PL192276B1 - Biologiczno-termiczny sposób obróbki odpadów i instalacja do biologiczno-termicznej obróbki odpadów - Google Patents

Abstract

1. Biologiczno-termiczny sposób obróbki odpadów, w którym odpady rozdziela si e na przynajmniej frakcj e drob- n a i frakcj e grub a, przy czym zasadnicz a, fermentowaln a cz esc frakcji grubej odpadów poddaje si e beztlenowej fermentacji i tak uzyskan a pozosta lo sc fermentacyjn a suszy si e, przy czym przeprowadza si e przynajmniej mecha- niczne oddzielenie udzia lu ciek lego od pozosta lo sci fermentacyjnej, znamienny tym, ze frakcj e ciekla po oddziele- niu od pozosta lo sci fermentacyjnej zag eszcza si e przez odparowanie wody do zawarto sci substancji suchej wyno- szacej co najmniej 35%, po czym frakcj e drobn a o górnej granicy wielko sci cz astek w zakresie pomi edzy 15 i 40 mm odpadów doprowadza si e do p luczki maj acej klasyfikator hydrauliczny z przynajmniej jedn a dolaczon a spiral a p lu- czaca i odprowadza si e stosunkowo ci ezsze udzia ly, osadzaj ace si e na dnie klasyfikatora hydraulicznego za pomo- ca spirali p lucz acej, za s do ko nca wylotowego spirali p lucz acej wprowadza si e ciecz p lucz ac a przep lywaj aca przez spiral e w przeciwpr adzie do kierunku t loczenia spirali p lucz acej, przy czym materia ly przylegaj ace do cz astek odpa- dów sp lukuje si e i zawraca do klasyfikatora hydraulicznego, za s jako ciecz p lucz aca stosuje si e kondensat, powsta- j acy przy zag eszczaniu. 12. Instalacja do biologiczno-termicznej obróbki odpadów, zawieraj aca stanowisko odbiorcze i fermentor do bez- tlenowej fermentacji z elementami do ograniczania mieszania materia lu o ró znym stopniu fermentacji, przy czym do fermentora, bezpo srednio wzgl ednie po srednio dolaczone jest urz adzenie susz ace pozosta lo sc fermentacyjn a, znamienna tym, ze przed fermentorem (5, 28) do laczone jest urz adzenie odsiewaj ace, korzystnie b eben sitowy (20), rozdzielaj ace odpady przynajmniej na strumie n g lówny (23) i na frakcj e drobn a (22), za s w strumieniu g lównym (23) prowadzonym do fermentora (5, 28) umieszczone jest urz adzenie rozdzielaj ace, korzystnie prasa wyt laczaj aca (25), natomiast za jednostk a odsiewaj ac a do laczona jest p luczka (39) dla frakcji drobnej, maj aca klasyfikator hydrauliczny (40) z przy laczon a przynajmniej jedn a spiral a p lucz aca (42, 43), przy czym przy ko ncu wylotowym (44) spirali p lucz acej (42, 43) znajduje si e urz adzenie doprowadzaj ace ciecz p lucz ac a (36) ze stopnia zag eszczania (35), za s dolaczone do fermentora (5, 28) urz adzenie susz ace (9) ma stopie n suszenia pozosta lo sci fermentacyjnej (34) do zawarto sci suchego substratu stanowi acej co najmniej 90%. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób biologiczno-termicznej obróbki odpadów. Ponadto przedmiotem wynalazku jest również instalacja do biologiczno-termicznej obróbki odpadów.

Odpady osiedlowe składają się zasadniczo z wody i z całkowitej substancji suchej zwanej dalej GTS. W GTS istotną część stanowi tzw. organiczna substancja sucha zwana dalej OTS, z której większa część (OTSbiol.) jest rozkładalna biologicznie.

Przy usuwaniu odpadów osiedlowych istnieje podstawowe wymaganie, aby na składowisko, jako odpad końcowy, odprowadzać możliwie małą masę. Odpowiednie przepisy stanowią ponadto, aby ograniczać udział OTS w odpadach przeznaczonych na składowisko odpadów. Ponadto z odpadów osiedlowych próbuje się oddzielić materiał nadający się do ponownego stosowania. Zmniejszenie OTS w znanych sposobach uzyskuje się za pomocą kompostowania w warunkach beztlenowych. Ciepło powstające przy kompostowaniu stosuje się do suszenia materiału. Przez odpowiednie przygotowanie materiału kompostowanego na przykład suszenie i dobranie optymalnych parametrów kompostowania na przykład temperatury można uzyskać wysuszenie aż do zawartości 15% wag. wody resztkowej lub odwrotnie do zawartości 85% substancji suchej zwanej dalej TS w powstającym produkcie końcowym. Dane procentowe w ramach niniejszego opisu są procentami wagowymi (o ile nie podano inaczej).

W znanych urządzeniach kompostowanie poprzedzone jest operacją fermentacji, to znaczy fermentacją beztlenową tak, aby wytwarzać biogaz. Biogaz z reguły spalany jest na miejscu, w dołączonej do urządzenia elektrociepłowni. Uzyskiwana przy tym z reguły energia termiczna i elektryczna zużywana jest dla celów wewnętrznych lub w inny sposób.

Ze stanu techniki znane są instalacje, na przykład według opisu EP-A-359 250, w których w prasie wysokociśnieniowej rozdziela się odpady domowe na biologicznie rozkładalną, frakcję wilgotną i suchą. Suchą frakcję poddaje się ponownie rozdzielaniu, na przykład w sicie obrotowym dla otrzymania rozdzielenia zwłaszcza na komponenty palne (papier, tekstylia) i niepalne (kamienie, ziemia, szkło). Udział palny rozdrabnia się i brykietuje, w celu otrzymania dającego się składować paliwa.

Przy rozdzielaniu stałych udziałów problematyczny jest jednak udział cząstek o stosunkowo niewielkiej wielkości, na przykład do 40 mm.

Rozkładalną frakcję doprowadza się do fermentacji. Powstający biogaz wychwytuje się i może służyć on jako paliwo. Pozostałość fermentacyjną odsiewa się, a lżejsze składniki doprowadza się do frakcji suchej, otrzymanej poprzez prasowanie wysokociśnieniowe.

Fermentacja rozkładalnych udziałów odpadów znana jest również z opisów CH-A-685 981, DE-A-3 835 230 i GB-A-2 208 645, przy czym każdorazowo wymienione jest zastosowanie powstającego biogazu jako paliwa.

Opis GB-A-2 230 004 przedstawia sposób obróbki odpadów, w którym przeprowadza się fermentację odpadów stałych i oddzielnie fermentację płynnego udziału, wskutek czego uzyskuje się wyższy stopień fermentacji. Sfermentowana ciecz zawiera beztlenowe bakterie i dodaje się ją do fermentacji substancji stałych. Obydwie fermentacje zachodzą w wieżach, przy czym każdorazowo następuje wyrównywanie temperatury poprzez podgrzewanie. Fermentacja ciał stałych następuje w nieciągły sposób.

Publikacje EP-A-0 228 724 i FR-A-2 689 790 dotyczą sposobów rozdzielania, w których z dna basenu podnosi się ciała stałe, które się tam osadziły, za pomocą urządzenia tłoczącego. Według FRA-2 689 790 przeprowadza się przy tym rozdzielanie według masy właściwej stosunkowo dużych składników (wielkość > 50 mm). Doprowadzenie wody do przewodu pionowego od dna osadnika, zawierające urządzenie tłoczące służy do tego, aby odsuwać (utrzymywać w dystansie) porwane do dołu, lekkie cząstki od przewodu pionowego i wytwarzać w osadniku dodatkowy prąd, skierowany do góry, aby stosunkowo lekkie cząstki wznosiły się.

Sposób rozdzielania stosuje się do materiału, poddanego już kompostowaniu albo innemu biologicznemu procesowi rozkładu.

Opis EP-A-0 228 724 ujawnia urządzenie z osadnikiem, w którym umieszczony jest środek tłoczący, na przykład spirala tłocząca, w celu transportowania osadzonego materiału od dna do powierzchni. Pod spiralą tłoczącą i na górnym końcu nad spiralą umieszczone są dysze, z których tryska woda na transportowany materiał. Dysze zaopatrywane są przy tym na górnym końcu w świeżą wodę, w celu uzyskania żądanego działania czyszczącego.

PL192 276 B1

Nie ma danych odnośnie wielkości cząstek transportowanych środkami tłoczącymi. Składniki takie jak piasek, szkło, a zatem mające małą wielkość cząstek, zbiera się jednak w oddzielnym osadniku i odprowadza się.

Zadaniem wynalazku jest zatem opracowanie sposobu, za pomocą którego możliwe jest rozdzielenie stosunkowo drobnoziarnistego udziału odpadów na udział organiczny i nieorganiczny, przy pomocy zmniejszonego zużycia świeżej wody.

Ponadto zadaniem niniejszego wynalazku jest dalsze zmniejszenie ilości produktów końcowych w urządzeniu do obróbki odpadów, które musiałyby być odprowadzane jako odpad końcowy przy dużym nakładzie kosztów. Zadaniem wynalazku jest także zwiększenie udziału suchej substancji w produktach końcowych, które muszą być odprowadzone na składowisko jako odpad. Zadanie wynalazku polega również na zwiększeniu udziału i/lub wytworzeniu produktów przy obróbce odpadów, które są łatwe do usunięcia jako odpad i/lub nadają się do ponownego zastosowania.

Biologiczno-termiczny sposób obróbki odpadów, w którym odpady rozdziela się na przynajmniej frakcję drobną i frakcję grubą, przy czym zasadniczą, fermentowalną część frakcji grubej odpadów poddaje się beztlenowej fermentacji i tak uzyskaną pozostałość fermentacyjną suszy się, przy czym przeprowadza się przynajmniej mechaniczne oddzielenie udziału ciekłego od pozostałości fermentacyjnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że frakcję ciekłą po oddzieleniu od pozostałości fermentacyjnej zagęszcza się przez odparowanie wody do zawartości substancji suchej wynoszącej co najmniej 35%, po czym frakcję drobną o górnej granicy wielkości cząstek w zakresie pomiędzy 15 i 40 mm odpadów doprowadza się do płuczki mającej klasyfikator hydrauliczny z przynajmniej jedną dołączoną spiralą płuczącą i za pomocą spirali płuczącej odprowadza się stosunkowo cięższe udziały, osadzające się na dnie klasyfikatora hydraulicznego, zaś do końca wylotowego spirali płuczącej wprowadza się ciecz płuczącą przepływającą przez spiralę w przeciwprądzie do kierunku tłoczenia spirali płuczącej, przy czym materiały przylegające do cząstek odpadów spłukuje się i zawraca do klasyfikatora hydraulicznego, zaś jako ciecz płuczącą stosuje się kondensat, powstający przy zagęszczaniu.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku pozostałość fermentacyjną suszy się bez pośredniego kompostowania, a suszenie pozostałości fermentacyjnej prowadzi się aż do osiągnięcia udziału substancji stałej wynoszącego co najmniej 90% wag.

Suszenie prowadzi się aż do osiągnięcia udziału substancji suchej wynoszącego co najmniej 95% wag.

Korzystnie, wysuszony materiał odsiewa się i/lub poddaje się separacji powietrznej dla otrzymania podziału na frakcje o różnej wielkości ziarna, różnych materiałów i/lub o różnym ciężarze właściwym lub masie.

Fermentację prowadzi się aż pozostałość fermentacyjna ma udział biologicznie rozkładalnej substancji suchej wynoszący maksymalnie 30% wag. udziału istniejącego przed fermentacją.

W sposobie według wynalazku, część uzyskaną przez wstępne sortowanie, zawierającą części nadające się do fermentacji lub całkowitą ilość odpadów, doprowadza się do prasy wytłaczającej, oddziela się udział substancji stałej i pulpę, przy czym pulpa zasadniczo zawiera cały udział substancji organicznej rozkładalnej biologicznie i poddawana jest beztlenowej fermentacji, a prasa wytłaczająca pracuje przy ciśnieniu końcowym wynoszącym co najmniej 700 • 10⁵ Pa.

Powstający przy beztlenowej fermentacji biogaz spala się korzystnie w bloku elektrociepłowniczym wytwarzając energię elektryczną, a zapotrzebowanie energetyczne konieczne do suszenia pokrywa się wyłącznie przez tak uzyskaną energię termiczną i/lub elektryczną.

Spala się biogaz uzyskując energię wystarczającą do suszenia całkowitej ilości odpadów, zwłaszcza przez odparowanie i/lub forsowne parowanie dyfuzyjne zawartej wody.

Ogranicza się powstawanie, zwłaszcza gazowego amoniaku podczas zagęszczania poprzez uprzednie ustawienie wartości pH udziału substancji ciekłej przed jej zagęszczeniem do wartości obojętnej lub lekko kwaśnej, zwłaszcza do wartości pH w zakresie 5 do 6.

Zanieczyszczoną wodę powstającą w płuczce w procesie płukania frakcji drobnej stosuje się do zwilżania fermentowalnej części odpadów uzyskując udział wilgoci, konieczny do fermentacji.

Instalacja do biologiczno-termicznej obróbki odpadów, zawierająca stanowisko odbiorcze i fermentor do beztlenowej fermentacji z elementami do ograniczania mieszania materiału o różnym stopniu fermentacji, przy czym do fermentora, bezpośrednio względnie pośrednio dołączone jest urządzenie suszące pozostałość fermentacyjną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przed fermentorem dołączone jest urządzenie odsiewające, korzystnie bęben sitowy, rozdzielające odpady przy4

PL192 276 B1 najmniej na strumień główny i na frakcję drobną, zaś w strumieniu głównym prowadzonym do fermentora umieszczone jest urządzenie rozdzielające, korzystnie prasa wytłaczająca, natomiast za jednostką odsiewającą dołączona jest płuczka dla frakcji drobnej, mająca klasyfikator hydrauliczny z przyłączoną przynajmniej jedną spiralą płuczącą, przy czym przy końcu wylotowym spirali płuczącej znajduje się urządzenie doprowadzające ciecz płuczącą ze stopnia zagęszczania, zaś dołączone do fermentora urządzenie suszące ma stopień suszenia pozostałości fermentacyjnej do zawartości suchego substratu stanowiącej co najmniej 90%.

Instalacja ma przynajmniej dwie, a korzystnie dokładnie dwie umieszczone jedna za drugą spirale płuczące.

Przynajmniej pierwsza spirala płucząca, tłocząca przepłukiwany materiał z klasyfikatora hydraulicznego, poczynając od jej końca wylotowego, na znacznej części całej długości umieszczona jest w osł onie.

Do urządzenia suszącego dołączone jest co najmniej jedno urządzenie odsiewające i/lub separator powietrzny, rozdzielające wysuszony, biologicznie nieaktywny materiał na frakcje zależnie od ciężaru właściwego i/lub wielkości cząstek.

Do urządzenia suszącego dołączone jest urządzenie odsiewające, rozdzielające wysuszony, biologicznie nieaktywny materiał na drobnoziarnistą frakcję o górnej granicy cząstek w zakresie 2 do 10 mm i gruboziarnistą frakcję.

Zgodnie z tym, odpady osiedlowe po zwykłych operacjach przygotowawczych takich jak na przykład rozdrabnianie, oddzielanie metali, odsiewanie itd., doprowadza się do fermentora. Parametry robocze fermentora dobiera się tak, że odfermentowywanie w fermentorze prowadzi do ustania jakiejkolwiek aktywności fermentacyjnej w pozostałości fermentacyjnej, wskutek czego osiąga się maksymalny rozkład OTSbiol.

Pozostałość fermentacyjną można poddać znanym sposobom obróbki, np. rozdzielaniu pod ciśnieniem w celu uzyskania oddzielenia frakcji stałej od frakcji ciekłej.

W koń cu, korzystnie razem z innymi poprzednio oddzielonymi odpadami, pozostał o ść fermentacyjną poddaje się suszeniu do uzyskania co najmniej 90% TS. Konieczną do tego energię uzyskuje się korzystnie przez spalanie biogazu powstającego przy fermentacji. Z reguły wytwarza się tak dużo gazu, że wystarcza termiczny udział spalania biogazu przy wytwarzaniu energii elektrycznej w siłowni cieplnej, na przykład w bloku elektrociepłowni.

Drobnocząsteczkową frakcję odpadów, oddzielaną podczas przesiewania przed stopniem fermentacji, doprowadza się do stopnia płukania. Ten stopień płukania składa się z osadnika z urządzeniem tłoczącym, zwłaszcza spiralą tłoczącą, tłoczącą do góry materiał osadzony na dnie zbiornika, przy czym prowadzona w przeciwprądzie woda płucząca powoduje, że przylegające, organiczne składniki zostają usunięte z cząstek. Potrzebna woda płuczącą otrzymywana jest przez suszenie, względnie zagęszczanie komponentów pozostałości fermentacyjnej.

Wynalazek zostanie wyjaśniony na podstawie przykładów wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia schemat przebiegu etapów sposobu według wynalazku, fig. 2 - schemat eksploatacji sposobu według wynalazku, a fig. 3 - przedstawia schemat zespołu płuczącego z fig. 2 przeznaczonego do drobnej frakcji odpadów.

Z reguł y odpady osiedlowe zawierają 60% GTS, resztę stanowi woda (40%). Jak już wspomniano dane procentowe w całym opisie i zastrzeżeniach są procentami wagowymi, o ile nie wskazano inaczej.

Całkowita substancja sucha - GTS składa się z około 60 % OTS i 40 % mineralnych substancji suchych, takich jak na przykład szkło, piasek, kamienie, metale zwanych dalej MTS. Z kolei OTS dzieli się na około 60% OTSbiol. (np. odpady kuchenne, części roślinne) i 40% pozostałych składników organicznych (na przykład drewno, plastik). Wielkości te, zależnie od pochodzenia odpadów osiedlowych, mogą się wahać w szerokich granicach i należy je traktować jako orientacyjne.

Osiedlowe odpady wyjściowe 1 przyjmuje się najpierw na stanowisko odbiorcze (fig. 1) i tam składuje. Następnie, poddaje się je rozdrabnianiu 2, oddziela się żelazo (metale magnetyczne) i ewentualnie metale nieżelazne w stopniu oddzielania metali 3 oraz przeprowadza się kalibrowanie drobne 4. Te operacje sposobu i konieczne do tego urządzenia są ogólnie znane i służą do tego, aby w fermentorze 5 wytworzyć materiał fermentujący beztlenowe. Z reguły konieczne jest przy tym dodanie wody 6.

Według wynalazku fermentacja musi być prowadzona aż do jej „wyczerpania”. Innymi słowy produkt wyjściowy opuszczający fermentor 5 jest w stanie, w którym nie ma możliwości dalszej ferPL192 276 B1 mentacji beztlenowej. Do takiego wyczerpującego fermentowania nadają się fermentory, które uniemożliwiają wymieszanie materiału silniej sfermentowanego z mniej silnie sfermentowanym materiałem, zwłaszcza zmieszanie świeżo doprowadzonego, niesfermentowanego materiału z materiałem sfermentowanym w znacznym stopniu (tego rodzaju fermentory znane są z opisu patentowego US 5 521 092 zgłaszającego). Takie fermentory mają wprawdzie elementy mieszające, które jednakże powodują tylko lokalne, pionowe wymieszanie i przeciwdziałają zwłaszcza zjawisku sedymentacji. Materiał fermentacyjny porusza się w fermentorze 5 tak zwanym strumieniem kropelkowym od wejścia fermentora 5 do wyjścia, to znaczy, że od wejścia do wyjścia stopień sfermentowania stale wzrasta. Za pomocą takich fermentorów można osiągać rozkład 70% OTSbiol. lub więcej.

Wychodząc z jednej tony odpadów osiedlowych o wspomnianym składzie i odpowiedniku 0,83 m³ biogazu/kg (rozłożonej OTSbiol.), uzyskuje się w rezultacie 125 m³ biogazu. Przy ekwiwalencie energetycznym wynoszącym 6 kW/m³ odpowiada to potencjałowi 750 kW energii pierwotnej.

Pozostałość fermentacyjną poddaje się separacji w separatorze 8 na frakcję ciekłą i frakcję stałą. Frakcję stałą 10 doprowadza się do urządzenia suszącego 9. Również frakcję ciekłą 11 doprowadza się do stopnia suszenia i na przykład natryskuje się ją na frakcję suchą.

Zabrania się jednak bezpośredniego suszenia pozostałości fermentacyjnej, gdyż z reguły pozostałość fermentacyjna stanowi zwartą, nie przepuszczającą powietrza masę. Frakcja stała 10 jest natomiast pokruszona i dobrze przepuszcza powietrze. Dlatego też suszenie w urządzeniu suszącym, 9 w najprostszym przypadku moż na przeprowadzić za pomocą przedmuchiwania frakcji stałej ciepł ym powietrzem, przy czym zabierana jest również rozpylona frakcja ciekła. Powstająca przy tym para wodna zmieszana z powietrzem odlotowym 15 może być wypuszczana do otoczenia poprzez zwykłe biofiltry. Do suszenia stosuje się znane urządzenia suszarnicze, takie jak na przykład piec o łożu stałym lub piec bębnowy. Do tego celu mogą być zastosowane znane moduły kompostujące po odpowiedniej modyfikacji polegającej na wyposażeniu ich w odpowiednie elementy grzejne lub w dopływ ciepłego powietrza i ewentualnie w izolację. Zamiast materiału kompostowego do zmodyfikowanego modułu kompostującego doprowadza się frakcję stałą 10. Przez nagrzewanie, zwłaszcza przez przedmuchiwanie ciepłego powietrza poprzez frakcję stałą, powoduje się suszenie, przy czym również rozpylona frakcja ciekła 16 jako para przechodzi do powietrza nagrzewającego (tego rodzaju moduły kompostujące znane są np. z publikacji patentowych EP-A-592 368, względnie z opisu patentowego US 5 434 080). Suszenie prowadzi się aż do uzyskania udziału substancji suchej (TS) wynoszącego 90 % lub więcej. Po wysuszeniu następuje bezpośrednio odsiewanie drobne w urządzeniu odsiewającym 12. Drobnoziarnistą frakcję 13 o górnej granicy ziarna 2 do 10 mm, odprowadza się ewentualnie w celu przemysłowego ponownego jej zastosowania, zależnie od rodzaju materiału. Gruboziarnistą frakcję 14 usuwa się jako odpady końcowe, na przykład przez działanie termiczne lub doprowadzenie na składowisko. Szczególną zaletą jest to, że materiał pochodzący z urządzenia suszącego 9 jest tak suchy i tak ubogi w organiczną substancję suchą rozkładalną biologicznie, że przy suchym składowaniu nie zachodzą w nim żadne dalsze procesy rozkładu. Produkt ten może więc być składowany przejściowo również przez dłuższy czas.

Frakcję ciekłą 11 powstającą w stopniu separatora 8 stosuje się jako wodę 6 dodatkową do przygotowywania materiału fermentacyjnego tak, że zbędne jest dodawanie świeżej wody.

Na fig. 2 przedstawione jest szczegółowe zastosowanie sposobu według wynalazku. Elementy zgodne z elementami z poprzedniego wykonania sposobu oznaczone są takimi samymi oznaczeniami. Liczby procentowe przy podawaniu ilości odnoszą się do podanego powyżej przykładowo składu odpadów.

Odpady wyjściowe 1 ze stopnia odbiorczego doprowadza się do rozdrabniarki z bębnem sitowym 20. Odpady ulegają tu rozkładowi na frakcję grubą 21 (dolna granica wielkości cząstek 100300 mm, około 15-5%), frakcję drobną 22 (górna granica wielkości cząstek 15-40 mm, około 1030%) i na strumień główny 23 stanowiący około 70%. Frakcje grubą 21 doprowadza się bezpośrednio do urządzenia suszącego 9. Strumień główny 23 materiału doprowadza się do stopnia oddzielania metali 3, gdzie żelazo i metale nieżelazne 19 (3-4%) zostają oddzielone. Zawrócony materiał 24 z obróbki frakcji drobnej 22 (patrz niżej) dodaje się do strumienia głównego 23 i całość doprowadza się do prasy wytłaczającej 25. Prasa wytłaczająca działa na materiał (patrz CH-A-685 981) ciśnieniem wzrastającym do co najmniej 700 • 10⁵ Pa, z reguły do 1000 • 10⁵ Pa, przy czym jako produkt powstaje stosunkowo sucha, nadająca się do spalania frakcja 26 i nadająca się do fermentacji frakcja w postaci pulpy 27.

PL192 276 B1

Zamiast prasy wytłaczającej 25 można zastosować również inne sposoby rozdzielania, np. ręczne lub mechaniczne sortowanie lub układy sit, które to sposoby są już powszechnie znane. Można też stosować kombinacje tych sposobów z prasą wytłaczającą.

Podatną na spalanie frakcję 26, tak jak frakcję grubą 21, doprowadza się bezpośrednio do urządzenia suszącego 9. Pulpę 27 doprowadza się do fermentora 28. Materiał zdolny do fermentacji musi zawierać co najmniej 40%, korzystnie do 70% wody, i dlatego dodaje się wodę pochodzącą z innych operacji procesu. Praca fermentora prowadzona jest według wynalazku tak, że zachodzi całkowite przefermentowanie. Zgodnie z doświadczeniem materiał już więcej niefermentowalny (nie nadający się do dalszej fermentacji) zawiera maksymalnie 30% OTSbiol. Biogaz 7 powstający przy rozkładzie co najmniej 70% OTSbiol. doprowadza się do elektrociepłowni 30. Wytwarzaną tu energię 31 stosuje się do pracy urządzenia według wynalazku, a przeważającą resztę odprowadza się do publicznej sieci elektrycznej 32. Energię termiczną 33 powstającą w elekrociepłowni 30 stosuje się do suszenia w urządzeniu suszącym 9. Przy przykładowo podanym składzie odpadów osiedlowych zawierających około 20% OTSbiol., powstająca energia termiczna 33 wystarczy, aby wysuszyć w urządzeniu suszącym 9 aż do uzyskania TS (substancja sucha) stanowiącej co najmniej 90% całości materiału tak, że do suszenia zbędne jest stosowanie zewnętrznych źródeł energii.

Pobraną z fermentora pozostałość fermentacyjną 34 doprowadza się do separatora 8 w celu rozdzielenia na frakcję stałą 10 i frakcję ciekłą 11. Separację dokonuje się za pomocą ściskania pozostałości fermentacyjnej i oddzielenia przy tym wyciskanej wody, która zawiera rozpuszczone składniki mineralne i organiczne.

Część frakcji ciekłej 11 dodaje się do strumienia 23 głównego przed fermentorem 28, aby uzyskać stopień wilgotności konieczny do sfermentowania. Pozostałą frakcję ciekłą 11 poddaje się zagęszczeniu w stopniu zagęszczania 35. Zagęszczenie to przeprowadza się za pomocą ogrzewania przy zmniejszonym ciśnieniu, na przykład w temperaturach do 80°C i przy ciśnieniu 1/2 • 10⁵ Pa. Aby uniknąć uwalniania się znaczącej ilości amoniaku i jego przejścia do kondensatu, przed zagęszczeniem wartość pH frakcji ciekłej 11 nastawia się na wartość neutralną lub lekko kwaśną (pH 5-6), na przykład przez dodanie kwasu siarkowego. Zbyt kwaśna wartość pH jest także niekorzystna, gdyż umożliwia powstawanie wolnych, lotnych organicznych kwasów (aminokwasy).

Przy zagęszczaniu w stopniu zagęszczania powstaje omawiany kondensat, który w tych warunkach stanowi wodę z niewielkim udziałem innych materiałów. Może ona być zastosowana do płukania frakcji drobnej 22 lub może być spuszczona do osadnika.

Koncentrat 37 natryskuje się na suche frakcje w stopniu suszenia. Wskutek przebiegu suszenia resztek pozostałych w koncentracie 37 wody przechodzą w parę i razem z powietrzem odlotowym, ewentualnie po filtracji 38 w celu pozbycia się uciążliwych zapachów, odprowadzane są do otoczenia.

Wysuszony materiał z urządzenia suszącego 9 poddaje się jeszcze przesiewaniu drobnemu w urządzeniu odsiewaj ącym 12, a uzyskaną przy tym gruboziarnistą frakcję 14, względnie drobnoziarnistą frakcję 13, doprowadza się do stanowiska obróbki termicznej, względnie o ile to możliwe, wykorzystuje się je przemysłowo. Za pomocą niniejszego wynalazku otrzymuje się suchy produkt, który ma konsystencję gruzełkowatą i może być bezpośrednio doprowadzany do urządzeń sitowych i/lub separatorów powietrznych. Na przykład zawarte w tym materiale plastik i części szklane zostają uwolnione od przylegającego do nich brudu. Możliwe jest także, aby części plastikowe i inne mogące podlegać spalaniu materiały (papier, drewno, folie z tworzywa sztucznego) oddzielić z niewielkimi tylko ich zanieczyszczeniami. Tego rodzaju mieszanki znane są jako tak zwany fluff i mogą służyć jako paliwo.

Produkty opuszczające stopień suszenia zawierają substancję suchą przynajmniej w 90%, korzystnie co najmniej w 95%.

Frakcja drobna 22 odpadów wyjściowych 1, która w rozwiązaniach znanych ze stanu techniki stanowiła problem, według wynalazku ulega oczyszczeniu w płuczce 39 usuwającej przylegające składniki. Frakcja drobna 22 składa się głównie z materiału obojętnego, który jako taki mógłby bez trudności zostać składowany jako odpad (szkło, kamienie, piasek i tak dalej) i jedynie ze względu na przylegające do niego, zwłaszcza organiczne składniki, stanowi problem z punktu widzenia usuwania odpadów. Ze względu na te składniki organiczne, frakcja taka, mogłaby zacząć się rozkładać i powodować powstawanie gazów na przykład na składowisku. Dlatego też obecnie obowiązujące regulacje prawne stawiają ostre granice udziałowi substancji organicznych (OTS).

Według wynalazku frakcja drobna 22 może być tak oczyszczona w płuczce 39 przedstawionej schematycznie na fig. 3, że udział OTS (mierzony jako strata podczas prażenia) wynosi maksymalnie 5%.

PL192 276 B1

Frakcję drobną 22 doprowadza się najpierw do klasyfikatora hydraulicznego 40. Do spodniej części stożka klasyfikatora hydraulicznego wprowadza się ciecz płuczącą za pomocą pompy 41. Ciecz płucząca składa się z kondensatu i z wody roboczej pobranej poniżej powierzchni, a znajdującej się w obiegu kołowym. Ponieważ ta ciecz z upł ywem czasu wzbogaca się rozpuszczalnymi materiał ami, więc jej część odprowadza się i zastępuje w zasadzie czystym kondensatem. Dalszy dopływ obciążonej (zanieczyszczeniami) wody dokonuje się poprzez spirale płuczące 42 i 43. Jako takie spirale mogą służyć znane spirale tłoczące. Spirala płucząca 42 pobiera znajdujący się na dnie materiał i przez obrót spirali tłoczy go do góry, gdzie przechodzi on do drugiej spirali płuczącej 43, która ustawiona jest pod bardziej płaskim kątem. Przy końcu wylotowym 44 spirali 43 doprowadza się ciecz płuczącą 36, która następnie porusza się poprzez spiralę 43 w przeciwprądzie do tłoczonego materiału, spłukując przy tym materiał przylegający do materiału obojętnego. Z końca doprowadzającego (materiał) 45 pobiera się wodę płuczącą i za pomocą pompy 46 kieruje się ją do wyjścia pierwszej spirali płuczącej 42. Spływająca spiralą 42, już zanieczyszczona woda powoduje wstępne oczyszczanie materiału tłoczonego w spirali 42.

Razem z oddzieloną częścią wody roboczej również specyficznie lekki materiał 48, pobierany z powierzchni przez urzą dzenie zbierające 47, zawracany jest, jako materia ł zawrócony 24, do obróbki strumienia głównego 23 odpadów osiedlowych.

Materiał 49 wychodzący ze spirali 43 jest drobnoziarnisty obojętny i wystarczająco oczyszczony, aby z niewielkimi problemami i przy niskich kosztach mógł być usunięty jako odpad na składowisko.

W sumie sposób według wynalazku umożliwia nieosią galną dotychczas redukcję masy odpadów osiedlowych, zwłaszcza przez odciągnięcie wody i OTS. Ponadto wytwarzane są frakcje doprowadzane do przetwarzania przemysłowego lub które stanowią mniejsze zagrożenie dla środowiska i dlatego przy małych kosztach mogą być ostatecznie usunięte na składowisko.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Biologiczno-termiczny sposób obróbki odpadów, w którym odpady rozdziela się na przynajmniej frakcję drobną i frakcję grubą, przy czym zasadniczą, fermentowalną część frakcji grubej odpadów poddaje się beztlenowej fermentacji i tak uzyskaną pozostałość fermentacyjną suszy się, przy czym przeprowadza się przynajmniej mechaniczne oddzielenie udziału ciekłego od pozostałości fermentacyjnej, znamienny tym, że frakcję ciekłą po oddzieleniu od pozostałości fermentacyjnej zagęszcza się przez odparowanie wody do zawartości substancji suchej wynoszącej co najmniej 35%, po czym frakcję drobną o górnej granicy wielkości cząstek w zakresie pomiędzy 15 i 40 mm odpadów doprowadza się do płuczki mającej klasyfikator hydrauliczny z przynajmniej jedną dołączoną spiralą płuczącą i odprowadza się stosunkowo cięższe udziały, osadzające się na dnie klasyfikatora hydraulicznego za pomocą spirali płuczącej, zaś do końca wylotowego spirali płuczącej wprowadza się ciecz płuczącą przepływającą przez spiralę w przeciwprądzie do kierunku tłoczenia spirali płuczącej, przy czym materiały przylegające do cząstek odpadów spłukuje się i zawraca do klasyfikatora hydraulicznego, zaś jako ciecz płuczącą stosuje się kondensat, powstający przy zagęszczaniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pozostałość fermentacyjną suszy się bez pośredniego kompostowania.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pozostałość fermentacyjną suszy się aż do osiągnięcia udziału substancji stałej wynoszącego co najmniej 90% wag.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że suszenie prowadzi się aż do osiągnięcia udziału substancji suchej wynoszącego co najmniej 95% wag.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wysuszony materiał odsiewa się i/lub poddaje się separacji powietrznej dla otrzymania podziału na frakcje o różnej wielkości ziarna, różnych materiałów i/lub o różnym ciężarze właściwym lub masie.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fermentację prowadzi się aż pozostałość fermentacyjna ma udział biologicznie rozkładalnej substancji suchej wynoszący maksymalnie 30% wag. udziału istniejącego przed fermentacją.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że część uzyskaną przez wstępne sortowanie, zawierającą części nadające się do fermentacji lub całkowitą ilość odpadów, doprowadza się do prasy wytłaczającej, oddziela się udział substancji stałej i pulpę, przy czym pulpa zasadniczo zawiera cały

   PL192 276 B1 udział substancji organicznej rozkładalnej biologicznie i poddawana jest beztlenowej fermentacji, a prasa wytłaczająca pracuje przy ciśnieniu końcowym wynoszącym co najmniej 700 • 105 Pa.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powstający przy beztlenowej fermentacji biogaz spala się korzystnie w bloku elektrociepłowniczym wytwarzając energię elektryczną, a zapotrzebowanie energetyczne konieczne do suszenia pokrywa się wyłącznie przez tak uzyskaną energię termiczną i/lub elektryczną.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, ż e spala się biogaz uzyskując energię wystarczającą do suszenia całkowitej ilości odpadów, zwłaszcza przez odparowanie i/lub forsowne parowanie dyfuzyjne zawartej wody.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ogranicza się powstawanie zwłaszcza gazowego amoniaku podczas zagęszczania poprzez uprzednie ustawienie wartości pH udziału substancji ciekłej przed jej zagęszczeniem do wartości obojętnej lub lekko kwaśnej, zwłaszcza do wartości pH w zakresie 5 do 6.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zanieczyszczoną wodę powstającą w płuczce w procesie płukania frakcji drobnej stosuje się do zwilżania fermentowalnej części odpadów uzyskując udział wilgoci, konieczny do fermentacji.
12. 12. Instalacja do biologiczno-termicznej obróbki odpadów, zawierająca stanowisko odbiorcze i fermentor do beztlenowej fermentacji z elementami do ograniczania mieszania materiału o róż nym stopniu fermentacji, przy czym do fermentora, bezpośrednio względnie pośrednio dołączone jest urządzenie suszące pozostałość fermentacyjną, znamienna tym, że przed fermentorem (5, 28) dołączone jest urządzenie odsiewające, korzystnie bęben sitowy (20), rozdzielające odpady przynajmniej na strumień główny (23) i na frakcję drobną (22), zaś w strumieniu głównym (23) prowadzonym do fermentora (5, 28) umieszczone jest urządzenie rozdzielające, korzystnie prasa wytłaczająca (25), natomiast za jednostką odsiewającą dołączona jest płuczka (39) dla frakcji drobnej, mająca klasyfikator hydrauliczny (40) z przyłączoną przynajmniej jedną spiralą płuczącą (42, 43), przy czym przy końcu wylotowym (44) spirali płuczącej (42, 43) znajduje się urządzenie doprowadzające ciecz płuczącą (36) ze stopnia zagęszczania (35), zaś dołączone do fermentora (5, 28) urządzenie suszące (9) ma stopień suszenia pozostałości fermentacyjnej (34) do zawartości suchego substratu stanowiącej co najmniej 90%.
13. 13. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że ma przynajmniej dwie, a korzystnie dokładnie dwie umieszczone jedna za drugą spirale płuczące (42, 43).
14. 14. Instalacja według zastrz. 12 albo 13, znamienna tym, że przynajmniej pierwsza spirala płucząca (42), tłocząca przepłukiwany materiał z klasyfikatora hydraulicznego (40), poczynając od jej końca wylotowego, na znacznej części całej długości umieszczona jest w osłonie.
15. 15. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że do urządzenia suszącego (9) dołączone jest co najmniej jedno urządzenie odsiewające (12) i/lub separator powietrzny, rozdzielające wysuszony, biologicznie nieaktywny materiał na frakcje zależnie od ciężaru właściwego i/lub wielkości cząstek.
16. 16. Instalacja według zastrz. 12 albo 15, znamienna tym, że do urządzenia suszącego (9) dołączone jest urządzenie odsiewające (12), rozdzielające wysuszony, biologicznie nieaktywny materiał na drobnoziarnistą frakcję (13) o górnej granicy cząstek w zakresie 2 do 10 mm i gruboziarnistą frakcję (14).