Пристрій і спосіб для розділення матеріалу відходів

1. Установка для отримання органічних частинок, краще субстрату, для використання у виробництві біогазу, яка містить: - впускний пристрій для подачі вологих і сухих органічних відходів у внутрішню камеру установки, причому органічні відходи можуть містити сторонні тіла, такі як м'які пакувальні матеріали, краще пластмасу, сітку і шпагат, а також метал і скло і т. д.; - вал, що обертається, розташований в камері і такий, що містить щонайменше один подрібнювальний інструмент, установлений на обводі вала, причому інструмент/інструменти має/мають форму зі зрізаним краєм; - нерухому деталь, встановлену в камері, причому зазначена нерухома деталь діє як контрінструмент щодо подрібнювального інструменту; - випускний пристрій для подрібнених частинок; - розвантажувальний пристрій для сторонніх тіл, причому відстань між подрібнювальним інструментом і нерухомою деталлю є такою, що дозволяє подрібнювати тверді частини відходів шляхом їх помелу на менші частинки, але запобігає подрібненню м'яких частин відходів, таких як пластмаса. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що відстань між подрібнювальним інструментом і нерухомою деталлю складає від 5 до 10 мм і є такою, що регулюється. 3. Установка за будь-яким з пп. 1 або 2, яка відрізняється тим, що подрібнювальні інструменти розташовані з рівними або нерівними інтервалами по обводу вала. 4. Установка за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що випускний пристрій для подрібне 2 (19) 1 3 92797 4 - змиті органічні відходи вивантажують через випускний пристрій; - відкривають розвантажувальний пристрій установки; - сторонні тіла, що залишилися, які прямують за рухом вала, видаляють через розвантажувальний пристрій. Даний винахід стосується установки для отримання органічних частинок, краще субстрату, для використання у виробництві біогазу. Конкретніше, установка призначена для сортування, промивання і подрібнення відходів для отримання органічних відходів із заданим розміром частинок. Винахід також стосується способу отримання органічних частинок, краще субстрату, для використання у виробництві біогазу. Передумовою створення даного винаходу є бажання використовувати органічні відходи як сировину в установках для виробництва біогазу. Органічні частинки, виготовлені за допомогою установки, часто використовуються як субстрат для біогазу. Розмір частинок повинен відповідати встановленим вимогам, і, крім того, у деяких випадках потрібне також знезараження субстрату (краще стерилізація) перед його використанням як субстрату для виробництва біогазу. В даний час існує декілька способів отримання субстрату для виробництва біогазу з відходів. Двома основними способами, які слід згадати, є спосіб утворення пульпи і спосіб подрібнення. Спосіб утворення пульпи може використовуватися в різних масштабах і також може застосовуватися до сильно забруднених відходів. Принцип здійснення зазначеного способу нагадує принцип дії змішувального пристрою. Відходи об'єднуються з рідиною і змішуються у баці. Легкі відходи, такі як пластмаса, спливають і потім видаляються. Важчі відходи, такі як метал і т.д., опускаються на дно. Органічні відходи залишаються в середині бака, де подрібнюються ножами. Цей дорогий спосіб дозволяє отримати тільки низький вміст сухих твердих речовин в розчині, оскільки в процесі його здійснення додається багато рідини. Термін «показник твердих сухих речовин» визначає, наскільки велика частина субстрату, яка має запас енергії. Низький показник сухих твердих речовин означає, що для запобігання значних транспортних витрат установка для утворення пульпи повинна знаходитися поряд з установкою для виробництва біогазу. Звичайна подрібнювальна установка має подавальний шнек, що подає сировину через набір ножів і сито. Сировина проштовхується через набір ножів, що обертається, ножі подрібнюють сировину до тонкої маси, яка потім продавлюється через сито. Відповідний діаметр отворів сита може запобігти попаданню надто крупних частинок у готовий продукт. Спосіб подрібнення вимагає використання дрібно просіяної сировини. При цьому способі домішка крупних частинок і неорганічних матеріалів, таких як метал або скло, приводить до зупинки або поломки установки. У патентній літературі є декілька публікацій, які наводять приклади використання способів утворення пульпи і подрібнення в промислових процесах виробництва субстрату для біогазу. У патентному документі WO 2005061114 описується установка для обробки вологих (мокрих) органічних відходів. Установка складається з декількох агрегатів, де органічні відходи спочатку обробляються в млині, що грубо подрібнює, як органічні відходи, так і пластмасу, на частинки заданого розміру. Для запобігання поломки млина у випадку, якщо відходи містять метал, використовується пружне протилезо. Після млина подрібнений матеріал поступає до блоку, де частинки руйнуються до меншого розміру. Це руйнування здійснюється шляхом додавання рідині до частинок в конічній ємності, в нижній частині якої є інструмент з пилкоподібними зубами, що має високу швидкість обертання. Під час цього процесу (процес утворення пульпи) органічні відходи в суміші розмелюються на дрібніші частинки, а пластмаса розмелюється на дещо крупніші частинки, тоді як важкі предмети падають на дно ємності. За винятком важких предметів, суміш подається на наступну станцію, де пластмаса відсіюється за допомогою змійки-сортувалки. Крім того, в патентному документі WO 03092922 описується установка, в яку необхідно додавати рідину для досягнення задовільного ходу процесу. У цій установці процес також здійснюється поетапно в декількох агрегатах. На першому етапі додається волога і змішується з відходами, на наступному етапі вологі відходи нагріваються до перетворення вологи на гарячу пару, внаслідок чого відходи киплять, і виходить маса з низьким змістом вологи. Таким чином, спосіб, описаний в WO 03092922, є способом утворення пульпи. Завданням даного винаходу є пропозиція установки для отримання субстрату для виробництва біогазу з високим вмістом сухих твердих речовин. Крім того, установка дозволяє легко відсіювати сторонні предмети, які містяться в суміші відходів, що подаються в неї. Особливою перевагою установки є відсутність необхідності видалення упаковки від харчових продуктів перед їх подачею в установку. Установка пристосована для обробки різних пакувальних матеріалів, таких як пластмаса, сітка і шпагат, часто використовувані для обв'язування м'яса, металева і скляна упаковка і т.д. При такій обробці відходів відділення пластмаси, змішаної з відходами, є особливою проблемою. Таким чином, додатковим завданням даного винаходу є забезпечення простого відокремлення пластмаси. Як вже було сказано, установка відповідно до даного винаходу дозволяє так само, як пластмасу, обробляти різні типи м'якої упаковки, такі як сітка і шпагат. Для простоти подальшого викладу установка описуватиметься у зв'язку з 5 обробкою пластмаси, але слід розуміти, що до об'єму винаходу входить також обробка м'яких пакувальних матеріалів будь-якого типу. У відомих установках пластмасовий матеріал подрібнюється на дрібні частини разом з рештою відходів. Відокремлення пластмаси здійснюється згодом, часто в ході самостійного процесу. Установка згідно з даним винаходом є так званою багатофункціональною установкою. Це означає, що установка здійснює декілька функцій, які у відомих установках здійснювалися різними агрегатами або декількома пристроями, що є частиною великої установки, як було описано вище. Багатофункціональна установка дозволяє отримувати органічні частинки відповідного розміру для використання як субстрат для виробництва біогазу. Конструкція установки також забезпечує відокремлення сторонніх тіл від органічних відходів і промивання сторонніх тіл перед їх відправкою для подальшої обробки. У контексті даного винаходу під сторонніми тілами розуміються елементи з пластмаси, скла і металу, часто змішані з органічними відходами, що подаються в установку. При використанні установки згідно з даним винаходом немає необхідності проводити попереднє сортування, як це описано, наприклад, в WO 2005061114. Відходи, призначені для обробки, подаються в установку, де органічні відходи перетворюються на дрібні частинки, тоді як сторонні тіла відокремлюються від органічних відходів, і пластмасовий матеріал відокремлюється від інших сторонніх тіл, таких як метал і скло. При використанні установки згідно з даним винаходом немає необхідності додавати рідину, таку як, наприклад, воду, для розбиття органічних відходів на частинки відповідного розміру. Не потрібне також нагрівання відходів в установці. Відповідно до способів обробки, описаних у вищезгаданих документах, для розбиття органічних відходів додається рідина і, в деяких випадках, відходи нагріваються. Таким чином, при використанні установки згідно з даним винаходом досягається порівняно велика економія грошових коштів, оскільки немає необхідності додавати рідину або поставляти енергію для нагрівання. Дія установки згідно з даним винаходом базується на тому, що сухі органічні відходи змішуються з вологими відходами, наприклад, кулінарними жирами, кров'ю або іншими відходами з високим вмістом рідини. Вологі органічні відходи сприяють розрідженню сухих органічних відходів в установці. Впускний пристрій установки обладнаний таким чином, що вологі і сухі органічні відходи, які зазвичай також містять сторонні тіла, такі як пластмаса, метал або скло, подаються у внутрішню камеру. У внутрішній камері встановлений вал, що обертається. Вал містить щонайменше один подрібнювальний інструмент, але краще декілька подрібнювальних інструментів, розташованих по його обводу. Подрібнювальний інструмент/інструменти мають форму зі зрізаним краєм. У камері також встановлена нерухома деталь. Нерухома деталь діє як контрінструмент щодо подрібнювального інструменту. Установка має випускний пристрій для субстрату, а також 92797 6 розвантажувальний пристрій для сторонніх тіл. Відстань між подрібнювальним інструментом і нерухомою деталлю установлюють таким чином, що тверді частини відходів подрібнюються шляхом їх помелу на дрібніші частинки при проходженні між інструментом і контрінструментом. Причому відстань установлюють так, щоб запобігти подрібненню м'якіших частин, таких як м'який пакувальний матеріал, краще пластмаса і сітка або шпагат для пакування м'яса. У описаній установці здійснюють такий спосіб: вологі і сухі органічні відходи змішують в камері, причому це змішування краще здійснюють за допомогою руху вала. Тверді частини відходів розмелюють на дрібніші частини, а волога частина органічних відходів сприяє розрідженню твердих органічних частинок у камері. Деяка частина сторонніх тіл, таких як скло і метал, також розмелюється на менші частини. Пластмасовий матеріал не розмелюється, оскільки відстань між подрібнювальним інструментом і контрінструментом достатньо велика, і оскільки інструмент має форму зі зрізаним краєм. Отже, пластмасовий матеріал зберігає свій розмір. Після подрібнення частинок органічних відходів до заданого розміру, вони розвантажуються через наявний в установці випускний пристрій разом з частинами сторонніх тіл (скло і метал), подрібнених до розміру, який дозволяє їм пройти через випускний пристрій. Сторонні тіла більшого розміру залишаються в камері установки і розвантажуються з установки разом з пластмасою. Відстань між подрібнювальним інструментом і нерухомою деталлю становить від 5 до 10 мм, але можна також установлювати й інші розміри, залежно від типу матеріалу, призначеного для обробки в установці. Отже, відстань може регулюватися, наприклад, шляхом установлення подрібнювального інструмента з можливістю регулювання відстані, або можуть бути інші можливості для регулювання. Краще вал містить декілька подрібнювальних інструментів, які можуть бути розташовані з рівними або нерівними інтервалами по обводу вала. Випускний пристрій для субстрату розташований в нижній частині установки. Крім того, безпосередньо над випускним пристроєм установлюється решітка або сито. Відповідно до загальних вимог розмір частинок субстрату для виробництва біогазу не повинен перевищувати 12 мм. Установка задовольняє цим вимогам. Розмір отворів сита може варіюватися, наприклад, в діапазоні від 4 до 25 мм. Метал і скло, які розмелюються на частинки, що мають розмір, який дозволяє їм проходити через отвори сита, розвантажуються через випускний пристрій, але потім тонуть і осідають на дні резервуарів подальшої обробки. У міру додавання відходів в установку, в ній скупчується густа маса з органічних відходів і сторонніх тіл, заповнюючи камеру. При цьому процес повинен бути зупинений, і необхідно розділити масу і видалити сторонні тіла. Перед відсіюванням сторонніх тіл їх необхідно промити, оскільки вони призначені для подальшої обробки. Без промивання сторонні тіла стають дуже липкими і важко 7 оброблюваними. З економічних і екологічних міркувань бажано також зберегти якомога більше цінного органічного матеріалу. Промивання сторонніх тіл здійснюється за допомогою сопел, встановлених для подачі в камеру гарячої пари. Крім того, розвантажувальний пристрій для сторонніх тіл розташований у верхній частині установки, краще на бічній стінці безпосередньо над валом, що обертається. При необхідності здійснити промивання сторонніх тіл, подача відходів у камеру машини припиняється, а вал продовжує обертатися. Гаряча пара випускається через сопла, змиваючи органічні відходи, що пристали до сторонніх тіл. Змиті органічні відходи розвантажуються через випускний пристрій. Пластмасовий матеріал, що накопичився в камері, прямує за рухом валу і виштовхується через розвантажувальний пристрій разом із сторонніми тілами, наприклад, частинками металу і скла, розмір яких дуже великий для розвантаження через випускний пристрій, подібно до субстрату для виробництва біогазу. Таким чином, установка є автоматичною і не потребує ручного керування. Зовні від розвантажувального пристрою, який може, наприклад, бути виконаний у вигляді відкидного клапана, встановлений пристрій для збирання і транспортування відходів. Після звільнення камери розвантажувальний пристрій закривається, і подача починається знову. Нижче даний винахід описується на прикладі одного з варіантів здійснення винаходу з посиланнями на креслення, що додаються. На Фіг. 1 зображені загальний вид і два види збоку установки згідно з даним винаходом. На Фіг. 2 зображені розрізи установки згідно з даним винаходом та її частини. На кресленнях зображена установка 1 для сортування, подрібнення і промивання відходів. У верхній частині установки є впускний пристрій 2. Будь-які відходи, такі як вологі і сухі органічні відходи, змішані з сторонніми тілами, такими як пластмаса, шпагат, метал, скло та інші пакувальні матеріали, подаються через впускний пристрій 2 у внутрішню камеру 3 установки. У внутрішній камері 3 установлений вал 4, що обертається, по обводу вала якого з інтервалами прикріплені декілька подрібнювальних інструментів 5. Вал 4 приводиться в дію двигуном 10 і встановлений на підшипниках 11. Крім того, установка містить контрінструмент 6. Подрібнювальний інструмент 5 вала регулюється таким чином, що між ним і контрінструментом 6 є відстань. Ця відстань може варіюватися, але кращою є відстань 5-10 мм. Подрібнювальний інструмент 5 вала має форму зі зрізаним 92797 8 краєм. Завдяки цій формі, а також відстані до контрінструменту 6, здійснюється не різання, а розмелювання твердих частинок у відходах, що проходять між подрібнювальним інструментом 5 і контрінструментом 6. Таким чином, різні відходи, такі як органічні відходи, метал і скло, розмелюються на дрібніші частинки. Додатково сприяє подрібненню органічних відходів одночасне наповнення камери 3 вологими і сухими органічними відходами. В результаті цього змішування відходів, волога з вологих відходів сприяє розрідженню сухих органічних відходів, і немає необхідності у доданні додаткової рідини для обробки. Відстань між подрібнювальним інструментом 5 і контрінструментом 6, а також форма подрібнювального інструмента 5 зі зрізаним краєм, дозволяє такій упаковці, як пластмаса, шпагат і сітка, використовуваній для обгортання харчових продуктів, не розмелюватися на дрібні шматочки при проходженні між інструментами, і, таким чином, здебільшого зберігати свій первинний розмір. У нижній частині камери розташований фільтр або сито 8, що має отвори, кожний з яких має розмір краще від 4 мм до 25 мм. Це сито 8 пропускає органічні частинки і частинки металу і скла, подрібнені до розміру, який відповідає розміру отворів сита. Звідси частинки розвантажуються через випускний пристрій 9 в резервуари. Розмолоті частинки скла і металу, що мають розмір, який дозволяє їм пройти через сито 8, розвантажуються через випускний пристрій і опускаються на дно резервуарів. У міру наповнення камери установки відходами, в ній скупчуються сторонні тіла, а також густа органічна маса. Розділення органічної маси, що містить дрібні частинки, стає неефективним. У цей момент необхідно здійснити видалення з камери сторонніх тіл, перш ніж продовжити сортування відходів. Подачу відходів у камеру припиняють. Через сопла 7 у камеру подають гарячу пару. За допомогою пари органічна маса розділяється і виштовхується через випускний пристрій 9. У той же час, сторонні тіла промивають перед відправкою на подальшу обробку. Вал продовжує обертатися, поки здійснюється промивання вмісту камери. Обертання вала приводить до того, що сторонні тіла, що залишилися (пластмаса, шпагат, сітка, скло, метал і т.д.), які знаходяться в камері, викидаються через розвантажувальний пристрій 12 у верхній частині установки. На цьому етапі камера звільняється від сторонніх тіл. Після цього камера знову готова до прийому відходів для продовження сортування і обробки. 9 Комп’ютерна верстка М. Мацело 92797 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601