Промышленный способ и устройство переработки органических отходов Российский патент 2017 года по МПК B09B3/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, экологии, утилизации органических отходов промышленного и бытового происхождения.

В настоящее время образуется огромное количество отходов, складирование и утилизация которых является одной из важнейших проблем в мире. Более 60% городских отходов - это потенциальное вторичное сырье, которое можно переработать. Еще около 30% - это органические отходы, которые можно превратить в компост. Очевидно, самой трудно утилизируемой, невостребованной и экологически опасной частью городского мусора являются органические отходы.

Органические, высоковлажные отходы затрудняют сортировку и рециклинг минеральных компонентов. Они не представляют ценности как вторичное сырье. Одним из решений проблемы может стать эффективная очистка минеральной части ТБО от органики биологическим способом, основанным на использовании живых микроорганизмов: бактерий, низших грибов, дождевых червей и последующая ее качественная сортировка. Биотехнология, совместно с общеизвестными физико-механическими методами, является экологически безопасным способом переработки отходов, безвредной для окружающей среды с получением конечных продуктов утилизации пригодных для вторичного использования. НА практике применяется несколько способов утилизации отходов.

Первый и самый распространенный способ - захоронение на полигонах ТБО. Недостатком способа складирования является необходимость в больших площадях, загрязнение окружающей среды. Транспортировка больших объемов отходов на значительные расстояния.

Второй способ. К термохимическим способам относятся пиролиз отходов и их плазменная переработка, а также мусоросжигательные заводы. Мусоросжигательные заводы имеют много недостатков, среди которых - наличие большого количества вредных выбросов и отходов, содержащих диоксины. Способ сжигание - энергоемок, требует дорогостоящего оборудования и является активным источником загрязнения окружающей среды.

Третий способ. Наиболее близким к предложенному является комплекс по переработке отходов, содержащий последовательно расположенные участок сортировки и систему анаэробного сбраживания. К биологическим технологиям относятся аэробная переработка органической составляющей ТБО в компост, а также переработка органических компонентов анаэробными бактериями в биогаз (50% метан, 50% углекислый газ), используемый для получения электроэнергии.

Все эти способы имеют один основной недостаток. Не решают проблему полностью. Образуют вторичный загрязняющий продукт.

На полигонах накопления и складирования ТБО технология требует дополнительного оборудования по предварительному отделению крупной фракции отходов, магнитному сепарированию и дроблению оставшейся части.

Комплекс по переработке ТБО содержит последовательно расположенные участки отбора крупногабаритной фракции, магнитной сепарации, дробления, загрузки в вермимодуль, оволаживания (увлажнения), площадки аэробного сбраживания, вермикомпостирования, сепарации и водоочистки минеральной составляющей ТБО.

Из уровня техники известен способ переработки твердых органосодержащих отходов по патенту №2119902, опубл. 10.10.1998 г., включающий первичную сортировку с отделением крупных неорганических включений, магнитную сепарацию, измельчение и сбраживание в биогазогенераторе с отделением биогаза и шлама, измельчение отходов осуществляют в шаровой мельнице с добавлением воды до состояния пульпы, а отделенный шлам заселяют вермикультурой. Недостатком способа является измельчение отходов в шаровой мельнице, что приводит к еще большему смешиванию минеральной части ТБО с органической, затрудняющую ее последующую сортировку и вторичное использование, не завершенность технологического процесса в части способа использования вермикультуры для утилизации органического шлама.

Известен способ переработки твердых бытовых отходов по патенту №2241554, опубл. 10.12.2004 г., (прототип) включающий приготовление компоста из твердых бытовых отходов, формирование ложа из компоста с заселением его червями, обеспечение условий жизнедеятельности и размножения червей по параметрам температуры, влажности и аэрации компоста, наращивание слоя компоста для обеспечения миграции червей вверх по мере переработки ими компоста, удаление переработанного нижнего слоя, при этом переработку отходов осуществляют в бункере, расширяющемся книзу, а аэрацию компоста производят на глубине до 200 см, обеспечивающую оптимальное соотношение на выходе биогумуса и кормов. Недостатком способа является необходимость наращивания ложа с заселенными червями, сложности с отбором готового биогумуса и вермикультуры, низкая эффективность устройства (выростная площадь вермикультуры равняется площади конструкции), высокая стоимость конструкций. Аэрация компоста на глубине 200 см. не позволит полностью переработать органику, так как жизнедеятельность компостных червей осуществляется на глубине не более 50 см.

Задачей, стоящей перед изобретением, является разработка промышленной технологии утилизации органических отходов, исключающей вредные выбросы в природу, создание экологически безопасного способа круглогодичной переработки органических отходов в местах их образования, с получением конечных продуктов утилизации, пригодных для вторичного использования, и полная механизация производственных процессов.

Поставленная задача решается за счет переработки органических отходов в унифицированных вермимодулях, заселенных червями, с формированием из них массива органических отходов и периодическим перекладыванием и поворотом вермимодулей на 120°.

Техническим результатом применения предлагаемого способа является технология переработки органических отходов, наиболее близкая к процессам, протекающим в природе, исключающая выброс вредных веществ в атмосферу, на участках, не занимающих большие площади, и полностью механизированная.

Сущность изобретения заключается в том, что, субстрат органических отходов загружают в унифицированный вермимодуль, где производят его увлажнение в растворе биогумуса, аэробное сбраживание, затем производят формирование массива органических отходов из унифицированных вермимодулей с последующим периодическим перекладыванием их с поворотом на 120 градусов для рыхления и аэрации субстрата, загрузки и выгонки технологического компостного червя. Для реализации способа используют унифицированный вермимодуль с перфорированными стенками.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами.

На фиг. 1 изображен унифицированный вермимодуль.

На фиг. 2 изображен сформированный из ряда унифицированных

вермимодулей массив компостирования.

Унифицированный вермимодуль представляет собой конструкцию в форме трапециевидной призмы, с равносторонним треугольником 1 в основании, с перфорированными со всех сторон стенками (фиг. 1), которые крепятся между собой разъемными шарнирными соединениями 2 (фиг. 1). Вермимодуль изготовлен из коррозиеустойчивых материалов и имеет площадь аэрации субстрата в три раза большую, чем при традиционных способах вермикультивирования.

Формирование из унифицированных вермимодулей массива органических отходов позволяет значительно сократить площадь вермицеха, улучшить естественную аэрацию больших объемов субстрата, а также механизировать перемещение органических отходов по технологической цепочке при помощи известных грузоподъемных устройств.

Способ переработки органических отходов осуществляется при помощи описанного вермимодуля следующим образом.

Требующие переработки отходы загружают в вермимодуль, для чего разъединяют одно из шарнирных соединений 2. Высота массива может быть ограничена несущей способностью материала, из которого изготовлен вермимодуль, и удобством обслуживания. Вермимодуль (фиг. 1) может быть оборудован беспроводными датчиками влажности и температуры для контроля жизненно важных параметров среды обитания червя. Вермимодуль с субстратом погружают в бассейн с водным раствором биогумуса для увлажнения (оволаживания) и заселения дружественной микрофлорой. При помощи грузоподъемного устройства из вермимодулей формируют многоярусный массив органических отходов (фиг. 2). Первоначально формируют штабель из незаселенных червем вермимодулей. После стабилизации аэробных процессов его перекладывают порядно с заселенными червем вермимодулями. Сформированный массив компостирования из вермимодулей 1 (фиг. 2) периодически перекладывают с поворотом каждого элемента на 120 градусов. В результате этих перемещений осуществляется рыхление, аэрация субстрата, заселение и выгонка технологического червя после завершения компостирования. Червь, после переработки субстрата, мигрирует в незаселенные вермимодули. В процессе перекладывания штабеля, вермимодули с переработанными отходами в биогумус замещаются вермимодулями с субстратом. Вермимодуль с биогумусом направляют на участок сепарации и на последующую загрузку субстратом. Биогумус упаковывают в потребительскую тару и направляют на склад. Очищенные от органики минеральные компоненты ТБО направляются на сортировку и вторичную переработку.

Для использования данного способа, при переработке несортированных твердых бытовых отходов, требуется несколько дополнительных операций. На предварительном этапе необходимо отобрать крупногабаритный мусор, выполнить магнитную сепарацию отходов для удаления черного металла и дробление оставшейся части шредером на фракцию среднего размера, не менее 10 мм. Это необходимо для нарушения герметичности упаковки, доступности для заселения микроорганизмами органических отходов и облегчения последующей сортировки минеральной части. Смесь минеральных и органических отходов загружают в вермимодуль. В процессе компостирования органическая составляющая превращается в однородную массу - биогумус. После сепарации через сито не более 5 мм отделяется основная масса биогумуса. Для полной очистки минеральных компонентов ТБО оставшуюся часть промывают в воде. Вода с остатками биогумуса после промывки используется повторно для увлажнения субстрата и поливки массива в процессе компостирования. Минеральная составляющая ТБО, очищенная от органики, поступает на инертный сортировочный агрегат, разделяется по видам и направляется на вторичную переработку.

Таким образом, поставленная задача решена.

Процесс переработки полностью механизирован. Его применение возможно для вермикомпостирования малых, средних и больших объемов органических отходов. Для малых объемов он используется в качестве мобильной гряды, составленной из вермимодулей, для средних объемов в фермерских хозяйствах, консервных заводов и т.д. при компостировании органических отходов с малой примесью минеральных, не требующих предварительной сортировки в качестве мобильного элемента компостируемого массива. Минеральная составляющая ТБО, очищенная от органики, имеет повышенные потребительские качества, легче поддается механической сортировке. Биогумус, полученный из органических отходов ТБО, пригоден для благоустройства и озеленения. Аэробная технология переработки органических отходов, наиболее близкая к процессам, протекающим в природе, исключает выброс вредных веществ в атмосферу. Это позволяет размещать производство непосредственно в жилой зоне поселений, что значительно сократит расходы на транспортировку и обустройство мест утилизации.

Способ промышленной переработки органических отходов включает компостирование с использованием компостного червя. Субстрат органических отходов загружают в вермимодуль, где производят его увлажнение в растворе биогумуса, аэробное сбраживание, затем производят формирование массива органических отходов из вермимодулей, с последующим периодическим перекладыванием их и поворотом на 120⁰ для рыхления и аэрации субстрата, загрузку и выгонку компостного червя. Устройство для переработки органических отходов представляет собой вермимодуль, который выполнен в форме трапециевидной призмы, в основании которой лежит равносторонний треугольник, стенки которого выполнены перфорированными и соединены между собой посредством разъемных шарниров. Использования данной группы изобретений обеспечивает исключение выброса вредных веществ в атмосферу. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ промышленной переработки органических отходов, характеризующийся тем, что осуществляют компостирование с использованием компостного червя, при этом субстрат органических отходов загружают в унифицированный вермимодуль, где производят его увлажнение в растворе биогумуса, аэробное сбраживание, затем производят формирование массива органических отходов из унифицированных вермимодулей, с последующим периодическим перекладыванием их с поворотом на 120° для рыхления и аэрации субстрата, загрузку и выгонку компостного червя.

2. Способ переработки органических отходов по п. 1, характеризующийся тем, что для увлажнения и заселения микрофлорой субстрата используют водный раствор биогумуса.

3. Устройство для переработки органических отходов, характеризующееся тем, что оно представляет собой унифицированный вермимодуль, выполненный в форме трапециевидной призмы, в основании которой лежит равносторонний треугольник, стенки которого выполнены перфорированными и соединены между собой посредством разъемных шарниров.