SK500402022A3

SK500402022A3 - Method of thermal carbonization of municipal sludge and device for carrying out this method

Info

Publication number: SK500402022A3
Application number: SK50040-2022A
Authority: SK
Inventors: PhDr. Ing. Mgr. Tehlár Pavol PhD.; Ing. Buzetzki Eduard Stefan; Peter Müller
Original assignee: PhDr. Ing. Mgr. Tehlár Pavol PhD.
Priority date: 2022-08-27
Filing date: 2022-08-27
Publication date: 2023-03-29

Abstract

Spôsob termickej karbonizácie komunálnych kalov spočíva v tom, že vysušený komunálny kal s obsahom sušiny 80 až 90 % je po zmiešaní s alkalickým reakčným činidlom dopravený do pracovného priestoru karbonizačného termického reaktora (3) s pracovnou teplotou 500 až 600 °C, rozdeleného na prvú teplotnú zónu (5) a druhú teplotnú zónu (6). Pri prechode reakčnej zmesi prvou teplotnou zónou (5) sa odparí zvyšková voda a časti organických látok zo vstupného kalu a vzniknutá plynná fáza je odvádzaná do kondenzátora (9). Pri prechode druhou teplotnou zónou (6) dochádza ku karbonizácii vysušeného kalu za vzniku karbonizovanej pevnej substancie, ktorá je odvedená cez chladený závitkový dopravník (11) do zásobníka (12).The method of thermal carbonization of municipal sludge consists in the fact that, after mixing with an alkaline reagent, dried municipal sludge with a dry matter content of 80 to 90% is transported to the working area of the carbonization thermal reactor (3) with a working temperature of 500 to 600 °C, divided into the first temperature zone (5) and the second temperature zone (6). When the reaction mixture passes through the first temperature zone (5), residual water and parts of organic substances from the input sludge are evaporated, and the resulting gas phase is removed to the condenser (9). When passing through the second temperature zone (6), carbonization of the dried sludge occurs, resulting in the formation of a carbonized solid substance, which is led through the cooled spiral conveyor (11) into the storage tank (12).

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Vynález sa týka spôsobu termickej karbonizácie komunálnych kalov a karbonizačného termického rektora na vykonanie tohto spôsobu.The invention relates to a method of thermal carbonization of municipal sludge and a carbonization thermal rector for carrying out this method.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Doteraz sa kaly z komunálnych čističiek odpadových vôd využívajú na klasické „hnojenie, t. j. na polievanie pôdy tekutým kalom. Ďalší zo spôsobov je odvodňovanie kalu a jeho miešanie so zeleným bioodpadom a drevnou štiepkou na výrobu kompostu. Ani jeden z uvedených spôsobov spracovania nezaručuje likvidáciu obsiahnutých nežiaducich organických a anorganických látok v kale ČOV a tieto látky sa ďalej dostávajú do pôdy a sekundárne do pestovaných rastlín. Ďalší spôsob likvidácie kalov spočíva v spaľovaní zahustených kalov. Tento spôsob je energeticky veľmi nákladný a uvoľňujú sa pri ňom do ovzdušia emisie. Ďalším spôsobom je vysušenie komunálneho kalu a jeho uloženie na skládku komunálneho odpadu. Skládkovanie takto sušeného kalu je vzhľadom na poplatky výhodnejšie ako skládkovanie tekutého kalu. Odvodňovaním a sušením producent znižuje hmotnosť kalu, a tým si znižuje náklady na jeho likvidáciu. Na základe uvedených faktov vzniklo predmetné efektívne a ekologické technické riešenie.Until now, sludge from municipal wastewater treatment plants has been used for classic "fertilization, i.e. j. for watering the soil with liquid sludge. Another method is dewatering the sludge and mixing it with green biowaste and wood chips to produce compost. None of the mentioned processing methods guarantee the disposal of the contained undesirable organic and inorganic substances in the WWTP sludge, and these substances further reach the soil and secondarily the cultivated plants. Another method of sludge disposal consists in incineration of thickened sludge. This method is very expensive in terms of energy and emissions are released into the air. Another way is to dry municipal sludge and deposit it in a municipal waste dump. Landfilling dried sludge in this way is more advantageous than liquid sludge disposal in terms of fees. By dewatering and drying, the producer reduces the weight of the sludge and thereby reduces the costs of its disposal. On the basis of the mentioned facts, the effective and ecological technical solution in question was created.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Navrhovaný spôsob a zariadenie na termickú karbonizáciu komunálnych kalov za spolupôsobenia alkalického reakčného činidla rieši premenu komunálneho kalu na ekonomicky výhodnú surovinu karbonizovanú uhlíkovú surovinu.The proposed method and device for thermal carbonization of municipal sludge with the interaction of an alkaline reagent solves the transformation of municipal sludge into an economically advantageous carbonized carbon raw material.

Pred samotným uskutočnením spôsobu termickej karbonizácie komunálnych kalov podľa vynálezu sa výstupný kal ČOV (čistiareň odpadových vôd) s obsahom sušiny cca 2 % hmotn. mieša s flokulantom vločkovacie činidlo a následne sa obsiahnutá voda extrahuje lisovacími metódami. Po redukovaní vody na jej obsah približne 30 % hmotn. sa ďalším sušením obsah vody eliminuje na 10 % až 20 % hmotn.Before the actual implementation of the method of thermal carbonization of municipal sludge according to the invention, the output sludge of the sewage treatment plant (wastewater treatment plant) with a dry matter content of approx. 2 wt.%. a flocculating agent is mixed with the flocculant, and then the contained water is extracted by pressing methods. After reducing the water to its content of approximately 30% by weight. with further drying, the water content is eliminated to 10% to 20% by weight.

Takto získaný vysušený komunálny kal sa podrobí termickej karbonizácii spôsobom podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že vysušený kal s obsahom sušiny 80 % hmotn. až 90 % hmotn. sa po zmiešaní so alkalickým reakčným činidlom v množstve 4 až 6 % hmotn. na množstvo sušiny vo vysušenom kale dopraví cez vstup do násypníka s extrúderom a odplynením. Pomocou dávkovacieho šneku poháňaného motorom zmes vysušeného komunálneho kalu a alkalického reakčného činidla vstupuje do pracovného priestoru karbonizačného termického reaktora s pracovnou teplotou 500 až 600 °C. Ohrev v pracovnom priestore karbonizačného termického reaktora je zabezpečený prostredníctvom elektrických špirál cez vonkajší plášť karbonizačného termického reaktora. Posun reakčnej zmesi v karbonizačnom termickom reaktore je zabezpečený šnekom poháňaným motorom. Karbonizačný termický reaktor má dve teplotné zóny, prvú teplotnú zónu I a druhú teplotnú zónu II. Pri prechode prvou teplotnou zónou I karbonizačného termického reaktora dochádza k odpareniu zvyškovej vody a časti organických látok zo vstupného kalu a táto plynná fáza je na konci prvej teplotnej zóny I odvádzaná potrubím do chladeného kondenzátora. Pri prechode reakčnej zmesi druhou teplotnou zónou II karbonizačného termického reaktora vplyvom tepla a alkalického reakčného činidla dochádza ku karbonizácii kalu a vytvoreniu karbonizovanej pevnej substancie. Vzniknutá karbonizovaná pevná substancia je na konci druhej teplotnej zóny II odvádzaná do chladeného šneku chladenou vodou a poháňaného motorom, karbonizovaná pevná substancia po prechode chladeným šnekom je odvádzaná do zásobníka pre karbonizovanú substanciu, ktorá má pevné skupenstvo a sypkú práškovú aj hrudkovitú formu.The thus obtained dried municipal sludge is subjected to thermal carbonization according to the method of the invention, the essence of which is that the dried sludge with a dry matter content of 80% by weight. up to 90 wt.% after mixing with an alkaline reagent in the amount of 4 to 6 wt.%. for the amount of dry matter in the dried sludge, it is transported through the entrance to the hopper with the extruder and degassing. With the help of a motor-driven dosing screw, the mixture of dried municipal sludge and alkaline reagent enters the working space of the carbonization thermal reactor with a working temperature of 500 to 600 °C. Heating in the working space of the carbonization thermal reactor is ensured by means of electric spirals through the outer casing of the carbonization thermal reactor. The movement of the reaction mixture in the carbonization thermal reactor is provided by a motor-driven screw. The carbonization thermal reactor has two temperature zones, the first temperature zone I and the second temperature zone II. When passing through the first temperature zone I of the carbonization thermal reactor, the residual water and part of the organic substances from the input sludge are evaporated, and this gaseous phase is led to the cooled condenser at the end of the first temperature zone I. During the passage of the reaction mixture through the second temperature zone II of the carbonization thermal reactor, carbonization of the sludge and the formation of a carbonized solid substance occurs due to the influence of heat and an alkaline reagent. At the end of the second temperature zone II, the formed carbonized solid substance is discharged into a screw cooled by cooled water and driven by a motor, after passing through the cooled screw, the carbonized solid substance is discharged into a container for carbonized substance, which has a solid state and loose powder and lumpy form.

V chladenom kondenzátore chladiacou vodou v dôsledku chladenia je časť plynnej fázy privedenej z karbonizačného termického reaktora kondenzovaná, následne sú kvapalná zložka a plynná zložka odvádzané do odlučovača, v ktorom sú oddelené obe zložky. Plynná zložka aj kvapalná zložka sa vracajú z odlučovača naspäť do systému ČOV na opätovné spracovanie.In the condenser cooled by the cooling water as a result of the cooling, part of the gas phase supplied from the carbonization thermal reactor is condensed, then the liquid component and the gaseous component are removed to a separator in which both components are separated. Both the gaseous component and the liquid component return from the separator back to the WWTP system for reprocessing.

Dôležitou zložkou pre spracovanie komunálneho kalu je použité alkalické reakčné činidlo. V prípade predmetného vynálezu alkalické reakčné činidlo pozostáva z alkalickej zmesi v množstve z 0,1 až 1,5 % hmotn. alkálií a zvyšok do 100 % hmotn. tvorí biomasa. Alkalickú zmes tvoria alkalické hydroxidy, hydroxidy alkalických zemín, alkalické uhličitany, uhličitany alkalických zemín, alkalické hydrouhličitany, hydrouhličitany alkalických zemín, alebo ich zmes. Biomasa pozostáva z lignocelulózy a/alebo celulózy vo forme zrna, drviny, pilín, slamy, vlákien alebo zberového papiera.An important component for processing municipal sludge is the alkaline reagent used. In the case of the present invention, the alkaline reagent consists of an alkaline mixture in the amount of 0.1 to 1.5% by weight. alkali and the rest up to 100 wt.% consists of biomass. The alkaline mixture consists of alkaline hydroxides, alkaline earth hydroxides, alkaline carbonates, alkaline earth carbonates, alkaline bicarbonates, alkaline earth bicarbonates, or a mixture thereof. Biomass consists of lignocellulose and/or cellulose in the form of grain, grit, sawdust, straw, fibers or waste paper.

SK 50040-2022 A3SK 50040-2022 A3

Zdržná doba v reaktore, ktorá sa mení v závislosti od obsahom sušiny vo vysušenom kale, je priemerne 15 minút.The residence time in the reactor, which varies depending on the dry matter content in the dried sludge, is an average of 15 minutes.

Teplota vzniknutej karbonizovanej pevnej substancie po chladení nepresahuje 40 °C. Pri procese termickej karbonizácie komunálnych kalov sú okrem obsiahnutých mikroplastov karbonizované aj antibiotiká, antidepresíva, antikoncepcia, drogy a ničia sa a likvidujú aj obsiahnuté baktérie a vírusy. Vzniknuté množstvo karbonizovanej pevnej substancie na jednotku vstupnej suroviny - vysušeného kalu, predstavuje 65 až 75 % hmotn. v závislosti od obsahu sušiny a iných kvalitatívnych parametrov vstupujúceho vysušeného kalu. Uvedená hodnota sa vzťahuje na elementárny uhlík a o uhlík viazaný v nerozložených zvyšných organických látkach. Uhlík je využiteľný v rôznych sektoroch priemyslu, a hlavne už to nie je odpad, ale surovina pre priemysel a poľnohospodárstvo. Obsah uhlíka (voľného aj viazaného) v karbonizovanej pevnej substancii sa pohybuje v rozmedzí od 35 do 55 %.The temperature of the resulting carbonized solid substance does not exceed 40 °C after cooling. In the process of thermal carbonization of municipal sludge, in addition to the contained microplastics, antibiotics, antidepressants, contraceptives, drugs are also carbonized, and the contained bacteria and viruses are also destroyed and eliminated. The resulting amount of carbonized solid substance per unit of input raw material - dried sludge, represents 65 to 75% by weight. depending on the dry matter content and other quality parameters of the incoming dried sludge. The stated value refers to elemental carbon and carbon bound in non-decomposed remaining organic substances. Carbon can be used in various sectors of industry, and above all it is no longer waste, but a raw material for industry and agriculture. The carbon content (both free and bound) in the carbonized solid substance ranges from 35 to 55%.

Zariadenie na termickú karbonizáciu komunálnych kalov podľa vynálezu, pozostáva zo vstupu na dávkovanie vysušeného kalu a alkalického reakčného činidla, ústiaceho do násypníka s extrúderom a odplynením, ďalej z dávkovacieho šneku s motorom a karbonizačného termického reaktora. Dávkovací šnek ústí do priestoru karbonizačného termického reaktora na karbonizáciu vstupujúceho vysušeného kalu. Karbonizačný termický reaktor je vybavený šnekom poháňaný motorom na posun reakčnej zmesi karbonizačným termickým reaktorom, ktorý pozostáva z dvoch teplotných zón, prvej teplotnej zóny I a druhej teplotnej zóny II, vyhrievaných elektrickým ohrevom v plášti karbonizačného termického reaktora, na konci prvej teplotnej zóny I je odvod plynnej fázy z karbonizačného termického reaktora a na konci druhej teplotnej zóny I je výpusť na odvod vzniknutej karbonizovanej pevnej substancie na vstup do šneku s motorom a s chladením chladiacou vodou. Na konci šneku je výstup ochladenej pevnej karbonizovanej zmesi do jej zásobníka. Karbonizačný termický reaktor pomocou potrubia na plynnú zložku z termického reaktora je napojený na chladený kondenzátor na kondenzáciu časti plynnej fázy z karbonizačného termického reaktora a kondenzátor je prepojený na odlučovač na oddelenie kvapalnej a plynnej zložky, ktoré sú z odlučovača vedené do systému ČOV na ďalšie spracovanie.The device for thermal carbonization of municipal sludge according to the invention consists of an inlet for dosing dried sludge and an alkaline reagent, opening into a hopper with an extruder and degassing, further from a dosing screw with a motor and a carbonization thermal reactor. The dosing screw opens into the space of the carbonization thermal reactor for carbonization of the incoming dried sludge. The carbonization thermal reactor is equipped with a screw driven by a motor to move the reaction mixture through the carbonization thermal reactor, which consists of two temperature zones, the first temperature zone I and the second temperature zone II, heated by electric heating in the jacket of the carbonization thermal reactor, at the end of the first temperature zone I there is a discharge of the gas phase from the carbonization thermal reactor and at the end of the second temperature zone I there is an outlet for the removal of the formed carbonized solid substance to enter the screw with the motor and cooling with cooling water. At the end of the screw, there is an exit of the cooled solid carbonized mixture into its reservoir. The carbonization thermal reactor is connected to a cooled condenser for condensing part of the gas phase from the carbonization thermal reactor using a pipe for the gaseous component from the thermal reactor, and the condenser is connected to a separator for separating the liquid and gaseous components, which are led from the separator to the WWTP system for further processing.

Ovládanie a riadenie technologického procesu je riešené prostredníctvom programovateľného logického automatizovaného systému PLC (skratka z anglického Programmable logic controller). Spôsob spracovania komunálneho vysušeného kalu je možné pomocou uvedeného systému ovládať i diaľkovo, prebieha kontinuálne bez priameho riadenia obsluhou, pričom spotreba elektrickej energie je na úrovni cca 45 kW (0,45 kW/1 kg). Súčasťou PLC systému je predovšetkým meranie a regulácia teploty v obidvoch zónach karbonizačného termického reaktora, ako aj v šneku na chladenie vyrobenej karbonizovanej pevnej substancie, a v tej súvislosti meranie a regulácia chladiacej vody na chladenie uvedeného šneku ako aj na chladenie kondenzátora plynnej fázy.The control and management of the technological process is solved by means of a programmable logic automated system PLC (abbreviation from the English Programmable logic controller). The method of processing of municipal dried sludge can be controlled remotely using the mentioned system, it takes place continuously without direct control by the operator, while the electricity consumption is at the level of approx. 45 kW (0.45 kW/1 kg). Part of the PLC system is primarily the measurement and regulation of the temperature in both zones of the carbonization thermal reactor, as well as in the screw for cooling the produced carbonized solid substance, and in this connection the measurement and regulation of the cooling water for cooling the said screw as well as for cooling the gas phase condenser.

Spôsob karbonizácie kalu za spolupôsobenia alkalického reakčného činidla a zariadenie na vykonanie tohto spôsobu je efektívne a ekologické riešenie zlepšenia životného prostredia tým, že sa komunálny kal, ktorý nemalou mierou zaťažuje životné prostredie, odstránením obsiahnutých mikroplastov, antidepresív, antikoncepcie, drog a likvidovaním baktérií a vírusov premení na karbonizovanú pevnú uhlíkovú substanciu, ktorá môže tvoriť vstupnú surovinu pre iné odvetvia priemyslu a poľnohospodárstvo. Karbonizovaná pevná uhlíková substancia je využiteľná v rôznych sektoroch priemyslu a poľnohospodárstva a už to nie je odpad, ale surovina.The method of carbonizing sludge with the interaction of an alkaline reagent and the device for performing this method is an effective and ecological solution to improving the environment by removing the contained microplastics, antidepressants, contraceptives, drugs, and eliminating bacteria and viruses it turns into a carbonized solid carbon substance, which can form an input raw material for other branches of industry and agriculture. The carbonized solid carbon substance can be used in various sectors of industry and agriculture and is no longer a waste, but a raw material.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Na obr. 1 je schematicky znázornené termické karbonizačné zariadenie.In fig. 1 is a schematic diagram of a thermal carbonization device.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention

Príklad 1Example 1

Komunálny kal vysušený známym spôsobom so sušinou 85 % hmotn. a 15 % hmotn. vody bol zmiešaný s alkalickým reakčným činidlom v množstve 4,5 % na množstvo sušiny komunálneho kalu. Reakčné činidlo bolo pripravené z NaOH v množstve 1,2 % a zvyšok do 100 % tvorila biomasa zložená z lignocelulózy. Takto vytvorená zmes komunálneho kalu a reakčného činidla bola vstupom 1 dopravená do násypníka 2 s extrúderom a odplynením a následne bola pomocou dávkovacieho šneku 4 poháňaného motorom 8 dopravená do pracovného priestoru termického rektora 3 s pracovnou teplotou 550 °C. Reakčná zmes sa posúvala v reaktore šnekom reaktora 3 poháňaným motorom 16. Termický reaktor 3 je rozdelený na teplotnúMunicipal sludge dried in a known way with a dry matter of 85% by weight. and 15% wt. of water was mixed with an alkaline reagent in the amount of 4.5% per amount of municipal sludge dry matter. The reaction agent was prepared from NaOH in an amount of 1.2%, and the rest up to 100% consisted of biomass composed of lignocellulose. The mixture of municipal sludge and reagent created in this way was transported through inlet 1 to hopper 2 with an extruder and degassing, and subsequently, by means of a dosing screw 4 driven by motor 8, it was transported to the working area of the thermal rector 3 with a working temperature of 550 °C. The reaction mixture was moved in the reactor by the screw of reactor 3 driven by motor 16. Thermal reactor 3 is divided into temperature

SK 50040-2022 A3 zónu I 5 a teplotnú zónu II 6 s vyhrievaním v plášti termického reaktora. Po prechode teplotnou zónou I 5 dochádzalo k odpareniu zvyškovej vody a časti organických látok z kalu a táto plynná fáza sa na konci zóny I odviedla sa potrubím do kondenzátora 9. Termizovaná zmes sa následne posunula do teplotnej zóny II 6. Vplyvom tepla a reakčného alkalického činidla v zóne II 6 vznikla karbonizovaná pevná substancia. V chladenom kondenzátore 9 chladeného chladiacou vodou 7 plynná fáza čiastočne skondenzovala a kvapalná zložka 13 a plynná zložka 14 postúpili do odlučovača 10 a po ich oddelení v odlučovači 10 sa odviedli naspäť do systému ČOV na ďalšie procesné spracovanie. Vzniknutá karbonizovaná pevná substancia sa z termického reaktora 3 odviedla do chladeného šneku 11 poháňaného motorom 17 a chladeného chladiacou vodou 7 a na jeho konci výstupný produkt postúpil do zásobníka 12.SK 50040-2022 A3 of zone I 5 and temperature zone II 6 with heating in the jacket of a thermal reactor. After passing through the temperature zone I 5, the residual water and part of the organic substances from the sludge were evaporated, and this gaseous phase at the end of the zone I was led to the condenser 9 through a pipe. a carbonized solid substance was formed in zone II 6. In the cooled condenser 9 cooled by the cooling water 7, the gas phase partially condensed and the liquid component 13 and the gaseous component 14 advanced to the separator 10 and after their separation in the separator 10, they were taken back to the WWTP system for further processing. The resulting carbonized solid substance was led from the thermal reactor 3 to the cooled screw 11 driven by the motor 17 and cooled by the cooling water 7, and at the end of it the output product was transferred to the reservoir 12.

Príklad 2Example 2

Postup bol rovnaký ako v príklade 1, pričom sa použil vstupný kal so sušinou 90 % hmotn. a 10 % hmotn. vody, alkalické reakčné činidlo bolo použité v množstve 5 % na množstvo sušiny komunálneho kalu a jeho zloženie bolo 1,4 % KHCO3 a zvyšok do 100 % tvorila biomasa zložená z celulózy a pracovná teplota v reaktore bola 580 °C.The procedure was the same as in example 1, using an input sludge with a dry matter of 90% by weight. and 10% wt. of water, the alkaline reagent was used in an amount of 5% for the amount of dry matter of municipal sludge and its composition was 1.4% KHCO3 and the rest up to 100% was biomass composed of cellulose and the working temperature in the reactor was 580 °C.

Príklad 3Example 3

Postup bol rovnaký ako v príklade 1, pričom sa použil vstupný kal so sušinou 80 % hmotn. a 20 % hmotn. vody, alkalické reakčné činidlo bolo použité v množstve 5,4 % na množstvo sušiny komunálneho kalu a jeho zloženie bolo 0,5 % KOH a zvyšok do 100 % tvorila biomasa zložená z lignocelulózy a slamy, a pracovná teplota v reaktore bola 520 °C.The procedure was the same as in example 1, while the input sludge was used with a dry matter of 80% by weight. and 20% wt. of water, the alkaline reagent was used in the amount of 5.4% for the dry matter amount of municipal sludge and its composition was 0.5% KOH and the rest up to 100% was biomass composed of lignocellulose and straw, and the working temperature in the reactor was 520 °C.

Príklad 4Example 4

Postup bol rovnaký ako v príklade 1, pričom sa použil vstupný kal so sušinou 87 % hmotn. a 13 % hmotn. vody, alkalické reakčné činidlo bolo použité v množstve 5,2 % na množstvo sušiny komunálneho kalu a jeho zloženie bolo 1,2 % Na2CO3 a zvyšok do 100% tvorila biomasa zložená z celulózy a pilín, a pracovná teplota v reaktore bola 555°C.The procedure was the same as in example 1, using an input sludge with a dry matter of 87% by weight. and 13% wt. of water, the alkaline reagent was used in the amount of 5.2% for the amount of dry matter of municipal sludge and its composition was 1.2% Na2CO3 and the rest up to 100% was biomass composed of cellulose and sawdust, and the working temperature in the reactor was 555°C.

Vo všetkých príkladoch zariadenie pracovalo v kontinuálnom režime.In all examples, the device was operated in continuous mode.

Spôsobom spracovania komunálneho kalu podľa vynálezu sa získalo 65 až 75 % karbonizovanej pevnej substancie (na jednotku vstupnej suroviny - vysušeného komunálneho kalu) s obsahom 35 - 55 % uhlíka (viazaného aj neviazaného).The municipal sludge processing method according to the invention yielded 65 to 75% carbonized solid substance (per unit of input raw material - dried municipal sludge) with a carbon content of 35-55% (bound and unbound).

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Spôsob a zariadenie na karbonizáciu komunálneho kalu podľa vynálezu možno využiť na ekologické a efektívne likvidovanie predmetných kalov. Produkt získaný karbonizáciou komunálneho kalu je využiteľný ako surovina pre priemysel a poľnohospodárstvo.The method and device for carbonizing municipal sludge according to the invention can be used for ecological and efficient disposal of the sludge in question. The product obtained by carbonization of municipal sludge can be used as a raw material for industry and agriculture.

SK 50040-2022 A3SK 50040-2022 A3

Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags

1. Vstup1. Entry

2. Násypník s extrúderom a odplynením2. Hopper with extruder and degassing

3. Karbonizačný termický reaktor3. Carbonization thermal reactor

4. Dávkovací šnek4. Dosing auger

5. Prvá teplotná zóna I karbonizačného termického reaktora5. The first temperature zone I of the carbonization thermal reactor

6. Druhá teplotná zóna II karbonizačného termického reaktora6. The second temperature zone II of the carbonization thermal reactor

7. Chladiaca voda7. Cooling water

8. Motor pre šnek karbonizačného termického reaktora8. Motor for the auger of the carbonization thermal reactor

9. Chladený kondenzátor9. Cooled condenser

10. Odlučovač10. Separator

11. Šnek pre chladenie a odvod pevnej karbonizovanej substancie11. Screw for cooling and removal of solid carbonized substance

12. Zásobník pre pevnú karbonizovanú substanciu12. Container for solid carbonized substance

13. Kvapalná fáza vracajúca sa do systému ČOV13. Liquid phase returning to the WWTP system

14. Plynná fáza vracajúca sa do systému ČOV14. Gas phase returning to the WWTP system

15. Riadiaca elektronická jednotka15. Control electronic unit

16. Motor pre dávkovací šnek16. Motor for dosing screw

17. Motor pre šnek na chladenie a odvod karbonizovanej substancie17. Motor for the auger for cooling and removal of carbonized substance

Claims

PATENT CLAIMS

1. A method of thermal carbonization of municipal sludge, characterized in that dried municipal sludge with a dry matter content of 80 to 90 wt.%. is mixed with an alkaline reagent in the amount of 4 to 6 wt.%. to the amount of dry matter in the dried municipal sludge and through the inlet (1) it is transported to the hopper (2) with an extruder and degassing, then with the help of a dosing screw conveyor (4) driven by a motor (16) the mixture of municipal sludge and alkaline reagent is transported to the working area of the carbonization thermal reactor (3) with an operating temperature of 500 to 600 °C, while the heating of the carbonization thermal reactor (3) is provided by electric heating through the outer casing of the carbonization thermal reactor (3) and the movement of the reaction mixture through the carbonization thermal reactor (3) is provided by a screw conveyor driven by a motor (8), the carbonization thermal reactor (3) is divided into a first temperature zone (5) and a second temperature zone (6), when the reaction mixture passes through the first temperature zone (5), residual water and parts of organic substances from the input sludge are evaporated and the resulting gas phase is at the end of the first temperature zone (5) piped to the cooled condenser (9), then when passing through the second temperature zone (6) of the carbonization thermal reactor (3) due to heat and an alkaline reagent, the carbonization of the dried sludge occurs with the formation of the carbonized solid substance, which is then at the end of the second temperature zone (6) led to a cooled screw conveyor (11) with cooling water (7) driven by a motor (17), and the carbonized solid substance after passing through the cooled screw conveyor (11) is removed to a storage tank (12), in the cooled condenser (9) as a result of cooling by the cooling water (7), part of the gas phase supplied from the carbonization thermal reactor (3) condenses, both the liquid (13) and the gas phase (14) are removed to the separator (10), in in which the two phases are separated, and subsequently both the gas phase (14) and the liquid phase (13) are returned from the separator (10) to the WWTP system for processing.

2. The method of thermal carbonization of municipal sludge according to claim 1, characterized in that the alkaline reagent is composed of an alkaline mixture consisting of alkaline hydroxides, alkaline earth hydroxides, alkaline carbonates, alkaline earth carbonates, alkaline bicarbonates, alkaline earth bicarbonates, or their mixture with a content of 0.1 to 1.5 wt.% and the rest up to 100 wt.% consists of biomass containing lignocellulose and/or cellulose in the form of grain, grit, sawdust, fibers or waste paper.

3. Device for thermal carbonization of municipal sludge according to claims 1 and 2, characterized in that it consists of an inlet (1) for dosing municipal dried sludge and an alkaline reagent, a hopper (2) with an extruder and degassing, and a dosing screw conveyor (4). with a motor (16) for the carbonization of the incoming dried sludge entering the carbonization thermal reactor (3), with electric heating of the inner space through the outer shell of the carbonization thermal reactor (3) and with a screw conveyor driven by the motor (8) for moving the reaction mixture through the carbonization thermal reactor (3), which consists of an electrically heated first temperature zone (5) and a second temperature zone (6), at the end of the first temperature zone (5) there is a discharge of the gaseous phase from the carbonization thermal reactor (3) and at the end of the second temperature zone ( 6) there is an outlet for removing the formed carbonized solid substance to enter the screw conveyor (11) with a motor (17) and cooling with cooling water (7), at the end of the screw conveyor (11) there is an outlet of the cooled solid carbonized substance into its reservoir (12) , the carbonization thermal reactor (3) is connected to a cooled condenser (9) for condensing part of the gas phase supplied from the carbonization thermal reactor (3) and cooled by means of a gas phase pipe leaving the end of the first temperature zone (5) of the carbonization thermal reactor (3) the condenser (9) is connected to the separator (10) to separate the liquid (13) and gaseous (14) components, which are led from the separator (10) to the WWTP system for further processing.