PL77908B1 - Biologic decomposition of organic material[au3360171a] - Google Patents

Description

Sposób biologicznego rozkladu substancji organicznych przy pomocy mikroorganizmów termofilnych Przedmiotem wynalazku jest sposób biologicz¬ nego rozkladu substancji organicznych przy pomocy mikroorganizmów termofilnych.Powszechnie stosowany rozklad biologiczny np. osadów szlamu ze scieków miejskich lub przemy¬ slowych albo nawozu, przeprowadzany przez prze¬ dmuchiwanie powietrzem lecz bez podnoszenia tem¬ peratury nie zmniejsza zawartosci substancji orga¬ nicznych do pozadanego poziomu. Pozostalosc po rozkladzie zawiera natomiast wiele bakterii, wsród których znajduja sie bakterie patogenne i odmiany wirusów, jaja robaków i nasiona chwastów.Sposób wedlug wynalazku opiera sie na skutecz¬ nej i ulepszonej metodzie biologicznego rozkladu, która mozna stosowac przy zmiennych temperatu¬ rach zewnetrznych. Sposób ten, który opracowano po dokladnych badaniach naukowych polega na tym, ze wodna ciecz zawierajaca substancje orga¬ niczne i wykazujaca zapotrzebowanie na tlen bio¬ logiczny w ilosci co najmniej 1500 mg w ciagu 5 dni, korzystnie przy przeplywie co najmniej 5000 mg gazowego tlenu na litr cieczy, poddaje sie w zbiorniku reakcyjnym bezposredniemu dzialaniu powietrza, tlenu lub powietrza wzbogaconego tle¬ nem.Ilosc tlenu odpowiada co najwyzej szesciokrotnej, a najlepiej czterokrotnej ilosci tlenu, która ma byc teoretycznie pochlonieta przez substancje organicz¬ ne przy pomocy mikroorganizmów. Zbiornik z cie¬ cza izoluje sie i bez dodatkowego ogrzewania, dzieki 10 15 25 30 dzialaniu mikroorganizmów utrzymuje sie w nim temperature co najmniej 42°C, a najkorzystniej 50—58°C.Praktyczne doswiadczenia dowiodly, ze tym spo¬ sobem, przy pomocy termofilnych organizmów, mozna zniszczyc bakterie patogenne i odmiany wi¬ rusów, jaja robaków i nasiona chwastów oraz roz¬ lozyc takie substancje jak oleje mineralne, srodki piorace wlosy i pióra. Ponadto, ilosc substancji or¬ ganicznych zostaje zmniejszona do ulamka ilosci wyjsciowej, co uzaleznione jest od przebiegu utle¬ niania tych substancji. Dodatkowo, po obróbce uzy¬ skuje sie bezwonna ciecz i proces rozkladu prze¬ biega wlasciwie, w ciagu 6—10 dni, w porównaniu z okresem 30 dni w stosowanych dotychczds meto¬ dach. Stopien wykorzystania dostarczanego z po¬ wietrzem tlenu wynosi zwykle 50—70°/rf. Zaleta spo¬ sobu jest utrzymywanie stezenia tlettti w cieczy w trakcie rozkladu na poziomie jeófifife Ó do 0,5 mg 02/litr. Wymieniona wartosc zag&ttfrebowania na tlen biologiczny dla cieczy potritfSna jest dla do¬ starczenia ciepla w celu utrzymania temperatury cieczy na poziomie co najmniej 42°C.Na poczatku procesu mozna wykorzystywac mi¬ kroorganizmy mezofilne, dzieki dzialaniu których wytworzy sie cieplo niezbedne dla podgrzania cie¬ czy do temperatury, w której sa juz aktywne mi- Wnnrg^pWrpy tprmftfjinp Gdy temperatura wzrasta ponad 42°C wyraznie zmniejsza sie aktywnosc mi¬ kroorganizmów mezofilnych i cieplo potrzebne do 77908''J- :.i»u* * dalszego przebiegu procesu dostarczane jest przez mikroorganizmy termofilne. Jesli przeznaczona do takiej obróbki ciecz nie zawiera mikroorganizmów potrzebnych do procesu/mozna ja zaszczepic takimi mikroorganizmami.Bezposredni kontakt pomiedzy gazem dostarcza¬ jacym tlen i ciecza osiaga sie przez mieszanie cie¬ czy w zbiorniku reakcyjnym.W przypadku gdy w trakcie rozkladu zawartych w cieczy substancji organicznych wytwarza sie piana mozna Ja pozostawic na powierzchni cieczy w celu uzyskania izolacji cieplnej. Poniewaz grubosc war¬ stwy piany zwieksza sie w trakcie procesu, do wy¬ mienionego celu pozadane jest odciaganie piany gdy jej warstwa osiagnie grubosc ponad 10 cm. Grubosc warstwy mozna ograniczyc znanymi sposobami, np. na drodze mechanicznej przy uzyciu urzadzenia do rozbijania i rozdzielania piany.Korzystne jest mieszanie cieczy w zbiorniku reakcyjnym w plaszczyznie pionowej, przez co wprowadza sie do cieczy powietrze w postaci drob¬ nych pecherzyków, a te wznoszac sie mieszaja ciecz.Powstajaca podczas biologicznego rozkladu piane mozna odbierac ze zbiornika do innych zastosowan, np. do wydzielania zawartych w niej protein stoso¬ wanych" do odzywiania.Sposób wedlug wynalazku przedstawiono na ry¬ sunkach, na których fig. 1 i fig. 2 pokazuje dwie rózne instalacje do realizacji procesu wedlug tego sposobu. Odpowiadajace sobie urzadzenia na tych rysunkach oznaczono tymi samymi numerami.Na fig. 1 przedstawiono mieszalnik cieczy 1 z wlo¬ tem cieczy 2. Ciecz jest w wystarczajacej mierze mieszana pompa 3, która zasysa ciecz z mieszalnika i wyrzuca ja dyszami 4. Nastepnie, dzwignia 5 pompe przelacza sie i ciecz przewodem 6 pompuje sie do zbiornika i, w którym zachodzi rozklad bio¬ logiczny zawartych w cieczy substancji organicz¬ nych; Przyjmuje sie, ze tu ciecz zawiera szczepy mikroorganizmów potrzebne do obróbki biologicz¬ nej. Zbiornik 7 zaopatrzony jest w urzadzenia po¬ trzebne do mieszania cieczy i dostarczania powie¬ trza do cieczy i moze to byc stosowne urza¬ dzenie, które sklada sie z mieszadla 8, silnika na¬ pedowego i przewodu dostarczajacego powietrze 9, koncentrycznie otaczajacego wal mieszadla. Prze¬ wód ten konczy1 sie tuz nad mieszadlem i w ten sposób doprowadzane nim powietrze rozpraszane jest przez mieszadlo na male pecherzyki, które obracaja sie rajcem z ciecza w kierunkach wskaza¬ nych strzalkami 10 i 11.Kierunek ruchu cieczy ustala okragle denko w ksztalcie mi§y 12 z otworem w srodku dna, po¬ nizej którego ^mieszczone jest mieszadlo. Nad po¬ wierzchnia cieczy 13 znajduje sie warstwa piany 14.Obrotowy nóz 15 napedzany silnikiem i osadzony na przewodzie 9 kroi i rozdziela piane w srodku zbior¬ nika oraz nadaje jej pionowy kierunek ruchu zgod¬ ny z kierunkiem wskazówek zegara po lewej stro¬ nie przewodu 9 i przeciwny po prawej stronie tego przewodu.Podczas pompowania nowej porcji cieczy przewo¬ dem .6 do zbiornika 7, odpowiednia ilosc cieczy wraz z piana odplywa przewodem 16 po otwarciu 4 klapy 17 w tym przewodzie. Wyplywajaca ciecz i piana wraz z towarzyszacym osadem zbiera sie w duzym zbiorniku 18. Przewód 19, zaopatrzony w dwupolozeniowy zawór 20, laczy ten zbiornik 5 z mieszalnikiem 1. W odpowiedniej chwili, gdy mie¬ szalnik 1 jest pusty, otwiera sie zawór 20 i ciecz ze zbiornika 18 przeplywa do mieszalnika 1. Stad pompa 3 przepompowuje sie ciecz do cysterny i w tym celu zamiast przewodu 6 otwiera sie prze- io wód 21.W instalacji przedstawionej na fig. 2 zbiornik 7 zaopatrzony jest w przewód przelewowy 22 dla przerobionej cieczy i towarzyszacego osadu. Powsta¬ jaca w trakcie procesu piana odprowadzana jest 15 w sposób ciagly przelewowym przewodem 23 i zbie¬ ra sie na zlozu filtru 24. Osad, który plynie z pia¬ na osadza sie na górnej czesci zloza filtru jako warstwa 25, a piana opada na dól. Powstajaca ciecz przeplywa z powrotem przewodem 19 do mieszal- 20 nika 1 i ponownie poddawana jest obróbce w zbior¬ niku 7. Rozwiazanie to szczególnie nadaje sie do cieczy zawierajacych skladniki o mniejszym cieza¬ rze wlasciwym, których nie mozna bylo rozlozyc, jak lip. wlókna w sciekach z masy celulozowej 25 w przemysle papierniczym. Osad taki mozna na¬ stepnie odzyskiwac z powierzchni filtru.Przyklad I. 10 m8 serwatki z mleczarni do¬ starcza sie w sposób ciagly na instalacje do roz¬ kladu biologicznego, zaopatrzona w dobrze izolo- 30 wany zbiornik reakcyjny (Australia). Temperatura serwatki wynosi 42°C a zapotrzebowanie na tlen biologiczny w ciagu 5 dni — 1500 mg/litr = 0,12% wegla na litr). Przez tank reakcyjny przedmuchuje sie w ciagu 25 godzin 1500 m3 powietrza o tempe- 35 raturze + 10°C (temperatura zimowa). W zbiorniku utrzymuje sie temperatura 42°C. Substancje orga¬ niczne w serwatce rozkladaja sie w 98%. Wydajnosc tlenu, tj. stopien wykorzystania tlenu dostarczonego z powietrzem, wynosi 70%. 40 Przyklad II. 10 m3 nawozu swinskiego o tem¬ peraturze 18°C dostarcza sie w ciagu 24 godzin bezposrednio z chlewu, w którym temperatura wy¬ nosi 22°C, na instalacje podobna do opisanej w po¬ przednim przykladzie (Szwecja). Zapotrzebowanie 45 nawozu na tlen biologiczny w ciagu 5 dni wynosi 21000 mg/litr (3,0% wegla na litr). Przez zbiornik reakcyjny przedmuchuje sie w zimnym okresie 31000 m3 powietrza o przecietnej temperaturze dnia —15°C. W zbiorniku utrzymuje sie temperatura 50 43°C. Substancje organiczne w nawozie rozkladaja sie w 95 do 98%. Wydajnosc tlenu wynosi 20%.Przyklad III. 10 m3 nawozu o temperaturze +18°C dostarcza sie w ciagu 24 godzin ze zbiornika nawozu w chlewie na instalacje podobna do opisa- 55 nej w przykladzie I (Australia). Zapotrzebowanie nawozu na tlen biologiczny w ciagu 5 dni wynosi 21000 mg/litr. Przez zbiornik reakcyjny przedmuchu¬ je sie w ciagu 24 godzin 37000 m3 powietrza o tem¬ peraturze + 10°C. W zbiorniku utrzymuje sie tem- 60 peratura 42°C. Substancje organiczne w nawozie rozkladaja sie w 95 do 98%. Wydajnosc tlenu wy¬ nosi 16,5%.Przyklad IV. 10 m3 nawozu o temperaturze + 2°C dostarcza sie w ciagu 24 godzin ze zbiornika 05 nawozu w chlewie na instalacje podobna do opisa-5 77&08 6 nej w przykladzie I (Szwecja). Zapotrzebowanie na¬ wozu na tlen biologiczny w ciagu 5 dni wynosi 21000 mg/litr. Przez zbiornik reakcyjny przedmu¬ chuje sie w ciagu 24 godzin w zimnym okresie 12000 m3 powietrza o przecietnej temperaturze dnia —15°C. W zbiorniku utrzymuje sie temperatura 55°C. Substancje organiczne w nawozie rozkladaja sie w 95 do 98%. Wydajnosc tlenu wynosi 50%.Utrzymanie pozadanej temperatury gnicia w zbiorniku reakcyjnym jest trudne. W celu prze¬ ciwdzialania stratom ciepla powodowanym obecnos¬ cia azotu w powietrzu atmosferycznym mozliwe jest dostarczanie powietrza wzbogaconego w tlen a na¬ wet czystego tlenu. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób biologicznego rozkladu substancji or¬ ganicznych przy pomocy mikroorganizmów termofil¬ nych, znamienny tym, ze wodna ciecz zawierajaca substancje organiczne i wykazujaca zapotrzebowa¬ nie na tlen biologiczny co najmniej 15000 mg w ciagu 5 dni, korzystnie przy przeplywie co naj¬ mniej 5000 mg gazowego tlenu na litr cieczy, pod¬ daje sie w zbiorniku reakcyjnym bezposredniemu dzialaniu powietrza, tlenu lub powietrza wzboga¬ conego tlenem, przy czym ilosc tlenu odpowiada co najwyzej szesciokrotnej, a najlepiej czterokrot¬ nej ilosci tlenu, która moze byc teoretycznie po¬ chlonieta przez substancje organiczne przy pomo¬ cy mikroorganizmów, zas tank z ciecza izoluje sie i bez dodatkowego ogrzewania, dzieki dzialaniu mikroorganizmów utrzymuje sie w nim temperatu- 5 re co najmniej 42°C, a najkorzystniej 50 do 58°C.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na poczatku rozkladu biologicznego ciecz ogrzewa sie do temperatury, w której aktywne sa organiz¬ my termofilne wykorzystujac dzialanie mikroorga- io nizmów mezofilnych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze bezposredni kontakt pomiedzy gazem zawiera¬ jacym tlen i ciecza osiaga sie przez mieszanie cie¬ czy w zbiorniku reakcyjnym. 15

4. Sposób wedlug zastrz. 1, 2 lub 3, znamienny tym, ze nad powierzchnia cieczy utrzymuje sie warstwe piany o grubosci co najmniej 10 cm.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze grubosc warstwy piany utrzymuje sie znanymi spo- 20 sobami, np. na drodze mechanicznej przy uzyciu urzadzenia do rozbijania i rozdzielania piany.

6. Sposób wedlug zastrz. 3, 4 lub 5, znamienny tym, ze ruch cieczy odbywa sie w plaszczyznie pio¬ nowej. 25

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po¬ wstajaca podczas rozkladu biologicznego piane od¬ prowadza sie ze zbiornika osobno.

8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podczas rozkladu w cieczy utrzymuje sie stezenie 30 tlenu 0 do 0,5 mg O2 na litr. 816'UOi tKAK\.85c,3/0l ?WOS MKP C02c 1/02 V v3 Fig.Z SISliOTtRA Krak. Zakl. Graficzne Nr 3 zam. 264/75 Cena 10 zl PL PL