PL216988B1

PL216988B1 - Device for composting organic waste

Info

Publication number: PL216988B1
Application number: PL396859A
Authority: PL
Inventors: Janusz Baraniecki
Original assignee: Przedsiębiorstwo Wielobranżowe Ogólnokrajowe Ekobud Spółka Z Ograniczoną Odp
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2014-06-30
Also published as: PL396859A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kompostowania odpadów organicznych, znajdujące zastosowanie zwłaszcza przy komunalnych wysypiskach śmieci i oczyszczalniach ścieków, do przetwarzania na kompost odpadów organicznych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.The subject of the invention is a device for the composting of organic waste, which is used, in particular, in municipal landfills and sewage treatment plants, for the processing of organic waste of plant and animal origin into compost.

Z polskiego opisu patentowego nr 206685 znane jest urządzenie do kompostowania, które składa się z ramy nośnej i z zainstalowanego na niej obrotowo walcowego bębna. Na ramie znajdują się cztery obrotowe rolki i jest zamocowany elektryczny silnik napędowy. Bęben na zewnętrznej powierzchni walcowej jest wyposażony w dwa pierścienie osadcze, rozstawione symetrycznie względem jego środka długości. Bęben za pośrednictwem pierścieni osadczych jest posadowiony na rolkach ramy, przy czym jego wzdłużna oś obrotu jest nachylona do poziomu pod kątem ostrym. Między pierścieniami osadczymi na bębnie znajduje się wieniec zębaty przekładni, który jest zazębiony z napędzanym kołem zębatym, osadzonym na wałku elektrycznego silnika napędowego. W wyżej położonej, początkowej strefie bębna, w jego walcowej ścianie, znajduje się otwór załadowczy, nad który jest doprowadzony taśmowy transporter załadowczy, natomiast na przeciwległym końcu bębna są wykonane otwory wyładowcze, pod którymi znajduje się taśmowy transporter wyładowczy. Bęben wewnątrz jest wyposażony w szereg poprzecznych przegród z wycięciami przepustowymi. W tylnej ścianie czołowej, na niższym końcu bębna, jest centrycznie umieszczone, obrotowe przyłącze nadmuchu powietrza, od wentylatora, poprzez nagrzewnicę, natomiast na środku przeciwległej ściany czołowej jest zainstalowany kanał wylotowy gazów, który poprzez wentylator wyciągowy, jest połączony z kominem. W kominie jest zainstalowany filtr biologiczny. Na ramie, ponadto, jest zamocowana skrzynka sterowania układami elektrycznego zasilania silnika napędowego, wentylatora, nagrzewnicy oraz taśmowych transporterów.From the Polish patent specification No. 206685 a composting device is known, which consists of a support frame and a rotating cylindrical drum installed on it. There are four rotating rollers on the frame and an electric drive motor is mounted. The drum on the outer cylindrical surface is equipped with two settling rings, symmetrically spaced in relation to its length center. The drum, via the circlips, is mounted on the frame rollers, and its longitudinal axis of rotation is inclined to the horizontal at an acute angle. Between the snap rings on the drum there is a gear ring, which is meshed with the driven gear, mounted on the shaft of the electric drive motor. In the upper, initial zone of the drum, in its cylindrical wall, there is a loading opening over which a loading belt conveyor is led, while at the opposite end of the drum there are discharge openings, under which there is a discharge belt conveyor. The drum inside is equipped with a series of transverse baffles with openings. In the rear faceplate, at the lower end of the drum, there is a centrally located, rotatable air blower connection from the fan through the heater, while in the center of the opposite faceplate a gas outlet duct is installed which is connected to the chimney through the exhaust fan. A biological filter is installed in the chimney. Moreover, a control box for electric power supply systems of the drive motor, fan, heater and belt conveyors is mounted on the frame.

Bęben załadowany odpadami organicznymi z taśmowego transportera załadowczego, przez otwór załadowczy, wprawia się w powolny ruch obrotowy, realizowany przez silnik napędowy, za pośrednictwem przekładni zębatej. Prędkość obrotowa bębna jest regulowana obrotami silnika napędowego, sterowanego ze skrzynki sterowania. Materiał wsadowy, wskutek obrotów oraz pochylenia bębna, jest mieszany i przesuwany grawitacyjnie w kierunku tylnej, niżej położonej ściany czołowej. Przegrody z otworami przepustowymi spowalniają szybkość przesuwu i dozują ilości przesuwanej masy między kolejnymi strefami bębna. Mikroklimat wewnątrz bębna reguluje się przez dozowanie podgrzanego w nagrzewnicy powietrza, nawiewanego przez wentylator nadmuchu. Mieszanina wydzielających się podczas procesu kompostowania gazów jest z bębna wydalana do atmosfery, przez wspomagający wentylator wyciągowy i komin wylotowy. Wydalane gazy oczyszcza filtr biologiczny. Przemieszczona do końcowej strefy bębna, gotowa masa kompostowa jest wydalana przez otwarte otwory wyładowcze na taśmowy transporter wyładowczy.The drum loaded with organic waste from the loading belt conveyor, through the loading opening, is set into a slow rotary motion, carried out by the drive motor, via a gear transmission. The rotational speed of the drum is regulated by the speed of the drive motor, controlled from the control box. The charge material, due to the rotation and inclination of the drum, is mixed and moved by gravity towards the rear, lower front wall. Partitions with through-holes slow down the speed of movement and dose the amount of mass transferred between consecutive zones of the drum. The microclimate inside the drum is regulated by dosing the air heated in the heater, supplied by the blower fan. The mixture of gases released during the composting process is discharged from the drum to the atmosphere, through an auxiliary exhaust fan and an exhaust chimney. The expelled gases are cleaned by a biological filter. Moved to the end zone of the drum, the ready compost mass is discharged through the open discharge openings onto the unloading belt conveyor.

W znanym urządzeniu nie ma możliwości precyzyjnego nadzoru temperatury wewnątrz bębna i jej regulacji podczas całego procesu, czego niekorzystnym skutkiem jest zbędne przegrzewanie nawiewanego powietrza albo odwrotnie przy wyłączonej nagrzewnicy, nawiewanie zbyt zimnego powietrza. Niewłaściwa, niekontrolowana temperatura nawiewanego powietrza, przyczynia się do niepełnego przetworzenia materiału wsadowego w kompost i powoduje nadmierne wydzielanie się gazów, zwłaszcza CO2 i NH4. Nadmierne i niekontrolowane wydzielanie się gazów narzuca konieczność stosowania filtrów biologicznych i wspomagania wydalania gazów przez wentylator wyciągowy, czego niekorzystnym skutkiem są podwyższone koszty eksploatacji, z tytułu dużego zużycia energii elektrycznej i częstej wymiany filtrów. Pracujący wentylator wyciągowy powoduje zwiększenie hałasu pracy urządzenia.In the known device, it is not possible to precisely monitor the temperature inside the drum and to regulate it during the entire process, the disadvantage of which is unnecessary overheating of the supplied air or, conversely, with the heater turned off, blowing too cold air. Incorrect, uncontrolled temperature of the supplied air contributes to incomplete conversion of the input material into compost and causes excessive gas emission, especially CO2 and NH4. Excessive and uncontrolled gas emission necessitates the use of biological filters and supporting gas expulsion by the exhaust fan, which adversely results in increased operating costs due to high electricity consumption and frequent filter replacement. The working exhaust fan increases the operating noise of the device.

Celem wynalazku jest urządzenie do kompostowania, pozbawione wad znanego urządzenia, w którym wyższa wydajność i jakość produktu finalnego będzie osiągnięta przy jednocześnie obniżonej i kontrolowanej emisji gazów, zmniejszeniu hałasu, kosztów eksploatacji oraz ułatwieniu obsługi.The object of the invention is a composting device, free from the drawbacks of the known device, in which higher efficiency and quality of the final product will be achieved with simultaneously reduced and controlled gas emissions, noise reduction, operating costs and ease of maintenance.

Cel ten osiągnięto w urządzeniu według wynalazku, w którym walcowy bęben z zewnątrz jest otulony warstwą izolatora termicznego i zaopatrzony w zestaw bezprzewodowych czujników temperatury, rozmieszczonych regularnie wzdłuż powierzchni walcowej. Wewnątrz bębna są zainstalowane noże i mieszadła, rozmieszczone na całej powierzchni walcowej. W kanale wylotowym są umieszczone czujniki zawartości gazów, połączone przewodowo, poprzez blok elektronicznego pomiaru gazów, z panelem sterowania i ekspozycji, z którym są także sprzężone łączami radiowymi czujniki temperatury.This object is achieved with the device according to the invention, in which the outside of the cylindrical drum is covered with a layer of thermal insulator and provided with a set of wireless temperature sensors arranged regularly along the cylindrical surface. Inside the drum, knives and agitators are installed, distributed over the entire cylindrical surface. In the exhaust duct there are gas content sensors, wired, through an electronic gas measurement unit, with the control and exposure panel, to which temperature sensors are also coupled via radio links.

PL 216 988 B1PL 216 988 B1

Przy jednej z czołowych ścian bębna, korzystnie przy przedniej ścianie czołowej, jest umieszczony zespół bezdotykowych czujników pozycjonowania obrotowego, który jest sprzężony łączem kablowym z panelem sterowania i ekspozycji.At one of the front walls of the drum, preferably at the front face, there is a set of non-contact rotational positioning sensors, which is coupled by a cable connection to the control and display panel.

Panel sterowania i ekspozycji, jest zaopatrzony w radiowy moduł przesyłu danych do komputera.The control and exposure panel is equipped with a radio data transmission module to the computer.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest zwiększona wydajność urządzenia i wyższa jakość produktu finalnego, uzyskana dzięki zastosowanym nożom i mieszaczom, które skutecznie rozdrabniają masę wsadową. Lepsze rozdrobnienie i mieszanie masy, powoduje swobodny przepływ powietrza przez kompostowany materiał i umożliwia zachowanie wymaganego natlenienia w całej objętości masy wsadowej podczas całego procesu, co w połączeniu z właściwym, ciągle monitorowanym poziomem temperatury procesu, pozwala na zmniejszenie emisji szkodliwych gazów, rezygnację z filtrów i wentylatora wyciągowego.The advantageous effect of the invention is the increased efficiency of the device and the higher quality of the final product, obtained thanks to the applied knives and mixers, which effectively crush the batch mass. Better comminution and mixing of the mass causes free air flow through the composted material and allows the required oxygenation to be maintained in the entire volume of the input mass during the entire process, which, combined with the proper, constantly monitored temperature level of the process, allows to reduce the emission of harmful gases, eliminate the use of filters and exhaust fan.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest przedstawione urządzenie w widoku z boku, z częściowym przekrojem.The subject matter of the invention is more precisely shown in an embodiment in the drawing, in which the device is shown in a side view with a partial section.

Urządzenie do kompostowania składa się z ramy 1 nośnej, wspartej na trzech podporach 2, zaopatrzonych w stopy 3 za pośrednictwem, których jest posadowiona na podłożu i wypoziomowana. Nad dwoma podporami 2, są do ramy 1 przymocowane parami łożyska 4 między, którymi są osadzone cztery obrotowe rolki 5. Na ramie 1 znajduje się walcowy bęben 6, który na zewnętrznej powierzchni walcowej jest zaopatrzony w dwa pierścienie 7 osadcze, położone symetrycznie względem środka długości bębna 6 oraz w wieniec zębaty 8, położony między pierścieniami 7. Bęben 6 za pośrednictwem pierścieni 7 jest osadzony obrotowo na rolkach 5 ramy 1, przy czym jego oś obrotu jest nachylona do poziomu pod kątem a, wynoszącym 1,25 stopnia. Wieniec zębaty 8 przekładni jest zazębiony z małym kołem zębatym 9, osadzonym na wałku elektrycznego silnika 10 napędowego, który jest zamocowany na ramie 1 nad jej trzecią podporą 2. Z wyjątkiem pierścieni 7 i wieńca zębatego 8, cała zewnętrzna powierzchnia bębna 6 jest otulona warstwą izolatora termicznego 11. W warstwie izolatora termicznego 11 na walcowej powierzchni bębna 6 są osadzone bezprzewodowe czujniki temperatury 12. Wewnątrz bębna 6 znajduje się szereg poprzecznych przegród 13, dzielących go na strefy. Przegrody mają wykonane wycięcia 14 przepustowe, które w pierwszej i ostatniej przegrodzie 13 są okrągłe i umieszczone w ich środku, natomiast pozostałe są wykonane na obwodach w kształcie wycinka koła, przy czym są one w kolejnych przegrodach 13, przesunięte kątowo o kąt 120 stopni. Wewnątrz bębna 6 są zainstalowane noże 15 i prętowe mieszacze 16, rozmieszczone nieregularnie na całej powierzchni walcowej. Na wyższym końcu bębna 6, w pierwszej jego strefie, na obwodzie jest wykonany zamykany otwór załadowczy 17, natomiast na przeciwległym końcu, w ostatniej strefie, znajdują się dwa zamykane otwory wyładowcze 18, rozmieszczone równomiernie na obwodzie. Nad otwór załadowczy 17 jest doprowadzony taśmowy transporter załadowczy 19, natomiast pod otworami się wyładowczymi 18 znajduje się taśmowy transporter wyładowczy 20. Transportery 19 i 20 są ustawione na podłożu, po przeciwległych bokach ramy 1. W środku tylnej ściany czołowej 21, na niższym końcu bębna 6, znajduje się otwór, w którym jest osadzone obrotowe złącze 22 nadmuchu powietrza od wentylatora nadmuchu 23 i nagrzewnicy 24. W środku przeciwległej, przedniej ściany czołowej 25, jest wykonany otwór wylotowy gazów z siatką 26 zabezpieczającą. W obrotowym otworze wylotowym jest osadzony nieruchomo kanał wylotowy 27, przymocowany sztywno do wspornika 28, znajdującego się na ramie 1. Do wspornika 28 jest także przymocowany bezdotykowy i bezprzewodowy system czujników pozycjonowania 29 bębna 6. Wewnątrz kanału wylotowego 27 są umieszczone czujniki zawartości gazów 30, połączone przewodowo z blokiem elektronicznego pomiaru gazów 31. Na wsporniku 28 jest także zawieszony panel sterowania i ekspozycji 32, do którego jest przewodowo podłączony blok elektronicznego pomiaru gazów 31 oraz są doprowadzone łączami radiowymi sygnały od czujników temperatury 12 i łączem kablowym od czujników pozycjonowania 29. W panelu sterowania i ekspozycji 32 znajduje się także układ sterowania silnika 10 napędowego, taśmowych transporterów 19, 20 oraz wentylatora nadmuchu 23 i nagrzewnicy 24 powietrza. Panel sterowania i ekspozycji 32 jest wyposażony w radiowy moduł przesyłu danych do komputera.The composting device consists of a supporting frame 1, supported by three supports 2, provided with feet 3 by means of which it is placed on the ground and leveled. Above the two supports 2, to the frame 1 are attached to the frame 1 in pairs of bearings 4, between which are mounted four rotating rollers 5. On the frame 1 there is a cylindrical drum 6, which on the outer cylindrical surface is provided with two retaining rings 7 symmetrically in relation to the center of the length the drum 6 and the toothed wheel 8, located between the rings 7. The drum 6, via the rings 7, is rotatably mounted on the rollers 5 of the frame 1, its axis of rotation being inclined to the horizontal at an angle [alpha] of 1.25 degrees. The gear ring 8 of the gear is meshed with a small gear 9 mounted on the shaft of the electric drive motor 10, which is fixed on the frame 1 above its third support 2. With the exception of the rings 7 and the ring gear 8, the entire outer surface of the drum 6 is covered with a layer of insulator 11. In the thermal insulator layer 11, on the cylindrical surface of the drum 6 are embedded wireless temperature sensors 12. Inside the drum 6 there is a series of transverse partitions 13 dividing it into zones. The partitions have pass-through cuts 14, which in the first and last partition 13 are round and placed in their center, while the remaining partitions are made on circumferences in the shape of a circular sector, and they are angularly shifted by 120 degrees in the successive partitions 13. Inside the drum 6 are installed knives 15 and rod-shaped mixers 16, irregularly distributed over the entire cylindrical surface. At the higher end of the drum 6, in a first zone thereof, a closing loading opening 17 is provided around the circumference, while at the opposite end, in the last zone, there are two closing discharge openings 18, uniformly distributed around the circumference. Above the loading opening 17 there is a loading belt conveyor 19, while under the discharge openings 18 there is a discharge belt 20. Transporters 19 and 20 are placed on the ground, on opposite sides of the frame 1. In the center of the rear head wall 21, at the lower end of the drum 6, there is an aperture into which the rotary air blower 22 from the blast fan 23 and the heater 24 is seated. In the center of the opposite front face 25 is provided a gas outlet with a safety net 26. The exhaust duct 27 is fixed in the rotary outlet and rigidly attached to the bracket 28 on the frame 1. The bracket 28 also has a non-contact and wireless positioning sensor system 29 of the drum 6. Inside the exhaust duct 27 there are gas content sensors 30, wired connected to the electronic gas measurement unit 31. Also suspended on the support 28 is a control and exposure panel 32, to which the electronic gas measurement unit 31 is wired, and signals from the temperature sensors 12 and the cable connection from the positioning sensors 29 are connected via radio links. of the control and display panel 32, there is also a control system for the drive motor 10, belt conveyors 19, 20 and a blower fan 23 and an air heater 24. The control and exposure panel 32 is equipped with a radio data transfer module to a computer.

Proces kompostowania zaczyna od załadowania bębna 6 wsadowym materiałem organicznym takim jak: osady z oczyszczalni ścieków, liście, kora drzew, rozdrobnione drewno z prześwietleń sanitarnych, papier, skoszona trawa, odpadki owocowo-warzywne z targowisk, resztki żywności z zakładów zbiorowego żywienia, itp. W celu załadowania, w panelu sterowania i ekspozycji 32 włącza się zasilanie elektryczne silnika 10 napędowego, który poprzez przekładnię 8, 9, obraca bęben 6 na rolkach 5 do chwili uzyskania przez otwór załadowczy 17 górnego położenia, po czym wskutek odebranego impulsu od czujnika pozycjonowania 29, panel sterowania i ekspozycji 32 wyłącza zasilanieThe composting process begins with loading the drum with 6 batch organic material, such as: sludge from sewage treatment plants, leaves, tree bark, shredded wood from sanitary X-rays, paper, mowed grass, fruit and vegetable waste from marketplaces, food leftovers from mass caterers, etc. For loading, in the control and display panel 32, the power supply to the drive motor 10 is switched on, which, through the transmission 8, 9, rotates the drum 6 on the rollers 5 until the loading opening 17 reaches the upper position, and then due to the received impulse from the positioning sensor 29 , the control and exposure panel 32 turns the power off

PL 216 988 B1 silnika 10 i zatrzymuje obrót bębna 6. Materiał wsadowy przenosi się do bębna 6, przy pomocy taśmowego transportera załadowczego 19 i wsypuje przez otwór załadowczy 17. Po załadowaniu bębna 6 i zamknięciu otworu załadowczego 17, ponownie włącza się zasilanie elektryczne silnika 10 i wprawia bęben 6 w powolny ruch obrotowy. Prędkość obrotową bębna 6 reguluje się przez nastawienia parametrów pracy silnika 10 w panelu sterowania i ekspozycji 32. Materiał wsadowy wskutek obrotów oraz pochylenia bębna 6 jest mieszany i przesuwa się w kierunku tylnej ściany czołowej 21. Przegrody 13 odpowiednio spowalniają szybkość przesuwu powstałej masy, która jest jednocześnie cięta na najdrobniejsze elementy nożami 15 i rozrzucana mieszaczami 16. Wycięcia 14 dozują ilości przesuwanej masy między kolejnymi strefami bębna 6. Temperaturę procesu kompostowania panującą w kolejnych strefach bębna 6 ciągle monitoruje układ elektroniczny w panelu sterowania i ekspozycji 32, za pośrednictwem czujników temperatury 12. Mikroklimat wewnątrz bębna 6, zależnie od chwilowych odczytów temperatury, reguluje się przez nadmuch wentylatorem 23 powietrza o temperaturze otoczenia albo podgrzanego, po włączeniu zasilania nagrzewnicy 24. Wytwarzane podczas procesu gazy są wskutek nadmuchu powietrza wydalane do atmosfery przez kanał wylotowy 27. Blok elektronicznego pomiaru gazów 31, poprzez czujniki gazów 30, na bieżąco mierzy zawartość CO₂ i NH₄ w wydalanych gazach, a wyniki tych pomiarów są ciągle wyświetlane w panelu ekspozycji i sterowania 32. Wyniki pomiarów temperatury i zawartości gazów są przesyłane drogą radiową do bazy danych zewnętrznego komputera, wyposażonego w program umożliwiający zapamiętanie i wydruk 3000 wyników. Siatka 26 zatrzymuje wewnątrz bębna 6, zabierane przez wydalany strumień gazów drobiny masy kompostowej. Po przesunięciu się kompostowanej masy do końcowej, najniżej położonej strefy bębna 6, otwiera się otwory wyładowcze 18. Obracający się bęben 6 wysypuje masę kompostowaną na taśmowy transporter wyładowczy 20, który gotowy kompost przenosi na miejsce składowania.The batch material is transferred to drum 6 by means of the loading belt conveyor 19 and poured through the loading opening 17. After loading drum 6 and closing the loading opening 17, the electric power supply to the motor 10 is switched on again. and causes the drum 6 to rotate slowly. The rotational speed of the drum 6 is regulated by the settings of the operating parameters of the motor 10 in the control and display panel 32. The feed material due to the rotation and inclination of the drum 6 is mixed and moves towards the rear face 21. The baffles 13 respectively slow down the speed of the resulting mass, which is at the same time cut into the smallest elements with knives 15 and spread with mixers 16. The notches 14 measure the amount of mass transferred between successive zones of the drum 6. The temperature of the composting process prevailing in the successive zones of the drum 6 is constantly monitored by the electronic system in the control and exposure panel 32, via temperature sensors 12. The microclimate inside the drum 6, depending on the instantaneous temperature readings, is regulated by blowing air with a fan 23 at ambient or heated temperature, after turning on the power to the heater 24. The gases produced during the process are discharged into the atmosphere through the exhaust duct 27. Electronic gas measurement unit 31, through gas sensors 30, continuously measures the content of CO ₂ and NH ₄ in the exhaust gases, and the results of these measurements are continuously displayed on the display and control panel 32. The results of temperature and gas content measurements are transmitted via radio to the base data from an external computer, equipped with a program that allows saving and printing 3000 results. The net 26 holds inside the drum 6 the compost mass particles taken by the expelled gas stream. After the composted mass has moved to the lowermost end zone of the drum 6, discharge openings 18 are opened. The rotating drum 6 discharges the composted mass onto the discharge conveyor 20, which carries the finished compost to the storage site.

Claims

1.A device for the composting of organic waste, consisting of a frame equipped with rotating rollers and an electric drive motor and a cylindrical drum, provided with transverse partitions with through holes on the inside, and on a cylindrical surface on the outside, with a toothed rim, with mounting rings, with a hole loading at the beginning and in the discharge openings at the end, and in the opposite end walls in the air blast connection and in the gas outlet channel, also rotated and obliquely to the horizontal on the frame rollers, by means of snap rings, while the toothed ring meshed with the driven gear wheel coupled with the motor drive, characterized in that the drum (6) is covered from the outside with a layer of thermal insulator (11) and equipped with temperature sensors (12) arranged along the cylindrical surface, and inside it has knives (15) and agitators (16) arranged on of the entire cylindrical surface, while in the outlet channel (27) it has sensors z gas values (30), wired, through an electronic gas measurement unit (31), to a control and exposure panel (32), to which temperature sensors (12) are also coupled via radio links.

2. The device according to claim Device according to claim 1, characterized in that at one of the front walls (21), (25) of the drum (6), preferably at the front face (25), it has a set of non-contact positioning sensors (29) of the drum (6), connected by a cable connection with the control and exposure panel (32).

3. The device according to claim The method of claim 1 or 2, characterized in that the control and exposure panel (32) is provided with a radio data transmission unit to a computer.