PL214770B1 - Sposób wykorzystania osadów ściekowych i mączki zwierzęcej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykorzystania osadów ściekowych i mączki zwierzęcej.

Problem wykorzystania mączki mięsno-kostnej powstał z chwilą stwierdzenia występowania bakterii BSE u zwierząt kopytnych i możliwością zarażenia się prionami BSE zarówno zwierząt jak i ludzi. Jedynym skutecznym sposobem wyeliminowania bakterii BSE jest poddanie mączki wysokotemperaturowemu procesowi spalania w kotłach energetycznych lub specjalnie do tego celu skonstruowanych instalacjach. (Energetyka i Ekologia styczeń 2009).

Zastosowanie mączki jako paliwa energetycznego w kotłach energetycznych jest ograniczone poprzez problemy ze składowaniem i koniecznością przygotowania mączki w celu uzyskania odpowiedniej struktury i formy fizycznej do spalania w danym rodzaju paleniska. Współspalając mączkę z paliwami konwencjonalnymi, biomasą lub z alternatywnymi paliwami energetycznymi można uzyskać zadowalające rezultaty zarówno w zakresie termicznej sprawności spalania jak i emisji substancji szkodliwych do atmosfery i gleby oraz zanieczyszczenia i korozji powierzchni ogrzewalnych, w zależności od zakresu udziału mączki w paliwie oraz w zależności od typu kotła energetycznego.

Ze zgłoszenia P-351020 znany jest sposób bezpiecznej utylizacji pozostałości po przeróbce produktów zwierzęcych, takich jak mączka kostna, papka mięsna, tłuszcz. Sposób polega na tym, że materiał zawierający resztki miesza się z wapnem palonym, wapnem gaszonym względnie z czynnymi substancjami hydraulicznymi, następnie odciska i oddziela się tłuszcz i poddaje się go dalszej przeróbce, zaś materiał stały, zawierający białko miesza się z substancjami wiążącymi w wyniku czego otrzymuje się granulat o odpowiednich właściwościach wartości opałowej, wytrzymałości i wilgotności końcowej, który doprowadza się do urządzenia spalającego lub do urządzenia wytwarzającego ciepło. Przed odciśnięciem tłuszczu przeprowadza się neutralizację, na przykład za pomocą kwasu cytrynowego.

Z polskiego zgłoszenia P-369152 znany jest sposób i urządzenie do przygotowania paliwa energetycznego zawierającego zwierzęcą mączkę mięsno-kostna, polegający na tym, że mączkę mięsno-kostną miesza się wpierw z rozdrobnionym węglem, gromadząc mączkę i rozdrobniony węgiel w zbiorniku warstwami, na przemian warstwę mączki i warstwę rozdrobnionego węgla. Następnie, mieszaninę tę miesza się z rozdrobnionym węglem posypując warstwę węgla na przenośniku mieszaniną mączki i rozdrobnionego węgla. Tak przygotowaną mieszaninę, podaje się do paleniska i spala się w fluidalnym palenisku energetycznego kotła. Rozdrobniony węgiel do zbiornika mączki i rozdrobnionego węgla podaje się przez przewód do transportu mączki ze środka transportu.

Ze zgłoszenia P-382825 znany jest materiał opałowy zawierający osady denne, materiał palny oraz materiał wiążący. Osad denny w ilości 50-70% wagowych o wilgotności do 75%, materiał palny w ilości 30-50% wagowych - w zależności od odmiany: miał węglowy, odpady powęglowe, trociny, zrębki drewna, słomę, wytłoczyny poprodukcyjne z oleju rzepakowego lub mączkę kostną oraz materiał wiążący w ilości 1-5% wagowych, w postaci wapna palonego, miesza się ze sobą, aż do uzyskania granul o wielkości 10-40 mm, a następnie tak powstałe granule suszy się do uzyskania wilgotności co najmniej 30%. Powstały w ten sposób materiał opałowy posiada wartość opałową w zakresie 13-15 MJ/kg.

Z polskiego zgłoszenia P-362586 znany jest sposób i urządzenie do termicznej utylizacji odpadów organicznych, zwłaszcza mączki mięsno-kostnej, tłuszczów a płaszczu powietrznym (9) jest wbudowany kosz zasypowy (10) z podajnikiem (10a) odpadów do spalania, kanał (11) powietrza pierwotnego, palnik główny (12) i wziernik (13). W komorze obrotowej (2) w sekcjach skrajnych (2a, 2c) i w środkowej (2b) są zamocowane do płaszcza (7) pieca zespolonego półki przesypowe (14 i 15). W płaszczu (7) i w wymurówce (8) w sekcji środkowej (1b) są osadzone rurki (16) osłonięte płaszczem (17) połączonym z wlotem (18). W komorze wylotowej (4) jest osadzony palnik (19) z zapalarką elektryczną (19a) i lancą palnika (19b), a także kanał (21) powietrza wtórnego i wyposażenie kontrolno-pomiarowe (22, 23, 24, 25, 25a). Paliwo ciekłe, korzystnie tłuszcz zwierzęcy podgrzany do temperatury powyżej 80°C jest doprowadzony do palników (12, 19) ze zbiornika (38) a powietrze jest doprowadzone z wentylatora (55). Wsad wprowadzony do komory obrotowej (2) przedostaje się na półki przesypowe (14, 15), które wynoszą wsad na wysokość powyżej osi poziomej i powodują zsypywanie do spodu komory (2). Czas przejścia wsadu poprzez sekcje (2a, 2b, 2c) jest większy od jednej minuty co zapewnia całkowite wysuszenie i odgazowanie. Przy końcu sekcji (2c) znajduje się wyłącznie gaz pirolityczny i karbonizat w postaci stałej. Gaz pirolityczny po zmieszaniu się z powietrzem wtórnym jako palna mieszanka gazowa spala się w komorze wylotowej (4), natomiast karbonizat pod wpływem

PL 214 770 B1 sił ciężkości i obrotów pochylonej komory (2) zsypuje się do paleniska fluidalnego komory (5), gdzie ulega całkowitemu spaleniu.

Ze zgłoszenia P-376669 znane jest paliwo do kotłów, szczególnie do kotłów ze spalaniem fluidalnym oraz sposób wytwarzania tego paliwa. Paliwo to stanowi fermentowaną aerobowo mieszaninę jednej części wagowej odwodnionego osadu z oczyszczalni ścieków o zawartości suchej masy w zakresie 10-50% wagowych i 0,5-10 części wagowych stałego odpadu biologicznego. Odpad biologiczny stanowi co najmniej jeden materiał odpadowy z grupy obejmującej skoszoną trawę, siano, ścinki drzewne, liście, wióry, słomę rzepakową lub inne biologiczne odpady pochodzące z roślinnej produkcji rolnej, za wyjątkiem słomy zbożowej, lub ich mieszaniny. Sposób polega na tym, że miesza się jedną część wagową odwodnionego osadu z oczyszczalni ścieków o zawartości suchej masy w zakresie 10-50% wagowych z 0,5-10 części wagowych stałego odpadu biologicznego, a następnie tę mieszaninę poddaje się fermentacji aerobowej. Fermentację aerobową prowadzi się przez 6-8 dni, lub prowadzi się ją w sposób sterowany przez 2-4 dni. Paliwo po zmieszaniu wszystkich składników granuluje się w granulatorze rotacyjnym.

Z polskiego opisu patentowego 201100 znany jest sposób utylizacji odpadów zwierzęcych, który polega na tym, że odpady zwierzęce, zwłaszcza odpady wysokiego ryzyka ze względu na zagrożenie chorobą BSE korzystnie po wstępnym rozdrobnieniu i homogenizacji, korzystnie w obecności wody i znanego środka powierzchniowo czynnego do uzyskania homogenicznego wilgotnego półproduktu zawierającego korzystnie do 70% wagowych odpadu, do 30% wagowych wody i do 2,0, korzystnie 0,05-0,3% wagowych środka powierzchniowo czynnego, poddaje się reakcji, w warunkach intensywnego mieszania, z aktywnym środkiem wiążącym o zdolności chemicznego wiązania wody i uwalniania ciepła hydratacji, korzystnie z wapnem palonym wysokiej reaktywności o wartości parametru Delta t60 poniżej 3 minut, korzystnie poniżej 1 minuty, korzystnie drobno zmielonym, korzystnie do 10% wagowych pozostałości na sicie 90 mikronów, stosowanym w ilości 20 do 50, korzystnie 35% wagowych w przeliczeniu na masę odpadu, aż do związania wody z wytworzeniem produktu o postaci granulatu, składającego się z suchej pozostałości zwierzęcej, otrzymanej porowatej struktury w hydratu aktywnego środka wiążącego wypełnionej tłuszczami uwolnionymi z odpadu ciepłem hydratacji wydzielonym podczas reakcji, nadmiaru zastosowanego środka wiążącego oraz strumienia oparów wydzielonych z masy reakcyjnej wskutek podgrzania środowiska reakcyjnego wydzielonym ciepłem hydratacji, korzystnie kierowanego, bez konieczności dodatkowego oczyszczania wstępnego dzięki obniżonej zawartości organicznych substancji, do biologicznych oczyszczalni ścieków. Korzystnie środek wiążący stanowi mielone wapno palone wysokiej reaktywności o wartości parametru Delta t60 poniżej 3 minut, korzystnie 1 minuty, z dodatkiem do 50% wagowych wypełniacza mineralnego, korzystnie pyłów z odpylania pieców do wypału wapna lub klinkieru.

Z polskiego opisu patentowego 197240 znany jest sposób likwidacji w przetworzonych odpadów organicznych, zwłaszcza mączek mięso-kostnych, tłuszczów odpadowych i innych przetworzonych odpadów pochodzenia zwierzęcego przez spalanie w cementowniczym piecu obrotowym, który jest ogrzewany w procesie wypalania klinkieru paliwem szlachetnym lub mieszanką paliw szlachetnych, ew. mieszanką zawierającą paliwa szlachetne i alternatywne. Odpady te są dodawane do pieca cementowniczego przez główny palnik i/lub palnik kalcynacyjny do płomienia z temperaturami od 1900° do 2000°C i/lub do gorącej części pieca obrotowego z temperaturami od 1400° do 1900°C. Przy tym sposobie część wartości energetycznej paliwa szlachetnego lub mieszanki paliw szlachetnych, ew. mieszanki zawierającej paliwa szlachetne i alternatywne, zastępuje się mączką mięsno-kostną, tłuszczem odpadowym i/lub innymi przetworzonymi odpadami pochodzenia zwierzęcego, które przy wysokich temperaturach i utleniającej atmosferze piecowej z nadmiarem powietrza do spalania zostają spalone z wykorzystaniem ich wartości opałowej. Nietoksyczne spaliny po doskonałym rozkładzie termicznym częściowo zostają wychwycone przy wypalaniu przeciwprądowym przez zmieloną mieszankę surowców i tworzący się klinkier, a popiół powstały z minerałów kostnych po spaleniu kwantytatywnie przereaguje do masy klinkieru z mineralizującym działaniem tlenku fosforu P2O5 na tworzenie faz klinkierowych.

Również z polskiego opisu patentowego 178719 znany jest sposób utylizacji osadów ściekowych z biologicznych oczyszczalni ścieków, który charakteryzuje się tym, że osady miesza się z odpadami węgla brunatnego w stosunku wagowym 0,8-1,5:1,0 i dodaje się do 5% nawozu potasowego, następnie granuluje się i paczkuje.

Ze zgłoszenia P-381786 znane jest paliwo alternatywne i sposób jego wytwarzania z wykorzystaniem osadów pościekowych i wydzielonych frakcji odpadów komunalnych. Paliwo alternatywne

PL 214 770 B1 składa się z osadów pościekowych odwodnionych o uwodnieniu około 80% w ilości od 25% do 50%, wysegregowanych frakcji odpadów komunalnych o charakterze organicznym w ilości od 10% do 20% oraz biomasy stanowiącej słomę rzepakową i/lub trociny i/lub wióry w ilości od 50% do 75%. Sposób wytwarzania paliwa alternatywnego polega na tym, iż odwodnione w procesie oczyszczania ścieków osady oraz rozdrobnione frakcje odpadów organicznych wysegregowane z odpadów komunalnych po podsuszeniu miesza się z rozdrobnionym drugim półproduktem będącym biomasą. Mieszaninę poddaje się procesowi podsuszenia, mielenia i dalszemu odparowaniu. Po uzyskaniu jednorodnej sypkiej masy doprowadza się materiał do maszyny granulującej, a następnie poddaje się szybkiemu schłodzeniu.

Sposób wykorzystania osadów ściekowych i mączki zwierzęcej według wynalazku polega na tym, że sporządza się paliwo biomasowe poprzez zmieszanie mączki zwierzęcej w ilości do 80% wagowych z osadami ściekowymi w ilości do 80% wagowych, w zależności od stopnia uwodnienia osadów, oraz ewentualnie innymi odpadami biomasowymi, korzystnie zrębkami, trocinami, odpadami z przetwórstwa owocowo-warzywniczego oraz innymi odpadami jak segregowane odpady komunalne i inne, w ilości do 30% wagowych.

Mączka zwierzęca posiada wyższą wartość opałową od osadów ściekowych i mniejszą zawartość wilgoci, co po wymieszaniu pozwala na otrzymanie paliwa o wartości opałowej akceptowanej przez użytkowników. Natomiast dodatek innych odpadów pozwala dodatkowo na podniesienie wartości opałowej oraz obniżenie zawartości wilgoci w paliwie.

Uzyskane paliwo posiada parametry, takie jak zawartość wilgoci, wartość opałowa, zbliżone do mułów węglowych stosowanych w energetyce.

P r z y k ł a d 1

Paliwo sporządza się z mączki zwierzęcej i osadu suszonego o zawartości wilgoci 15%, przy czym ilość mączki kostnej wynosi 50% wagowe i 50% osadu suszonego.

Paliwo charakteryzuje się następującymi właściwościami

- wilgoć w stanie roboczym dla paliwa wynosi w^rt = 8,2%,

- ciepło spalania QI^r = 15,6 MJ/kg

P r z y k ł a d 2

Paliwo sporządza się z mączki zwierzęcej i osadu stabilizowanego o zawartości wilgoci 70%, przy czym ilość mączki zwierzęcej wynosi 70% i 30% osadu.

Paliwo charakteryzuje się następującymi właściwościami

- wilgoć w stanie roboczym dla paliwa wynosi w^rt = 24,1%,

- ciepło spalania QI^r = 12,7 MJ/kg

P r z y k ł a d 3

Paliwo sporządza się z mączki zwierzęcej i osadu suszonego o zawartości wilgotności 15%, przy czym ilość mączki zwierzęcej wynosi 30% i 70% osadu suszonego.

Paliwo charakteryzuje się następującymi właściwościami

- wilgoć w stanie roboczym dla paliwa wynosi w^rt = 12,2%,

- ciepło spalania QI^r = 15,7 MJ/kg

P r z y k ł a d 4

Paliwo sporządza się z mączki zwierzęcej, osadu suszonego o zawartości wilgotności 15% i segregowanych odpadów komunalnych, przy czym ilość mączki zwierzęcej wynosi 40%, osadu suszonego 40% oraz segregowanych odpadów komunalnych w ilości 20%.

Paliwo charakteryzuje się następującymi właściwościami

- wilgoć w stanie roboczym dla paliwa wynosi w^rt = 11,2%,

- ciepło spalania QI^r = 16,5 MJ/kg.

Claims (1)

1. Sposób wykorzystania osadów ściekowych i mączki zwierzęcej, znamienny tym, że sporządza się paliwo biomasowe poprzez zmieszanie mączki zwierzęcej w ilości do 80% wagowych z osadami ściekowymi w ilości do 80% wagowych, oraz ewentualnie z innymi odpadami biomasowymi, korzystnie zrębkami, trocinami, odpadami z przetwórstwa owocowo-warzywniczego oraz innymi odpadami jak segregowane odpady komunalne i inne. w ilości do 30% wagowych.