Спосіб переробки відходів

1. Способ переработки отходов, включающий отделение не поддающейся разложению части текучих, пригодных для анаэробного разложения отходов, загрузку оставшихся отходов в выполненные из прочного химически стойкого влаго- и газонепроницаемого материала и имеющие загрузочные отверстия контейнеры,внесение в них активного ила, содержащего анаэробные микроорганизмы, анаэробное разложе Изобретение относится к технологии переработки отходов, а более конкретно текучих пригодных для анаэробного разложения отходов (с последующей утилизацией продуктов такой переработки). Термином "текучие" здесь и далее обозначены суспензии твердых или эмульсии жидких отходов в воде, или сыпучие твердые вещества без существенной примеси жидкости, например, измельченные растительные остатки. Термином "пригодные для анаэробного разложения" здесь и далее обозначены от ние с отбором биогаза и опорожнение контейнеров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве контейнеров используют сигарообразные модули, каждый из которых снабжен по меньшей мере одним патрубком для подключения к средствам контроля состава и отбора биогаза и которые после загрузки последовательно укладывают в ряд с возможностью вращения, анаэробное разложение активируют вращением указанных модулей вокруг их геометрических осей, а отбираемый биогаз разделяют на две фракции, соответственно обогащенные диоксидом углерода и метаном. 2. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что анаэробное разложение активируют перекатыванием указанных модулей по наклонной плоскости. 3. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что анаэробное разложение активируют вращением указанных модулей в бассейне. хода типа навоза, органического мусора (включая растительные остатки), бытовых стоков, побочных продуктов пищевой (в частности, мясной, молочной, крахмало-паточной, овоще- или плодоконсервной) промышленности. Общеизвестно, что отходы такого типа обычно вывозят на свалки или перекачивают на так называемые "поля орошения" для естественного разложения. Однако при этом теряются полезные пригодные для утилизации ингредиенты и происходит неконт С > ю 00 00 о о 21889 ролируемое загрязнение природной среды, а весь процесс оказывается убыточным. Загрязнение природной среды удается существенно уменьшить путем тщательного разделения указанных отходов по плотно- 5 сти на всплывающие и/или оседающие концентраты загрязнений (в частности, флотацией и седиментацией), и на сточные воды, содержащие преимущественно растворенные в них вещества. Всплывающие и 10 осевшие загрязнения обычно перерабатывают раздельно, а воды осветляют интенсивной аэрацией [1]. Однако флотационный процесс применим лишь для весьма узкой номенклатуры бытовых или промышленных 15 стоков и не обеспечивает глубокой переработки органических отходов. Поэтому более предпочтительны способы глубокой переработки текучих отходов, основанные на микробиологическом (и, осо- 20 бенно, анаэробном, протекающем в атмосфере с незначительной концентрацией кислорода) разложении органических загрязнений с получением (обычно пастообразного) остатка с повышенным 25 содержанием азота, используемого в качестве удобрения внесением в почву, и биогаза, содержащего преимущественно СО2 и СН^ с незначительными примесями других газов. 30 Из их числа к предлагаемому по технической сущности наиболее близок способ переработки текучих пригодных для анаэробного разложения отходов [2]. Этот способ предусматривает отделение не 35 поддающейся разложению части отходов, загрузку оставшихся отходов в выполненные из прочного химически стойкого влагои газонепроницаемого материала и имеющие загрузочные отверстия контейнеры, 40 внесение в них активного ила, содержащего анаэробные микроорганизмы, анаэробное разложение с отбором биогаза и опорожнение контейнеров. При этом в качестве контейнеров используют жесткие стационарные 45 (обычно металлические) разделенные на отсеки сосуды с жесткой же трубопроводной обвязкой. В каждом из таких отсеков последовательно приготовляют суспензию отходов, которую (при необходимости) на- 50 сыщают не содержащим кислород газом (обычно аммиаком) и проводят анаэробное разложение с отбором и последующей очисткой биогаза перед его выпуском в атмосферу, а после опорожнения от твердых 55 и/или жидких продуктов разложения повторяют указанные операции. Естественно, что описанный процесс осуществим лишь на сложных по конструкции очистных сооружениях и не обеспечива ет достаточно эффективную утилизацию комплекса продуктов, получаемых при анаэробном разложении текучих отходов, хотя потребность в организации переработки таких отходов "с колес" на слабо оборудованных территориях, например, на подлежащих рекультивации открытых горных выработках, ощущается весьма остро. Поэтому в основу изобретения положена задача создать такой способ переработки отходов, технический эффект от использования которого состоял бы в повышении эффективности использования разложившихся отходов и, соответственно, экологической безопасности и в удешевлении переработки. Поставленная задача решена и указанный технический эффект достигнут тем, что в способе переработки отходов, включающем отделение не поддающейся разложению части текучих пригодных для анаэробного разложения отходов, загрузку оставшихся отходов в выполненные из прочного химически стойкого влаго- и газонепроницаемого материала и имеющие загрузочные отверстия контейнеры,внесение в них активного ила, содержащего анаэробные микроорганизмы, анаэробное разложение с отбором биогаза и опорожнение контейнеров, согласно изобретению в качестве контейнеров используют сигарообразные модули, каждый из которых снабжен по меньшей мере одним патрубком для подключения к средствам контроля состава и отбора биогаза и которые после загрузки последовательно укладывают в ряд с возможностью вращения, анаэробное разложение активируют вращением указанных модулей вокруг их геометрических осей, а отбираемый биогаз разделяют на две фракции, соответственно обогащенные диоксидом углерода и метаном. Использование в качестве контейнеров указанных подвижных модулей и разделекие биогаза на указанные фракции позволяют практически полностью утилизировать органические отходы в простейших мобильных установках по их переработке, которые могут быть размещены в зонах рекультивации открытых горных выработок по мере завершения очистной выемки полезных ископаемых на соответствующих месторождениях. При этом целесообразно использовать: твердые продукты разложения отходов для формирования почвенного Слоя, обогащенную диоксидом углерода фракцию биогаза - в качестве газообразного удобрения, подаваемого, например, в приземный слой между растениями (что особенно эффективно в закрытом грунте), а обогащенную мета 21889 ном фракцию биогаза - в качестве топлива. Соответственно, возможны встречные перевозки полезных ископаемых и подлежащих переработке отходов одним и тем же транспортом, что позволяет заметно снизить удельные транспортные затраты. Первое дополнительное отличие состоит в том, что анаэробное разложение активируют перекатыванием указанных модулей по наклонной плоскости. Это наиболее удобно при использовании наклонных стенок старых открытых горных выработок в качестве "детали" .соответствующей установки для анаэробной переработки отходов. Второе, дополнительное к первому, отличие состоит в том, что анаэробное разложение активируют вращением указанных модулей в бассейне, который также бывает несложно оборудовать в выемках открытых горных выработок. При этом можно использовать закрытые бассейны, оборудованные коммерчески доступными средствами подогрева/охлаждения воды и регуляторами температуры. На фиг 1 показана общая блок-схема осуществления способа; на фиг. 2 - сигарообразный модуль, вид сбоку; на фиг. 3 сигарообразный модуль (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 4 - установка анаэробного разложения, вид сверху ; на фиг 5- установка анаэробного разложения, вид сбоку; на фиг. 6 - топографическая схема системы выращивания растений с использованием обогащенной диоксидом углерода фракции биогаза согласно изобретению Предложенный способ (фиг. 1) в общем виде описан применительно к предпочтительному случаю, когда средства переработки отходов размещены вблизи мест открытой добычи полезных ископаемых и, соответственно, когда установка для анаэробной переработки мо.жет быть, например, частью комплекса добычи угля открытым способом). В этом случае способ, включающий встречные перевозки отходов и неотходных материалов (в частности, угля), осуществляют следующим образом. Освобожденные по месту накопления от балластных примесей (например, как уже было указано, флотацией и/или седиментацией) текучие пригодные для анаэробного разложения отходы загружают в не показанные на чертежах резиновые транспортные контейнеры (баллоны), размещенные в транспортных средствах (обычно в открытых железнодорожных полувагонах), и доставляют к месту переработки. Далее отходы перегружают (переливают, перекачивают, или пересыпают, добавляя воду) в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выполненные из прочного химически стойкого влаго- и газонепроницаемого материала и имеющие загрузочные отверстия контейнеры в виде сигарообразных модулей, каждый из которых после загрузки с возможностью вращения последовательно укладывают в ряд, например на наклонную плоскость или в бассейн, и подключают к средствам преимущественно непрерывного контроля состава и отбора биогаза. Загруженные модули для активации анаэробного разложения вращают вокруг их геометрических осей, а отбираемый биогаз разделяют на две фракции, соответственно обогащенные диоксидом углерода и метаном и подаваемые как газовое удобрение к местам выращивания культурных растений и на сжигание При этом в качестве основы активного ила используют, произвольные анаэробные микроорганизмы, виды и процедура выбора которых применительно к конкретным типам отходов хорошо известны специалистам в данной области техники. Этот способ будет более понятен из описания примера его осуществления со ссылками на чертежи установки для анаэробной переработки отходов Ее основой служат контейнеры в виде сигарообразных модулей 1, из которых по мере разложения содержимого можно удалять образующийся биогаз или избыток жидкости и которые (при переработке легкоразлагаемых отходов) можно дозагружать. Для интенсификации разложения установка может содержать не показанные на чертежах средства подогрева содержимого модулей 1 до температуры 37-60°С (100-140°F). Подогреватели могут быть смонтированы внутри или снаружи модулей. Каждый модуль 1 (фиг 2) имеет по меньшей мере одно отверстие 2 для ввода-вывода органического материала и по меньшей мере одно отверстие для отбора и /или подачи газа или жидкости по ходу процесса. Предпочтительно, чтобы для этого были предусмотрены трубопроводы 3 для взятия проб и отбора биогаза, трубопровод 4 для введения дополнительных веществ, стимулирующих процесс брожения (например, дозы активного ила), и горловина 5 для заполнения модуля 1 текучими отходами и его опорожнения от твердых и/или жидких продуктов разложения отходов. Для улучшения перемешивания содержимого при вращении внутри модулей (фиг. 3) желательно иметь радиально ориентированные продольные ребра 6. Простейшая установка для анаэробной переработки отходов может иметь вид не 21889 8 показанного особо бассейна, одна из стенок ходящим известным способом на две фраккоторого оборудована системой 7 подачи в ции, относительно обогащенные соответственно диоксидом углерода и метаном. Так, модули 1 и отбора из них газа или жидкости и в простейшем случае диоксид углерода моконтроля процесса разложения. Такая система 7, включающая обычный газоанализа- 5 жет быть отделен в обычном скруббере промывкой исходного биогаза холодной водой тор для контроля концентрации метана и ее последующей, например термической, и/или диоксида углерода, и необходимые деаэрацией. средства вращения модулей на плаву, подъемно-транспортные механизмы и средства Периодический подъем промежуточнозаполнения-опорожнения модулей 1 в зави- 10 го отсекателя 9 приводит к перекатыванию симости от конкретных условий могут быть модулей 1 по участку 11 и перемешиванию приобретены из числа доступных на рынке их содержимого, чему способствуют ребра или спроектированы специалистами, имею6. По мере завершения первичного разлощими обычные знания и опыт. Более сложная установка для анаэроб- 15 жения модули 1 скатываются на участок 12 окончательного разложения отходов, где ной переработки отходов (фиг. 4 и 5) имеет продолжаются отбор проб vi удаление бионаклонную (предпочтительно под углом 2газа на разделение. При этом для каждого 4°) плоскость 8, секционированную по длиочередного модуля 1, достигшего нижнего не подъемно-опускными отсекателями 9 на участки: 10 - загрузки порожних модулей 1; 20 отсекателя 9, определяют степень завершенности разложения, которое считается 11 - первичного разложения; 12 - окончаоконченным, если состав газовой среды при тельного разложения отходов; 13 - опорожперемещении модуля на участке 12 с преднения модулей 1 от твердых и/или жидких последней на последнюю позицию остался (обычно пастообразных) продуктов разложения отходов; 14 - доразложения отходов 25 неизменным. и опорожнения модулей 1, которые по реМодули 1, удовлетворяющие этому услозультатам контроля были сняты с участка 12. вию, передают на участок 13, где из них С одной стороны наклонной плоскости 8 окончательно стравливают биогаз и через расположена уже указанная система 7 кон- • горловину 5 удаляют в сборник 16 твердые троля процесса разложения и подачи-отбо- 30 и/или жидкие продукты разложения отхора жидких и газообразных компонентов, а с дов. Модули 1, в которых процесс разложедругой - например, трособлочная транспорния отходов не завершился иа участке 12, тная система 15 для возврата опорожненпередают на участок 14, где в них происхоных модулей 1 на участок 10 их загрузки. дит доразложение отходов и где их опорожПод наклонной плоскостью 8 или рядом с 35 няют, как указано выше, удаляя биогаз на ней расположен сборник 16 твердых и/или разделение, а твердые и/или жидкие прожидких продуктов анаэробного разложения дукты разложения - в тот же самый или отходов. дополнительный сборник 16. Обогащенный диоксидом углерода газ Пустые модули 1, подаваемые транспортной системой 15 на запертый верхним 40 используют для ускорения роста растений. Его направляют в теплицу для повышения подъемно-опускным отсекателем 9 участок концентрации диоксида углерода в воздухе 10 наклонной плоскости 8, загружают через теплицы, что благоприятно сказывается на рогорловины 5 порциями текучих отходов, сте растений. В случае, если растения выращивносят через трубопроводы 4 дозы активного (содержащего избранные анаэробные 45 вают в открытом грунте, то биогаз подают к растениям по траншеям, предпочтительно вымикроорганизмы) ила, и подключают труполненным наклонными (фиг. 6). бопроводы 3 к системе 7 для взятия проб и отбора биогаза и контроля процесса разлоОбогащенный метаном газ используют жения. Затем поднимают верхний отсекана энергетические нужды, как правило, в тель 9, и модули 1 под собственным весом 50 пределах описанной установки для перераскатываются на участок 11, где происходит ботки отходов, например сжиганием, с испервичное разложение отходов, контролипользованием продуктов сгорания на руемое газоанализатором в системе 7 по подогрев содержимого модулей до указансоставу проб газовой среды, отбираемых из ных выше температур или на отопление тепмодулей 1. 55 лиц. Поскольку описанный выше способ Образующийся внутри модулей 1 биообеспечивает практически полную утилизагаз по мере накопления через газовый труцию продуктов разложения пригодных для бопровод 3 (и обычно через не показанный анаэробной переработки текучих отходов и на чертеже центральный газгольдер) отвопоскольку практически все процессы при дят на разделение и разделяют любым под г 21889 такой переработке протекают в закрытом пространстве и не могут повлиять на состояние окружающей среды, постольку в сравнении с существующими в данное время способами он по существу экологически безопасен. Кроме того, возможность осуще 10 ствления этого способа как части процесса открытой добычи полезных ископаемых и рекультивации горных выработок со встречными перевозками отходов и неотходных грузов заметно снижает затраты на охрану окружающей среды. ЗАГРУЗКА БАЛЛОНА ОТХОДАМИ ТРАНСПОРТИРОВКА ОТХОДОВ К ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ УСТАНОВКЕ ПОДАЧА ОТХОДОВ НА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩУЮ УСТАНОВКУ ПОДАЧА ТРАНСПОРТА К МЕСТУ НАКОПЛЕНИЯ НЕОТХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БОГАТЫХ АЗОТОМ ТВЕРДЫХ ПРОДУКТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ РАСТЕНИЙ АНАЭРОБНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ОТХОДОВ ВО ВРАЩАЕМЫХ МОДУЛЯХ РАЗДЕЛЕНИЕ БИОГАЗА ПОДАЧА ОБОГАЩЕННОГО СО2 ГАЗА К МЕСТАМ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОГАЩЕННОГО СН 4 ГАЗА КАК ТОПЛИВА УДАЛЕНИЕ БАЛЛОНА ИЗ ПОЛОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ЗАГРУЗКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НЕОТХОДНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ ТРАНСПОРТИРОВКА НЕОТХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ К МЕСТУ РАЗГРУЗКИ ПОДАЧА НЕОТХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА МЕСТО РАЗГРУЗКИ ВОЗВРАТ БАЛЛОНА В ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Фиг. 1 21889 7 Фиг. 2 Фиг. 5 21889 Фиг. 6 Упорядник Замовлення 4459 Техред М.Келемеш Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство УкраТни, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 І