SE502744C2 - Förfarande och anordning för anaerob nedbrytning av organiskt avfall - Google Patents

Description

502 10 15 20 25 30 35 744 2 Närmare bestämt åstadkommer uppfinningen ett konti- nuerligt förfarande för anaerob nedbrytning av organiskt avfall, varvid avfallet tömmes i en ficka och matas från fickan till en behållare; avfallet fuktas genom tillförsel av vatten eller vatteninnehållande vätska; och avfallet avlägsnas från behållaren, kännetecknat därav, att behål- laren är trattformad med en vinkel a hos behållarens ned- åtriktade spets av ca 60-160” och att avfallet underifrån inmatas genom den trattformade behållarens nedåtriktade spets; att avfallet matas uppåt genom den trattformade be- hållaren och fuktas; och att avfallet avlägsnas från den trattformade behållaren via dess övre sidokanter till ut- matningsorgan.

Enligt uppfinningen åstadkommes även en anordning för kontinuerlig anaerob nedbrytning av organiskt avfall, vil- ken inbegriper en ficka för tömning av avfallet; ett med fickan förbundet inmatningsorgan; en behållare; en led- som förbinder fickan (1) och behållaren: vätsketill- förselorgan för tillförsel av vatten eller vatteninnehål- lande vätska till avfallet i behållaren: för separation av vätska från avfallet; kännetecknad där- av, att behållaren är trattformad med en vinkel a hos be- hållarens nedåtriktade spets av ca 60-l60° och att led- ningen är ansluten till den trattformade behållarens ned- ning, avvattningsorgan åtriktade spets för inmatning av avfallet i behållaren, och att den trattformade behållaren vid sin övre ände är anordnad för utmatning via de övre sidokanterna till ut- matningsorgan.

Ytterligare utmärkande drag och kännetecken hos upp- finningen framgår av de osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningsfigurerna. På dessa visar Fig 1 en schematisk sidovy av en anordning enligt uppfinningen; 10 15 20 25 30 35 502 744 3 Fig 2 en schematisk längdsektionsvy av den trattfor- made behållaren i fig 1; och Fig 3 en schematisk planvy av den trattformade behål- laren i fig 2 med huven avlägsnad.

Den i fig 1-3 visade anordningen är utformad på föl- jande sätt.

Såsom framgår av fig 1, finns en ficka 1 för mottag- ning av organiskt avfall. På ritningsfiguren är fickan 1 utformad som en grop, vars övre kant befinner sig i höjd med markplanet, men det inses att fickan 1 även kan utgö- ras av exempelvis en fristående behållare ovanför markpla- net. För finfördelning av avfallet kan fickan 1 inbegripa finfördelningsorgan, t ex i form av knivförsedda valsar 2, men om avfallet redan från början är tillräckligt finför- delat är sådana finfördelningsorgan inte nödvändiga.

Fickan 1 är vidare företrädesvis försedd med ett lock 3 och upphettningsorgan 4, lämpligen i form av munstycken för insprutning av het vattenånga. Vid botten av fickan l finns ett inmatningsorgan 5, som, såsom visas i fig 1, företrädesvis utgöres av ett fram- och återgående, hydrau- liskt kolvorgan. Även andra typer av inmatningsorgan är användbara, såsom roterande skruvinmatningsorgan, men det föredragna inmatningsorganet 5 utgöres av den visade hyd- rauliska tryckkolven. Inmatningsorganet 5 är anslutet till en ledning 6, som vid sin andra ände är förbunden med den nedåtriktade spetsen 7 hos en trattformad behållare 8. Be- hållaren 8 är vid sin övre ände försedd med utmatningsor- gan 9. Utmatningsorganen 9 har företrädesvis formen av två stycken skruvtransportörer, som är anordnade på två motbe- lägna sidor av behållaren 8, såsom visas i fig 1-3. Lämp- ligen är skruvtransportörerna 9 kombinerade med ytterliga- re en skruvtransportör 10 (fig 2-3). För att motverka spridning av obehaglig lukt till omgivningen är behållaren 8 lämpligen försedd med en huv ll, som medför att behålla- Huven 11 är företrädesvis försedd med en skorstensledning 12, genom vilken bildade gaser kan ren 8 blir sluten. bortledas t ex för förbränning eller annan destruktion. 502 744 10 15 20 25 30 35 4 Såsom särskilt framgår av fig 3, är behållaren 8 av till- verkningstekniska skäl företrädesvis fyrkantig (kvadra- tisk). Ovanför den övre änden av den trattformade behålla- ren 8 finns vätsketillförselorgan 13 i form av minst ett munstycke för sprutning av vatten eller en vattenhaltig vätska (i det följande endast kallad "vätska") på avfallet i behållaren 8. Alternativt, men f n mindre föredraget, kan vätsketillförselorganen utformas som munstycken 14 in- förda i behållaren 8, såsom antyds i fig 1. Den vätska som ej upptages och kvarhålles av avfallet, avvattnas via av- vattningsorgan 15, som företrädesvis har formen av perfo- reringar i den nedre delen av den trattformade behållaren 8, såsom visas i fig 1 och 3. För uppsamling av avtappad vätska finns en behållare 16, delen av behållaren 8. Alternativt, eller som komplement som omger den perforerade till perforeringarna 15 kan avtappning av vätska även ske från utmatningsorganen 9, genom att skruvtransportörerna vid utmatningen av avfallet samtidigt komprimerar och pressar ut vätska därifrån. Uppsamlingsbehållaren 16 är försedd med en ledning 17 med en pump 18 för matning av avtappad vätska till ett filter 19. Detta filter har kon- ventionell utformning och omfattar en behållare med en bärare, såsom veckade plastark, för metanbakterier, som alstrar metan (biogas) ur den vätska som tillföres filt- ret. Bildad metangas kan avgå, såsom antyds med pilen 20, från filtret 19 och gasens energiinnehåll tillvaratagas genom förbränning. Till ledningen 17 kan även vara an- slutet en ledning 21 för uppsamling och tillledning av eventuell vätska från utmatningsorganen 9. Filtret 19 är försett med en returledning 22 för återföring av vätska via en ledning 23 till munstycket 13, eller alternativt via en ledning 24 till munstyckena 14, såsom visas i fig 1.

De båda motbelägna sidor hos den trattformade behål- laren 8 som ej är försedda med utmatningsorgan 9 avgränsas av vertikala väggar, som t ex antingen utgör en integrerad del av behållaren 8 eller av huven 11. Dessa vertikala 10 15 20 25 30 35 502 744 5 väggar skall hindra att avfall utmatas vid dessa kanter av behållaren 8, och säkerställa att allt avfall utmatas från den trattformade behållaren 8 via de övre sidokanter som är anordnade vid utmatningsorganen 9.

Såsom nämnts tidigare, medför utmatningsorganen 9 normalt en viss komprimering av avfallet vid utmatningen, varvid överskottsvätska kan utpressas ur avfallet. För mottagning av sådan överskottsvätska kan utmatningsorganen 9 vara försedda med ej visade uppsamlingsorgan, såsom per- foreringar på undersidan av skruvtransportörerna 9, varvid den uppsamlade vätskan därefter avleds via ledningen 21.

Skruvtransportörerna 9 står företrädesvis i förbin- delse med ytterligare en, därunder anordnad skruvtranspor- tör 10, som mottar avfallet från skruvtransportörerna 9 och vidaretransporterar det för fortsatt behandling, såsom kompostering. Vid mätningen 1 skruvtransportören 10 luftas lämpligen avfallet, t ex genom en ej visad, särskild in- blåsning av luft i skruvtransportören 10.

Den ovan beskrivna anordningen enligt uppfinningen fungerar på följande sätt.

Organiskt avfall transporteras till anordningen, t ex med bil 25, och tippas i fickan 1. I fickan 1 finfördelas avfallet företrädesvis med hjälp av roterande, knivförsed- da valsar 2, och t ex när avfallet inbegriper riskavfall eller septiskt avfall sker företrädesvis även en värmebe- handling av avfallet i fickan 1. Vid denna värmebehandling tillsluts fickan 1 med hjälp av locket 3 och avfallet upp- hettas genom t ex insprutning av ånga genom munstyckena 4.

Vid värmebehandlingen bringas avfallet till en temperatur av ca 60-l25°C, företrädesvis ca 70-80°C med hjälp av vat- tenånga under tryck, t ex minst ca 1,5 atö. Vid värmebe- handlingen med ånga kondenserar vattenångan på avfallet, som därigenom fuktas.

Från botten av fickan 1 matas avfallet med hjälp av inmatningsanordningen 5, som företrädesvis är en hydrau- lisk tryckkolv, in i rörledningen 6, som mynnar i den undre spetsformade delen 7 av den trattformade behållaren 502 744 10 15 20 25 30 35 6 8. Genom påmatning av ytterligare avfall rör sig avfallet uppåt genom den trattformade behållaren 8, varvid avfallet då det pressas uppåt genom behållaren, omvälves och träng- er ovanförliggande material uppåt och utåt sidorna av den trattformade behållaren 8 så att oönskad kanalbildning i avfallet motverkas. För optimal matning uppåt av avfallet genom den trattformade behållaren 8, har behàllarens spets en vinkel a (fig 1) av ca 60-160°, lämpligen ca 60-80", såsom ca 65°. Samtidigt med avfallets matning upp- åt genom behållaren 8 fuktas det genom tillförsel av väts- ka, som företrädesvis sker genom besprutning ovanifrån med sprutmunstyckena 13, såsom beskrivits tidigare. Genom fuktningen minskar avfallets torrsubstanshalt (TS) till ca 15-25% TS från t ex ca 50% TS vid hushållsavfall. Vätska som ej upptages av avfallet uttages via perforeringarna 15 och uppsamlas i behållaren 16, såsom angivits tidigare.

Under sin matning uppåt genom behållaren 8 sker en anaerob nedbrytning av det fuktiga avfallet, som normalt har ett pH av ca 5-6 och en temperatur av ca 20-55°C, företrädes- vis ca 25-40°C, och mest föredraget ca 25-35°C. Tiden för behandlingen, vilken motsvarar den tid det tar för avfal- let att matas genom den trattformade behållaren 8, är be- roende av om man endast önskar genomföra en partiell anae- rob nedbrytning i form av hydrolys i den trattformade be- hållaren 8 eller om man önskar genomföra en fullständigt anaerob nedbrytning, dvs både hydrolys och rötning, av av- fallet. Om man, vilket för närvarande föredrages vid upp- finningen, endast önskar genomföra en partiell anaerob nedbrytning av avfallet i behållaren 8, är behandlingsti- den lämpligen minst ca 2 dygn, företrädesvis minst ca 5 dygn, såsom ca 5-7 dygn, och mest föredraget ca 5 dygn.

Om man däremot önskar genomföra en fullständig anaerob nedbrytning av avfallet i behållaren 8 erfordras en avse- värt längre behandlingstid av upp till ca 20-30 dygn.

Det skall i detta sammanhang påpekas att om en full- ständig anaerob nedbrytning genomföres i behållaren 8 innebär detta att även rötning med åtföljande metangas- 10 15 20 25 30 35 502 744 7 alstring sker i behållaren 8. Denna metangas avgår då tillsammans med övriga gaser, såsom koldioxid, via skor- stensledningen 12 och omhändertas genom t ex förbränning.

Det inses att filtret 19 i detta fall är överflödigt för metangasalstring, men det kan behållas som utjämnings- och buffertkärl i den beskrivna vätskecirkulationskretsen.

När avfallet nått den övre änden av behållaren 8 och behandlingen är avslutad, utmatas det från behållaren 8 på lämpligt sätt, företrädesvis medelst på ömse sidor om be- hållaren anordnade utmatningsorgan 9, såsom visats och be- skrivits tidigare. Vid utmatningen sammanpressas lämpligen avfallet av utmatningsorganen 9 för utpressning av över- skottsvätska, varefter avfallet matas vidare i en skruv- transportör 10 och därvid luftas innan det uppsamlas för lagring eller fortsatt biologisk nedbrytning under aneroba förhållanden (efterkompostering).

För att skapa ett så slutet system som möjligt leds den vätska som uppsamlats från avfallet vid behandlingen i behållaren 8 genom ledningar 17, 21 till filtret 19, vari bildad biogas frånskiljes (se pilen 20) och dess energi- innehåll tillvaratages exempelvis genom förbränning. Där- efter återcirkuleras vätskan från filtret 19 till behålla- ren 8 genom ledningen 22, eventuellt efter komplettering med färskvatten, såsom antyds med pilen 26.

Genom sin kompakta konstruktion är anordningen enligt uppfinningen föga utrymmeskrävande. Fickan 1 dimensioneras lämpligen för den avfallsvolym som mottages under en dag och den trattformade behållaren 8 har lämpligen en kvadra- tisk horisontalsektion med en sidokantlängd vid den övre kanten av ca 5 m och en höjd av ca 4 m. Behållaren 8, lik- som övrig tillhörande utrustning utföres lämpligen av plåt respektive stål; varvid insidan av behållaren 8 företrä- desvis är belagd med ett nötnings- och friktionsminskande material, såsom gummi eller plast.

Av beskrivningen ovan framgår att sättet enligt upp- finningen är kontinuerligt, vilket innebär en fördel i förhållande till konventionella, satsvisa förfaranden. 502 744 10 15 20 25 30 35 8 Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till särskilt föredragna utföringsformer, men det inses att uppfinningen inte år begränsad därtill, utan kan modifie- ras och varieras inom ramen för de efterföljande patent- kraven. Sá t ex behöver behållaren 8 inte ha fyrkantig (kvadratisk) horisontalsektion, sektion. utan kan t ex ha cirkulär

Claims (3)

1. 0 15 20 25 30 35 502 744 PATENTKRAV l. Kontinuerligt förfarande för anaerob nedbrytning av organiskt avfall, varvid avfallet tömmes i en ficka (1) och matas från fickan (1) till en behållare (8): av- fallet fuktas genom tillförsel av vatten eller vatteninne- hållande vätska (13, 14); och avfallet avlägsnas från be- hållaren (8), k ä n n e t e c k n a t därav, att behål- laren är trattformad med en vinkel a hos behållarens ned- åtriktade spets (7) av ca 60-l60° och att avfallet under- ifrån inmatas genom den trattformade behållarens nedåt- riktade spets (7): att avfallet matas uppåt genom den trattformade behållaren (8) och fuktas; och att avfallet avlägsnas från den trattformade behållaren (8) via dess övre sidokanter till utmatningsorgan (9).

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att behandlingen i den trattformade behållaren (8) sker vid en temperatur av ca 20-55°C. k ä n - c k n a t därav, att behandlingen i den tratt- behållaren (8) sker under en tid av minst 2 dygn. 4. Förfarande enligt något av patentkraven l-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att avfallets torrsub- stanshalt vid fuktningen i den trattformade behållaren (8) minskar till ca 15-25%. 5. Förfarande enligt något av de föregående patent- k ä n n e t e c k n a t därav, att avfallet värmebehandlas i fickan (1).

3. Förfarande enligt patentkravet l eller 2, n e t e formade kraven, 6. Anordning för kontinuerlig anaerob nedbrytning av vilken inbegriper en ficka (l) för töm- ett med fickan (1) förbundet inmatnings- organ (5): en behållare (8): en ledning (6), som förbinder fickan (1) och behållaren (8): vätsketillförselorgan (13, 14) för tillförsel av vatten eller vatteninnehållande vätska till avfallet i behållaren (8): avvattningsorgan (15) för separation av vätska från avfallet; organiskt avfall, ning av avfallet; k ä n n e - 502 744 10 15 20 25 30 35 10 att behållaren är trattformad med en vinkel a hos behållarens nedåtriktade spets (7) av ca 60-160” och att ledningen (6) är ansluten till den tratt- formade behållarens nedåtriktade spets (7) för inmatning av avfallet i behållaren, och att den trattformade behål- laren (8) vid sin övre ände är anordnad för utmatning via t e c k n a d därav, de övre sidokanterna till utmatningsorgan (9). 7. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att avvattningsorganen (15) inbe- griper perforeringar i den trattformade behållarens (8) nedre del. k ä n - n e t e c k n a d därav, att utmatningsorganen (9) inbe- 8. Anordning enligt patentkravet 6 eller 7, griper två, vid den trattformade behållarens (8) övre, motbelägna kanter anordnade skruvtransportörer. 9. Anordning enligt något av patentkraven 6-8, att vätsketillförselorga- nen (13, 14) inbegriper minst ett, ovanför den trattforma- de behållaren (8) anordnat munstycke (13). 10. Anordning enligt något av patentkraven 6-9, att fickan (1) är försedd k ä n n e t e c k n a d därav, k ä n n e t e c k n a d därav, med upphettningsorgan (4).