УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА Российский патент 2005 года по МПК C05F3/06 

Изобретение относится к области обезвреживания и переработки бытовых отходов и охраны окружающей среды и может быть использовано при переработке твердых бытовых городских отходов и отходов органического происхождения промышленных предприятий для получения органических удобрений, например компоста.

Известна линия для переработки твердых бытовых отходов в компост, содержащая соединенные последовательно между собой посредством передающих устройств приемный бункер, основной магнитный сепаратор, первый грохот, биобарабан с системой принудительной вентиляции, второй грохот, сепаратор для отделения пленки, сепаратор для отделения стекла (св-во на полезную модель РФ №15726, МПК 7 С 05 F 9/00, 2000 г.).

Недостатком известной линии является выполнение процесса переработки ТБО в одном биобарабане, в котором происходят все фазы аэробного процесса компостирования (мезофильная и термофильная), что влечет за собой появление фильтрата, некачественную переработку отходов.

Известна линия для переработки органических отходов, содержащая расположенные в один ряд биореакторы, снабженные перфорированными трубками для аэрации (патент РФ №2022950, МПК 7 С 05 F 17/00, 1994 г.).

Недостатком данного решения является выполнение всех фаз переработки (мезофильной и термофильной) в каждом отдельно взятом реакторе, что влечет за собой появление фильтрата, некачественную переработку отходов, увеличение сроков проведения переработки.

Известна установка для приготовления компоста, содержащая систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аэрации с двумя первым и вторым вентиляторами, содержащий два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой - в термофильном режиме и соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки готового компоста (патент РФ №2164905, МПК 7 С 05 F 3/06, 2000 г.). Данное решение принято за прототип.

Недостатком прототипа являются сложность отслеживания и контроля за процессами в биореакторе, невозможность осуществления аэрации в процессе вращения барабанов биореактора, что влечет за собой либо недостаточное поступление воздуха и, соответственно, ухудшение режимов компостирования, либо самоуплотнение продуктов переработки во время остановки барабанов для продувки. Кроме того, компост, выходящий из барабана, работающего в термофильном режиме, не проходит стадии стабилизации, что может вызвать дальнейший рост бактерий и ухудшение качества компоста. К числу недостатков можно отнести и узкую область применения, поскольку процесс переработки предназначен только для приготовления компоста из навоза и помета.

Задача, решаемая изобретением, - расширить область применения, обеспечить автоматизацию процесса отслеживания стадий переработки, улучшение качества конечного продукта за счет улучшения аэрации и введения системы стабилизации компоста.

Поставленная задача решается за счет того, что в известной установке для приготовления компоста, содержащей системы аэрации и аспирации, систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аэрации с первым и вторым вентиляторами, содержащий два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой - в термофильном режиме и соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки компоста, в соответствии с изобретением, установка имеет систему подготовки и дробления, автоматизированную систему управления и контроля технологическим процессом аэробного компостирования в заданном режиме, дополнительную теплоизолированную систему порционной перегрузки компостируемого материала из барабана, работающего в термофильном режиме, в барабан, работающий в мезофильном режиме, и систему стабилизации компоста.

Система аэрации выполнена с возможностью подачи воздуха в барабаны биореактора без их остановки и совмещения подвижных и неподвижных элементов.

Установка имеет систему теплоизолированных биофильтров очистки от пыли и запахов воздуха, поступающего из системы аспирации.

Барабаны биореактора выполнены с возможностью реверсивного вращения в период выгрузки.

Установка снабжена системой обеспечения влажностного режима.

Воздуховоды системы аспирации соединены с емкостью системы обеспечения влажностного режима.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных решений в данной области показал, что предложенная установка для приготовления компоста имеет признаки, использование которых в заявленной совокупности признаков дает возможность достичь нового результата, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное решение применимо, работоспособно и осуществимо, т.к. может быть изготовлено с использованием известных биобарабанов и использовано при переработке твердых бытовых городских отходов и отходов органического происхождения промышленных предприятий для получения органических удобрений, например компоста, следовательно, соответствует условию патентоспособности “промышленная применимость”.

Фиг.1 - общий вид установки;

Фиг.2 - вид А фиг.1;

Фиг.3 - вид В фиг.1.

Установка для приготовления компоста содержит систему подготовки и дробления 1, включающую дробилку с ситом и бункером 2 и связанную трубным транспортером 3 подачи дробленой массы с системой загрузки 4 исходной смеси компостирования в биореактор. Биореактор снабжен системой аспирации и системой аэрации с источником принудительной подачи воздуха 5, системой воздуховодов 6 с регулирующей и запорной арматурой 7 и системой контроля и управления. В состав системы аэрации в качестве источника принудительной подачи воздуха 5 может входить либо один вентилятор, либо возможно использование двух вентиляторов, один из которых служит для подачи горячего воздуха, а другой - для холодного воздуха. Причем данные вентиляторы могут быть использованы как в системе аэрации, так и в системе аспирации.

Биореактор содержит два горизонтально расположенных вращающихся барабана 8, 9. Барабан 8 работает в мезофильном, а барабан 9 - в термофильном режиме. Барабаны 8, 9 соединены между собой теплоизолированной системой перегрузки 10 компостируемого материала.

Система загрузки 4 исходной смеси соединена с системой дозированной подачи добавок, которая включает бункер 11 хранения твердых реагентов, трубный транспортер 12 и управляющее устройство (условно не показано), а также емкость 13 хранения жидких реагентов, трубопровод 14, управляющее устройство (условно не показано).

Барабан 8, работающий в мезофильном режиме, включает теплоизолированную загрузочную головку 15, соединенную с системой загрузки 4 исходной смеси компостирования, которая включает приемный бункер 16 и подающий смеситель-гомогенизатор 17, состоящий из системы шнеков. Корпус барабана 8 состоит из теплоизолированной металлической обечайки, в которой размещены перемешивающие просеивающие, складывающиеся лопатки, и системы полостей воздуховодов, расположенных на внутренней стенке металлической обечайки (условно внутреннее устройство корпуса не показано). Теплоизолированная разгрузочная головка 18 барабана 8 состоит из системы распределения давления компостируемой массы на стенки головки, устройства непрерывной подачи воздуха 19 из системы аэрации в барабан 8, системы выгрузки компостируемого материала через нижнюю часть разгрузочной головки, состоящей из затворов 20, соединенных с трубным теплоизолированным транспортером 21 системы перегрузки 10. Устройство непрерывной подачи воздуха 19, принадлежащее системе аэрации, включается автоматически в зависимости от контролируемых и управляемых параметров технологического процесса, при этом подача воздуха осуществляется без остановки барабана 8 за счет наличия на его корпусе воздуховодов и выполнения специального устройства 19.

Теплоизолированная загрузочная головка 22 барабана 9, работающего в термофильном режиме, включающая питатель 23 с системой шнеков, через теплоизолированный транспортер 21 системы перегрузки 10 компостируемого материала соединена с теплоизолированной разгрузочной головкой 18 барабана 8. Корпус барабана 9 состоит из теплоизолированной металлической обечайки, перемешивающих просеивающих, складывающихся лопаток, системы полостей воздуховодов, расположенных на внутренней (внешней) стенке металлической обечайки (условно внутреннее устройство корпуса не показано). Теплоизолированная разгрузочная головка 24 барабана 9 состоит из системы распределения давления компостируемой массы на стенки головки, устройства 25 непрерывной подачи воздуха из системы аэрации в барабан, системы выгрузки компоста через нижнюю часть разгрузочной головки.

Система выгрузки компоста (компостируемого материала) включает в себя затвор 26, трубный теплоизолированный транспортер 27 выгрузки и дополнительную теплоизолированную систему порционной обратной перегрузки части компоста в подающий смеситель-гомогенизатор 17. Дополнительная теплоизолированная система порционной обратной перегрузки состоит из трубного теплоизолированного транспортера 28 и управляющего устройства (условно не показано). Устройство непрерывной подачи воздуха 25, принадлежащее системе аэрации, включается автоматически в зависимости от контролируемых и управляемых параметров технологического процесса, при этом подача воздуха осуществляется без остановки барабана 9 за счет наличия на его корпусе воздуховодов и выполнения устройства непрерывной подачи воздуха 25.

Трубный теплоизолированный транспортер 27 выгрузки соединен с закрытой системой 29 стабилизации компоста. Система стабилизации 29 снабжена устройствами, позволяющими производить ворошение компоста и его продувку, за счет чего полученный компост дозревает в более сжатые сроки.

Барабаны 8, 9 установлены так, что разгрузочные головки 18, 24, каждого барабана соответственно, расположены ниже загрузочных головок 15, 22, то есть продольные оси барабанов имеют наклон относительно горизонтали в пределах от 1° до 8°. Такая установка барабанов биореактора позволяет обеспечивать равномерную разгрузку и одновременную загрузку барабанов при их реверсивном вращении.

В состав установки входит система обеспечения влажностного режима, заданного технологическим процессом, включающая емкость с водой 30, систему принудительной подачи воды, состоящую из трубопроводов 31, источников принудительной подачи воды 32, регулирующей и запорной арматуры 33, системы контроля и управления.

Система аспирации установки включает систему воздуховодов 34 с регулирующей и запорной арматурой 35 и теплоизолированные биофильтры 36. Регулирующая и запорная арматура 7 системы аэрации с источником принудительной подачи воздуха 5 (вентилятором) и системой контроля и управления связана также и с воздуховодами 34 системы аспирации, объединяя, таким образом, обе системы и облегчая контроль за состоянием воздуха в системах. Воздуховоды 34 системы аспирации подсоединены к загрузочным головкам 15, 22 каждого барабана и далее последовательно соединены с емкостью с водой 30 системы обеспечения влажностного режима и с теплоизолированными биофильтрами 36. Часть воздуха из воздуховодов 34 может быть подана в систему стабилизации 29.

Для обеспечения высокого качества компоста установка снабжена автоматизированной системой 37 контроля и управления процессом аэробного компостирования, которая связывает воедино все происходящие в барабанах процессы и включает в себя датчики температуры, влажности, датчики, определяющие зрелость компоста на соответствующей стадии процесса компостирования.

Установка работает следующим образом.

Первоначальная загрузка производится только в барабан 8 биореактора, работающий в мезофильном режиме.

В мезофильной стадии аэробного компостирования биоразлагаемые материалы или твердые бытовые отходы заданного качества известными способами подаются в дробилку с ситом и бункер 2 системы дробления 1. Раздробленные до нужных размеров фракции компостируемого материала (например, твердых бытовых отходов) трубным транспортером 3 подаются в приемный бункер 16 системы загрузки 4 исходной смеси. Далее при необходимости исходное качество компостируемого материала корректируется твердыми или жидкими реагентами, которые дозировано подают в смеситель-гомогенизатор 17, и через загрузочную головку 15 подготовленные отходы поступают в барабан 8 биореактора, работающий в мезофильном режиме. Количество реагентов определяется автоматической системой 37 контроля и управления процессом. Количество загружаемого материала не должно превышать 2/3 геометрического объема внутренней полости барабана.

При помощи имеющихся внутри барабана 8 устройств, перемешивающих, просеивающих лопаток при вращении барабана отходы перемешиваются с добавками для равномерного распределения их в объеме отходов. Подача воздуха заданной температуры системой аэрации через полости воздуховодов 6, соединенные с устройством непрерывной подачи воздуха 19, температура которого и необходимое количество контролируется системой 37 контроля и управления, позволяет получить заданные параметры мезофильной стадии аэробного компостирования. Экспозиция компостируемого материала в мезофильной стадии определяется автоматически, системой контроля и управления 37.

При достижении заданных параметров мезофильной стадии аэробного компостирования автоматизированная система 37 контроля и управления переводит барабан 8 в реверсивный режим вращения. При этом перемешивающие лопатки, находящиеся внутри полости барабана 8, складываются, компостируемая масса за счет наклона барабана начинает перемещаться в разгрузочную головку 18. Одновременно включаются и исполнительные устройства - приводы - питателя 23 барабана 9, работающего в термофильном режиме, трубного транспортера выгрузки 21, выгрузного затвора 20 разгрузочной головки 18. Кроме того, включаются системы аспирации и аэрации. Одновременно с разгрузкой барабана 8 идет его загрузка новой партией материала через загрузочную головку 15.

Обработанная компостируемая масса перемещается из барабана 8, работающего в мезофильном режиме, в барабан 9, работающий в термофильном режиме по схеме:

Далее процесс компостирования идет одновременно в двух стадиях - мезофильной и термофильной в непрерывном режиме.

Компостируемая масса, прошедшая мезофильную стадию аэробного компостирования, поступает в барабан 9, работающий в термофильном режиме, в количестве не более 2/3 геометрического объема внутренней полости барабана. При помощи имеющихся внутри барабана 9 устройств, перемешивающих, просеивающих лопаток при вращении барабана отходы перемешиваются и насыщаются подаваемым воздухом. Подача воздуха заданной температуры осуществляется системой аэрации через полости воздуховодов 6, соединенные с устройством непрерывной подачи воздуха 25. Температура и необходимое количество воздуха контролируется системой 37 контроля и управления, что позволяет получить заданные параметры термофильной стадии аэробного компостирования. Экспозиция компостируемого материала в термофильной стадии определяется автоматически, системой 37 контроля и управления.

При достижении заданных параметров термофильной стадии аэробного компостирования автоматизированной системой 37 контроля и управления барабан 9 переводится в реверсивный режим вращения. При этом перемешивающиеся лопатки, находящиеся внутри полости барабана 9, складываются, компостируемая масса начинает перемещаться в разгрузочную головку 24, одновременно включаются следующие исполнительные устройства и приводы:

- трубного транспортера 27 системы выгрузки;

- выгрузного затвора 26 разгрузочной головки 24;

- системы аспирации и аэрации.

Компостируемая масса перемещается из барабана 9, работающего в термофильном режиме, в систему 29 стабилизации компоста по схеме:

Часть компоста, прошедшая термофильную стадию процесса аэробного компостирования, через затвор 26 и трубный транспортер 28 теплоизолированной системы дозированной подачи поступает в подающий смеситель-гомогенизатор 17 барабана 8, работающего в мезофильном режиме, где перемешивается с поступающими на компостирование биоразлагаемыми отходами и материалами для ускорения старта мезофильной стадии процесса аэробного компостирования.

Система стабилизации компоста 29 представляет собой закрытое помещение, в которое подается воздух как из системы аэрации, так и увлаженный воздух из системы аспирации и в котором периодически производят ворошение поступающего компоста, что позволяет получить готовый продукт более высокого качества в более сжатые сроки.

Одновременно с процессом выгрузки из барабана 9 идет процесс перегрузки из барабана 8 в барабан 9 и процесс загрузки барабана 8.

Воздуховоды 34 системы аспирации после забора отработанного воздуха из барабанов 8, 9 биореактора пропускают его через емкость с водой 30 системы обеспечения влажностного режима, где воздух увлажняется, а затем поступает в теплоизолированные биофильтры 36. Частично увлажненный воздух из системы аспирации попадает также и в систему аэрации и в систему стабилизации компоста 29.

Наличие системы подготовки и дробления позволяет производить переработку твердых бытовых отходов практически любого размера, а также расширить область применения установки.

Наличие автоматизированной системы управления и контроля технологическим процессом аэробного компостирования в заданном режиме позволяет обеспечить слежение за каждой стадией компостирования, своевременно подключать систему аэрации, аспирации, поддерживать необходимую температуру для каждого режима переработки, следить за состоянием перерабатываемого материала и своевременно переводить его из одной стадии переработки в другую, что обеспечивает высокое качество компоста.

Дополнительная теплоизолированная система порционной перегрузки компостируемого материала из барабана, работающего в термофильном режиме, в барабан, работающий в мезофильном режиме, позволяет ускорить стартовые процессы в мезофильном барабане, обеспечить необходимые начальные параметры.

Введение системы стабилизации компоста обеспечивает полное дозревание компоста в более сжатые сроки, чем его стабилизация при выгрузке в бурты на открытом воздухе и улучшает качество конечного продукта.

Выполнение разгрузочных головок барабанов со специальными устройствами непрерывной подачи воздуха позволяет обеспечивать подачу воздуха в барабаны биореактора без их остановки и совмещения подвижных и неподвижных элементов, что дает возможность подключения автоматизированной системы контроля и управления процессом и обеспечивает высокое качество конечного продукта.

Наличие системы теплоизолированных биофильтров очистки от пыли и запахов воздуха, поступающего из системы аспирации, улучшает экологические параметры установки, позволяет избавиться от неприятных запахов, сопутствующих подобным установкам.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке органических отходов для получения органических удобрений. Установка содержит систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аспирации и системой аэрации по крайней мере с одним вентилятором. Биореактор содержит два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой - в термофильном режиме. Барабаны соединены между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки компоста. Установка имеет систему подготовки и дробления, автоматизированную систему управления и контроля технологическим процессом аэробного компостирования в заданном режиме и дополнительную теплоизолированную систему порционной обратной перегрузки компостируемого материала из барабана, работающего в термофильном режиме, в барабан, работающий в мезофильном режиме. Установка имеет также систему стабилизации компоста. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для приготовления компоста, содержащая систему загрузки исходной смеси в биореактор, снабженный системой аспирации и системой аэрации по крайней мере с одним вентилятором, содержащий два горизонтально расположенных вращающихся барабана, один из которых работает в мезофильном, а другой в термофильном режиме, соединенных между собой теплоизолированной системой перегрузки компостируемого материала, причем барабан биореактора, работающий в термофильном режиме, снабжен системой выгрузки компоста, отличающаяся тем, что имеет систему подготовки и дробления, автоматизированную систему управления и контроля технологическим процессом аэробного компостирования в заданном режиме, дополнительную теплоизолированную систему порционной обратной перегрузки компостируемого материала из барабана, работающего в термофильном режиме, в барабан, работающий в мезофильном режиме, и систему стабилизации компоста.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система аэрации выполнена с возможностью подачи воздуха в барабаны биореактора без их остановки и совмещения подвижных и неподвижных элементов.3. Установка по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что имеет систему теплоизолированных биофильтров, очистки от пыли и запахов воздуха, поступающего из системы аспирации.4. Установка по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что барабаны биореактора выполнены с возможностью реверсивного вращения.5. Установка по одному из пп.1, 2, отличающаяся тем, что установка снабжена системой обеспечения влажностного режима.6. Установка по пп.1, 2, отличающаяся тем, что воздуховоды системы аспирации соединены с системой обеспечения влажностного режима.