PL191394B1 - Sposób przetwarzania odpadów stałych z frakcją organiczną - Google Patents

Abstract

1. Sposób przetwarzania odpadów sta lych z fra- kcj a organiczn a, w którym odpady przesiewa si e w stanie mokrym, znamienny tym, i z poprzez roz- cie nczenie wod a (3) cz esci odpadów (1), zawiera- j acej materia l organiczny, otrzymanej dzi eki suchej selekcji mieszanych odpadów domowych, odpadów przemys lowych, porównywalnych z odpadami do- mowymi lub odpadów resztkowych lub te z odpa- dów (1), pochodz acych z urz adzenia kompostuj a- cego lub urz adzenia do fermentacji, wytwarza si e zawiesin e, zawiesin e t e przesiewa si e przynajmniej przy u zyciu urz adzenia przesiewaj acego (5), które w celu zatrzymania frakcji grubej przepuszcza ka- wa lki o wymiarze w przynajmniej jednym kierunku, wynosz acym pomi edzy 2 a 20 mm, po czym z prze- puszczonej zawiesiny (7) usuwa si e przy u zyciu magnesów cz esc metali zelaznych (8), obecnych w odpadach (1), nast epnie zawiesin e (7) odwadnia si e, a wod e (3), pochodz ac a z procesu odwadnia- nia uzdatnia si e i ponownie stosuje si e w procesie rozcie nczania odpadów (1). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu przetwarzania odpadów stałych z frakcją organiczną, zgodnie z którym odpady te są przesiewane w stanie mokrym.

W przypadku selektywnego gromadzenia odpadów domowych, frakcja organiczna, przy założeniu, że nie zawiera ona większych ilości metali ciężkich, może być przetworzona biologicznie na kompost wysokiej jakości.

Pozostałe odpady resztkowe, zwane również odpadami szarymi, w dalszym ciągu zawierają pewną ilość materii organicznej oraz materiałów, które mogą być poddane przetworzeniu. Odpady te są spalane lub składowane, co jest stosunkowo kosztowne i szkodliwe dla środowiska.

W niektórych przypadkach brak jest selektywnego zbioru odpadów domowych. Takie mieszane odpady domowe, które wciąż zawierają dużą część materiału organicznego, przetwarzane są w taki sam sposób, co wymienione powyż ej odpady resztkowe.

Budowano dotychczas instalacje, służące do przerobu części wspomnianych wyżej odpadów resztkowych oraz odpadów mieszanych, które nadają się do przetworzenia. Dokonywano przy tym drobiazgowej selekcji wstępnej, po której następowała obróbka biologiczna, mająca na celu uzyskanie kompostu.

Głównym problemem jest przy tym jakość produktów końcowych, zwłaszcza obecność metali ciężkich, szczególnie w kompoście.

Aż do chwili obecnej selekcja taka jest niewystarczająca do wytwarzania dużych ilości komercyjnych produktów końcowych ze stabilną frakcją organiczną i o niskiej zawartości metali ciężkich.

Przez kilka lat prowadzono suchą selekcję odpadów resztkowych i mieszanych odpadów domowych przy wykorzystaniu sit, magnesów umieszczonych nad taśmą przenośnika, selektorów powietrznych i tym podobnych. Jakość produktów końcowych jest taka, iż nie nadają się one do ponownego użycia lub przetworzenia. Techniki suchej selekcji są tak nieskuteczne, że w wielu krajach wprowadzono segregowany zbiór odpadów, nadających się do ponownego przetworzenia oraz odpadów biologicznych, tak aby dzięki selekcji i przetworzeniu uzyskać odrębne strumienie i otrzymać produkty o akceptowalnej jakości.

W znanych sposobach przetwarzania szarych i mieszanych odpadów domowych lub też innych odpadów stałych z frakcją organiczną odpady te są przetwarzane biologicznie poprzez zastosowanie kompostowania aerobowego. Odpady są w trakcie kompostowania stabilizowane i suszone, po czym przetwarzane są metale żelazne oraz piasek drobnoziarnisty. Pozostała większa część suchej masy odpadów musi zostać spalona, co jest rozwiązaniem kosztownym.

Selekcja mokra oferuje interesujące możliwości, w szczególności dla odpadów resztkowych, odpadów mieszanych z frakcją organiczną, pochodzących z odpadów domowych i odpadów przemysłowych, porównywalnych z odpadami domowymi, które zostały wstępnie posegregowane w konwencjonalny sposób.

Usunięcie żelazowców przy użyciu magnesów, które wbudowane są w urządzenia przenośnikowe lub, które wiszą nad nimi ogranicza się do dużych elementów, przyciąganych przez te magnesy. Duża liczba mniejszych cząstek pozostaje w odpadach.

Niewiele urządzeń przeznaczonych do przetwarzania stałych odpadów domowych zmniejsza wymiary frakcji organicznej do mniej niż 20 mm, gdyż koszt tego szybko wzrasta wraz ze stopniem rozdrobnienia.

Selekcja mokra oferuje możliwość wzajemnego rozluźnienia cząsteczek, poprzez dodanie dużych ilości wody, w wyniku czego różne składniki stają się dostępne dla celów selekcji.

Jednak wykorzystanie metod selekcji mokrej było jak dotychczas ograniczone, gdyż powodują one zazwyczaj powstanie bardzo zanieczyszczonej wody odpadowej, której dalsze uzdatnianie jest kosztowne.

W aerobowych instalacjach kompostujących, w których idealna zawartość materii stałej wynosi około 50%, dodać można tylko niewielką ilość wody zanim powstanie nadmiarowa woda odpadowa, która nie może być przetworzona w danym urządzeniu kompostującym.

Sposoby, które wykorzystują fermentację anaerobową oferują więcej możliwości dla selekcji mokrej, gdyż fermentacja ta następuje w środowisku o większej wilgotności niż kompostowanie aerobowe, a nadmiar wody odpadowej często jest nie do uniknięcia, tak więc w każdym przypadku niezbędne jest urządzenie do usuwania wody i uzdatniania wody odpadowej.

PL 191 394 B1

Fermentacja anaerobowa odpadów może odbywać się w postaci fermentacji suchej z ilością suchej masy w reaktorze, przekraczającą 15%, jak również w procesie fermentacji mokrej z ilością tą mniejszą niż 15%.

Sposoby, które wykorzystują fermentację mokrą do przerobu odpadów posegregowanych u ź ródł a, zaprojektowane są tak, aby przed procesem fermentacji usuwać takie zanieczyszczenia, jak materiały pływające i ciężkie substancje, dzięki czemu uzyskiwana jest frakcja bogata w materiał organiczny a uboga w zanieczyszczenia, jak opisano na przykład w zgłoszeniu patentowym EP-A-0 520 172.

W tym ostatnim sposobie skł adniki stał e segregowane są przed tym, zanim metale żelazne zostaną oddzielone z odpadów suchych przy użyciu magnesów i po dodaniu wody, po czym pozostałość ta poddawana jest fermentacji mokrej.

Urządzenie nadające się do mokrej selekcji ciężkiego kruszywa z mieszanych odpadów domowych lub innych tego typu odpadów, opisane jest w zgłoszeniu EP-A-0 228 724. Kamienie, materiały ceramiczne, baterie i ciężkie grudy, włączając w to kawałki tworzyw sztucznych, oddzielane są przy użyciu zbiornika do separacji, napełnionego wodą przed procesem obróbki biologicznej, tak aby uzyskać kompost z niewielką ilością ciężkich składników.

Proces przetwarzania mieszanych odpadów domowych może także obejmować mokrą obróbkę wstępną do postaci miazgi lub też przesiewanie mokre, po którym następuje segregacja w hydrocyklonie.

Zgodnie ze znanym sposobem, odpady z frakcją organiczną są najpierw poddawane obróbce wstępnej w suchym urządzeniu segregującym, gdzie przetwarzana jest frakcja do spalenia, metale żelazne i inne materiały.

Mieszane odpady organiczne segregowane są przy wykorzystaniu przesiewania, a po rozcieńczeniu wodą doprowadzane są one do hydrocyklonów, gdzie oddzielane są duże, obojętne składniki.

Pozostały drobny materiał organiczny wydzielany jest przy użyciu sita, a następnie kierowany ponownie do hydrocyklonu, gdzie usuwana jest frakcja piaszczysta. Ta ostatnia frakcja jest odwadniana.

Gruby materiał organiczny, zatrzymywany przez wymienione wyżej sito, mieszany jest z materiałami syntetycznymi i z innymi niepożądanymi kawałkami, które zostały już wydzielone i rozdrobnione w młynie kruszącym.

Pozostała frakcja organiczna poddawana jest ostatecznie procesowi fermentacji.

Ze względu na to, że proces separacji następuje przed fermentacją, woda jest silnie zanieczyszczona, gdyż w odpadach obecne są wszystkie rozpuszczalne składniki, takie jak kwasy tłuszczowe, cukry i tym podobne. Potrzebne są ponadto duże ilości wody, a segregacja jest mało wydajna, ze względu na niejednorodny charakter odpadów, które w dalszym ciągu zawierają lepkie i śmierdzące substancje organiczne, które bę dą musiały ulec rozkł adowi w nastę pującymi kolejno procesie fermentacji lub kompostowania.

W rzeczy samej, w charakterze przetwarzalnego materiału otrzymywany jest tylko piasek.

W innych znanych sposobach materiał y te segregowane są po fermentacji lub kompostowaniu frakcji organicznej. Opis patentowy US 4 079 837 opisuje sposób przetwarzania materiałów po fragmentacji, przeprowadzanej przy użyciu termicznej dekompresji wybuchowej, po której następuje biodegradacja w procesie kompostowania. Rozdrobniona i skompostowana pozostałość odpadów segregowana jest na kilka frakcji przy zastosowaniu konwencjonalnego przesiewania suchego i rozdzielania powietrzem. Materiał syntetyczny wydzielany jest przy zastosowaniu flotacji.

Drobny piasek, glina i inne materiały obojętne mogą być odseparowane po hydrolizie w procesie dwufazowej fermentacji, jak opisano w zgłoszeniu patentowym EP-A-0 142 873. Wszystkie wymienione powyżej sposoby z przetwarzaniem mokrym powodują wytworzenie kompostu o niskiej jakości oraz materiałów wtórnych, z których większość zawiera zbyt wiele metali ciężkich, zwłaszcza wtedy, gdy podstawą są resztkowe odpady domowe lub odpady mieszane.

Pozytywny skutek przetworzenia biologicznego jest często ograniczony głównie do odzyskania energii w postaci biogazu oraz wytworzenia wysoce kalorycznej frakcji podczas suchej segregacji w procesie obróbki wstępnej.

Sposób przetwarzania odpadów stałych z frakcją organiczną, w którym odpady przesiewa się w stanie mokrym, wedł ug wynalazku charakteryzuje się tym, ż e poprzez rozcień czenie wodą części odpadów, zawierającej materiał organiczny, otrzymanej dzięki suchej selekcji mieszanych odpadów domowych, odpadów przemysłowych, porównywalnych z odpadami domowymi lub odpadów reszt4

PL 191 394 B1 kowych lub też odpadów, pochodzących z urządzenia kompostującego lub urządzenia do fermentacji, wytwarza się zawiesinę, zawiesinę tę przesiewa się przynajmniej przy użyciu urządzenia przesiewającego, które w celu zatrzymania frakcji grubej przepuszcza kawałki o wymiarze w przynajmniej jednym kierunku, wynoszącym pomiędzy 2 a 20 mm. Następnie z przepuszczonej zawiesiny usuwa się przy użyciu magnesów część metali żelaznych, obecnych w odpadach, następnie zawiesinę odwadnia się, a wodę, pochodzącą z procesu odwadniania uzdatnia się i ponownie stosuje się w procesie rozcieńczania odpadów.

W odrębnym etapie, który następuje bezpośrednio przed etapem przesiewania lub podczas etapu przesiewania wytwarza się rozcieńczoną zawiesinę.

Korzystnie rozcieńcza się do postaci zawiesiny w trakcie obróbki wstępnej, na przykład podczas fermentacji anaerobowej lub hydrolizy, gdy zawartość masy suchej jest niska.

Przesiewa się odpady, które zostały rozcieńczone do postaci zawiesiny o zawartości masy suchej mniejszej niż 10%.

Po wydzieleniu metali żelaznych oraz po odwodnieniu zawiesiny otrzymaną frakcję odwodnioną poddaje się obróbce biologicznej.

Frakcję grubą, która zatrzymywana jest podczas przesiewania przez urządzenie przesiewające, rozdziela się w urządzeniu segregującym na frakcję obojętną oraz na pewną frakcję, którą odwadnia się w urządzeniu odwadniającym, którego woda dodawana jest do zawiesiny ponownie po przesiewaniu.

Ponadto poza usunięciem metali żelaznych usuwa się również metale nieżelazne, korzystnie przy użyciu separatora, działającego na zasadzie wirujących strumieni.

Korzystnie po usunięciu metali żelaznych, zawiesinę utlenia się, korzystnie napowietrza się.

Korzystnie usunięciu metali żelaznych, z zawiesiny usuwa się frakcję piaszczystą przy użyciu przynajmniej jednego separatora piasku, korzystnie hydrocyklonu, tę frakcję piaszczystą oddziela się z zawiesiny organicznej po raz drugi w separatorze piasku, gdzie do zawiesiny, pochodzącej z pierwszego separatora piasku, dodaje się korzystnie zawiesinę organiczną.

Korzystnie separacji w separatorze piasku odwadnia się frakcję piaszczystą, a po pierwszym etapie oddzielania piasku w separatorze piasku odwodnioną frakcję piaszczystą miesza się z wodą , pochodzą c ą z etapu odwadniania frakcji piaszczystej po drugim etapie oddzielania piasku w separatorze piasku, którą to wodę korzystnie przed wymieszaniem uzdatnia się , korzystnie fizykochemicznie.

Korzystnie po usunięciu metali żelaznych usuwa się z zawiesiny frakcję włóknistą.

Korzystnie frakcję włóknistą usuwa się poprzez przesiewanie przy użyciu przynajmniej jednego urządzenia przesiewającego z otworami, które przepuszczają cząstki, o wymiarze, przynajmniej w jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, mniejszym lub równym 2 mm.

Przed i/lub po pierwszym etapie oddzielania frakcji włóknistej znajduje się dodatkowy etap wydzielania z zawiesiny pozostałych metali żelaznych, w szczególności przy użyciu magnesów.

Oddzieloną frakcję włóknistą odwadnia się, a wodę, pochodzącą z tego etapu zawraca się do zawiesiny, pochodzącej z etapu oddzielania frakcji włóknistej, a z frakcji włóknistej usuwa się rozproszone resztki metali żelaznych, korzystnie przy użyciu magnesów.

Frakcję włóknistą rozdziela się następnie na czyste włókna i pozostałe substancje, korzystnie przy zastosowaniu przesiewania w urządzeniu przesiewającym.

Włókna odwadnia się, a do wody, pochodzącej z etapu odwadniania frakcji piaszczystej, dodaje się wodę.

Po odwodnieniu frakcję włóknistą miesza się z wodą, pochodzącą z odwodnienia frakcji piaszczystej.

Obróbkę biologiczną frakcji odwodnionej po procesie separacji metali żelaznych oraz po odwodnieniu zawiesiny stanowi kompostowanie lub fermentacja.

Do frakcji odwodnionej, która przetwarzana jest biologicznie, dodaje się frakcję piaszczystą.

Do frakcji odwodnionej, która przetwarzana jest biologicznie, dodaje się frakcję włóknistą lub włókna.

Korzystnie frakcję odwodnioną po usunięciu metali żelaznych, a także możliwie frakcję piaszczystą oraz frakcję włóknistą po odwodnieniu, uzdatnia się przy użyciu chelatora.

Korzystnie po obróbce przy użyciu chelatu zawiesinę odwadnia się ponownie, a wodę pochodzącą z tego ostatniego etapu odwadniania uzdatnia się i ponownie dodaje się do frakcji odwodnionej przed etapem uzdatniania przy użyciu chelatora.

PL 191 394 B1

Korzystnie zawiesinę przesiewa się najpierw przy użyciu urządzenia przesiewającego, które przepuszcza cząstki, których przynajmniej jeden wymiar jest mniejszy niż 5 mm, a korzystnie przynajmniej dwa wymiary są mniejsze niż 5 mm, a frakcję włóknistą usuwa się poprzez przesiewanie przy użyciu przynajmniej jednego urządzenia przesiewającego o otworach, które umożliwiają przejście cząstek, których wymiar w przynajmniej jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, jest mniejszy niż 1 mm, oraz frakcję włóknistą rozdziela się dodatkowo na czyste włókna i pozostałe substancje, korzystnie poprzez przesiewanie w urządzeniu przesiewającym, których wymiar w przynajmniej jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, jest mniejszy niż 500 μm.

Sposób przetwarzania odpadów stałych z frakcją organiczną nie posiada wymienionych wad i umożliwia uzyskanie produktów końcowych, nie zawierających dużych ilości metali ciężkich.

Metale ciężkie zazwyczaj przylegają do metali żelaznych, tak iż dzięki usunięciu tych ostatnich zawartość w pozostałej części odpadów ulega zmniejszeniu.

Opis patentowy US 4 077 847 ujawnia kompletny proces przetwarzania odpadów miejskich, w którym odpady stałe są najpierw segregowane poprzez rozdrobnienie i klasyfikację, metale żelazne oddzielane są od odpadów przez separator magnetyczny, a odpady są przesiewane na sucho. Frakcja organiczna jest następnie dalej rozdrabniana, suszona i doprowadzana do systemu pirolitycznego. Frakcja nieorganiczna jest dodatkowo klasyfikowana na frakcję aluminiową i szklaną. Podczas odzysku szkła wytwarza się zawiesinę szkła, a następnie w klasyfikatorze spiralnym niewielka ilość materiału organicznego, wciąż obecna w zawiesinie szkła, płukana jest przy użyciu uzdatnionej wody. Woda ta jest przesiewana w celu otrzymania drobnego materiału organicznego, który stosowany niwelacji terenu odpadami.

Według wynalazku, rozcieńczona zawiesina może zostać wytworzona w oddzielnym etapie, który ma miejsce bezpośrednio przed lub nawet w trakcie procesu przesiewania. Jednakże, rozcieńczenie do postaci zawiesiny może również nastąpić podczas obróbki wstępnej, na przykład w trakcie fermentacji anaerobowej lub hydrolizy, gdy zawartość suchej masy jest niska.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia, służącego do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - bardziej szczegółowo schemat fragmentu urządzenia, w którym przy użyciu magnesów usuwane są żelazowce, fig. od 3 do 5 przedstawiają schematy blokowe analogiczne do tego z fig. 1 urządzeń, służących do realizacji sposobu według wynalazku, ale w odniesieniu do innych przykładów wykonania sposobu.

W celu przetworzenia według wynalazku odpadów stałych 1, zawierających frakcję organiczną, jak przedstawiono na fig. 1, następuje wpierw rozcieńczenie wodą 3 w urządzeniu rozcieńczającym 2, aż do otrzymania zawiesiny, zawierającej na przykład maksimum 10% suchej masy.

Przetwarzane odpady 1 mogą być materiałem, zawierającym materiał organiczny, który otrzymany został w wyniku suchej selekcji mieszanych odpadów domowych, odpadów przemysłowych, które są porównywalne z odpadami domowymi lub odpadów resztkowych lub też mogą one pochodzić z urządzenia kompostującego lub urządzenia do fermentacji.

Jeżeli odpady te pochodzą z fermentacji anaerobowej lub hydrolizy, rozcieńczenie może być wykonane w trakcie procesu obróbki wstępnej. Fermentacja lub hydroliza może zachodzić przy zawartości suchej masy mniejszej niż 10%. Urządzenie rozcieńczające składa się wtedy ze zbiornika do fermentacji anaerobowej lub zbiornika do hydrolizy.

Otrzymana zawiesina 4, w której materiał stały został silnie rozproszony, poddawana jest następnie przesiewaniu w urządzeniu przesiewającym 5, posiadającym takie otwory, iż mogą przez nie przejść kawałki o wymiarze w przynajmniej jednym kierunku, a korzystnie przynajmniej w dwóch kierunkach, o wartości między 2 a 20 mm. To urządzenie przesiewające 5 posiada przykładowo okrągłe otwory o średnicy 20 mm lub otwory kwadratowe o długości boku 20 mm, ale możliwe są oczywiście wszystkie inne rodzaje otworów.

Jeśli zawiesina 4 zawiera grudki, możliwe jest wprowadzenie w trakcie przesiewania lub rozcieńczania procesu obróbki mechanicznej, na przykład poprzez mechaniczne mieszanie, tak aby grudki te uległy rozdrobnieniu w wyniku tarcia lub tym podobnie.

W celu przyspieszenia procesu przesiewania, na zawiesinę 4 skierować można jeden lub kilka strumieni wody, które przeciskać będą tę zawiesinę przez urządzenie przesiewające i powodować mogą dalsze rozdrobnienie grudek w zawiesinie.

PL 191 394 B1

Możliwe jest nawet otrzymanie rozcieńczenia odpadów 1 przy użyciu jednego lub kilku strumieni wody, tak iż rozcieńczenie i przesiewanie następować będą w jednym i tym samym kierunku, co stanowi złożenie urządzenia rozcieńczającego 2 oraz urządzenia przesiewającego 5.

Frakcja gruba 6 wyładowywana jest w celu dalszego przerobu. Z drobnej zawiesiny 7, która przechodzi przez urządzenie przesiewające 5 i która zawiera cząstki o wielkości co najwyżej 20 mm, oddzielana jest w następującym kolejno etapie, przy użyciu jednego lub kilku magnesów 9, większa część metali żelaznych 8.

Zawiesina 7 może być wtedy prowadzona przez rurę, w której między dwoma zaworami odcinającymi znajduje się magnes 9, na przykład o kształcie siatki.

Od czasu do czasu magnes 9 z przylegającymi do niego metalami żelaznymi 8 jest wyciągany z rury. Metale żelazne 8, przylegające do magnesu 9 usuwane są zanim magnes 9 zostanie ponownie włożony na swoje miejsce.

Zamiast zanurzenia bezpośrednio w zawiesinie 7, magnes 9 może działać nad rurą.

Obydwa te przykłady wykonania wymagają chwilowego zatrzymywania procesu segregacji w celu usunię cia metali żelaznych 8.

Na fig. 2 zilustrowano, w jaki sposób możliwa jest praca nieprzerwana.

Zawiesina 7 prowadzona jest przez rurę doprowadzającą 10, która rozgałęzia się na dwie rury 11 i 12, na których montowane są wymienne magnesy 9, na przykład elektromagnesy, które łączą się ze sobą ponownie w rurze odprowadzającej 13.

Powyżej magnesów 9, w każdej z rur 11 i 12, znajduje się zawór odcinający 14, podczas gdy poniżej tych magnesów 9, w każdej z rur 11 i 12, także znajduje się zawór odcinający 15.

Pomiędzy każdym zaworem odcinającym 14 a magnesem 9, do każdej z rur 11 i 12 podłączona jest linia doprowadzania wody 16, podczas gdy poniżej każdego z zaworów odcinających 15 przyłączona jest rura wyładowcza 18 na metale żelazne 8, która może być zamykana przez zawór odcinający 17.

W trakcie normalnej pracy zawory odcinające 14 i 15 są otwarte na dowolnej z rur 11 lub 12, na przykład rurze 11. Pozostałe zawory odcinające 14 i 15 oraz zawór odcinający 17 są zamknięte, a przez linię doprowadzania wody 16 nie jest dostarczana woda.

Metale żelazne 8 znalezione w zawiesinie 7 zatrzymywane są w rurze 11, która wykorzystywana jest przez magnes 9, położony w bezpośrednim sąsiedztwie zawiesiny 7.

Po upływie pewnego czasu otwierane są zawory odcinające 14 i 15 w pozostałej rurze 12, podczas gdy zamyka się zawory odcinające 14 i 15 w rurze 11, a zawór odcinający 17 w przyłączonej do niego rurze wyładowczej 18 jest otwierany. Magnes 9 usuwany jest z rury 11, tak iż metale żelazne 8 nie są dłużej zatrzymywane. Dzięki wstrzyknięciu wody poprzez linię doprowadzania wody 16 metale żelazne 8 wyładowywane są z rury 11 przez otwarty zawór odcinający 17 oraz rurę wyładowczą 18.

Następnie wstrzymywane jest doprowadzanie wody, a wymieniony powyżej zawór odcinający 17 zostaje ponownie zamknięty. Elektromagnes 9 umieszczany jest ponownie w swym początkowym położeniu na rurze 11.

W mię dzyczasie metale ż elazne 8 usuwane są z zawiesiny 7 w drugiej rurze 12 przez inny elektromagnes 9.

Usuwanie metali żelaznych 8 z rury 12 następuje w taki sam sposób, jak opisano powyżej dla rury 11, ale zawory odcinające 14 i 15 w rurze 11 są najpierw ponownie otwierane, tak aby metale żelazne 8 mogły być ponownie oddzielone w pierwszej rurze 11.

Zatem do usuwania metali żelaznych 8 obydwie rury 11 i 12 wykorzystywane są naprzemiennie.

We wszystkich tych przykładach wykonania zawiesina 19, z której przy zastosowaniu magnesów usunięte zostały metale żelazne 8, wyładowywana jest do urządzenia odwadniającego 20, na przykład centryfugi, w którym ulega odwodnieniu. Wydzielona woda 3 z zawartością substancji stałej mniejszą niż 5% zawracana jest do urządzenia rozdzielającego 2.

Proces odwadniania może następować w dwóch lub kilku etapach, przy czym ostatnim etapem jest odwadnianie mechaniczne, a etapem poprzedzającym jest sedymentacja lub flotacja, z dodatkiem lub bez dodatku środków kłaczkujących.

Frakcja odwodniona 21 odznacza się niskim stężeniem metali ciężkich, gdyż te ostatnie są częściowo związane na metalach żelaznych 8 i usunięte zostały z tymi ostatnimi przez magnesy 9.

Frakcja odwodniona 21 może być składowana lub na przykład kompostowana.

PL 191 394 B1

Pomiędzy etapem usuwania magnetycznego metali żelaznych 9 a etapem odwadniania zawiesina 19 może zostać poddana obróbce aerobowej lub utlenianiu, może ona być na przykład napowietrzana w aeratorze 22, do którego za pośrednictwem rury 23 wdmuchiwane jest powietrze, jak pokazano na fig. 3.

Ten przykład wykonania różni się ponadto od opisanego powyżej przykładu wykonania, tym, że frakcja gruba 6 doprowadzana jest z urządzenia przesiewającego do urządzenia segregującego 24, na przykład zbiornika do sedymentacji, gdzie z frakcji obojętnej 26 wydzielana jest frakcja 25, składająca się z frakcji organicznej i frakcji drzewnej, jak również frakcji syntetycznej.

Frakcja odwodniona 21 z urządzenia odwadniającego 20 poddawana jest obróbce biologicznej, na przykład w urządzeniu kompostującym 27, gdzie przetwarzana jest na kompost 28.

Zamiast urządzenia kompostującego zastosowany może zostać zbiornik do fermentacji, przy założeniu, że odpady 1 nie zostały jeszcze poddane fermentacji anaerobowej.

Usunięcie metali żelaznych 8 w opisany powyżej sposób może być wystarczające w pewnych zastosowaniach, ale dla większości odpadów z frakcją organiczną zawartość metali ciężkich w uzyskiwanej frakcji końcowej pozostaje zbyt duża.

W celu uniknięcia tego, wykorzystuje się urzą dzenie przedstawione na fig. 4. Urządzenie to różni się od urządzenia z fig. 3 tym, że między procesem magnetycznego usuwania metali żelaznych a aeratorem 22 lub urządzeniem odwadniającym 20, jeśli aerator 22 jest pomijany, obecne są następujące inne urządzenia.

Za magnesem 9 zamontowany jest separator 29, działający na zasadzie wirujących strumieni, w którym od zawiesiny 19 oddzielane są metale nież elazne 30.

Następnie zamontowany jest separator piasku 32, na przykład hydrocyklon, w którym frakcja piaszczysta oddzielana jest od pozostałej zawiesiny 31. Z frakcji piaszczystej 33 usunięte mogą zostać pozostałe organiczne i inne niepożądane składniki w drugim separatorze piasku 34, na przykład drugim hydrocyklonie, w celu zmniejszenia zawartości stałych składników organicznych, tak aby otrzymać dość czystą oraz możliwą do ponownego zastosowania frakcję piaszczystą 35.

Zawiesina organiczna 36, która wydzielana jest w drugim separatorze piasku 34 łączona jest z zawiesiną 37, która takż e jest bogata w skł adniki organiczne, pochodzącą z sepratora piasku 32, a powstała zawiesina 38 jest nastę pnie drobno przesiewana w urzą dzeniu przesiewającym 39 z otworami, które przepuszczają czą stki o wymiarze w przynajmniej jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, mniejszym lub równym 2 mm. Urządzenie przesiewające 39 ma na przykład okrągłe otwory o średnicy 2 mm lub otwory kwadratowe o boku 2 mm.

Dzięki urządzeniu przesiewającemu 39 otrzymuje się drobną zawiesinę 40 z jednej strony oraz frakcję włóknistą 41 z drugiej strony. Ta ostatnia frakcja dostarczana jest do trzeciego urządzenia przesiewającego 42, na przykład sita koszowego lub sita obrotowego, w którym z frakcji 44, zawierającej materiały syntetyczne, metale i zanieczyszczenia z nimi związane, a także inne niepożądane materiały, wydzielane są włókna 43 o niskim stężeniu metali ciężkich.

To trzecie urządzenie przesiewające 42 przepuszcza jedynie cząstki, których przynajmniej jeden wymiar jest mniejszy niż 500 μm, a posiada ono na przykład otwory okrągłe o średnicy mniejszej niż 500 μm lub otwory kwadratowe o boku mniejszym niż 500 μm. W tym przypadku wymieniony wyżej wymiar otworów pierwszego urządzenia przesiewającego 5 jest korzystnie mniejszy niż 5 mm, a wymiar drugiego urządzenia przesiewającego 39 jest mniejszy niż 1 mm.

Drobna zawiesina 40 o wielkości cząstek mniejszej niż 2 mm, zawierająca największą część pozostających metali ciężkich, które nie związały się z metalami żelaznymi 8 i które nie zostały oddzielone przez separator 29, może zostać odwodniona w urządzeniu odwadniającym 20 i, zależnie od początkowej zawartości metali ciężkich i standardowych wymagań dla kompostu 28, może być kompostowana w urządzeniu kompostującym 27.

Na to urządzenie kompostujące dodana może zostać frakcja piaszczysta 33 lub też korzystnie frakcja piaszczysta 35 i/lub frakcja włóknista 41 lub też korzystnie frakcja włóknista 43, jak oznaczono to linią przerywaną na fig. 4. Z tych frakcji lub włókien również mogą zostać usunięte chemicznie niewielkie ilości pozostałych metali ciężkich, na przykład przy użyciu chelatora.

Włókna 43 oferują strukturę materiału, która wymagana jest w procesie aerobowym, podczas gdy zawiesina 40 dostarcza azot, który niezbędny jest do aktywności biologicznej.

Kompost 28 jest dobrym kompostem, stosunkowo wolnym od zanieczyszczeń, takich jak materiały syntetyczne i szkło.

PL 191 394 B1

Jak już wspomniano, aeracja lub innymi słowy mówiąc utlenianie zawiesiny 40 może mieć miejsce przed procesem odwadniania, na przykład przez 0,1 do 72 godzin. W aeratorze 22 umieścić można środki utleniające. Utlenianie takie ułatwia proces odwodnienia.

Aeracja lub utlenianie może, jak pokazano na fig. 4, zostać poprzedzona przez osadzanie, wywołane siłą grawitacji lub sedymentację, a jednocześnie przez flotację w urządzeniu do sedymentacji 45, gdzie zawiesina jest zagęszczana, tak iż wymagana jest mniejsza intensywność aeracji i odwadniania. Wypływają ca woda 45a dodawana jest do wody 3, przeznaczonej dla urządzenia rozcieńczającego 2.

Przy zastosowaniu opisanego wyżej sposobu uzyskano następujące rezultaty, przedstawione w poniż szej tabeli:

	A	B	C	D	E	F
Organiczne substancje lotne (%)	8	0,8	78	94,4	50	50
Metale ciężkie (ppm w suchej masie)
As	<5	1,8	2,6	1,6	6,1	-
Cd	<0,5	<0,5	0,8	<0,5	1,5	1,4
Cr	60	48	52	21	136	36
Cu	100	93	74	29	190	80
Hg	0,1	0,8	1,1	0,7	2,8	-
Pb	55	119	91	27	225	90
Ni	16	26	25	10	63	18
Zn	310	190	480	170	824	250

gdzie:

A - oznacza frakcję piaszczystą 33 po przejściu przez separator piasku 32,

B - oznacza frakcję włóknistą 35 po przejściu przez drugi separator piasku 34,

C - oznacza frakcję włóknistą po przesiewaniu drobnym w urządzeniu przesiewającym 39, D - oznacza wł ókna 43,

E - oznacza frakcję odwodnioną 21,

F - oznacza zawiesinę po dodatkowym etapie oczyszczania przy wykorzystaniu chelatora.

Przy użyciu urządzenia przedstawionego na fig. 5 uzyskać można nawet kompost o lepszej jakości i przy mniejszym zużyciu wody. Ponieważ urządzenie to odpowiada urządzeniu z fig. 4, identyczne elementy i strumienie oznaczono tymi samymi numerami referencyjnymi.

Odpady 1 są najpierw rozcieńczane w urządzeniu rozdzielającym 2, a następnie przesiewane przez urządzenie przesiewające 5. Frakcja gruba 6 oddzielana jest w urządzeniu segregującym 24, na przykład zbiorniku do sedymentacji, na frakcję ciężką, a mianowicie frakcję obojętną 26, zawierającą szkło i kamienie i wytwarzające przykładowo osad, a także frakcję organiczną, drzewną i syntetyczną 25, która tworzy na przykład frakcję pływającą.

Ostatnia z wymienionych frakcja jest odwadniana w urządzeniu odwadniającym 46. Wydzielona woda 47 jest dodawana do zawiesiny 7, zanim przejdzie ona obróbkę magnetyczną.

Brak jest na przykład etapu separacji przy użyciu separatora 29, chociaż jest on możliwy, ale zarówno zawiesina 38 separatora piasku 32, jak i zawiesina 40 z procesu przesiewania drobnego poddawane są obróbce magnetycznej przy zastosowaniu magnesów odpowiednio 48, 49, podobnie do opisanego powyżej magnesu 9.

W celu usunię cia metali nież elaznych, przed lub za każdym z magnesów 9, 48 i 49 zamontowany może być separator 29, działający na zasadzie wirujących strumieni. Dla większej klarowności separator 29 przedstawiono tylko na fig. 4.

Zanim frakcja piaszczysta 33 z separatora piasku 32 doprowadzona zostanie do drugiego separatora piasku 34 w celu zmniejszenia zawartości stałych substancji organicznych, jest ona najpierw odwadniana w urządzeniu odwadniającym 50, z którego woda 51 dodawana jest do zawiesiPL 191 394 B1 ny 37, a następnie stała frakcja piaszczysta mieszana jest z wodą 53, pochodzącą z procesu obróbki fizykochemicznej w zbiorniku 54 w mieszalniku 52.

Także po drugim separatorze piasku 34 frakcja piaszczysta 35 jest odwadniana w urządzeniu odwadniającym 55, z którego woda 56 gromadzona jest w zbiorniku 54. Zawiesina organiczna 36 drugiego separatora piasku 34 dodawana jest do zawiesiny organicznej 37 separatora piasku 33 i razem są poddawane obróbce przez magnes 48, który wydziela pewne dodatkowe metale żelazne 48a, zanim nastąpi etap drobnego przesiewania przez urządzenie przesiewające 39.

Według pewnej odmiany, urządzenia odwadniające 50 i 55 mogą zostać zastąpione przez zbiorniki sedymentacyjne, gdzie osad stanowić będzie frakcja piaszczysta lub też przez inne odpowiednie systemy.

Frakcja włóknista 41, przed ponownym przesiewaniem w urządzeniu przesiewającym 42, poddawana jest jako zawiesina obróbce magnetycznej przez magnes mokry 57, dzięki czemu usuwa się z niej dodatkową ilość rozproszonych metali żelaznych 58. Powstająca zawiesina 59 odwadniana jest w urządzeniu odwadniającym 60 i mieszana w mieszalniku 61 z wodą 53, pochodzącą ze zbiornika 54.

Włókna 43, które wydzielone zostały z materiałów syntetycznych, metale związane z tymi i innymi produktami przy użyciu urządzenia przesiewającego 42 lub innego urządzenia segregującego, są odwadniane w urządzeniu odwadniającym 62, z którego woda 63 gromadzona jest w zbiorniku 54, na przykład w celu obróbki fizykochemicznej.

Dzięki tej obróbce wodnej w zbiorniku 54 oraz zastosowaniu wody ze zbiornika 54 do wydzielenia piasku w drugim separatorze piasku 34 oraz do rozcieńczenia frakcji włóknistej 41, zużycie czystej wody jest zminimalizowane.

Możliwy nadmiar wody 3, która wysyłana jest z urządzenia odwadniającego 20 do urządzenia rozdzielającego 2 również może być uzdatniany w zbiorniku 54. Jeżeli uzdatnionej, a więc oczyszczonej wody jest zbyt dużo, może ona zostać wypuszczona.

Z zawiesiny 40, która przeszła przez urządzenie przesiewające 39 o drobnym sicie, na które wlano wodę 64 z urządzenia odwadniającego 60, usuwane są przy użyciu magnesu 49 ostatnie drobne resztki metali żelaznych 49a, po czym zawiesina ta odwadniana jest w urządzeniu odwadniającym 20.

Zanim frakcja odwodniona 21 wysłana zostanie do urządzenia kompostującego 27, o ile to możliwe razem z oczyszczoną i odwodnioną frakcją piaszczystą 35 oraz odwodnionymi włóknami 43, może ona zostać wymieszana z roztworem 72 odzyskanej wody a aktywnymi chelatorami i może być rozproszona przy zastosowaniu mieszania lub rozcierania w urządzeniu 65.

Frakcja odwodniona 21 może być następnie poddawana dalszej obróbce w reaktorze 66, do którego dodawane są chelatory 67, które korzystnie są biodegradowalne, jak opisano na przykład w zgłoszeniu EP-A-0 267 653, tak aby rozpuś cić dodatkową porcję metali ciężkich, które nie został y usunięte razem z metalami żelaznymi, a także, aby usunąć je z materii stałej w czasie odwadniania w urzą dzeniu odwadniają cym 68.

Metale 71 oddzielane są od wody 69, pochodzącej z urządzenia odwadniającego 68 w jednostce regenerującej 70. Roztwór 72 odzyskanej wody dodawany jest do urządzenia 65 i jest więc ponownie wykorzystywany do usunięcia metali ciężkich w reaktorze 66.

W ostatnim opisanym przykładzie wykonania z fig. 5 zuż ycie czystej wody jest minimalne, a koszty uzdatnienia nadmiaru wody, przeznaczonej do procesów obróbki są ograniczone.

Wynalazek ten nie jest w żaden sposób ograniczony do opisanych powyżej przykładów wykonania, przedstawionych na załączonym rysunku. Przeciwnie, taki sposób obróbki odpadów stałych, zawierających frakcję organiczną może być zrealizowany w każdej odmianie, pozostając w dalszym ciągu wewnątrz zakresu wynalazku.

Claims (26)

1. Sposób przetwarzania odpadów stałych z frakcją organiczną , w którym odpady przesiewa się w stanie mokrym, znamienny tym, iż poprzez rozcieńczenie wodą (3) części odpadów (1), zawierającej materiał organiczny, otrzymanej dzięki suchej selekcji mieszanych odpadów domowych, odpadów przemysłowych, porównywalnych z odpadami domowymi lub odpadów resztkowych lub też odpadów (1), pochodzących z urządzenia kompostującego lub urządzenia do fermentacji, wy10

PL 191 394 B1 twarza się zawiesinę, zawiesinę tę przesiewa się przynajmniej przy użyciu urządzenia przesiewającego (5), które w celu zatrzymania frakcji grubej przepuszcza kawałki o wymiarze w przynajmniej jednym kierunku, wynoszącym pomiędzy 2 a 20 mm, po czym z przepuszczonej zawiesiny (7) usuwa się przy użyciu magnesów część metali żelaznych (8), obecnych w odpadach (1), następnie zawiesinę (7) odwadnia się, a wodę (3), pochodzącą z procesu odwadniania uzdatnia się i ponownie stosuje się w procesie rozcieńczania odpadów (1).

2. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e w odrębnym etapie, który nastę puje bezpośrednio przed etapem przesiewania lub podczas etapu przesiewania wytwarza się rozcieńczoną zawiesinę (4).

3. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e rozcieńcza się do postaci zawiesiny (4) w trakcie obróbki wstępnej, na przykład podczas fermentacji anaerobowej lub hydrolizy, gdy zawartość masy suchej jest niska.

4. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e przesiewa się odpady (1), które zostały rozcieńczone do postaci zawiesiny o zawartości masy suchej mniejszej niż 10%.

5. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e po wydzieleniu metali ż elaznych (8, 48a, 49a) oraz po odwodnieniu zawiesiny (7, 19, 31, 37, 38 lub 40) otrzymaną frakcję odwodnioną (21) poddaje się obróbce biologicznej.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że frakcję grubą, która zatrzymywana jest podczas przesiewania przez urządzenie przesiewające (5), rozdziela się w urządzeniu segregującym (24) na frakcję obojętną (26) oraz na pewną frakcję (25), którą odwadnia się w urządzeniu odwadniającym (46), którego woda (47) dodawana jest do zawiesiny (7) ponownie po przesiewaniu.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e poza usunięciem metali ż elaznych (8) usuwa się również metale nieżelazne (30), korzystnie przy użyciu separatora (29), działającego na zasadzie wirujących strumieni.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e po usunię ciu metali żelaznych (8), zawiesinę (7) utlenia się, korzystnie napowietrza się.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po usunię ciu metali żelaznych (8), z zawiesiny usuwa się frakcję piaszczystą (33) przy użyciu przynajmniej jednego separatora piasku (32), korzystnie hydrocyklonu.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że frakcję piaszczystą (33) oddziela się z zawiesiny organicznej po raz drugi w separatorze piasku (34), gdzie do zawiesiny (37), pochodzącej z pierwszego separatora piasku, dodaje się korzystnie zawiesinę organiczną (36).

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że po separacji w separatorze piasku (32 lub 34) odwadnia się frakcję piaszczystą (33 lub 35).

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że po pierwszym etapie oddzielania piasku w separatorze piasku (32) odwodnioną frakcję piaszczystą (33) miesza się z wodą (53), pochodzącą z etapu odwadniania frakcji piaszczystej po drugim etapie oddzielania piasku w separatorze piasku (34), którą to wodę (53) korzystnie przed wymieszaniem uzdatnia się, korzystnie fizykochemicznie.

13. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, znamienny tym, że po usunięciu metali żelaznych (8) usuwa się z zawiesiny (38) frakcję włóknistą (41).

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że frakcję włóknistą (41) usuwa się poprzez przesiewanie przy użyciu przynajmniej jednego urządzenia przesiewającego (39) z otworami, które przepuszczają cząstki, o wymiarze, przynajmniej w jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, mniejszym lub równym 2 mm.

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że przed i/lub po pierwszym etapie oddzielania frakcji włóknistej (41) znajduje się dodatkowy etap wydzielania z zawiesiny (38, 40) pozostałych metali żelaznych (48a, 49a), w szczególności przy użyciu magnesów.

16. Sposób według zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że oddzieloną frakcję włóknistą (41) odwadnia się, a wodę, pochodzącą z tego etapu zawraca się do zawiesiny (40), pochodzącej z etapu oddzielania frakcji włóknistej (41).

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że z frakcji włóknistej (41) usuwa się rozproszone resztki metali żelaznych (58), korzystnie przy użyciu magnesów.

18. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że frakcję włóknistą (41) rozdziela się następnie na czyste włókna (43) i pozostałe substancje, korzystnie przy zastosowaniu przesiewania w urządzeniu przesiewają cym (42).

PL 191 394 B1

19. Sposób według zastrz. 11 albo 12, albo 18, znamienny tym, że włókna (43) odwadnia się, a do wody (56), pochodzącej z etapu odwadniania frakcji piaszczystej (35), dodaje się wodę (63).

20. Sposób według zastrz. 11 albo 12, albo 18, znamienny tym, że po odwodnieniu frakcję włóknistą (41) miesza się z wodą (53), pochodzącą z odwodnienia frakcji piaszczystej (35).

21.Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że obróbkę biologiczną frakcji odwodnionej (21) po procesie separacji metali żelaznych (8, 48a, 49a) oraz po odwodnieniu zawiesiny (7, 19, 31, 37, 38 lub 40) stanowi kompostowanie lub fermentacja.

22. Sposób według zastrz. 5 albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, znamienny tym, że do frakcji odwodnionej (21), która przetwarzana jest biologicznie, dodaje się frakcję piaszczystą (35).

23. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że do frakcji odwodnionej (21), która przetwarzana jest biologicznie, dodaje się frakcję włóknistą (41) lub włókna (43).

24. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 14, albo 15, albo 17, albo 18, albo 21, albo 23, znamienny tym, że frakcję odwodnioną (21) po usunięciu metali żelaznych (8), a także możliwie frakcję piaszczystą (33) oraz frakcję włóknistą (41) po odwodnieniu, uzdatnia się przy użyciu chelatora.

25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że po obróbce przy użyciu chelatu zawiesinę odwadnia się ponownie, a wodę pochodzącą z tego ostatniego etapu odwadniania uzdatnia się i ponownie dodaje się do frakcji odwodnionej (21) przed etapem uzdatniania przy użyciu chelatora.

26. Sposób według zastrz.1 albo 14, albo 18, znamienny tym, że zawiesinę (7) przesiewa się najpierw przy użyciu urządzenia przesiewającego (5), które przepuszcza cząstki, których przynajmniej jeden wymiar jest mniejszy niż 5 mm, a korzystnie przynajmniej dwa wymiary są mniejsze niż 5 mm, a frakcję włóknistą (41) usuwa się poprzez przesiewanie przy użyciu przynajmniej jednego urządzenia przesiewającego (39) o otworach, które umożliwiają przejście cząstek, których wymiar w przynajmniej jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, jest mniejszy niż 1 mm, oraz frakcję włóknistą (41) rozdziela się dodatkowo na czyste włókna (43) i pozostałe substancje, korzystnie poprzez przesiewanie w urzą dzeniu przesiewają cym (42), których wymiar w przynajmniej jednym kierunku, a korzystnie w przynajmniej dwóch kierunkach, jest mniejszy niż 500 μm.