NO863896L - Fremgangsmaate og innretning for toerking og kondisjonering av hoensemoekk og lignende pastaformige stoffer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en innretning for tørking og kondisjonering av hønsemøkk o.l. pastaformige materialer under anvendelse av bærermaterialer som varmebærer og som bærer av mikroorganismer.

Teknikkens stand vedrørende tørking av pastaformige materialer er som følger: Pastaformige stoffer som lar seg pumpe og sprøyte tørkes med spray-tørkere suspendert i luftstrømmen. For ikke-pumpbare materialer må dyre forstøvningsinnretninger anvendes. Videre kommer kontaktsjikt-tørkere, for det meste indirekte oppvarmet, på tale. Disse fremgangsmåtene gjennomføres med varmgass, henholdvsis varmebærende materialer, under normaltrykk.

For temperaturfølsomme stoffer anvendes grovvakuum-tørkere.

Alle de ovenfor omtalte fremgangsmåtene er teknisk krevende når det gjelder konstruksjon og drift, medfører høye investeringskostnader og har både høyt varmebehov og også høyt energiforbruk. Videre må det tørkede sluttproduktet som regel også eksempelvis granuleres før markedsføringen.

Formålet med foreliggende fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er, ved anvendelsen av mikroorganismer, som konsentreres på bærerelementene, å tørke granulerte, brikketerte eller oppsnittede pastaformige stoffer med lavest mulig energi, hvorved en mindre del av de tilstedeværende organiske, men også uorganiske, stoffene omvandles av mikroorganismene til CO2, varme og reststoffer. Meget ofte er disse organiske stoffene uønskede i sluttproduktet, i det de har en ubehagelig lukt og begrenser holdbarheten for det tørkede sluttproduktet. Endelig skal det tørkede produktet komme ut fra tørkeprosessen i granulatform og kunne markeds-føres i denne formen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beskrives i det følgende med hønse-møkk som eksempel, men den er på ingen måte begrenset til dette anvendelsesområdet. Som en følge av den verdensomspennende tendensen til igjen å anvende biologiske gjødningsstoffer er det foretatt forsøk på å oppberede hønsemøkk fra hønserier på en slik måte at den uten problemer kan lagres og også selges i supermarkeder. Vesentlig er for dette formålet at vanninnholdet senkes til under 15%, at massen steriliseres for å avlive alle farlige bakterier, og at lukten kan begrenses i en slik grad at det ikke oppstår miljøbelastninger.

Teknikkens stand er i dag at møkk enten soltørkes, når dette er klimatisk mulig, og deretter steriliseres og gjøres luktfri i en trommeltørker ved hjelp av en oljebrenner. Istedenfor en trommeltørker anvendes også båndtørkere. Det er også foretatt forsøk på å arbeide ved hjelp av indirekte tørkere, som eksempelvis en rørtørker, imidlertid medfører dette driftforstyrrelser på grunn av tilstopning. Videre er det også foreslått fremgangsmåter og innretninger til fremstilling av gjødningsstoffer fra organiske avfallsstoffer, spesielt dyreekskrementer, hvori ekskrementene som underkastes en biologisk forråtning deretter, tørkes.

Ved alle disse kjente fremgangsmåten opptrer to problemer, på den ene siden en betydelig luktbelastning for omgivelsene, denne kan bare oppheves ved hjelp av meget dyre gassrenseanlegg, og på den andre siden problemet energikostnadene. Tørkekostnadene med tungolje utgjør inntil 40% av de samlede kostnadene.

Disse ulempene ved de kjente fremgangsmåtene lar seg overvinne ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for tørking og kondisjonering av hønsemøkk e.l. pastaformige stoffer med organisk andel, som foreligger i stengform, oppsnittet, granulert, brikketert eller i fiberform og som ved blanding med organiske eller uorganiske, formgitte stabile materialer gir en løs, luftgjennomtrengelig masse. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at den gjennomføres i to delfaser, én mikrobiologisk fase og én gjennomstrømnings-tørkefase, som følger umiddelbart etter hverandre i én og samme innretning på en slik måte at det i den mikrobiologiske fasen ved hjelp av kondisjonert luft som strømmer gjennom massen, dannes et klima i den lukkede innretningen og dermed i massen hvori de selektrive mikroorganismene som er oppsamlet på formede, stabiliserte bærerelementer og som finnes i massen finner optimale levevilkår, for å opparbeide en del eller alle organiske andelene i stoffet som skal behandles aerobt, hvorved dannet CO2føres med av forbistrømmende luft og luften oppvarmes ved hjelp av den frigitte varmen, vanndamp transporteres bort fra massen og hvorved temperaturen i massen stiger til ca. 80 °C, og hvori den styrte og kondisjonerte luftmengden f.eks. styres ved hjelp av temperaturføler og/eller fuktig - hetsmåler i massen på en slik måte at det hverken inntrer metning med vanndamp eller at temperaturen for massen nærmer seg kjølegrense-temperaturen, og den mikrobiologiske fasen føres deretter over gjennom-strømnings-tørkefasen når temperaturen i massen igjen er falt, eksempelvis under 60"C, idet den ikke-fuktighetsmettede luftmengden som strømmer gjennom massen er steget til mange ganger den opprinnelige mengden på grunn av den mikrobiologiske fasen og gjennomstrømnings - tørkefasen avsluttes når den ønskede tørkningsgraden i massen er oppnådd.

I en ytterligere utførelse av oppfinnelsen har det vist seg hensiktsmessig at de formgitte stabile bærerelementene opphenges elastisk med rep i innretningen og at stoffet som skal behandles tilsettes ved hjelp av et fordelerorgan, avleire seg mellom repene og understøttes i tillegg av de formgitte, stabile bærerelementene, hvorved det eventuelt ved hjelp av vibrasjon av de opphengte repene og innerdelen av innretningen kan oppnås en jevn fordeling av stoffet mellom repene og de formgitte, stabile bærerelementene.

En ytterligere, fordelaktig utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter at den styrte, kondisjonerte luften for den mikrobiologiske fasen og også den ikke-fuktighetsmettede luften for gjennomstrømnings-tørkefasen er avluft, f.eks. fra store dyrehusholdninger, og oppvarmes ved hjelp av en varmeveksler ved avluften fra fremgangsmåten, hvorved varmeveksleren samtidig er anordnet som kondensator i sentrum av innretningen og forhindrer dannelsen av en atmosfære av mettet damp i innrentingen og samtidig forhøyer undertrykket i reaktoren.

Ifølge en ytterligere, fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan, for oppnåelse av optimale arbeidsbetingelser for de selektive mikroorgansimene, den pH-verdien som finnes i massen måle-rettet endres til et nøytralt eller eventuelt svakt surt område, eksempelvis ved tilsats av CO2til den kondisjonerte luften som strømmer gjennom massen. En tilsats av røkgass har vist seg spesielt hensiktsmessig for dette formålet.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan tørkingen, som samtidig også utgjør kondisjoneringen av sluttproduktet, gjennomføres på en måte som vist i form av et eksempel i den medfølgende tegningen.

Hønsemøkk 27, som på forhånd f.eks. ved hjelp av en presse av spesiell utforming, er presset til små stenger, føres ved hjelp av et transportbånd 26 inn i reaktoren 1 og ristes ved hjelp av et fordelerorgan 12 løst, dvs. luftgjennomtrengelig, på den allerede tørkede hønsemøkken som befinner seg i reaktoren. I bunnen av reaktoren fjernes samtidig en mengde masse som er like stor som den friske massen som tilsettes øverst i reaktoren. I reaktoren 1 er det eksempelvis tilveiebrakt vertikalt hengende bærermaterialer i form av rep, som regel organiske bærerelementer. På disse bærerelementene har det ved driften av reaktoren samlet seg et stort antall selektive mikroorganismer.

Selektiv betyr i denne sammenheng at de mikroorganismene som egner seg best for den aktuelle hønsemøkken og for de miljøbetingelsene som er forutsett i reaktoren dominerer. Derved optimaliseres den mikrobiologiske prosessen, oppholdstiden forkortes og uønskede organiske stoffer fjernes på en optimal måte. Naturligvis kan disse bærermaterialene også før anvendelsen tilføres selektive mikroorganismer.

Så snart innfyllingsprosessen er avsluttet begynner den første fasen av tørkeprosessen, den mikrobiologiske fasen. Gjennom den løse massen sendes en definert mengde luft 28. Denne overtar oksygentilførselen til mikroorganismene og transporterer varme, CO2og vanndamp bort. Denne varmen avgis i en varmeveksler 18 tildels til den nytilførte luften. Bakteriene trenger nå ut av bærerelementene, som for eksempelvis kan ha terningform, og trenger raskt inn i det friske granulatet og begynner sitt arbeid. Dette tilsvarer arbeidet i en komposthaug, dvs. de nedbryter forskjellige organiske stoffer, først og fremst sukker, fettsyrer og andre lett nedbrytbare karbonforbindelser til CO2og reststoffer, hvorved varme oppstår. Denne varmen opstår også i det indre av granulatet og driver fuktigheten til overflaten, hvor den medtas av den forbistrømmende luften og i stor grad kondenserer på varmeveksleren 18 og transporteres bort.

I et forsøksanlegg kunne det eksempelvis fastslås at når prosess-føringen styres på en slik måte at det aldri oppstår en mettet dampatmosfære finnes bare små mengder forurensninger, henholdsvis verdifulle stoffer som ammoniakk, i kondensatet, og følgelig kan kondensatet, som oppviser en pH-verdi på 7,8 til 8, uten problemer innføres kanalsystemet.

Et andre vesentlig punkt for prosess-styringen ligger i at kjølegrense-temepraturen ikke må oppnås, idet mikroorganismene ellers reduserer sitt arbeid i sterk grad eller innstiller det helt. Ved den praktiske gjennom-føring av fremgangsmåten kan prosessen styres ved hjelp av en klaff foran ventilatoren, som styres av temperatur- og/eller fuktighetsgiveren i det indre av reaktoren.

Etter 20 til 30 timer, avhengig av fuktigheten i det ubehandlede materialet, er fuktigheten i massen sunket til under 40% og masse-temperaturen begynner å avta svakt. Dette tyder på at mikroorganismene innstiller sitt arbeid i det fuktigheten er for lav. I forsøksanlegget ble det ved dette tidspunktet målt en temperatur i massen på 70 til 80 °C. Dermed er den mikrobiologiske fasen av prosessen avsluttet. I forsøks-anlegget kunne det fastslås at alle ubehagelig luktende bestanddeler var omvandlet og sluttproduktet forårsaket ingen luktbelastning.

Deretter suges det luft ved hjelp av en ventilator, for eksempelvis fra et hønsehus, gjennom massen. Etter 10 til 15 timer oppnår massen en slutt-fuktighet på under 15% og er dermed ubegrenset holdbar. Prosessen begynner på nytt. I hele prosessens varighet er personell eller prosess-føring ikke nødvendig, i det forløpet kan styres automatisk ved hjelp av en enkel prosess-styringsinnretning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere med henvisning til det eksempelet på en innretning som er angitt i tegningen.

Den på forhånd formede, friske massen 27 innføres ved hjelp av et transportbånd 26 i reaktoren 1 gjennom fordelerbanen 12, som dreier seg langsom midtaksen i reaktoren 1. Samtidig fjenes ved hjelp av tømme - innrentingen 4 den samme volummengden tørr masse ved hjelp av en utløpskanal 3 og en transportskrue 32. Dersom det er påkrevet kan, ved hjelp av en vibrator 16, den elastiske opplagrede innderdelen av reaktoren 1 vibreres, slik at de fasthengende, tørkede massedelene løsner og også fjernes. Når fylleprosessen er avsluttet begynner den mikrobiologiske fasen av fremgangsmåten. Lukene 2 og 5 lukkes tett. Den formgitte friske massen ligger løst mellom de fra bæreren 11, koaksialt med reaktoraksen 1 nedhengende hullblikk-sylinderne 14 og 15 samt repene 17 med de derpå festede treterningene (mikroorganisme-bærerne) som henger ned fra de stjerneformet anordnede bærerne 11. En bestemt luftmengde 28 suges nå fra ventilatoren 20 gjennom rør 8 og inn i lufttilførselsrøret 9. På forhånd er klaffene 7, 7a blitt tett lukket. Ventilatoren 21 suger nå luft og vanndamp bort fra sentrum av reaktoren 1 ved hjelp av en rørledning 19 og fører denne luft-vanndampblandingen f.eks. gjennom et torvfilter 25, hvori det også finnes mikroorganismer, og deretter inn i ovnen 24.

Den i varmeveksleren 18 forvarmede luften 28 fordeles fra lufttilførsels-ledningen 9 over luftfordelerrommet 18 og reaktoren og strømmer gjennom hull-blikksylinderen 14 og gjennom den løst ristede, friske massen i sentrum av reaktoren, som tildannes ved hjelp av hull-blikksylinderen 15. Luften tilfører oksygen til mikroorganismene som befinner seg på mikroorganismebærerne. Gjennom den friske massen mettes luften med vanndamp, slik at det dannes optimale omgivelser for en rask vekst av mikroorganismene. Disse trenger inn i den friske massen og begynner sitt arbeid. Det oppstår CO2, som føres bort med den forbistrømmende luften, og varme. Varmen forhøyer kontinuerlig temepraturen i massen og også den gjennomstrømmende luften 28 oppvarmes. Derved stiger igjen opptaksevnen for vanndamp. Denne vanndampen fjernes kontinuerlig fra massen. I sentrum av reaktoren samled den oppvarmede, vanndampmettede luften og strømmer gjennom varmeveksleren 18. Her avkjøles den igjen, i det den i det indre av varmeveksleren strømmende friske tilførselsluften 28 eksempelvis ankommer med temperatur 20 "C, mens luften fra den løse gjødselmassen langsom stiger fra 40 °C til 80 °C og er mettet med vanndamp. Ved avkjølingen av luften kondenserer en del av vanndampen på varmevekslerrørene 18, hvorved varmeovergangen blir meget god, hvorfra vannet, som knapt er forurenset, kan ledes bort.

Den gjenværende luft-vanndampblandingen går, som beskrevet ovenfor, via ventilator 21 inn i ovnen. Kondensasjonsstedet i sentrum av reaktoren fremmer i tilegg strømningen gjennom den løse gjødselmassen og forhindrer dannelsen av en atmosfære av mettet damp i gjødselmassen. Derved utvaskes vesentlig mindre mengder verdifulle stoffer, som f.eks. ammoniakk, fra massen og det oppstår heller ingen spillvannsproblemer.

Luftmengden 28 styres ved hjelp av enkelte temperatursoner i det indre av reaktoren 1 ved hjelp av en klaff i tilførselsledningen 8.

Så snart den mikrobiologiske fasen er avsluttet stenges ventilatoren 20, klaffene 7, 7a åpnes og ventilatoren 23 kobles inn. Ventilatoren 21 er stadig i funksjon. Det suges nå inn luft 29, eksempelvis fra hønsehuset 30. Denne luften har 70% fuktighet og 22-27 °C. Den strømmen gjennom den løse gjødselmassen og opptar vann inntil metning. Gjennom rør-ledningen 22 føres den mettede avluften inn i ovnen.

Videre kan luften 28 også føres gjennom torvfilteret 25 ved hjelp av ventilatoren 20, hvorved klaff 10 åpnes og klaff 31 lukkes. Derved spyles torvfilteret og det samlede vannet fjernes igjen. Etter en bestemt tid, som avhenger av massen som anvendes, skiftes torven. Torven fra filteret som er anriket med forskjellige verdifulle stoffer blandes f.eks. med den friske massen.

Så snart den ønskede slutt-fuktigheten er oppnådd stenges ventilatorne og en ytterligere mengde frisk masse kan tilsettes. Tørkeprosessen kan også gjennomføres uten ventilatoren 20.

Oppfinnelsen vedrører også en innretning til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som utmerker seg ved at det i en lukket sylindrisk beholder 1 elastisk er innhengt en indre struktur ved hjelp av stjerneformig anordnede bærere 11, hvorved den indre sturkturen består av to koaksiale, luftgjennomtrengelige sylindermantler 14, 15, som er hengt på bærerne 11, mellom disse er de formgitte, stabile bærerelementene opphengt i en viss avstand fra hverandre, eksempelvis på rep, som er festet til bærerne 11, og at det er anordnet en dreibar tilførsels-bane 12, at luft via en lufttilførselsledning 9 trer inn i luftfordelerrommet 13, som tildannes av den sylindriske beholderen 1 på den ene siden og den elastisk opphengte sylindermantelen 14 på den annen side, og at luften igjen suges ut av beholderen 1 via den elestisk opphengte sylindermantelen 15 og et bunnutløpsrør 6, og at det i sylinderen 15 er anordnet en varmeveksler 18 og at det tørkede stoffet fjernes ved hjelp av en tømmeinnrenting 4 i en bortførselsbane 3, hvorved den indre sturkturen ved hjelp av vibratoren 16 er opphengt slik at den kan vibreres vertikalt, for å sikre fjernelsen av materialet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og den tilhørende innretningen muliggjør tørking og kondisjonering av pastaformige stoffer med minimal energi under samtidig dannelse av et holdbart produkt som er fritt for ubehagelig lukt og som umiddelbart dannes i granulatform.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for tørking og kondisjonering av hønsemøkk elle lignende pastaformige stoffer med organisk andel, som foreligger i stangform, oppsnittet, granulert, brikketert eller i fiberform og ved blanding med organiske eller uorganiske, formgitte, stabile materialer gir en løs, luftgjennomtrengelig masse, karakterisert ved at fremgangsmåten utføres i to delfaser, en mikrobiologisk fase og en gjennomstrømnings-tørkefase, som gjennomføres umiddelbart etter hverandre i én og samme innretning på en slik måte at det i den mikrobiologiske fasen ved hjelp av den kondisjonerte luften som strømmer gjennom massen på en kontrollert måte dannes et klima i den lukkede innretingen og dermed i massen hvori selektive mikroorganismer som befinner seg på formgitte, stabile bærerelementer og i massen finner optimale livsbetingelser, slik at en del av eller aller organiske andeler i stoffene som skal behandles opparbeides aerobt, hvorved det dannede CO"2 fraktes med av den forbistrømmende luften og luften oppvarmes av den frigitte varmen, vanndamp transporteres bort fra massen og hvorved temperaturen i massen stiger til ca. 80 °C, og hvori den styrte og kondisjonerte luftmengden eksempelvis styres ved hjelp av temperatur-føler og/eller fuktighetsmåler i massen på en slik måte at det hverken inntrer vanndampmetning eller at temperaturen i massen nærmer seg kjølegrensetemperaturen, og den mikrobiologiske fasen ledes deretter over gjennomstrømnings-tørkefasen, når temperaturen i massen igjen er falt, eksempelvis under 60° C, i det den da ikke-fuktighetsmettede luftmengden som strømmer gjennom massen forøkes til mange ganger den luftmengden som anvendes i den mikrobiologiske fasen, og gjennomstrømnings-tørke-fasen avsluttes når den ønskede tørkegraden i massen er oppnådd.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de formgitte, stabile bærerelementene er opphengt i innretningen i rep og at stoffet som skal behandles tilføres ved hjelp av et fordelerorgan, avleirer seg mellom repene og i tillegg understøttes av de formgitte, stabile bærerelementene, hvorved det, eventuelt ved vibrering, kan oppnås en regelmessig fordeling av stoffet mellom repene og de formgitte, stabile bærerelementene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den styrte, kondisjonerte luften for den mikrobiologiske fasen og også den ikke-fuktighetsmettede luften for gjennomstrømnings-tørkefasen er avluft, f.eks. fra store rom med dyrehold, og avluften som kommer fra fremgangsmåten oppvarmes ved hjelp av en varmeveksler, hvor varmeveksleren samtidig er anordnet som kondensator i sentrum av innretningen og forhindrer dannelsen av en mettet dampatmosfære i innretningen og samtidig forhøyer undertrykket i reaktoren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den kondisjonerte luften som strømmer gjennom massen i den mikrobiologiske fasen er tilsatt karbondioksyd.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at karbondioksydtilsatsen foretas i form av røkgass.

6. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det i en lukket sylindrisk beholder (1) elastisk er innhengt en indre struktur (14, 15, 17) over stjerneformig anordnede bærere (11), hvorved den indre strukturen (14, 15, 17) består av to koaksiale luftgjennomtrengelige sylindermantler (14, 15) som er opphengt på bærerne (11), mellom disse, eksempelvis i rep (17) er formgitte, stabile bærerelementer opphengt i fordelt avstand fra hverandre, festet til bærerne (11), og at det er anordnet en dreibar tilførselsbane (12), at luft via en lufttilførselsledning (9) trer inn i luftfordelerrommet (13) som dannes av den sylindriske beholderen (1) på den ene siden og den elastisk opphengte sylindermantelen (14) på den andre siden, og luften suges igjen ut av beholderen (1) via den elastisk opphengte sylindermantelen (15) og et bunnutløpsrør (6), og at det i det indre av sylindermantelen (15) er anordnet en varmeveksler (18) og at det tørkede stoffet fjernes ved hjelp av et tømmeverk (4) i en bort-førselsbane (3), hvorved den indre strukturen (14, 15, 17) ved hjelp av vibratoren (17) er opphengt vertikalt vibrerbar, for å sikre fjernelsen av materialet.