Способ компостирования органических отходов и устройство для его осуществления

 

Использование: в процессах аэробного компостирования органических отходов в животноводстве, птицеводстве, растениеводстве, коммунальном и лесном хозяйствах. Сущность изобретения: способ предусматривает перед подачей массы в зону ферментации проведение гранулометрического выравнивания и разрыхления с одновременной обработкой частиц смеси аэрозольным инокулянтом рабочей ассоциации микроорганизмов из эксплуатируемого ферментера и аэрацией смесью воздуха с газообразным азотом при температуре, обеспечивающей стартовый нагрев массы. Отработанную газовоздушную смесь пропускают через торфяную массу и/или направляют в рецикл. Устройство для указанного способа содержит ферментеры, шарнирно установленные в верхней их части с возможностью отклонения в вертикальной плоскости дисковые метатели, систему аэрационных трубопроводов, образующих в нижней части ферментеров несколько параллельных рядов, а в верхней его части закольцованных на общий коллектор с выходом соответственно в торфяную насыпь, находящуюся в емкости. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам для аэробной обработки органических отходов и может быть применено при компостировании отходов животноводства, птицеводства, растениеводства, коммунального и лесного хозяйства.

Известны способ и устройство для аэробной обработки компостной смеси [1] , где процесс производится на вентилируемых площадках с воздушными каналами для подачи воздуха, через которые можно нагнетать его в разных направлениях, причем один из двух близлежащих каналов может отсасывать воздух, а другой - нагнетать.

Основными недостатками данного изобретения являются значительная длительность процесса, обусловленная тем, что компостирование на открытых площадках приводит к неравномерному по объему биотермическому нагреву массы вследствие нераспространения биотермического процесса на весь объем одновременно (обычно оказываются неохваченными слой смеси, контактирующий с атмосферой, и слой, прилегающий к подошве насыпи); зависимость процесса от температуры окружающего воздуха и уменьшение диффузии кислорода в массе вследствие нагнетания воздуха по одним каналам и его отсасывания по другим.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ компостирования органических отходов [2], включающий подачу компостируемой массы, отделение от нее грубых примесей, смешивание ее с сорбентом, формирование насыпи и эрозию массы.

Известное устройство, выбранное в качестве прототипа предлагаемого устройства, содержит блок формирования компостируемой смеси, смеситель, средства подачи и выгрузки массы, ферментеры и средства для активного вентилирования и газоотвода [3].

Основными недостатками данного способа и устройства также являются большая продолжительность процесса компостирования; вероятность невозгорания части насыпи вследствие отсутствия носителя углерода, плохого массообмена и неразрыхления массы; низкая эффективность очистки и утилизации отработанного воздуха; получение продукта с пониженным содержанием азота и экологически нечистого.

Целью изобретения является ускорение процесса компостирования органических отходов.

Это достигается тем, что в способе компостирования органических отходов, включающей подачу компостируемой массы, отделение от нее грубых примесей, смешивание с сорбентом, формирование насыпи и аэрацию массы, согласно изобретению перед подачей массы в зону ферментации ее подвергают гранулометрическому выравниванию и разрыхлению с одновременной обработкой частиц смеси аэрозольным инокулянтом рабочей ассоциации микроорганизмов и аэрацией смесью воздуха с газообразным азотом при температуре, обеспечивающей стартовый нагрев массы, а отработанную газовоздушную смесь пропускают через торфяную массу и/или направляют на рецикл. При этом отработанную газовоздушную смесь, нагретую выше 40^оС, используют в качестве аэрозольного инокулянта и теплоносителя для стартового разогрева компостируемой массы, а в свежий воздух вводят газообразный азот или аммиак в соотношении от 1 до 10% объема подаваемого воздуха. Причем часть сорбента отделяют после завершения биотермического процесса, подвергают активному вентилированию и повторно используют в том же качестве.

Цель достигается также тем, что устройство для осуществления способа компостирования органических отходов, содержащее блок формирования компостируемой смеси, смеситель, средства подачи и выгрузки массы, ферментеры, средства активного вентилирования и газоотвода, согласно изобретению дополнительно снабжено качающимися метателями, установленными в верхней части ферментеров с возможностью отклонения в вертикальной плоскости, системой конвективного отвода отработанного воздуха через торфяную насыпь, а также системами вентиляции и утилизации теплоты, выполненными в виде аэрационных трубопроводов, расположенных в нижней части ферментеров параллельно друг другу, а в верхней его части закольцованных на общий коллектор с выходом через теплоутилизатор в торфяную насыпь. При этом в каждом ферментере над параллельно расположенными аэрационными трубопроводами размещены реверсивные валковые рыхлители, установленные на общей раме с возможностью вертикального перемещения.

Такое выполнение способа компостирования органических отходов и устройства для его осуществления позволяет выравнить массу по гранулометрическому составу, подогреть и обработать каждую частицу рабочей ассоциацией микроорганизмов при одновременной аэрации их газовоздушной смесью свежего воздуха с азотом (аммиаком) и уложить массу рыхлыми пористыми слоями по высоте ферментера, что способствует более быстрому разогреву массы и увеличению содержания азота в ней, а следовательно, способствует ускорению процесса компостирования органических отходов.

Способ компостирования органических отходов осуществляется следующим образом.

Исходные компоненты смешивают и гомогенизируют в смесительном отделении, а затем подают на качающиеся диски, где производятся разрыхление и гранулометрическое выравнивание смеси до необходимого заданного размера частиц, и загрузка ферментеров для обработки органических отходов. В процессе загрузки в момент метания массы одновременно проводятся нагрев измельченных частиц теплым воздухом с температурой выше 40^оС и обработка аэрозольным инокулянтом рабочей ассоциации микроорганизмов, развивающихся при указанной температуре, путем его отбора из соседнего эксплуатируемого ферментера. Для поддержания необходимого количества кислорода в смеси в процессе эксплуатации в ферментер вводится свежий воздух и для стимулирования роста азотфиксирующей микрофлоры от 1 до 10% азота или аммиака от объема подаваемого воздуха. Для ускорения и равномерного протекания процесса производится периодическое разрыхление смеси. Отработанную газовоздушную смесь пропускают через торфяную (соломистую, лигниновую или опилочную) массу, используемую в качестве фильтра, и/или направляют на рецикл. Конечный продукт частично используют как сорбент для поглощения из компостируемой массы избытка влаги.

П р и м е р. В ферментер для аэробной обработки органических отходов загружают перемешанную компостную смесь: 25 т птичьего помета влажностью 67% и 25 т торфа влажностью 60%. Отношение C:N 25-27. В первом варианте (предлагаемый способ) массу загружают дисковым метателем с размером щели, равной 50 мм, и во втором (известный способ) - шнеком. Расход азота изменяют в опытах от 0 до 12%. Температура воздуха с рабочей ассоциацией микроорганизмов, отбираемого с соседнего, предварительно запущенного ферментера составляет 30-58^оС. Через каждые 2 ч производят разрыхление массы.

Результаты опытов показаны на фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 показано изменение температуры смеси от времени компостирования, где А - предлагаемый способ, Б - существующий способ; на фиг. 2 - изменение содержания азота в обрабатываемой массе от количества азота, подаваемого со свежим воздухом.

Как видно из графиков, приведенных на фиг. 1 и 2, предлагаемый способ в среднем в 1,5 раза быстрее биотермически разогревает массу и в 1,8 раза увеличивает содержание азота в ней за счет активизации азотфиксирующей микрофлоры при вводе в свежий воздух от 1 до 10% газообразного азота от объема подаваемого воздуха.

Предлагаемый способ осуществляется в устройстве для компостирования органических отходов.

На фиг. 3 изображено устройство для осуществления способа компостирования органических отходов.

Устройство содержит ферментеры 1, количество которых зависит от объема обрабатываемых отходов, шарнирно установленные в верхней их части с возможностью отклонения в вертикальной плоскости дисковые метатели 2, систему аэрационных трубопроводов 3, образующих в нижней части ферментеров 1 несколько параллельных рядов 4, а в верхней его части закольцованных на общий коллектор 5 с выходом соответственно в торфяную насыпь, находящуюся в емкости 6, имеющей вентиляционную решетку 7, и в теплоутилизатор 8. Теплоутилизатор 8 снабжен системой подвода и регулирования расхода свежего воздуха и газообразного азота, выполненной, например, в виде задвижек 9 и 10, и вентилятора 11, нагнетательный патрубок которого соединен с аэрационным трубопроводом 3.

Устройство имеет также смесительное отделение 12, систему загрузки и выгрузки массы, состоящую из транспортеров 13 и 14, и вертикально перемещающиеся вдоль ферментера рыхлители 15.

Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.

Предварительно задав необходимую рецептуру компостной смеси, в смесительное отделение 12 подают, например, торф и навоз, где происходят их интенсивное перемешивание и подача через поток воздуха на транспортеры 13 или загрузки массы. Транспортеры 13 транспортируют компостную смесь к качающемуся в вертикальной плоскости дисковому метателю 2, который в процессе работы производит равномерную загрузку ферментера 1, разрыхление и выравнивание гранулометрического состава массы. В процессе загрузки при прохождении компостной смеси через воздушный зонт, образованный коллектором 5, каждая частица одновременно подвергается предварительному разогреву, обработке аэрозольным инокулянтом рабочей ассоциации микроорганизмов, аэрируется воздухом и газообразным азотом. Этот процесс продолжается в ферментере 1 до достижения температуpы всей смеси 75-80^оС при постоянной подаче газовоздушной смеси через расположенные в нижней части ферментера 1 параллельные ряды 4 аэрационных труб и смещении в вертикальной плоскости рыхлителей 15, производящих периодическое рыхление массы. Отработанная газовоздушная смесь, нагретая до температуры аэробной обработки смеси и содержащая рабочую ассоциацию микроорганизмов, через теплоизолированные трубопроводы поступает в теплоутилизатор 8, где смешивается со свежим воздухом и газообразным азотом, расход которых регулируется задвижками 9, 1, и вновь при помощи вентилятора 11 нагнетается в рабочий или запускаемый ферментер.

Избыток газовоздушной смеси проходит через торфяную насыпь, используемую в качестве земляного фильтра, очищается от постороннего запаха и удаляется через вентиляционную решетку 7.

Использование предлагаемого способа и устройства позволяет ускорить сроки созревания компоста в 2 раза, увеличить эффективность очистки, утилизации отработанной газовоздушной смеси, повысить экологическую чистоту получаемого компоста и содержание азота в нем до 3-4%.

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПОСТИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ компостирования органических отходов, включающий подачу компостируемой массы, отделение от нее грубых примесей, смешивание с сорбентом, формирование насыпи и аэрацию массы, отличающийся тем, что перед подачей массы в зону ферментации ее подвергают гранулометрическому выравниванию и разрыхлению с одновременной обработкой частиц смеси аэрозольным инокулянтом рабочей ассоциации микроорганизмов из эксплуатируемого ферментера и аэрацией смесью воздуха с газообразным азотом при температуре, обеспечивающей стартовый нагрев массы, при этом отработанную газовоздушную смесь пропускают через торфяную массу и/или направляют на рецикл.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отработанную газовоздушную смесь, нагретую выше 40^oС, используют в качестве аэрозольного инокулянта и теплоносителя для стартового разогрева компостируемой массы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в свежий воздух вводят газообразный азот или аммиак в соотношении 1 - 10% объема подаваемого воздуха.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть сорбента отделяют после завершения биотермического процесса, подвергают активному вентилированию и повторно используют в том же качестве.

5. Устройство для компостирования органических отходов, содержащее блок формирования компостируемой смеси, смеситель, средства подачи и выгрузки массы, ферментеры и средства активного вентилирования и газоотвода, отличающееся тем, что устройство снабжено качающимися дисковыми метателями, установленными в верхней части ферментеров с возможностью отклонения в вертикальной плоскости, системой конвективного отвода отработанного воздуха через торфяную насыпь, а также системами вентиляции и утилизации теплоты, выполненными в виде аэрационных трубопроводов, расположенных в нижней части ферментеров параллельно друг другу, а в верхней его части закольцованных на общий коллектор с выходом через теплоутилизатор в торфяную насыпь.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в каждом ферментере над параллельно расположенными аэрационными трубопроводами размещены реверсивные валковые рыхлители, установленные на общей раме с возможностью вертикального перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3