SK116499A3

SK116499A3 - Process for the industrial treatment of sludges

Info

Publication number: SK116499A3
Application number: SK1164-99A
Authority: SK
Inventors: Vladimir Ing Sevcik; Vladimir Rndr Csc Sevcik
Original assignee: Ekobioprogres Vyrobni Druzstvo
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2000-06-12
Also published as: SK282043B6; CZ286614B6; CZ307498A3

Abstract

Disclosed is an enviroment-friendly method of industrial processing of sludges in a mixture with solid bio-wastes, product of which is qualitative biogenic fuel: 10 wt. units of dehydrated sludge with a dry matter in the scale 15 to 40 % wt. is mixed with 2 to 10 wt. units of solid bio-waste, for example wooden cleaves, saws or separated municipal bio-waste, produced mixture is processed by 2- to 4-day shorttime aerobical fermentation in the time necessary for removing attendant smell of fermented material, then the fermentation is interrupted, partly fermented mixture is dried to the content of dry matter in the scale 70 to 90 % wt. and is granulated or briquetted.

Description

Spôsob priemyselného spracovania čistiarenských kalovProcess for industrial treatment of sewage sludge

Oblasť technikyTechnical field

Predmetom vynálezu je ekologicky nezávadný spôsob priemyselného spracovania čistiarenských kalov v zmesi s pevnými bioodpadmi. Navrhovaným spôsobom sa získava kvalitné biogénne palivo.The object of the invention is an environmentally friendly process for the industrial treatment of sewage sludge mixed with solid biowaste. The proposed method yields high-quality biogenic fuel.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vyčistené kaly sa doteraz v značnej miere ukladajú na skládke. Tento spôsob likvidácie naráža na obmedzené možnosti skládok a na stále prísnejšie predpisy na ochranu životného prostredia. Celospoločenský záujem, ekologický aj ekonomický je nasmerovaný na minimalizáciu skládok, v ktorých by všetky recyklovateľné odpady a teda aj bioodpady mali byť využité a nie likvidované uložením na skládke. Pri postupnom zavádzaní nových ekologických noriem je nutné počítať s tým, že nebude možné skladovať ani odvodnené kaly s vysokou sušinou, pretože vysoký obsah organických látok spôsobuje nekontrolovateľné biochemické reakcie na skládkach.Up to now, cleaned sludge has been largely deposited in landfill. This method of disposal encounters limited landfill possibilities and increasingly stringent environmental regulations. The societal interest, ecological and economic, is aimed at minimizing landfills, where all recyclable wastes and thus biowaste should be recovered and not disposed of by landfill. With the gradual introduction of new environmental standards, it must be kept in mind that it will not be possible to store drained sludges with high dry matter, as the high organic content causes uncontrollable biochemical reactions in landfills.

Známy spôsob likvidácie kalov spálením v spaľovniach je ekonomicky nevýhodný predovšetkým z hľadiska vysokého obsahu vody aj v odvodnených kaloch. Primárnou funkciou spaľovien je likvidácia organických odpadov s čiastočným využitím tepelnej energie. Pri spálení rôznorodých materiálov, napríklad s rôznou vlhkosťou, nedá sa zistiť efektívna výhrevnosť rôznych druhov odpadov, pretože závisí od homogenity a okamžitej vlhkosti paliva, ktorá by nemala presiahnuť 30%. Pri vlhkosti paliva 50 až 60% je horenie obtiažne a účinnosť kúreniska klesá. Proces horenia je nerovnomerný a ťažko regulovateľný. Pri vlhkosti paliva 60 až 70% nie je výhrevnosť dostatočná ani pri udržiavaní spaľovacieho procesu a oheň zhasína.The known method of incineration of sludge by incineration in the incineration plant is economically disadvantageous, in particular in terms of high water content, even in dewatered sludge. The primary function of incineration plants is the disposal of organic waste with partial use of thermal energy. The incineration of various materials, for example with different humidity, does not indicate the effective calorific value of the different types of waste, since it depends on the homogeneity and the immediate moisture content of the fuel, which should not exceed 30%. At a fuel humidity of 50 to 60%, combustion is difficult and the efficiency of the furnace decreases. The combustion process is uneven and difficult to control. At a fuel humidity of 60 to 70%, the calorific value is not sufficient even when maintaining the combustion process and the fire goes out.

Metódy spaľovania kalov sú najrozvinutejšie a najprepracovanejšie v Japonsku. Popri fluidnom spaľovaní, ktoré sa prejavuje ako najvýhodnejšie, sa vyvinula v tejto krajine aj metóda spaľovania kalov v cementárskej peci, ktorej výhoda je predovšetkým v úplnom odstránení všetkých toxických látok v dôsledku spaľovania pri vysokej teplote. Šetrí sa aj uhlie a suroviny, spracovanie kalov je bezodpadové a 'ťažké kovy sa viažu s cementárskym slinkom a preto sa nevyluhovávajú. Aby sa udržala dobrá vlastnosť cementu je možné pri jeho výrobe sušeným kalom nahradiť len 5% používaného uhlia a použitý kal musí byť vysušený na vysoký obsah sušiny, cca 95%.Sludge incineration methods are the most developed and elaborated in Japan. In addition to fluidized bed combustion, which has proven to be the most advantageous, a method has been developed in this country for the sludge incineration in a cement kiln, which has the advantage of completely eliminating all toxic substances due to high temperature combustion. Coal and raw materials are also saved, the sludge treatment is waste-free and heavy metals are bound to the cement clinker and are therefore not leached. In order to maintain the good properties of the cement, only 5% of the coal used can be replaced by dried sludge and the sludge used must be dried to a high dry matter content of about 95%.

K zužitkovaniu stabilizovaných čistiarenských kalov dochádza aj v poľnohospodárstve, kde sa využívajú priaznivé hnojivé vlastnosti kompostovaného alebo anareobne stabilizovaného kalu a jeho pozitívny vplyv na tvorbu humusu v pôde. Biologická stabilizácia aeróbna - kompostovaním, alebo anaereóbna - metanizáciou sú z hľadiska ekologického najvhodnejšími spôsobmi spracovania odpadov, pretože umožňujú maximálnu recykláciu všetkých užitočných látok, ktoré sa v nich nachádzajú. (Kaly a odpady 95, Zborník prednášok z celonárodnej konferencie odbornej skupiny ČS VTS v Brne, október 1995, s. 218). Pokiaľ akosť čistiarenských kalov zodpovedá využitiu v poľnohospodárstve z hľadiska noriem, doporučuje sa prednostne ich využitie v poľnohospodárstve ako kompostového substrátu.The utilization of stabilized sewage sludge also occurs in agriculture, where the beneficial fertilising properties of composted or anaerobically stabilized sludge are used and its positive effect on humus formation in the soil. Biological stabilization by aerobic - composting or anaereobic - methanization is the most environmentally friendly way of waste treatment because it allows maximum recycling of all useful substances contained therein. (Sludge and Waste 95, Proceedings of lectures from the national conference of the expert group ČS VTS in Brno, October 1995, p. 218). If the quality of sewage sludge corresponds to the use in agriculture in terms of standards, it is preferable to use it in agriculture as a compost substrate.

Ďaľšie využitie čistiarenských kalov je vhodné najmä v tých prípadoch, keď akosť čistiarenských kalov hlavne pre neprípustný obsah ťažkých kovov a evt. prítomnosť ďalších cudzorodých látok nedovoľuje uvedenú aplikáciu v poľnohospodárstve, sa ponúka v rámci recyklácie organických látok spracovanie na kvalitné biogénne palivo. Jej účelom je zvýšenie využiteľnosti energetickej hodnoty bioodpadov, t.j. zvýšenie výhrevnosti vyrobeného paliva.Further use of sewage sludge is particularly suitable in those cases where the quality of sewage sludge is mainly due to the impermissible content of heavy metals and evt. the presence of other contaminants does not allow this application in agriculture, the processing of high-quality biogenic fuel is offered as part of the recycling of organic substances. Its purpose is to increase the usability of the energy value of biowaste, i. increase of calorific value of produced fuel.

Z patentovej literatúry napríklad EP prihl. o 247 285 alebo DE OS 195 12 563) je známe, že rôznou úpravou čistiarenských kalov a odpadov z dreva, prípadne aj ďalších bioodpadov, a to predovšetkým znížením ich vlhkosti, je možné získať bio3 genné palivo vyšších úžitkových vlastností ako má kusové drevo alebo štiepky. Zušľachtené palivá, ktoré je možné ľahšie prepravovať a skladovať, majú vyššiu výhrevnosť a ich horenie je možné ľahšie optimalizovať. Technológie spracovania čistiarenských kalov a ďaľších bioodpadov na biogénne palivá sa zameriavajú predovšetkým na zníženie vlhkosti bioodpadov, zvýšenie obsahu organických látok v zmesi a zníženie obsahu lignínu v zmesi vo vzťahu k obsahu celulózy.For example, from EP patent publication no. No. 247 285 or DE OS 195 12 563), it is known that by different treatment of sewage sludge and wood waste and possibly other bio-waste, in particular by reducing their moisture, it is possible to obtain bio-gen fuel with higher utility properties than lump wood or chips . Refined fuels, which are easier to transport and store, have a higher calorific value and their combustion is easier to optimize. Technologies for treatment of sewage sludge and other biowaste into biogenic fuels focus mainly on reducing the moisture content of biowaste, increasing the organic content of the mixture and reducing the lignin content of the mixture relative to the cellulose content.

Z ekologického aspektu veľmi negatívnym sprievodným javom, ku ktorému dochádza pri prevádzkovom sušenia bioodpadov, ktoré predchádza ich finálnej úprave na biogénne palivo a sa uskutočňuje vo veľkokapacitných bubnových sušiarňach, sa zamoruje ovzdušie veľmi nepríjemným zápachom. Keďže uvedený sprievodný jav je s postupom času stále väčšou prekážkou realizácie ináč ekologicky a ekonomicky výhodného spôsobu priemyselného spracovania čistiarenských kalov na biogénne palivo, stalo sa odstránenie tohoto závažného nedostatku prvoradým cieľom tohoto vynálezu.From the ecological point of view, the very negative accompanying phenomenon that occurs during the operational drying of biowaste, which precedes their final treatment on biogenic fuel and is carried out in large-capacity drum dryers, contaminates the atmosphere with very unpleasant odors. As the accompanying phenomenon is increasingly an obstacle over time to the implementation of an otherwise ecologically and economically advantageous process for the industrial treatment of sewage sludge into biogenic fuel, the elimination of this serious drawback has become a primary objective of the present invention.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vytýčeného cieľa sa dosiahlo a predmetom vynálezu je spôsob spracovania čistiarenských kalov v zmesi s pevnými bioodpadmi, ktorého podstata spočíva v tom, že sa 10 hmotnostných dielov odvodneného čistiarenského kalu so sušinou v rozmedzí 15 až 40% hmôt, zmiesi s 2 až 10 hmotnostnými dielmi pevného bioodpadu, napríklad drevených štiepkov, pilín, alebo separovaného komunálneho bioodpadu a získaná zmes sa podrobí 2 až 4 dennej krátkodobej aeróbnej fermentácii za dobu nevyhnutnú na odstránenie sprievodného zápachu fermentovaného materiálu, potom sa fermentácia preruší a z časti už odvodnená fermentovaná zmes sa vysuší na obsah sušiny v rozmedzí 70 až 90% hmôt, a sa granuluje, alebo briketuje.The object of the present invention is to provide a process for treating sewage sludge in a mixture with solid biowaste, which comprises mixing 10 parts by weight of dewatered sewage sludge with dry matter in the range of 15 to 40% by weight, mixed with 2 to 10 parts by weight of solid waste. biowaste such as wood chips, sawdust, or separated municipal biowaste and the resulting mixture is subjected to a 2-4 day short-term aerobic fermentation for the time necessary to eliminate the accompanying odor of the fermented material, then fermentation is discontinued and from 70 to 90% by weight, and is granulated or briquetted.

Pri krátkodobej aeróbnej fermentácii zmesi odvodnených kalov s pevnými bioodpadmi dochádza vplyvom uvoľňovaného tepla v dôsledku oxidačnej činnosti aeróbnych mikroorganizmov k zvýšenému odparovaniu vody a súčasne k účinnej deodorácii fermentovanej zmesi, pretože v jej priebehu sú najprv asimilované nízkomolekulové zapáchajúce látky. Táto okolnosť umožňuje v ďalšej technologickej operácii fermentovanú zmes dosúšať v bubnovej sušiarni bez rizika zamorovania ovzdušia v jej okolí.In the short-term aerobic fermentation of a mixture of dewatered sludge with solid biowaste, the heat released due to the oxidative action of aerobic microorganisms results in increased water evaporation and at the same time effective deodorization of the fermented mixture since low molecular odorants are first assimilated. This circumstance allows the fermentation mixture to be dried in a tumble dryer without risk of air contamination in its surroundings in a further technological operation.

és

Trvanie aeróbnej fermentácie, t.j. čas nevyhnutný na odstránenie sprievodného zápachu fermentovaného materiálu závi* sí od úrovne zápachu, ktorý sa hodnotí priebežne podlá subjektívneho dojmu, t.j. koncentrácie zápachu a tiež pôvodu pachových emisií, ktorá je často dôležitejšia ako jeho koncentrácia. Uvedené hodnoty však nedajú sa merať a vyhodnotiť konkrétnymi číslami. Empiricky sa zistilo, že k odstráneniu zápachu v daných podmienkach úplne postačuje krátkodobá fermentácia podľa vynálezu v dĺžke 2 až 4 dní.Duration of aerobic fermentation, i. the time necessary to remove the concomitant odor of the fermented material depends on the odor level, which is evaluated continuously according to a subjective impression, i. the concentration of odor and also the origin of odor emissions, which is often more important than its concentration. However, these values cannot be measured and evaluated by specific figures. Empirically, it has been found that short-term fermentation according to the invention for a period of 2 to 4 days is sufficient to eliminate odor under the given conditions.

Aeróbna fermentácia spočíva aj v zaistení dekontaminácie organických toxických látok a v likvidácii nežiadúcich mikroorganizmov ako sú salmonely, fekálne koliformné baktérie a fekálne streptokoky.Aerobic fermentation also involves ensuring the decontamination of organic toxic substances and destroying unwanted microorganisms such as salmonella, faecal coliforms and faecal streptococci.

Významnou prednosťou navrhovaného spôsobu priemyselného spracovania vyčistených kalov podľa vynálezu je, že k výrobe biogénneho paliva môžu byť použité aj kaly, ktoré svojim obsahom ťažkých kovov, organických toxických látok a nežiadú4 cich mikroorganizmov zodpovedajú požiadavkám na ich použitie v poľnohospodárstve.An important advantage of the proposed process for the industrial treatment of the cleaned sludge according to the invention is that sludge can also be used for the production of biogenic fuel, whose heavy metals, organic toxic substances and undesirable microorganisms meet the requirements for their use in agriculture.

^! K výrobe biogénneho paliva z kalov podľa vynálezu slúžia s výhodou aj technologické zariadenia ako sú na spracovanie bioodpadov na rýchlokomposty. ^! The production of biogenic fuel from the sludge according to the invention is also advantageously carried out by technological equipment such as the processing of biowaste into fast-pits.

Pri výrobe brikiet alebo granulí z kalov odpadávajú aj problémi odbytu vyrobeného produktu, pretože vyrobené palivo môže byť spaľované v peciach na pevné palivá malospotrebiteľov.In the production of briquettes or granules from sludge, the problems of disposal of the produced product are also eliminated, since the produced fuel can be burned in solid fuel furnaces for small consumers.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

I t drevených pilín sa kontinuálne mieša s 40 t odvodnených čistiarenských kalov so sušinou 20% hmôt, a získaná zmes sa ukladá do fermentačného žľabu s vyberacou frézou, ktorej pomocou sa zmes vo fermentačnom žľabe denne automaticky prekopáva. Za týchto optimálnych aeróbnych podmienok dochádza k rýchlej deodorácii zapáchajúcich látok. Po 70 hodinách sa aeróbna fermentácia preruší, získaný substrát sa dosuší na bubnovej sušiarni na obsah sušiny 85% hmôt, a potom sa granuluje na granulačnom lise s matricou priemeru 8 mm.1 t of wood sawdust is continuously mixed with 40 t of dewatered sewage sludge with a dry matter content of 20% by weight, and the resulting mixture is placed in a fermentation trough with a removal cutter, by means of which the mixture is automatically overflowed daily in the fermentation trough. Under these optimum aerobic conditions, rapid deodorization of odorous substances takes place. After 70 hours, the aerobic fermentation is discontinued, the obtained substrate is dried in a tumble dryer to a dry matter content of 85% by weight, and then granulated on a granulation press with a matrix of 8 mm diameter.

Príklad 2 aExample 2 a

Na drviči 25 t rozdrvených drevených štiepkov so sušinou 65% hmôt, sa kontinuálne mieša s 35 t odvodnených čistiarenských kalov so sušinou 24% hmôt, a zmes sa ďalej spracováva ako je to uvedené v príklade 1. Po 60 hodinách sa aeróbna fermentácia preruší, získaný substrát sa dosuší na bubnovej sušiarni na obsah sušiny 80 % hmôt, a ďalej sa spracováva na brikety na briketovacom lise.On a shredder of 25 t of crushed wood chips with a 65% solids content, it is continuously mixed with 35 t of dewatered sewage sludge with a 24% solids content, and the mixture is further processed as in Example 1. After 60 hours the aerobic fermentation is discontinued. the substrate is dried in a tumble dryer to a dry matter content of 80% by weight, and further processed into briquettes on a briquetting press.

Príklad 3 t pevného separálneho komunálneho bioodpadu so sušinou 60% hmôt, sa najprv drví a potom následne kontinuálne zmieša s 30 t odvodnených čistiarenských kalov so sušinou 35 % hmôt, a zmes sa ďalej spracováva podľa príkladu 1. Po 86 hodinovej aeróbnej fermentácii sa fermentovaný substrát dosuší na bubnovej sušiarni na obsah sušiny 75% hmôt, a potom sa spracováva na granulačnom lise na granule s priemerom 14 mm.Example 3 t of solid separate municipal bio-waste with a dry matter content of 60 wt.% Is first crushed and then subsequently mixed continuously with 30 t of dewatered sewage sludge with a dry matter content of 35 wt.%, And the mixture is further processed according to Example 1. After 86 hours of aerobic fermentation dried in a tumble dryer to a dry matter content of 75% by weight, and then processed on a granulation press to granules with a diameter of 14 mm.

V priebehu sušenia nedochádza k zamorovaniu ovzdušia zápachom a získané biogénne palivo vo forme granúl! alebo brikietDuring drying there is no odor contamination of the atmosphere and the biogenic fuel obtained in the form of granules! or briquettes

Claims

PATENT CLAIMS

Process for industrial treatment of sewage sludge in a mixture with solid biowaste, characterized in that 10 parts by weight of dewatered sewage sludge with dry matter in the range of 15 to 40% by weight are mixed with 2 to 10 parts by weight of solid biowaste, for example wood chips, sawdust or municipal waste and the resulting mixture is subjected to a 2-4 day short-term aerobic fermentation for the time necessary to remove the accompanying odor of the fermented material, then the fermentation is discontinued and the partially dewatered fermented mixture dried to a dry matter content of 70-90% by weight, and granulated or briquetting.