANCELARIA PATENTOWA

PL 206 550 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania odpadów organicznych i urządzenie do przetwarzania odpadów organicznych, zwłaszcza ściółki z ferm drobiarskich.

Znany jest z literatury patentowej szereg sposobów przekształcania odpadów organicznych w nawozy organiczne oraz szereg urządzeń do realizacji tych sposobów. Jedną z takich technologii jest sposób wytwarzania obrobionego cieplnie materiału nawozowego, zwłaszcza nawozu naturalnego lub wzbogaconego nawozem materiału substratowego i urządzenie do wytwarzania obrobionego cieplnie materiału nawozowego, znany z polskiego opisu patentowego nr 164568. Sposób ten polega na tym, ze materiał nawozowy po ogrzaniu przeprowadza się wolno przez tunel izolowany cieplnie, a nastę pnie przez stanowisko chł odzą ce z wię kszą prę dkoś cią i przy mniejszej gę stości przepł ywu. Przepływający materiał chłodzi się nadmuchem powietrza, a następnie wprowadza się na stanowisko mieszające, gdzie dodaje się ciągle substancje dodatkowe, po czym materiał prowadzi się do stanowiska odbiorczego, przy czym przemieszczania materiału dokonuje się cały czas w układzie zamkniętym w stosunku do otoczenia. Dostarczanie i grzanie materiału reguluje się, przy czym materiał ogrzewa się do temperatury w zakresie 90 - 100°C, a po chłodzeniu dodaje się do niego różne gatunki grzybów i bakterii.

Inny znany z polskiego zgłoszenia patentowego P-354963 sposób unieszkodliwiania osadów z komunalnych i przydomowych oczyszczalni ścieków metodą higienizacji chemo-termicznej w środowisku zasadowym i prażenia w temperaturze od 150°C do 230°C charakteryzuje się tym, że osady pościekowe o uwodnieniu od 50 do 90% ogrzewa się i suszy wstępnie do poziomu uwodnienia 25 do 60% poprzez wymieszanie uwodnionych osadów z wapnem palonym i końcowym produktem, pełniącym rolę sorbentu, z wykorzystaniem egzotermicznej reakcji wapna z wodą odpadową w osadzie, przy czym na 1 część wagową osadów stosuje się od 0,5 do 5 części wagowych wapna palonego z jednoczesnym zewnętrznym podgrzewaniem masy odpadowej do temperatury procesowej 100°C (wspomagając egzotermiczny efekt reakcji wapna z wodą), w celu uzyskania końcowego produktu o walorach wysokozmineralizowanego nawozu, pozbawionego pasożytów, grzybów i mikroorganizmów chorobotwórczych.

Jednym ze znanych urządzeń do przetwarzania odpadów organicznych jest znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr P336817 wyprażacz śrubowy, składający się z przenośnika z napędem i pieca elektrycznego do wyprażania, który charakteryzuje się tym, że posiada dwa podajniki śrubowe, połączone ze sobą elektrycznym piecem rurowym, z których jeden jest śrubowym podajnikiem podającym materiał do pieca, a drugi jest śrubowym podajnikiem odbierającym materiał z pieca i przenoszą cym wypraż ony materiał do pojemnika wysypowego. Otwór pojemnika wysypowego jest dławiony oporową pokrywą, która jest dociskana sprężyną. Przedstawione powyżej procesy nie rozwiązują trudnego zagadnienia jakim jest rozkład materiału na bazie drewna, który jest podstawowym składnikiem odpadów organicznych pochodzących z ferm drobiarskich, zwłaszcza ściółki.

Podstawowymi pierwiastkami wchodzącymi w skład drewna są węgiel, tlen, wodór, azot i inne. Tworzą one podstawowe związki organiczne takie jak celuloza, hemiceluloza i lignina. Ponadto w drewnie występuje też cukier, białko, skrobia, garbniki, olejki eteryczne, guma oraz substancje organiczne, które po spaleniu dają popiół. Klasyczny rozkład drewna powodowany przez podstawczaki (Basidiomycetes) charakteryzuje się silną i głęboką zmianą struktury materiału. Rozkład odbywa się na drodze biochemicznej, dzięki wydzielanym przez strzępki tzw. enzymom zewnętrznym. Rozkład związków chemicznych wchodzących w skład komórek drewna, głównie celulozy, hemicelulozy i ligniny powoduje siln ą perforację ś cian komórkowych, zniszczenie chemicznej struktury celulozy. Szybkość rozkładu cząstek drewna uzależniona jest od zawartości ligniny, której udział wpływa hamująco na procesy rozkładu. Składniki drewna, które ulegają najłatwiej rozkładowi to: cukry, skrobia i proteiny (biał ko), najtrudniej zaś lignina, woski i garbniki.

W procesie przemian substancji organicznej (rozkładu tkanek) wyróżnia się dwa zasadnicze kierunki:

1. Rozkład połączony z wytworzeniem prostych związków mineralnych. Proces ten określany jest jako mineralizacja.

2. Rozkład połączony z resyntezą związków próchniczych charakterystycznych dla poszczególnych gleb. Proces ten nosi nazwę humifikacji.

Przyjmuje się, że 75 do 80% substancji organicznej ulega procesom mineralizacji, natomiast tylko 20 do 25% przekształca się w związki próchnicze. Rozkład struktury drewna jak i jego poszczególnych składników można również uzyskać w wyniku oddziaływania termicznego. Termiczny rozkład

PL 206 550 B1 drewna zaczyna się już przy temperaturze 105°C, a długotrwałe działanie tej temperatury powoduje zwęglenie się drewna i wydzielanie gazów palnych jak wodór, metan i etan. Podwyższona temperatura zwiększa intensywność rozkładu drewna oraz powoduje wydzielenie się większej ilości gazów palnych. W temperaturze 110 - 115°C drewno żółknie, w temperaturze 150 - 200°C brązowieje, w temperaturze 300 - 600°C ulega karbonizacji.

Sposób przetwarzania odpadów organicznych według wynalazku, metodą oddziaływania termicznego charakteryzuje się tym, że odpady organiczne wprowadza się w sposób ciągły do komory zasypowej, następnie przemieszcza się je za pomocą podajnika śrubowego do komory grzewczej, w której odpady organiczne poddaje się podgrzewaniu bez dostę pu powietrza z otoczenia, w temperaturze 105 - 300°C przez okres 30 minut do 3 godzin. Po czym następuje rozdzielenie frakcji stałej i gazowej wytworzonego nawozu organicznego, gdzie frakcję stałą w postaci proszku przemieszcza się w sposób ciągły do komory zsypowej, a wytworzone w trakcie procesu gazy przemieszczają się wewnątrz wału wzdłuż osi podajnika śrubowego do komory wylotowej, skąd odbierane są do dalszego wykorzystania.

Urządzenie do przetwarzania odpadów organicznych według wynalazku składające się z komory zasypowej, podajnika śrubowego z napędem, komory grzewczej w postaci elektrycznego pieca rurowego oraz komory zsypowej i komory wylotowej charakteryzuje się tym, że komora grzewcza wyposażona jest w zespół mikrofalowych generatorów.

Korzystnym jest, że komora grzewcza wyposażona jest w zespół grzałek oporowych.

Ponadto korzystnym jest, że część podajnika śrubowego usytuowana w komorze zasypowej ma zwoje o większym skoku śrubowym, niż w części podajnika śrubowego usytuowanej w komorze grzewczej i komorze zsypowej.

Korzystnym jest również, że kierunek pochylenia linii śrubowej, w części podajnika śrubowego usytuowanej w końcowej części komory zsypowej jest przeciwny do kierunku pochylenia linii śrubowej w części podajnika śrubowego usytuowanej w komorze zasypowej i komorze grzewczej.

Korzystnym jest także, że podajnik śrubowy ma wał w kształcie rury.

W wyniku przetworzenia odpadów organicznych sposobem wedł ug wynalazku uzyskuje się w krótkim czasie pełnowartościowy, trwały i pozbawiony nieprzyjemnych zapachów nawóz organiczny stosowany w rolnictwie. Uzyskany nawóz organiczny charakteryzuje się dużą koncentracją składników NPK to jest azotu, potasu i fosforu, dochodzącej do wartości 2,5-krotnej w stosunku do ilości pierwotnej tych składników znajdujących się w odpadach organicznych. W wyniku oddziaływania na odpady organiczne wysokiej temperatury następuje sanityzacja przetworzonego materiału, a więc likwidacja patogenów to jest bakterii, wirusów, grzybów i innych mikroorganizmów chorobotwórczych oraz rozkład antybiotyków i neutralizacja pozostałości związków chemicznych i leków użytych na przykład w trakcie tuczu drobiu. Ponadto w krótkim czasie następuje rozkład związków organicznych na prostsze związki, umożliwiające resyntezę związków próchniczych. Produkt uzyskany sposobem według wynalazku jest również wysokoenergetycznym materiałem opałowym przeznaczonym do spalania, na przykład przy ogrzewaniu pomieszczeń hodowlanych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schematycznie urządzenie w przekroju podłużnym.

Ściółkę pochodzącą z ferm drobiarskich transportuje się i gromadzi w pobliżu urządzenia do przetwarzania odpadów organicznych. Następnie zasypuje się ją w sposób ciągły do komory zasypowej urządzenia do przetwarzania odpadów organicznych i przemieszcza się je za pomocą podajnika śrubowego do komory grzewczej, w której poddaje się ją podgrzewaniu bez dostępu powietrza z otoczenia, w temperaturze 160°C przez okres 2 godzin. Po czym następuje rozdzielenie frakcji stałej i gazowej wytworzonego nawozu organicznego, gdzie frakcję stałą w postaci proszku przemieszcza się w sposób ciągły do komory zsypowej, a wytworzone w trakcie procesu gazy przemieszczają się wewnątrz wału wzdłuż osi podajnika śrubowego do komory wylotowej, gdzie poddawane są skropleniu.

Głównymi częściami urządzenia do przetwarzania odpadów według wynalazku, przedstawionego na rysunku, są komora zasypowa 1, połączona z podajnikiem śrubowym 2, który przemieszcza przetwarzany materiał do komory grzewczej 3 i komory zsypowej 4. Część podajnika śrubowego 2 usytuowana w komorze zasypowej 1 ma zwoje o większym skoku śrubowym, niż w części podajnika śrubowego 2 usytuowanej w komorze grzewczej 3 i komorze zsypowej 4. Zasyp odpadów do komory zasypowej 1 odbywa się w sposób ciągły. W wyniku zmniejszenia skoku zwojów w części podajnika śrubowego 2 usytuowanej w komorze grzewczej 3, na wejściu odpadów organicznych do komory grzewczej 3 tworzy się „korek”, który powoduje zamknięcie komory grzewczej 3 i blokuje dostęp powietrza

PL 206 550 B1 z otoczenia, tak aby proces przetwarzania odpadów mógł być prowadzony bez dostę pu powietrza. Komora grzewcza 3 wyposażona jest w zespół mikrofalowych generatorów 5 i zespół grzałek oporowych 6, których zadaniem jest doprowadzenie odpowiedniej ilości ciepła niezbędnej do podgrzania materiału przemieszczanego wewnątrz komory grzewczej 3. Falowody generatorów mikrofal 5 wytwarzają pole mikrofalowe bezpośrednio w przestrzeni wewnętrznej komory grzewczej 3. Przy zastosowaniu zespołu grzałek oporowych 6 podgrzewanie przetwarzanego materiału odbywa się na drodze przenikania ciepła wytworzonego przez grzałki przez ścianki wewnętrzne komory grzewczej 3. Napęd podajnika śrubowego 2 realizowany jest poprzez motoreduktor 7, który połączony jest z podajnikiem śrubowym 2. Kierunek pochylenia linii śrubowej, w części podajnika śrubowego 2, usytuowanej w końcowej części komory zsypowej 4 jest przeciwny do kierunku pochylenia linii śrubowej w części podajnika śrubowego 2 usytuowanej w komorze zasypowej 1 i komorze grzewczej 3. Zmiana kierunku pochylenia linii śrubowej w części podajnika śrubowego 2, usytuowanej w końcowej części komory zasypowej 4 powoduje, że w miejscu zsypu frakcji stałej wytworzonego nawozu organicznego do komory zsypowej 4, tworzy się z niego „korek”, który zamyka komorę zsypową 4 i uniemożliwia wyjście na zewnątrz frakcji gazowej wytworzonego nawozu organicznego, a także blokuje dostęp powietrza z otoczenia do komór wewnętrznych urządzenia. Frakcja gazowa nie znajdując wyjścia na zewnątrz, uchodzi do wnętrza rury wału 9, wzdłuż osi podajnika śrubowego 2 do komory wylotowej 8, gdzie następuje oddzielenie frakcji ciekłej i gazowej, gazów powstałych w czasie suszenia i przetwarzania termicznego obrabianego materiału. Ze względu na ułatwienie spływu skroplin, urządzenie ustawione jest pod kątem do poziomu, w ten sposób, że część podajnika śrubowego 2 usytuowana w komorze zsypowej 4 znajduje się wyżej niż część podajnika śrubowego 2 usytuowana w komorze zasypowej 1 Skropliny i gazy zgromadzone w komorze wylotowej 8 oraz wytworzony nawóz organiczny w postaci proszku zgromadzony w komorze zsypowej 4 odbierane są z urządzenia do dalszego wykorzystania.

Jakkolwiek wynalazek opisano w powiązaniu z jego zastosowaniem do realizacji konkretnego celu, to nadaje się on również do zastosowania w innych celach, a jego szczegółowy opis nie powinien być interpretowany jako ograniczający jego ideę wynalazczą i dla znawcy z dziedziny, do której należy wynalazek jest oczywiste, że może on być poddany wielu modyfikacjom lub równoważnym realizacjom, które nie będą zbyt odległe od charakteru technicznego wynalazku i nie doprowadzą do umniejszenia osiąganych przez niego efektów technicznych.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przetwarzania odpadów organicznych metodą oddziaływania termicznego, znamienny tym, że odpady organiczne wprowadza się w sposób ciągły do komory zasypowej, następnie przemieszcza się je za pomocą podajnika śrubowego do komory grzewczej, w której odpady organiczne poddaje się podgrzewaniu bez dostępu powietrza z otoczenia, w temperaturze 105 - 300°C przez okres 30 minut do 3 godzin, po czym następuje rozdzielenie frakcji stałej i gazowej wytworzonego nawozu organicznego, gdzie frakcję stałą w postaci proszku przemieszcza się w sposób ciągły do komory zsypowej, a wytworzone w trakcie procesu gazy przemieszczają się wewnątrz wału wzdłuż osi podajnika śrubowego do komory wylotowej, skąd odbierane są do dalszego wykorzystania.
2. 2. Urządzenie do przetwarzania odpadów organicznych składające się z komory zasypowej, podajnika śrubowego z napędem, komory grzewczej w postaci elektrycznego pieca rurowego oraz komory zsypowej i komory wylotowej, znamienne tym, że komora grzewcza (3) wyposażona jest w zespół mikrofalowych generatorów (5).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że komora grzewcza (3) wyposażona jest w zespół grzałek oporowych (6).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że część podajnika śrubowego (2) usytuowana w komorze zasypowej (1) ma zwoje o większym skoku śrubowym, niż w części podajnika śrubowego (2) usytuowanej w komorze grzewczej (3) i komorze zsypowej (4).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że kierunek pochylenia linii śrubowej, w części podajnika śrubowego (2) usytuowanej w końcowej części komory zsypowej (4), jest przeciwny do kierunku pochylenia linii śrubowej w części podajnika śrubowego (2) usytuowanej w komorze zasypowej (1) i komorze grzewczej (3).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że podajnik śrubowy (2) ma wał (9) w kształcie rury.