Устройство для закрытого туннельного компостирования органических отходов Российский патент 2022 года по МПК C05F17/936 

Область техники

Изобретение относится к области обработки органических биоразлагаемых отходов производства и потребления, а именно к устройству для комплексной обработки и утилизации органических отходов производства и потребления методом туннельного компостирования, основанного на биохимической термодеструкции гетерогенного органического субстрата.

Уровень техники

Проблема твердых коммунальных отходов (ТКО) является остроактуальной, поскольку ее решение связано с необходимостью обеспечения нормальной жизнедеятельности населения, санитарной очистки городов, охраны окружающей среды и ресурсосбережения. ТКО, образующиеся в результате жизнедеятельности людей, представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава. Промедление с удалением ТКО и ликвидацией недопустимо, так как может привести к глобальным эпидемиям (чума, холера и др.), к серьезному загрязнению городов.

В мировой практике до настоящего времени подавляющее количество ТКО все еще продолжают складировать на полигонах. Недостатки складирования ТКО: большая потребная площадь земли, сложность организации новых полигонов в связи с отсутствием свободных земельных участков, значительные затраты на транспортировку ТБО, потеря ценных компонентов ТКО, экологическая опасность.

Именно промышленная переработка ТКО, учитывающая требования экологии, ресурсосбережения и экономики, представляет собой кардинальный путь решения проблемы ТКО.

Морфологический состав мусора показывает, что в ТКО значительно содержание органических отходов в виде остатков продуктов питания, бумаги, картона, дерева, листвы, веток, травы и других компонентов. Их содержание составляет от 35 до 80%.

Одним из эффективных методов переработки органической части ТКО является компостирование. Компостирование - это технология утилизации отходов, основанная на естественном биоразложении ТКО.

Компостирование по расположению бурта с сырьем может быть открытым и закрытым. Существует ряд методов закрытого компостирования, классифицируемых по типу применяемого оборудования:

- компостирование под пленкой в бетонных ваннах,

- компостирование в мешках,

- компостирование в ангарах с ворошением,

- компостирование в туннелях.

Первый метод подразумевает проведение технологического процесса в открытом бурте, который совместно со специализированной укрывающей текстильной пленкой (мембраной) образует закрытую климатическую камеру [US 2008/0050806, опубл. 28.02.2008]. Пленка укрывает бурт с сырьем, защищая его от внешнего воздействия окружающей среды, является проницаемой для воздуха и паров воды, но задерживает углеводороды, микроскопическую пыль и бактерии. За счет использования пленки обеспечивается уменьшение дурно пахнущих выбросов на 97%. Установка пленки в начале процесса и ее удаление в конце осуществляется специальным автоматизированными сматывающим устройством. Для аэрации бурта с сырьем используется вентилятор, который подает воздух через отверстия в полу внизу бурта под сырьем, так называемый, аэрационный пол. В процессе компостирования производится контроль температуры субстрата (компостируемого сырья) и содержания в нем кислорода. Управление осуществляется в полуавтоматическом режиме.

Другим способом является компостирование в герметичных полиэтиленовых мешках [US 2002/0104265, опубл. 08.08.2002]. Сырье, содержащее смешанные и фрагментированных органические отходы, загружается в мешки с помощью специальной машины. Одновременно с загрузкой отходов в мешок осуществляется укладка перфорированных труб по всей длине мешка: для нагнетания и забора воздуха. Строго регламентированное расположение труб в мешке, а также создание избыточного давления в мешке определяют высокую эффективность аэрации по всей его длине. Выходные трубы из мешков объединены в систему, выброс воздуха в окружающую среду осуществляется через биофильтр. Разность температур внутри и вне системы создает условия для конденсации воды на внутренней поверхности мешка. Конденсат осаждается на компостируемую массу, тем самым увеличивая влажность наружного слоя сырья и улучшая условия для процесса компостирования. К преимуществам относится легкость монтажа и установки, низкие операционные затраты, очистка выходящего воздуха и долгий срок службы биофильтра, эффективная аэрация сырья и, как следствие, однородность получаемой продукции. К недостаткам относится одноразовый характер мешков, что приводит к увеличению эксплуатационных затрат и появлению специфического отхода компостирования, требующего утилизации (использованных мешков).

Еще одним способом закрытого компостирования является компостирование в ангарах с использованием различных методов ворошения сырья [US 9663392, опубл. 30.05.2017]. При этом компостирование органических отходов осуществляется в закрытом помещении (цехе, ангаре). Самоходная машина ворошит бурт и, как одна из реализаций, методом распыления вносит термофильные молочнокислые бактерии. Повторное ворошение и перемещение компостного бурта производится с целью насыщения кислородом компостной массы и активного испарения лишней влаги. В другом варианте реализации ворошения система включает в себя, по меньшей мере, один отсек для компостирования, один для приема компостируемого материала и мешалку для аэрации и перемещения компостируемого материала при его перемещении через отсек для компостирования. Компост, произведенный системой, используется вместо традиционных древесных добавок для смешивания с поступающим материалом, подлежащим компостированию. Очистка воздуха осуществляется с помощью биофильтра, для которого используется специально подобранная смесь колоний бактерий.

Значительное практическое распространение в мировой практике получила технология туннельного аэробного биотермического компостирования, при которой отходы органического происхождения вступают в естественный круговорот веществ в природе, перерабатываются и превращаются в компост ценное органическое удобрение.

Отходы, поддающиеся туннельному компостированию, варьируются от городского мусора, представляющего собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов (компостируемого сырья), таких как отходы животноводства и растениеводства, сырой активный ил и нечистоты.

В естественных условиях процесс биодеградации протекает медленно, на поверхности земли, при температуре окружающей среды и, преимущественно, в анаэробных условиях. Аэробная ферментация органической фракции ТКО происходит в определенном количестве туннелей для компостирования (в зависимости от производительности). На комплексе заполнение и опорожнение компостных туннелей проводится последовательно. Туннели выполнены в виде закрытых железобетонных конструкций. В туннелях автоматически регулируются параметры подачи кислорода, влаги и температуры нагрева и охлаждения. Преимущества обработки в замкнутой системе: высокая скорость обработки, герметичность системы, как результат, в числе прочего, теплоизоляция, контроль эмиссии углекислого газа и водяного пара.

Такая переработка ТКО предполагает повторное использование отходов в форме компостов, в зависимости от типа компоста:

- для выращивания основных сельскохозяйственных культур в садоводстве в качестве удобрений, а также в производстве искусственных почвоподобных субстратов, почвогрунтов и питательных грунтов для закрытого (в теплицах) или открытого грунта соответственно;

- для выращивания технических сельскохозяйственных культур (зерновых, кормовых, технических), в лесном хозяйстве, лесопарковом и цветоводческом хозяйствах, архитектурном садоводстве, а также для благоустройства и озеленения территорий и в качестве изолирующего слоя на картах размещения отходов ОРО (объект размещения отходов);

- в качестве технического грунта и почвогрунта для технической рекультивации земель и земельных участков после пожаров, горных выработок, закрепления песчаных дюн, откосов, обочин автомобильных и ж/д дорог и склонов холмов, а также в качестве изолирующего слоя на картах размещения отходов ОРО.

Из патента RU 2181712, опубл. 27.04.2002 известно аналогичное устройства для приготовления компостов, содержащее биоферментатор с вытяжным и напорным вентиляторами, снабженными системой управления, состоящей из термопары, соединенной с автоматическим управляющим устройством, сообщенные с напорным вентилятором воздуходувные трубы, выполненные перфорированными и уложенные в каналы, воздуходувные трубы выполнены конусными и направлены уширенной частью к напорному вентилятору, а каналы для труб имеют жалюзи по всей длине.

Из патента RU 2244697, опубл. 20.01.2005, также известно устройство для приготовления компостов, содержащее биоферментатор с напорным и вытяжным вентиляторами, снабженными системой управления, включающей термопару, соединенную с автоматическим управляющим устройством, и конусный перфорированный воздуховод, сообщенный с напорным вентилятором и направленный к нему своей уширенной частью, над конусным перфорированным воздуховодом расположены аэрационные решета, которые установлены на полу биоферментатора с помощью продольных опор, система управления снабжена газоанализатором с датчиком кислорода, расположенным в биоферментаторе, аэрационные решета выполнены из перфорированного листового металла, а биоферментатор выполнен сквозным, с навешенными с двух сторон герметично закрывающимися дверями.

Применение конического воздуховода в указанном устройстве приводит к значительному удорожанию конструкции и ограничениям по длине туннеля и производительности всего участка компостирования. Применение в каналах труб жалюзи приводит к снижению надежности устройства в целом.

Из патента FR 2820421, опубл. 09.08.2002, известно устройство автоматический контейнер для органического компоста объемом от 100 до 120 м³, который имеет автоматические или ручные двери для заполнения и удаления компостного материала, оснащен подвижным внутренним основанием с механическим приводом для перемещения материала по всей его длине. Он имеет систему вентиляции с нагнетательным и всасывающим узлами и трубами для пропускания воздуха под перфорированный или решетчатый пол и его вытяжки, поддерживая в объеме низкое давление. Он содержит систему вентиляции, состоящую из нагнетательного вентилятора, соединенного с перфорированным полом или с решеткой, или с диффузионными каналами с помощью каналов и подающего воздух в направлении вентилятора. Очевидным недостатком устройства является применение механизма перемещения сырья в процессе компостирования, что существенно снижает надежность устройства и увеличивает стоимость его реализации. Кроме того, форма каналов приведет к частому засорению каналов сырьем и густым стоком.

Из публикации европейской заявки ЕР 1847520, опубл. 18.08.2010, известны способ и устройство для компостирования органических отходов в компостном туннеле. Органические отходы смешивают с уже сгнившими и осушенными отходами и равномерно вводятся в туннель компостирования, что создает относительно однородную массу с почти равномерно распределенной влажностью. Подача и выпуск воздуха, а также регулирование водного баланса осуществляется через разделенный пол или входные и выходные отверстия на потолке. Циркулирующий воздух обогащен кислородом, при этом обогащенный свежий воздух смешивается таким образом, чтобы приточный воздух всегда имел стехиометрическое содержание кислорода. Кроме того, приточный воздух нагревается до температуры выше 60°С при помощи теплообменника. Отверстия в полу, через которые воздух попадает в туннель, имеют поперечное сечение менее 15 мм.

Осуществление выпуска воздуха через отверстия в потолке приводит к сложности системы воздухоотвода для его очистки, а укладывание сырья послойно приводит к неравномерности характеристик готового компоста по его объему.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является устройство обработки органических материалов, известное из европейского патента ЕР 3409654, опубл. 30.09.2020, содержащее аэрационный пол с множеством труб, крышу, заднюю стену и две боковые стены, ограничивающие внутренний объем устройства. В аэрационном полу проходят трубы, соединенные с форсунками, направленными внутрь устройства. Трубы соединены с аппаратом технологического газа для подачи в трубы технологического газа, в частности, обычного воздуха. Аппарат для технологического газа включает камеру давления и вентилятор для подачи в камеру давления технологического газа. Камера давления имеет, по меньшей мере, одно выходное отверстие, соединенное, по меньшей мере, с одной из труб в аэрационном полу для подачи технологического газа из камеры давления в трубы. При этом аэрационный пол может иметь наклон вниз от задней стены к передней стороне. Стены устройства, аэрационный пол, крыша, проем могут быть выполнены с теплоизоляцией на внешних сторонах, а камера давления из металла.

Одним из недостатков указанного устройства является необходимость реализации сложной системы трубопроводов с необслуживаемыми гидравлическими затворами для обеспечения слива конденсата, сточных вод и фильтрата в емкость для обеспечения замкнутого водного цикла. Это приводит к необходимости остановки устройства на профилактическое обслуживание для прочистки трубопроводов, что приводит к простоям оборудования и снижению фактической производительности участка компостирования. Выполнение же камеры давления из металла приводит к повышению металлоемкости устройства.

Указанное конструктивное исполнение камеры высокого давления затрудняет ее очистку от конденсата и осадка сточных вод, которые неизбежно образуются даже при уклоне пола в направлении к входному проему (от камеры давления).

Раскрытие сущности изобретения

Целью изобретения является разработка устройства туннельного компостирования органических отходов, обладающего большей производительностью, надежностью и удобством эксплуатации.

Техническим результатом заявленного изобретения является расширение арсенала средств для туннельного компостирования органических отходов, которое имеет высокую герметичность, а значит, обеспечивает при компостировании снижение выбросов дурно пахнущих веществ, контроль температурного режима, снижение тепловых потерь, потерь жидкости и, следовательно, повышение производительности. Применение современных коррозионностойких материалов, сэндвич-панелей и алюминия для облегчения двери, обеспечивает возможность применения менее мощного подъемного механизма, снижение затрат на ее изготовление и эксплуатацию. Применение в туннеле и барокамере строительных уклонов, приямков и дренажной системы устраняет из состава устройства подземные трубопроводы и гидравлические затворы, что позволяет упростить техническое обслуживание и сократить его время, что увеличит производительность устройства, а также уменьшить затраты на реализацию устройства.

Заявленный технический результат достигается в устройстве для закрытого туннельного компостирования органических отходов, включающий, по крайней мере, один туннель, содержащее крышу, заднюю стену, боковые и промежуточные стены, аэрационный пол с уклоном и множеством труб с форсунками, закрываемый загрузочный проем в передней части туннеля, ограничивающие внутренний объем устройства, аппарат технологического газа, включающий камеру высокого давления и вентилятор, соединенную с трубами аэрационного пола, центральные магистрали чистого воздуха, выходящего воздуха, и сбора фильтрата, при этом каждый туннель выполнен с индивидуальными камерой давления, дополнительно включающей устройство рециркуляции, выполненную с возможностью регулирования расхода вытяжного выходящего воздуха и чистого воздуха, посредством клапанов жалюзийного типа, загрузочным проемом с герметичной дверью и аэрационным полом, дополнительно содержит индивидуальную для каждого туннеля систему увлажнения сырья, включающую магистрали подачи воды с распылительными форсунками, при этом аэрационный пол выполнен с уклоном от 1 до 2% от загрузочного проема в сторону задней стенки туннеля, трубы аэрационного пола выходят в сервисный лоток, расположенный перед загрузочным проемом снаружи туннеля с уклоном от 1 до 2% от одной боковой стенки к другой, при этом в месте выхода труб в сервисный лоток установлены разборные съемные заглушки, камера высокого давления расположена ниже уровня труб аэрационного пола в задней части туннеля, непосредственно в месте выхода труб из задней стенки туннеля, а в донной части камеры в одном из углов выполнен приямок с дренажным насосом, а в камере выполнен уклон от 1 до 2% от стенок камеры к приямку.

Камера высокого давления предпочтительно, выполнена из железобетона и снабжена герметичным сервисным люком. Это упрощает ее эксплуатацию, плановое техническое обслуживание и уменьшает затраты на реализацию устройства за счет уменьшения длины канализационных трубопроводов и отсутствия необходимости прокладывания подземных коммуникаций.

Трубы с форсунками аэрационного пола выполнены из материала, устойчивого к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ, входящих в состав органических отходов или образующихся в процессе компостирования с рН 4,5-8,0, предпочтительно, из полипропилена, непластифицированного поливинилхлорида.

Форсунки аэрационного пола имеют коническую форму и замуровываются в железобетонную конструкцию пола малым диаметром вверх при изготовлении пола, таким образом, что верхняя часть форсунки находится на одном уровне с поверхностью пола, заподлицо с поверхностью пола, что позволит обеспечить жесткую фиксацию форсунок в продольных трубах и одновременную герметизацию стыков труб с форсунками. Форсунки аэрационного пола механически жестко неразъемно закреплены на продольных аэрационных трубах с шагом от 200 до 400 мм.

Устройство рециркуляции, включает воздуховоды из коррозионностойкого материала, клапаны жалюзийного типа для подмешивания выходящего и чистого воздуха, предохранительный клапан от излишнего разрежения, обратный клапан для предотвращения обратного потока выходящего воздуха.

Посредством дренажного насоса влага и твердые включения из камеры высокого давления через центральную магистраль сбора фильтрата поступают в накопительную емкость, расположенную снаружи туннеля, при этом центральная магистраль сбора фильтрата является, предпочтительно, самотечной, безнапорной, и выполнена с уклоном от 1 до 2% в сторону накопительной емкости, предпочтительно, центральная магистраль сбора фильтрата проходит вблизи крыши туннеля, в непосредственной близости с задней стенкой туннеля.

Распылительные форсунки системы увлажнения сырья жестко закреплены на магистралях подачи воды и установлены в сторону пространства туннеля и сырья с шагом от 1500 до 4000 мм, магистрали подачи воды также установлены и жестко закреплены на крыше параллельно боковым стенам с шагом от 1500 до 4000 мм. Шаг определяется наполнением туннеля и его габаритами.

Устройство включает автоматическую систему управления технологическим процессом компостирования, посредством которой осуществляют обработку параметров, поступающих от датчиков температуры, установленных в толще сырья и магистралях, датчиков давления и температуры воздуха и воды во всех магистралях и на вентиляторах, датчиков содержания кислорода в выходящем из туннеля воздухе, датчиков влажности и датчиков расхода выходящего воздуха.

В районе переднего загрузочного проема (непосредственно перед ним или за ним), в предпочтительной реализации перед загрузочным проемом снаружи туннеля, выполняется сервисный лоток, в предпочтительной реализации, из железобетона, в который выходят продольные трубы аэрационного пола, на продольных аэрационных трубах в непосредственной близости с местом выхода их в сервисный лоток устанавливаются разборные и/или съемные заглушки для упрощения доступа к трубам для их прочистки. Установка заглушек на концах продольных труб в сервисном лотке обеспечивает доступ к ним и свободный их монтаж и демонтаж. Сервисный лоток проходит параллельно торцу туннеля, загрузочному проему и композитной герметичной двери туннеля и имеет минимальный уклон от 1 до 2% от одной боковой стенки туннеля к другой в одну из сторон, зависящий от конструкции участка компостирования, для сбора влаги и твердых включений лотка в единую емкость, расположенную с одной или другой стороны серии туннелей участка компостирования.

Загрузочный проем в передней части туннеля закрывается композитной герметичной дверью из сэндвич-панелей, рама которой изготовлена из отрезков фасонного коррозионностойкого профиля, в предпочтительном варианте реализации, из алюминия или его сплавов, с армированием профилем коррозионностойкой стали для придания раме большей жесткости в ее углах. Герметичность контакта двери и туннеля обеспечивается резиновым профильным уплотнителем, установленным в паз фасонного коррозионностойкого профиля и расположенного по замкнутому контуру между уплотняемыми поверхностями композитной герметичной двери и торца загрузочного проема в передней части туннеля. На боковых гранях двери выполнены по три штыря цилиндрической формы, жестко закрепленных к двери, при этом верхние и нижние пары штырей предназначены установки и крепления двери на петлях, жестко закрепленных на передних торцевых поверхностях боковых стенок туннеля, а также обеспечения прижима композитной герметичной двери к торцу загрузочного проема в передней части туннеля под собственным весом для создания необходимой степени деформации резинового профильного уплотнителя и обеспечения герметичности стыка композитной герметичной двери и передней части железобетонной конструкции туннеля, загрузочного проема. Средняя пара штырей служит для подъема двери при открытии туннеля компостирования для загрузки-выгрузки, технического обслуживания или иных целей при помощи захвата полуавтоматического подъемно-транспортного устройства, приводимого в движение гидравлическим цилиндром с пружинным возвратным механизмом.

Уменьшение тепловых потерь выходящего воздуха и требуемое насыщение приточного воздуха кислородом достигается использованием трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, входящих в состав устройства рециркуляции, обеспечивающее смешивание выходящего из туннеля воздуха и чистого воздуха в заданной пропорции для создания приточного воздуха в туннель, а также рекуператоров, установленных на централизованных магистралях выходящего из туннеля и чистого воздуха. Элементы устройства рециркуляции и рекуператора выполнены в коррозионностойком исполнении, в предпочтительном исполнении, из сплавов алюминий-магния (группы АМг) или коррозионностойкой стали.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - Схема устройства туннельного компостирования сбоку в разрезе.

Фиг. 2 - Схема устройства туннельного компостирования сзади.

Фиг. 3 - Схема соединения форсунок с продольными трубами аэрационного пола.

Фиг. 4 - Схема композитной герметичной двери туннеля.

Фиг. 5 - Схема устройства туннельного компостирования из нескольких туннелей.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 и фиг. 2 представлена схема устройства туннельного компостирования, которое состоит из замкнутого пространства туннеля 6, в которое происходит загрузка сырья, ограниченного полом 1, потолком 2, задней стенкой 3 и боковыми стенками 4. На фиг. 2 - вид туннеля сбоку в разрезе, на фиг. 3 - вид туннеля сзади. В передней части туннеля расположен загрузочный проем, закрываемый на время проведения технологического процесса компостирования герметичной композитной дверью 5 (подробная схема на фиг. 4) с резиновым профильным уплотнителем 12. Дверь 5 устанавливается на петли туннеля при помощи захвата 8 полуавтоматического подъемно-транспортного устройства 7, приводимого в движение гидравлическим цилиндром с пружинным возвратным механизмом 9. Подъемно-транспортное устройство шарнирно закреплено к каретке 10, которая перемещается параллельно композитной герметичной двери в передней части железобетонной конструкции туннеля и загрузочного проема туннеля по направляющей из стандартного профиля 11, закрепленной жестко на крыше туннеля в непосредственной близости от загрузочного проема. Композитная герметичная дверь 5 устанавливается на петли 33 (фиг. 4) специальной наклонной формы, которые обеспечивают установку и крепление композитной герметичной двери 5, а также обеспечивают ее прижим к торцу загрузочного проема в передней части туннеля под собственным весом для создания необходимой степени деформации резинового профильного уплотнителя 12 и обеспечения герметичности стыка композитной герметичной двери 5 и передней части железобетонной конструкции туннеля.

Аэрационный пол состоит из продольных труб 13, выполненных из материала, устойчивого к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ (жидких, твердых и газообразных), например входящих в состав органических отходов или образующихся в процессе компостирования с рН от 4,5 до 8,0, в одной из реализаций, из непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ), и параллельных друг другу, которые снабжены отверстиями, в которых жестко закреплены вентиляционные форсунки конической формы 14, выполненные из материала, устойчивого к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ (жидких, твердых и газообразных), например входящих в состав органических отходов или образующихся в процессе компостирования с рН от 4,5 до 8,0, в одной из реализаций, из полипропилена, направленные узкой частью (малым отверстием) вверх от продольных труб в сторону внутреннего объема туннеля 6 и сырья, чтобы обеспечить аэрацию сырья в туннеле (фиг. 3). Форсунки 14 имеют коническую форму, чтобы предотвратить загрязнение и засорение, а также обеспечить равномерное распределение потоков воздуха по всем форсункам за счет создания сопротивления истечению воздуха из продольных труб и заданный перепад давления на конусе форсунки. Для жесткой фиксации форсунок 14 в отверстиях продольных труб 13 при изготовлении пола, форсунки и трубы замуровываются в железобетонную конструкцию пола 15, так чтобы верхний торец форсунки находился заподлицо с поверхностью пола туннеля.

Камера высокого давления 16 за задней стенкой тоннеля, выполненная из железобетона, находится ниже уровня аэрационного пола и предназначена для подачи технологического воздуха равномерно и одновременно во все продольные трубы аэрационного пола 13. Аэрационный пол с продольными трубами 13 имеет минимальный уклон от 1 до 2% от загрузочного проема и композитной герметичной двери 5 к задней стенке 3 и камере высокого давления 16 для улучшения отвода фильтрата, образовавшегося в туннеле. Фильтрат из сырья стекает через отверстия форсунок 14 в продольные трубы и за счет уклона попадает в камеру высокого давления 16, расположенную ниже уровня аэрационного пола.

В камере высокого давления 16 выполнен приямок 17 для сбора фильтрата, в котором размещается дренажный насос 18. Минимальные уклоны от 1 до 2% пола камеры высокого давления от ее стенок к приямку 17 обеспечивают сбор большей части фильтрата в приямке из которого дренажным насосом фильтрат перекачивается по напорной магистрали 19 в центральную магистраль сбора фильтрата, в предпочтительном исполнении, самотечную (безнапорную), единую для нескольких туннелей, которая обеспечивает перенос фильтрата в центральную емкость для сбора фильтрата и сточных вод, единую для всего ряда туннелей участка компостирования.

Сервисный герметичный люк 20 камеры высокого давления 16 предназначен для упрощения технического обслуживания камеры и удаления остатков фильтрата, не попавших в дренажный насос 18 на этапе планового технического обслуживания устройства, а также в случае нештатных ситуаций.

В районе переднего загрузочного проема (непосредственно перед композитной герметичной дверью 5 или за ней) выполняется сервисный лоток 43, в одной из реализаций, из железобетона, в который выходят продольные трубы 13. В предпочтительной реализации, сервисный лоток 43 выполняется перед композитной герметичной дверью 5 в непосредственной близости от нее снаружи туннеля для облегчения доступа к его содержимому при техническом обслуживании, а также в случае нештатных ситуаций. На трубах выполнены съемные и/или разборные заглушки 42 для возможности промывки труб при плановом техническом обслуживании, а также в случае нештатных ситуаций. Доступ в сервисный лоток 43 к заглушкам 42 обеспечивается открывающимся люком 41, в одной из реализаций выполненным из углеродистой конструкционной стали. Сервисный лоток проходит параллельно торцу туннеля, загрузочному проему и композитной герметичной двери 5 туннеля и имеет минимальный уклон от 1 до 2% от одной боковой стенки туннеля 4 к другой 4 в одну из сторон, зависящий от конструкции участка компостирования, для сбора влаги и твердых включений лотка в единую емкость, расположенную с одной или другой стороны серии туннелей участка компостирования. Люк сервисного лотка 41 служит для защиты содержимого лотка от повреждений при эксплуатации туннеля, например при загрузке-выгрузке туннеля, например, фронтальным погрузчиком.

Магистраль подачи воды 21 с распылительными форсунками 22 предназначена для увлажнения сырья в туннеле с целью создания необходимой влажности и температуры во время технологического процесса компостирования. Магистрали подачи воды 21 установлены и жестко закреплены на внутренней стороне крыши туннеля параллельно боковым стенам с шагом от 1500 до 4000 мм в зависимости от размеров и степени наполнения туннеля. Распылительные форсунки 22 системы увлажнения сырья жестко закреплены на магистралях подачи воды 21 и установлены в сторону пространства туннеля 6 и сырья с шагом от 1500 до 4000 мм, зависящим от размеров и степени наполнения туннеля.

Каждый туннель оборудован собственной системой вентиляции в составе устройства рециркуляции и может эксплуатироваться и контролироваться независимо от других тоннелей. Общими для всех тоннелей являются две центральные магистрали: центральная магистраль выходящего воздуха и центральная магистраль чистого воздуха, которые расположены за задней стенкой 3 туннеля. Центральная магистраль чистого воздуха предназначена для подачи чистого воздуха, подогретого в рекуператоре, в устройство рециркуляции 23 для последующей подачи в составе приточного воздуха в туннель.

Магистрали соединены с туннелем через устройство рециркуляции 23, которое поддерживает необходимое содержание кислорода на уровне минимум 12% в подаваемом воздухе и минимум 8% в воздухе внутри туннеля 6 (над компостируемым материалом). Технологический воздух извлекается из туннеля через отверстие 24 в задней стенке 3 каждого туннеля.

Соединение устройства рециркуляции с центральными магистралями осуществляется с помощью управляемых клапанов коррозионностойкого исполнения 25, в одной из реализаций, жалюзийного типа, в канале для чистого воздуха и в вытяжном канале. Они обеспечивают смешивание вытяжного выходящего воздуха и чистого воздуха в заданных пропорциях, образуя приточный воздух, подаваемый в дальнейшем через аэрационный пол в сырье. Кроме того, туннель в процессе компостирования будет находиться под давлением ниже атмосферного, которое создается радиальным вентилятором туннеля 28 и регулируется предохранительным клапаном 26. Обратный клапан 27 предотвращает обратный поток выходящего воздуха из центральной магистрали выходящего воздуха в пространство туннеля 6. Вентилятор каждого туннеля 28 присоединен к камере высокого давления через тонкостенную промежуточную вставку из упругого материала 41, устойчивую к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ (жидких, твердых и газообразных), например, стекловолокно с покрытием из неопрена, и создает заданную величину давления в камере высокого давления 16 для последующей подачи в сырье. Пропорции воздуха зависят от технологического режима и стадии процесса компостирования.

Температура в материале сырья измеряется с использованием минимум двух и более датчиков температуры 29, установленных в толщу сырья. Кроме того, контролируются давления и температуры воздуха во всех магистралях и на всех вентиляторах, а также содержание кислорода в выходящем из туннеля воздухе 24 специализированным датчиком и расход выходящего воздуха. Все указанные параметры передаются в автоматическую систему управления технологическим процессом компостирования и на основании их происходит выдача управляющих сигналов на регуляторы частоты электродвигателей вентиляторов 28 и управляемые клапаны коррозионностойкого исполнения 25 устройства рециркуляции 23, на регуляторы частоты электродвигателей вытяжных вентиляторов (на схеме не показаны), которые обеспечивают отвод уходящего воздуха из центральной магистрали выходящего воздуха и подачу его на очистку, а также на органы управления запорно-регулирующей арматуры и насосов системы увлажнения туннелей.

Загрузочный проем закрывается композитной герметичной дверью 5 (фиг. 4). На боковых гранях 30 композитной герметичной двери выполнены по три штыря 31, 32 цилиндрической формы, жестко закрепленные к композитной герметичной двери, при этом верхние и нижние пары штырей 31 предназначены установки и крепления композитной герметичной двери на петлях 33, жестко закрепленных на передних торцевых поверхностях боковых стенок 4 туннеля. Средняя пара штырей служат для подъема композитной герметичной двери 5 при открытии туннеля компостирования для загрузки-выгрузки, технического обслуживания или иных целей при помощи захвата 8 полуавтоматического подъемно-транспортного устройства 7, приводимого в движение гидравлическим цилиндром с пружинным возвратным механизмом 9. Подъемно-транспортное устройство шарнирно закреплено к каретке 10, которая перемещается параллельно двери туннеля по направляющей из стандартного профиля 11, закрепленной жестко на крыше туннеля в непосредственной близости от загрузочного проема.

Композитная герметичная дверь 5 состоит из рамы, выполненной из отрезков 34 и 40 коррозионностойкого фасонного профиля, в предпочтительной реализации, из алюминия или его сплавов, уголков 37 из коррозионностойкой стали для обеспечения жесткости конструкции и наполнения из сэндвич-панелей 36.

Фасонный профиль может иметь различную конфигурацию, но должен иметь паз 35 для размещения и фиксации резинового профильного уплотнителя 12. Резиновый профильный уплотнитель должен надежно фиксироваться в пазе 35 без дополнительного закрепления (не выпадать при эксплуатационных нагрузках). Профиль должен иметь сквозное продольное отверстие 38 для размещения стальных уголков 37, в предпочтительной реализации, квадратного трубного профиля для придания большей жесткости конструкции рамы в углах. Уголки 37 жестко соединены с угловыми отрезками профиля 34 за счет, в одной из реализаций изобретения, болтового соединения 39.

В предпочтительной реализации изобретения дверь состоит из четырех линейных отрезков фасонного профиля 34, двух - вертикальных и двух - горизонтальных, и четырех угловых секций, каждая из которых собрана из двух угловых отрезков фасонного профиля 40, одного сварного уголка из коррозионностойкой стали 37 и соединенные болтовым соединением 39 и сваркой в местах стыков фасонных профилей друг с другом. Элементы рамы композитной герметичной двери могут быть соединены сварным соединением и/или резьбовым соединением и/или заклепочным соединением.

При исполнении устройства, состоящего из нескольких туннелей (серии туннелей) (фиг. 5), каждый туннель имеет собственную композитную герметичную дверь 5, устанавливаемую на петли, жестко закрепленные на торцевой части каждого туннеля рядом с загрузочным проемом, при помощи захвата 8 полуавтоматического подъемно-транспортного устройства 7, приводимого в движение гидравлическим цилиндром с пружинным возвратным механизмом 9. Одно подъемно-транспортное устройство способно обслуживать серию от 1 до 10 туннелей и шарнирно закреплено к каретке 10, которая перемещается параллельно композитным герметичным дверям 5 и передней части железобетонной конструкции туннелей и загрузочных проемов по направляющей из стандартного профиля 11, закрепленной жестко на крыше туннеля в непосредственной близости от загрузочных проемов.

Каждый туннель имеет собственный аэрационный пол, состоящий из продольных труб 13, в которых жестко закреплены вентиляционные форсунки конической формы 14 и собственную камеру высокого давления 16 за задней стенкой тоннеля, выполненную из железобетона и находящуюся ниже уровня аэрационного пола, собственное устройство рециркуляции 23, которое поддерживает необходимое содержание кислорода на уровне минимум 12% в подаваемом воздухе и минимум 8% в воздухе внутри туннеля 6 (над компостируемым материалом). Технологический воздух извлекается из туннеля через отверстие 24 в задней стенке 3 каждого туннеля. Устройство рециркуляции 23 каждого туннеля соединяет туннели общими для всех тоннелей двумя центральными магистралями: центральная магистраль выходящего воздуха и центральная магистраль чистого воздуха, которые расположены за задней стенкой 3 туннеля. Соединение устройств рециркуляции с центральными магистралями осуществляется с помощью управляемых клапанов коррозионностойкого исполнения 25, в одной из реализаций, жалюзийного типа, в канале для чистого воздуха и в вытяжном канале. В камерах высокого давления 16 каждого туннеля выполнены приямки 17 для сбора фильтрата, в которых размещается индивидуальные для каждого туннеля дренажные насосы 18, из приямков камеры фильтрат перекачивается насосом по индивидуальной напорной магистрали 19 в центральную магистраль сбора фильтрата, общую для серии туннелей, в предпочтительном исполнении, самотечную (безнапорную), которая обеспечивает перенос фильтрата в центральную емкость для сбора фильтрата и сточных вод, единую для всей серии туннелей участка компостирования.

Общим для всех туннелей серии является сервисный лоток 43 районе передних загрузочных проемов (непосредственно перед композитными герметичными дверьми 5 или за ними) в одной из реализаций, из железобетона, в который выходят продольные трубы 13. В предпочтительной реализации, сервисный лоток 43 выполняется перед композитными герметичными дверьми 5 в непосредственной близости от них снаружи туннеля для облегчения доступа к его содержимому при техническом обслуживании, а также в случае нештатных ситуаций. На трубах, выходящих в лоток, выполнены съемные и/или разборные заглушки 42 для возможности промывки труб при плановом техническом обслуживании, а также в случае нештатных ситуаций. Доступ в сервисный лоток 43 к заглушкам 42 обеспечивается открывающимся люком 41, который выполняется индивидуально для каждого туннеля для обеспечения доступа в лоток одного туннеля без влияния на остальные туннели группы. Сервисный лоток проходит параллельно торцу туннеля и имеет минимальный уклон от 1 до 2% от первого туннеля группы к последнему или наоборот, зависящий от конструкции участка компостирования, для сбора влаги и твердых включений лотка в единую емкость, расположенную в месте минимального уровня высоты лотка, с одной или другой стороны группы туннелей участка компостирования.

Общая для серии туннелей магистраль подачи воды 21 подает воду в собственные магистрали туннелей с распылительными форсунками 22 для увлажнения сырья в каждом туннеле независимо от других с целью создания необходимой влажности и температуры во время технологического процесса компостирования.

Изобретение относится к области комплексной обработки и утилизации органических отходов методом туннельного компостирования, основанного на биохимической термодеструкции гетерогенного органического субстрата. Устройство для закрытого туннельного компостирования органических отходов включает по крайней мере один туннель, содержащий крышу, заднюю стену и две боковые стены, аэрационный пол с уклоном и множеством труб с форсунками, закрываемый загрузочный проем с герметичной дверью в передней части туннеля, аппарат технологического газа, включающий камеру высокого давления с вентилятором, обеспечивающие подачу в трубы аэрационного пола технологического газа, центральные магистрали чистого воздуха, выходящего воздуха и сбора фильтрата. Каждый туннель выполнен с индивидуальной камерой давления, дополнительно включающей систему рециркуляции, выполненную с возможностью регулирования расхода вытяжного выходящего воздуха и чистого воздуха, содержит также индивидуальную для каждого туннеля систему увлажнения сырья, включающую магистрали подачи воды с распылительными форсунками. Аэрационный пол выполнен с уклоном от 1 до 2 % от загрузочного проема в сторону задней стенки туннеля. Трубы аэрационного пола выходят в сервисный лоток, расположенный перед загрузочным проемом снаружи туннеля параллельно загрузочному проему с уклоном от 1 до 2% от одной боковой стенки к другой, при этом в месте выхода труб в сервисный лоток установлены разборные съемные заглушки. Камера высокого давления расположена ниже уровня труб аэрационного пола в задней части туннеля, непосредственно в месте выхода труб из задней стенки туннеля. В донной части камеры, в одном из углов, выполнен приямок с дренажным насосом, а в камере выполнен уклон от 1 до 2% от стенок камеры к приямку. Техническим результатом является снижение выброса вредных веществ, повышение производительности устройства, надежности и удобства технического обслуживания. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для закрытого туннельного компостирования органических отходов, включающее по крайней мере один туннель, содержащий крышу, заднюю стену, боковые и промежуточные стены, аэрационный пол с уклоном и множеством труб с форсунками, закрываемый загрузочный проем в передней части туннеля, ограничивающие внутренний объем устройства, аппарат технологического газа, включающий камеру высокого давления и вентилятор, соединенную с трубами аэрационного пола, центральные магистрали чистого воздуха, выходящего воздуха и сбора фильтрата, отличающееся тем, что каждый туннель выполнен с индивидуальными камерой давления, дополнительно включающей систему рециркуляции, выполненную с возможностью регулирования расхода вытяжного выходящего воздуха и чистого воздуха посредством клапанов жалюзийного типа, загрузочным проемом с герметичной дверью и аэрационным полом, дополнительно содержит индивидуальную для каждого туннеля систему увлажнения сырья, включающую магистрали подачи воды с распылительными форсунками, при этом аэрационный пол выполнен с уклоном от 1 до 2 % от загрузочного проема в сторону задней стенки туннеля, трубы аэрационного пола выходят в сервисный лоток, расположенный перед загрузочным проемом снаружи туннеля, с уклоном от 1 до 2% от одной боковой стенки к другой, при этом в месте выхода труб в сервисный лоток установлены разборные съемные заглушки, камера высокого давления расположена ниже уровня труб аэрационного пола, в задней части туннеля, непосредственно в месте выхода труб из задней стенки туннеля, в донной части камеры в одном из углов выполнен приямок с дренажным насосом, а в камере выполнен уклон от 1 до 2% от стенок камеры к приямку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вентилятор является радиальным вентилятором высокого давления и присоединён к камере высокого давления через тонкостенную промежуточную вставку из упругого материала, устойчивого к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ, входящих в состав органических отходов или образующихся в процессе компостирования с pH от 4,5 до 8,0, предпочтительно из стекловолокна с покрытием неопрена.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы с форсунками аэрационного пола выполнены из материала, устойчивого к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ, входящих в состав органических отходов или образующихся в процессе компостирования с pH 4,5-8,0, предпочтительно из полипропилена, непластифицированного поливинилхлорида.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что форсунки аэрационного пола выполнены конической формы, установлены узкой частью вверх в сторону пространства туннеля и механически жестко неразъёмно закреплены на продольных аэрационных трубах с шагом от 200 до 400 мм, а при изготовлении аэрационного пола герметично замуровываются в железобетонную конструкцию аэрационного пола.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система рециркуляции включает воздуховоды из коррозионностойкого материала, клапаны жалюзийного типа для подмешивания выходящего и чистого воздуха в систему, предохранительный клапан от излишнего разрежения в системе, обратный клапан для предотвращения обратного потока выходящего воздуха.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что посредством дренажного насоса влага и твердые включения из камеры высокого давления через центральную магистраль сбора фильтрата поступают в накопительную емкость, расположенную снаружи туннеля, при этом центральная магистраль сбора фильтрата является предпочтительно самотечной, безнапорной и выполнена с уклоном от 1 до 2% в сторону накопительной емкости, предпочтительно центральная магистраль сбора фильтрата проходит вблизи крыши туннеля, в непосредственной близости с задней стенкой туннеля.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера высокого давления предпочтительно выполнена из железобетона и снабжена герметичным сервисным люком.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичная дверь загрузочного проема является композитной и выполнена в виде сборной рамы из фасонного профиля коррозионностойкого материала с усилением в углах рамы, с жестко закрепленными в раме сэндвич-панелями из материала, устойчивого к химическому и механическому воздействию агрессивных веществ, и снабжена подъемно-транспортным механизмом, шарнирно закрепленным на каретке, перемещающейся по направляющему профилю, предпочтительно типа рельса или двутавра, жестко закрепленному на наружной части крыши туннеля вблизи загрузочного проема в передней части туннеля.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распылительные форсунки системы увлажнения сырья жестко закреплены на магистралях подачи воды и установлены в сторону пространства туннеля и сырья с шагом от 1500 до 4000 мм, магистрали подачи воды также установлены и жестко закреплены на крыше параллельно боковым стенам с шагом от 1500 до 4000 мм.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что включает автоматическую систему управления технологическим процессом компостирования, посредством которой осуществляют обработку параметров, поступающих от датчиков температуры, установленных в толще сырья и магистралях, датчиков давления и температуры воздуха и воды во всех магистралях и на вентиляторах, датчиков содержания кислорода в выходящем из туннеля воздухе, датчиков влажности и датчиков расхода выходящего воздуха.