RU2599561C2 - Способ термического обеззараживания - Google Patents
Способ термического обеззараживания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599561C2 RU2599561C2 RU2015101312/13A RU2015101312A RU2599561C2 RU 2599561 C2 RU2599561 C2 RU 2599561C2 RU 2015101312/13 A RU2015101312/13 A RU 2015101312/13A RU 2015101312 A RU2015101312 A RU 2015101312A RU 2599561 C2 RU2599561 C2 RU 2599561C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- raw materials
- pulp
- heat exchanger
- chamber
- disinfection
- Prior art date
Links
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 24
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract description 17
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 9
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 abstract description 6
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract description 4
- 239000002574 poison Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009933 burial Methods 0.000 abstract description 3
- 206010043376 Tetanus Diseases 0.000 abstract description 2
- 239000003053 toxin Substances 0.000 abstract description 2
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 abstract description 2
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 abstract description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 abstract 3
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 12
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 11
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 9
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 7
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 7
- 208000007407 African swine fever Diseases 0.000 description 6
- 241000193738 Bacillus anthracis Species 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 4
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 3
- 108030001720 Bontoxilysin Proteins 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N bromomethane Chemical compound BrC GZUXJHMPEANEGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000009309 intensive farming Methods 0.000 description 2
- 239000010807 litter Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 2
- 241000304886 Bacilli Species 0.000 description 1
- -1 CO 2 Chemical compound 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000003322 Coinfection Diseases 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 101710138657 Neurotoxin Proteins 0.000 description 1
- 208000028571 Occupational disease Diseases 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010035148 Plague Diseases 0.000 description 1
- 241000282941 Rangifer tarandus Species 0.000 description 1
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241000255628 Tabanidae Species 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 description 1
- 206010064097 avian influenza Diseases 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 229940053031 botulinum toxin Drugs 0.000 description 1
- 238000009924 canning Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 210000000795 conjunctiva Anatomy 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000008029 eradication Effects 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 244000038280 herbivores Species 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 229960002523 mercuric chloride Drugs 0.000 description 1
- LWJROJCJINYWOX-UHFFFAOYSA-L mercury dichloride Chemical compound Cl[Hg]Cl LWJROJCJINYWOX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940102396 methyl bromide Drugs 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000002581 neurotoxin Substances 0.000 description 1
- 231100000618 neurotoxin Toxicity 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 235000013324 preserved food Nutrition 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000003356 suture material Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L11/00—Methods specially adapted for refuse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/018—Animal meals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/0075—Disposal of medical waste
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- Paper (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Способ предназначен для дезинфекции крупнотоннажных отходов биомассы, в частности навоза и помета, обеззараживания почв, содержащих ботулотоксины, яды столбняка, споры и семена сорных растений, обеззараживания и переработки погибших животных, скотомогильников, медицинских, муниципальных и других отходов. Для термического обеззараживания измельчают сырье. Измельченное сырье смешивают с водой до создания пульпы текучей консистенции. Пульпу непрерывно подают насосом через рекуперативный теплообменник в нагреваемую проточную термическую камеру. Сырье нагревают и выдерживают в камере для стерилизации. Насос обеспечивает давление пульпы выше давления насыщенных паров воды при текущих температурах в теплообменнике и камере. Продукты переработки охлаждают в теплообменнике за счет теплообмена с поступающей на обработку пульпой. Пульпа поступает на обработку путем, исключающим смешивание термически не обработанного сырья и термически обработанных продуктов. Обеззараженные продукты извлекают из камеры через дросселирующий клапан. Клапан поддерживает заданное давление в теплообменнике и камере. Изобретение повышает производительность обеззараживания отходов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Область техники.
Изобретение относится к области термического обеззараживания отходов и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, связанных с дезинфекцией крупнотоннажных отходов биомассы, в частности навоза и помета, с обеззараживанием почв, содержащих ботулотоксины, яды столбняка, споры и семена сорных растений, с обеззараживанием и переработкой погибших животных, обеззараживанием и переработкой скотомогильников, медицинских, муниципальных и других отходов.
Предпосылка создания изобретения, аналоги изобретения. Одной из основных проблем в животноводстве сегодня является увеличение количества отходов от каждой животноводческой фермы за счет интенсивного ведения хозяйства. Интенсивное разведение животных, в частности свиней, приводит к образованию огромного количества навоза, представляющего экологическую проблему. Тенденция к интенсификации животноводства, несомненно, будет продолжаться и в будущем.
По данным Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-технологического института органических удобрений и торфа (ВНИПТИОУ ежедневно в Российской Федерации производится более 450 тыс. тонн помета, навоза и стоков и сегодня в РФ более 2 млн. га земли занято под хранение навоза. То есть отходами животноводства покрыта площадь, равная почти половине территории Московской области. Эти отходы содержат семена сорных растений, распространяют неприятные запахи и могут быть источниками заразных болезней.
Увеличение количества животных на одном производственном объекте, несмотря на успехи ветеринарии, чревато вспышками эпизоотий, приводящих к их массовому падежу (африканская чума свиней, птичий грипп и др.). Самыми опасными бациллами являются:
- Ботулотоксин - нейротоксин белковой природы, вырабатываемый бактериями. Сильнейший яд из известных науке органических токсинов и веществ в целом. Образуется в анаэробных условиях, например, при домашнем консервировании продуктов при отсутствии необходимых мероприятий по стерилизации сырья. Летальная доза составляет около 0,001 мг/кг веса человека. Не имеет вкуса, запаха и цвета. Разрушается при кипячении в течение 5-10 минут. Является бактериологическим оружием;
- Сибирская язва - острое инфекционное заболевание животных и человека, вызываемое бациллой Bacillus anthracis. Возбудитель сибирской язвы образует споры, которые способны годами сохраняться в почве и выдерживать кипячение до 1 ч. Для человека основной источник инфекции - больные сибирской язвой животные, Заражение может наступить при уходе за ними, вынужденном убое и разделке туши, при употреблении в пищу инфицированных продуктов животноводства (мясо, молоко) и контакте с ними (шерсть, кожа, щетина и т.д.), а также через инфицированные почву и воду. Может быть профессиональной болезнью (например, животноводов). Заражение кожной формой происходит через поврежденные кожные покровы, а также при укусах насекомыми (слепни, мухи-жигалки и др.). Известна с глубокой древности. Часто ее эпизоотии вызывали гибель огромной массы скота. В России в 1901-1914 гг. заболело свыше 660 тысяч животных (без северных оленей), из которых 84% пало. Сибирская язва регистрируется на всех континентах, особенно распространена в Восточной Африке и Западной Азии. В 1972 зарегистрирована в 99 странах. В естественных условиях заражаются грызуны. Высокая устойчивость спор возбудителя во внешней среде ведет к тому, что зараженные участки почвы десятки лет опасны для травоядных. Выносу спор из глубины почвы могут способствовать разливы рек, распашка и земляные работы в местах захоронения трупов животных. Основной путь заражения животных - с кормом и водой, чаще на пастбище. Возможно проникновение возбудителя через поврежденную кожу, слизистую оболочку рта, конъюнктиву.
- Африкáнская чумá свиней (Pestis africana suum). С 2007 года продолжается АЧС распространяется среди диких кабанов и домашних свиней на территории европейской части России. Под угрозой развития эпизоотии находятся Беларусь и Украина. Суммарно в России было зафиксировано более 500 вспышек заболевания, экономические потери превысили за последние 10 лет 30 млрд рублей, уничтожено порядка миллиона животных.
Важнейшей эпизоотологической особенностью («коварством») африканской чумы свиней является чрезвычайно быстрое изменение форм течения инфекции среди домашних свиней от острого со 100% летальностью до хронического и бессимптомного носительства и непредсказуемого распространения.
Экономический ущерб, наносимый африканской чумой свиней, складывается из прямых потерь по радикальной ликвидации болезни, ограничений в международной торговле и измеряется десятками миллионов долларов. В частности, при ликвидации инфекции путем тотальной депопуляции свиней потери составили на острове Мальта $29,5 млн (1978), в Доминиканской Республике- около $60 млн (1978-79). Вследствие первичной вспышки инфекции в Кот-д′Ивуар (1996) убито 25% популяции свиней с прямым и косвенным ущербом в сумме от $13 до $32 млн. Угроза африканской чумы свиней - основной фактор, сдерживающий развитие свиноводства в Африке; до последнего времени на континенте насчитывается немногим более 1% мировой популяции свиней.
Эффективных средств профилактики африканской чумы свиней до настоящего времени не разработано, лечение запрещено. Вакцин и прививок против АЧС не существует. В случае появления очага инфекции практикуется тотальное уничтожение больного свинопоголовья бескровным методом, а также ликвидация всех свиней в очаге и радиусе 20 км от него.
В случае возникновения африканской чумы на неблагополучное хозяйство накладывается карантин. Всех свиней в данном очаге инфекции уничтожают бескровным способом. Трупы свиней, навоз, остатки корма, малоценные предметы ухода сжигают (термический метод обезвреживания). Карантин снимают через 6 месяцев с момента последнего случая падежа, а разведение свиней в неблагополучном пункте разрешается не ранее, чем через год после снятия карантина.
Существует также естественный падеж животных, который пропорционален количеству находящихся на откорме животных и птиц. Остается важной проблема новых скотомогильников, которые являются потенциальными источниками заражения окружающей среды.
Существуют старые скотомогильники, содержащие, например, споры сибирской язвы, которые десятилетиями могут сохраняться в почве и по существу могут являться бомбами замедленного действия.
Крупнотоннажные отходы от интенсивного ведения сельского хозяйства требуют на современном этапе развития сельского хозяйства проведения своевременных соответствующих интенсивных мероприятий по обезвреживанию возможных источников биологического заражения окружающей среды.
С другой стороны, при соответствующей переработке крупнотоннажные отходы сельского хозяйства и пищевой промышленности могут быть ценным сырьем для получения органоминеральных удобрений и кормов для животных. Обеззараживание почвы позволяет избавляться от сорняков и источников болезней растений, сохраняя в ней минеральные удобрения, и восстанавливать ее первоначальные свойства.
Однако известные в настоящее время технологии обращения с такого рода крупнотоннажными отходами (сырьем для переработки в товарные продукты) отстают от современных потребностей.
Одними из основных видов обеззараживания являются стерилизация и дезинфекция.
Под стерилизацией понимается полное освобождение различных предметов, пищевых продуктов от живых микроорганизмов. Наиболее распространенные в настоящее время методы стерилизации - действие высоких температур, а для жидкостей - фильтрация, в результате которой клетки микроорганизмов задерживаются на фильтрах.
Вегетативные клетки большинства бактерий, дрожжей и микроскопических грибов погибают при 50-70°C в течение 30 минут, тогда как споры ряда бактерий выдерживают продолжительное кипячение. Этим объясняется применение высоких температур при стерилизации.
Простейший способ стерилизации - обжигание металлических и стеклянных предметов в пламени горелки. Стерилизацию сухим жаром проводят в сушильных шкафах при 160-165°C в течение 2 часов. Таким методом стерилизуют лабораторную посуду, металлические предметы, не портящиеся при нагревании вещества и т.п.
Стерилизацию водяным паром под давление производят в автоклавах. Питательные среды для микроорганизмов обычно стерилизуют при давлении 0,4 МПа и температуре 120°C в течение 20-30 минут. Хирургические инструменты, перевязочные и шовные материалы, различные консервы в пищевой промышленности стерилизуют обычно при атмосферном давлении в течение 30 минут. Стерилизация почвы возможна, например, при давлении 0,2 МПа и температуре 130°C в течение 2 часов.
Некоторые жидкости и растворы нельзя стерилизовать при высоких температурах, так как при этом происходит их испарение или инактивация витаминов и других биологически активных соединений, разложение лекарственных веществ, карамелизация сахаров, денатурация белков и т.п. В этих случаях осуществляют «холодную» стерилизацию:
- фильтрацию жидкости через мелкопористые бактериальные фильтры;
- обработку газами пластмасс, электронной аппаратуры (этилен, СО2, бромистый метил и т.п.);
- лучевую (ионизирующее излучение в дозах 3-10 млн. рад);
- ультрафиолетовым излучением (обработка помещений).
Стерильность объектов доказывается полным отсутствием в них живых организмов. Для этого производят посевы в жидкие или на плотные богатые питательными веществами среды, чтобы обеспечить прорастание поврежденных, но не убитых клеток.
Дезинфекция - обеззараживание, мероприятие, имеющее целью уничтожение микроорганизмов - возбудителей заразных болезней - во всей окружающей обстановке и на всех находящихся в ней предметах. Особую важность дезинфекция имеет в сельском хозяйстве для предупреждения возникновения в хозяйстве заразных заболеваний.
Дезинфекция проводится при помощи различных средств:
- механических (очистка помещений механическим путем);
- физических (солнечным светом, высушиванием, кипячением, сжиганием);
- химическим (хлорная известь, сулема, хлор, озон и др.);
- биологическим (обеззараживание навоза посредством укладывания в особые кучи для создания в них условий самосогревания).
Приведенный выше краткий обзор и анализ широкоизвестных методов обеззараживания показывает, что практически единственным универсальным методом гарантированного обеззараживания сырья является термический метод, там, где его можно применять. Нагрев до температур 120-200°C приводит к гибели всех известных опасных микроорганизмов и сорняков, а также к разрушению ядов органического происхождения.
Наряду со стерилизацией и дезинфекцией в настоящее время особое место в решении проблем обеззараживания термическим методом играет кардинальный метод решения проблем уничтожения микроорганизмов путем сжигания органической части отходов в специальном оборудовании, имеющем функции печи. Это оборудование называется инсинератором (его еще называют «сжигатель», крематор), технология - инсинерация. Главным его свойством является уничтожение отходов воздействием очень высоких температур, от 800 до 1300°C. В сельском хозяйстве с целью обеззараживания он применяется в основном для уничтожения погибших от заразных болезней животных.
Однако этот метод является достаточно энергозатратным для уничтожения крупнотоннажных отходов (скажем, крупная свиноферма производит более 3000 тонн жидких отходов в сутки, испарение 1 тонны воды требует более 1 МВт*ч энергии, т.е. на проведение обеззараживания жидкого навоза нужно тратить примерно 3 млн. кВт*ч энергии в сутки). Кроме того, работа инсинераторов сама создает экологические проблемы из-за газовых выбросов продуктов сгорания.
Прототип. Из описанных в литературе технологий обеззараживания отходов наиболее близкой к настоящему изобретению является общеизвестная технология термического обеззараживания сырья в автоклавах при повышенных давлениях воды и водяного пара. Согласно данной технологии сырье сначала измельчают, чтобы добиться более быстрого прогрева кусков сырья во всем объеме, затем его подают в термическую камеру, называемую автоклавом или дигестором, герметизируют эту камеру, нагревают сырье подачей острого пара или испарением находящейся в автоклаве воды до температур сырья 120-150°C, выдерживают камеру при таких условиях нескольких десятков минут, затем охлаждают, разгерметизируют, удаляют стерилизованный материал и при необходимости повторяют цикл с новой порцией сырья.
Повышенные давления воды и пара позволяют без сушки достигать высоких температур во всем объеме обрабатываемого материала, гарантирующих его полную стерилизацию от всех типов микроорганизмов за ограниченное время.
Однако производительность указанной технологии невысока, что делает ее малоприменимой к переработке больших количеств отходов. Кроме того, использование данной технологии требует затрат больших количеств энергии на нагрев до температур стерилизации.
Цель изобретения. Целью настоящего изобретения является повышение производительности термической технологии обеззараживания отходов и снижение энергетических затрат на ее осуществление.
Для достижения указанной цели в известном способе термического обеззараживания, включающего в себя измельчение сырья, подачу сырья в нагреваемую термическую камеру, нагрев сырья и выдержку сырья в термической камере до обеспечения стерилизации указанного выше сырья, охлаждение и последующее извлечение из термической камеры обеззараженных продуктов, измельченное сырье смешивают с водой до создания пульпы текучей консистенции, полученную пульпу непрерывно подают насосом через рекуперативный теплообменник в нагреваемую проточную термическую камеру, где установленные температура и выдержка обеспечивают обеззараживание сырья, при этом насос обеспечивает давление пульпы в указанном выше теплообменнике и термической камере выше давления насыщенных паров воды при температурах в указанных теплообменнике и термической камере, охлаждение продуктов переработки осуществляют в рекуперативном теплообменнике за счет теплообмена с поступающей на термическую обработку пульпой путем, исключающим смешение термически не обработанного сырья и термически обработанных продуктов, а извлечение обеззараженных продуктов производят через дросселирующий клапан, поддерживающий заданное давление в теплообменнике и термической камере.
В предлагаемом способе размеры измельченного сырья составляют не более 5 см, предпочтительно не более 1-3 мм, относительное содержание воды в пульпе создают выше 30%, предпочтительно 85-99%, температуру обеззараживания поддерживают в пределах 50-200°C, давление в теплообменнике и термической камере поддерживают в пределах 0,1-2,5 МПа, время выдержки сырья в термической камере при температуре стерилизации обеспечивают в пределах 1-1000 с.
Вода является естественной составляющей большинства крупнотоннажных органических отходов - биомасс различного типа, подвергаемых заражению болезнетворными микроорганизмами. В животной и растительной массе, а также в навозе и помете обычно содержится от 70% до 95% воды. Текучая водяная пульпа в предлагаемом способе является движущимся по каналам теплообменника теплоносителем, позволяющим по мере движения нагревать до заданных температур и охлаждать обрабатываемое сырье. Повышенное давление необходимо, чтобы, во-первых, не происходило в процессе стерилизации высушивания сырья и, во-вторых, в каналах теплообменника на происходило образование паровых пробок, снижающих эффективность теплообмена.
На фиг. 1 представлен пример принципиальной технологической схемы для осуществления предлагаемого способа.
Сырье, исходная биомасса, поступает в измельчитель 1, где размеры кусков сырья уменьшают, как правило, до 1-10 мм. Измельченное сырье смешивается с водой в смесителе 2 до получения текучей среды - пульпы. Эта пульпа с помощью насоса высокого давления 3 через рекуперативный теплообменник 4 подается в термическую камеру 5, где при заданной температуре происходит стерилизация сырья. Подогрев сырья в термической камере производится от внешнего источника энергии. Выходящие непрерывно из термический камеры обеззараженные продукты выходят через теплообменник 4, отдавая тепло через стенку поступающему в термическую камеру сырью. Разгрузка стерилизованных продуктов производится через дросселирующий клапан 6, который служит также для поддержания повышенного давления, создаваемого насосом 3.
Еще одно из существенных преимуществ предлагаемого изобретения перед прототипом то, что вход сырья в аппарат обеззараживания и выход продуктов переработки сырья пространственно разнесены друг от друга, что исключает возможность случайного вторичного заражения стерилизованных продуктов от исходного сырья. Все сырье практически без перемешивания проходит через термическую зону стерилизации. Таким образом гарантированно обеспечивается обеззараживание сырья.
Эффективность. В отличие от аналогов и прототипов данное изобретение позволяет существенно уменьшить затраты энергии на обеззараживание отходов. В Таблице 1 приведены типичные экспериментальные и расчетно-теоретические значения энергозатрат на стерилизацию крупнотоннажных отходов (жидкого свиного навоза) при различных способах стерилизации, приведенные на 1 тонну (1 м3) сырья. Аппарат для обеззараживания отходов, изготовленный согласно настоящему изобретению, перерабатывал 75 тонн свиного навоза в сутки средней влажностью 92%. Температура в термическом реакторе поддерживалась в первой серии опытов на уровне 130°C и во второй серии опытов около 160°C. Давление пульпы составляло около 1 МПа, время переработки (прохождения пульпы через термическую камеру) около 20 минут. В обоих случаях достигалась полная стерилизация исходного сырья. Разница температур продукта на выходе и сырья на входе составила в первом случае 5°C, во втором - 8°C, при температуре исходного сырья около 18°C.
Из приведенной Таблицы видно, что по энергетическим характеристикам предлагаемая технология существенно превосходит известные в применении для обеззараживания крупнотоннажных отходов.
Существенно, что при стерилизации отходов влажность исходного сырья (если не добавлять воду) практически не меняется и испарения влаги в окружающую среду не происходит. Работа аппарата не ухудшает экологическую обстановку в месте переработки сырья, а получаемые стерилизованные продукты в зависимости от состава сырья уже могут использоваться как в качестве органоминеральных удобрений, так и на кормовые добавки в рацион животных и птиц после переработки мясных отходов.
Claims (2)
1. Способ термического обеззараживания, включающий в себя измельчение сырья, подачу сырья в нагреваемую термическую камеру, нагрев сырья и выдержку сырья в термической камере до обеспечения стерилизации указанного выше сырья, охлаждение и последующее извлечение из термической камеры обеззараженных продуктов, отличающийся тем, что измельченное сырье смешивают с водой до создания пульпы текучей консистенции, полученную пульпу непрерывно подают насосом через рекуперативный теплообменник в нагреваемую проточную термическую камеру, где установленные температура и выдержка обеспечивают обеззараживание сырья, при этом насос обеспечивает давление пульпы в указанном выше теплообменнике и термической камере выше давления насыщенных паров воды при температурах в указанных теплообменнике и термической камере, охлаждение продуктов переработки осуществляют в рекуперативном теплообменнике за счет теплообмена с поступающей на термическую обработку пульпой путем, исключающим смешение термически не обработанного сырья и термически обработанных продуктов, а извлечение обеззараженных продуктов производят через дросселирующий клапан, поддерживающий заданное давление в теплообменнике и термической камере.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры измельченного сырья составляют не более 5 см, предпочтительно не более 1-3 мм, относительное содержание воды в пульпе создают выше 30%, предпочтительно 85-99%, температуру обеззараживания поддерживают в пределах 50-200°C, давление в теплообменнике и термической камере поддерживают в пределах 0,1-2,5 МПа, время выдержки сырья в термической камере при температуре стерилизации обеспечивают в пределах 1-1000 с.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015101312/13A RU2599561C2 (ru) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Способ термического обеззараживания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015101312/13A RU2599561C2 (ru) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Способ термического обеззараживания |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015101312A RU2015101312A (ru) | 2016-08-10 |
| RU2599561C2 true RU2599561C2 (ru) | 2016-10-10 |
Family
ID=56612721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015101312/13A RU2599561C2 (ru) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Способ термического обеззараживания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2599561C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718563C1 (ru) * | 2019-09-26 | 2020-04-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Способ термического обеззараживания и утилизации инфицированных органосодержащих отходов, находящихся в различных агрегатных состояниях |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5527464A (en) * | 1991-06-24 | 1996-06-18 | Bartha; Istvan | Method and system for the treatment and utilization of waste products |
| RU2125548C1 (ru) * | 1996-04-01 | 1999-01-27 | Сергей Иванович Якушко | Способ получения гранулированных удобрений на органической основе и устройство для их получения |
| RU2407266C1 (ru) * | 2009-07-01 | 2010-12-27 | Андрей Валентинович Соловьев | Способ хранения и подготовки к утилизации животноводческих стоков |
| RU2460695C1 (ru) * | 2011-04-07 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Межрегиональный центр биологических и химических технологий" | Установка для получения биогаза, электрической, тепловой энергии и удобрений из отходов сельского хозяйства |
| RU2493876C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-09-27 | Анатолий Андреевич Артюшкин | Комплекс термического обеззараживания, переработки и утилизации медицинских, биологических, бытовых и промышленных отходов |
-
2015
- 2015-01-19 RU RU2015101312/13A patent/RU2599561C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5527464A (en) * | 1991-06-24 | 1996-06-18 | Bartha; Istvan | Method and system for the treatment and utilization of waste products |
| RU2125548C1 (ru) * | 1996-04-01 | 1999-01-27 | Сергей Иванович Якушко | Способ получения гранулированных удобрений на органической основе и устройство для их получения |
| RU2407266C1 (ru) * | 2009-07-01 | 2010-12-27 | Андрей Валентинович Соловьев | Способ хранения и подготовки к утилизации животноводческих стоков |
| RU2460695C1 (ru) * | 2011-04-07 | 2012-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Межрегиональный центр биологических и химических технологий" | Установка для получения биогаза, электрической, тепловой энергии и удобрений из отходов сельского хозяйства |
| RU2493876C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-09-27 | Анатолий Андреевич Артюшкин | Комплекс термического обеззараживания, переработки и утилизации медицинских, биологических, бытовых и промышленных отходов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718563C1 (ru) * | 2019-09-26 | 2020-04-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Способ термического обеззараживания и утилизации инфицированных органосодержащих отходов, находящихся в различных агрегатных состояниях |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015101312A (ru) | 2016-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Haapapuro et al. | Animal waste used as livestock feed: dangers to human health | |
| Martens et al. | Overview of the ability of different treatment methods for liquid and solid manure to inactivate pathogens | |
| Jones et al. | A review of the literature on the occurrence and survival of pathogens of animals and humans in green compost | |
| Duraiswamy et al. | The effect of extracts of Selaginella involvens and Selaginella inaequalifolia leaves on poultry pathogens | |
| Spencer et al. | Public health implications related to spread of pathogens in manure from livestock and poultry operations | |
| Samant et al. | Impact of hazardous waste material on environment and their management strategies | |
| Naughton et al. | Pulsed light inactivation of the bumble bee trypanosome parasite Crithidia bombi | |
| Więckol-Ryk et al. | Effect of green oxidizing agent on inhibition of Escherichia coli present in livestock wastes | |
| RU2599561C2 (ru) | Способ термического обеззараживания | |
| Kumar et al. | Basic concepts of sterilization techniques | |
| Vinnerås et al. | Biosecurity aspects and pathogen inactivation in acidified high risk animal by-products | |
| CN104823772B (zh) | 利用β‑罗勒烯增强植物抵抗昆虫取食的方法 | |
| Chen et al. | Microbiological safety of animal wastes processed by physical heat treatment: an alternative to eliminate human pathogens in biological soil amendments as recommended by the Food Safety Modernization Act | |
| Ahmed et al. | Efficacy of composting dead poultry and farms wastes infected with avian influenza virus H5N1 | |
| Soboleva et al. | Electromagnetic processing as a way of increasing microbiological safety of animal waste | |
| US20150107319A1 (en) | Alkaline hydrolysis of organic waste including specified risk materials and effluent disposal by mixing with manure slurry | |
| Plavša et al. | Disposal of animal waste as a risk factor in the spread of zoonotic pathogens | |
| DeRouchey et al. | Catastrophic mortality composting: is it safe and effective? | |
| Misiewicz et al. | Organic food and farming as a tool to combat antibiotic resistance and protect public health | |
| El-Maghawry et al. | Applying germicidal ultraviolet in chicken manure disinfection for promoting agricultural sustainability | |
| US20230270912A1 (en) | Peracetic acid-based formulation associated with a grinding process, the combination of which transforms cultures and strains of biohazardous infectious waste generated in the production of vaccines in ovo into raw material for the preparation of high-protein composts | |
| KR101447503B1 (ko) | 폐 동ㆍ식물 재생처리기 및 그 운용방법 | |
| TW201803454A (zh) | 病死畜禽之處理方法 | |
| Bayramgulova et al. | Prospective measures of control and prevention of Helminthosis among agricultural animals in animal complexes | |
| Tertychna et al. | The research of litter in poultry house and use of essential oils in broiler production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170120 |