PL199286B1 - Sposób i urządzenie do degradacji osadów ściekowych - Google Patents

Abstract

Sposób degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych, polega na tym, że osady te poddaje się mechanicznemu odwodnieniu, następnie pirolizie oraz zgazowaniu parą wodną powstałą w procesie pirolizy. Powstały w wyniku tych procesów produkt gazowy, po wykropleniu z niego nieprzereagowanej pary wodnej jest wykorzystywany jako paliwo do utrzymywania wymaganej temperatury procesu pirolizy i zgazowania, zaś powstały produkt stały, o masie równej 10 - 15 % masy osadów poddawanych degradacji, bezwonny i nie ulegający dalszemu rozkładowi, odprowadza się na składowisko. Urządzenie do degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych, jest wyposażone w usytuowany poziomo reaktor rurowy (1), umieszczony wewnątrz pieca (2) z wydzieloną częścią wstępną (3) i częścią wylotową (4). W części reaktora (1) usytuowanej w części wstępnej (3) pieca (2), jest umieszczony jeden koniec perforowanego przewodu rurowego (5), którego drugi koniec, usytuowany na zewnątrz reaktora (1), jest złączony z jednym końcem przenośnika ślimakowego (6) o zmiennym skoku ślimaka. Nad drugim końcem przenośnika ślimakowego (6) jest usytuowany podajnik (8) osadów. Wewnątrz reaktora (1), na przedłużeniu perforowanego przewodu rurowego (5), jest umieszczony transporter ślimakowy (9) o stałym skoku ślimaka. Reaktor (1), od strony perforowanego przewodu rurowego (5), jest połączony z odbieralnikiem (12),

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych.

Przefermentowane osady ściekowe, pochodzące z oczyszczalni ścieków komunalnych, są najczęściej wywożone na składowiska lub laguny znajdujące się na świeżym powietrzu. Składowiska te są kłopotliwe i uciążliwe ze względu na przykry zapach tych osadów, dużą zawartość wilgoci a także metali ciężkich i patogenów oraz wymaganą dużą, odpowiednio usytuowaną powierzchnię. Dodatkową niedogodnością są wysokie koszty transportu osadów do miejsca składowania. Część wody zawarta w tych osadach, nie związana z osadem, jest usuwana przez ich sprasowanie na filtrach taśmowych. Natomiast pozostała ilość wody (70% suchej masy), znajdująca się w mikroorganizmach osadów, może być usunięta wyłącznie w drodze odparowania, ale wiąże się to z dużym zapotrzebowaniem na energię cieplną.

Znana jest piroliza osadów ściekowych polegająca na ogrzewaniu odwodnionych osadów ściekowych w temperaturze 400 - 600°C w piecach obrotowych lub rusztowych bez dostępu powietrza, w wyniku której powstają koks, smoła i gaz pirolityczny wykorzystywane do celów energetycznych.

Znana jest również gazyfikacja odpadów stałych wraz z osadami ściekowymi, prowadzona przy niedomiarze tlenu w generatorach gazu syntezowego.

Sposób degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych, według wynalazku polega na tym, że osady te poddaje się mechanicznemu odwodnieniu, następnie pirolizie bez dostępu tlenu w temperaturze 400 - 600°C oraz zgazowaniu parą wodną powstała w procesie pirolizy, w temperaturze 700 - 800°C katalizowanemu przez metale ciężkie zawarte w osadzie. Powstały w wyniku tych procesów produkt gazowy, po wykropleniu z niego nie przereagowanej pary wodnej, jest wykorzystywany jako paliwo do utrzymywania wymaganej temperatury procesu pirolizy i zgazowania, zaś powstały produkt stały, o masie równej 10 - 15% masy osadów poddawanych degradacji, bezwonny i nie ulegający dalszemu rozkładowi, odprowadza się na składowisko.

Urządzenie do degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych, według wynalazku, jest wyposażone w usytuowany poziomo reaktor rurowy, umieszczony wewnątrz pieca z wydzieloną częścią wstępną i częścią wylotową. W części reaktora usytuowanej w części wstępnej pieca, jest umieszczony jeden koniec perforowanego przewodu rurowego, którego drugi koniec, usytuowany za zewnątrz reaktora, jest złączony z jednym końcem przenośnika ślimakowego o zmiennym skoku ślimaka, nad którego drugim końcem jest usytuowany podajnik osadów. Wewnątrz reaktora, na przedłużeniu perforowanego przewodu rurowego, jest umieszczony transporter ślimakowy o stałym skoku ślimaka. Reaktor, od strony perforowanego przewodu rurowego, jest wyposażony w zamknięcie wodne, zaś drugi koniec reaktora jest wyposażony w króciec złączony z urządzeniem pneumatycznym do usuwania produktu stałego degradacji. Reaktor jest nadto złączony z odbieralnikiem, nad którym jest umieszczona chłodnica, wyposażonym w odwadniacz.

W wyniku stosowania degradacji według wynalazku uciążliwe osady zostają przekształcone w produkt gazowy, który wykorzystuje się do jako materiał opałowy w procesie pirolizy i zgazowania oraz w bezwonny produkt stały o masie blisko 10-krotnie niższej od masy osadów przed degradacją, nie ulegający dalszemu rozkładowi, znajdujący zastosowanie w budownictwie lub w budowie dróg. Proces degradacji według wynalazku jest więc energetycznie prawie samowystarczalny, a nadto zmniejsza do minimum problemy związane ze składowaniem i transportem do miejsca składowania osadów.

Przedmiot wynalazku zilustrowano w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym urządzenie do degradacji, w przekroju wzdłużnym.

Przefermentowane osady ściekowe zawierające 72% masowych wilgoci, a nadto metale ciężkie takie, jak Fe, Cu, Zn, Cr, poddano mechanicznemu odwodnieniu w wyniku transportowania ich przenośnikiem ślimakowym o skoku ślimaka malejącym zgodnie z kierunkiem przesuwania się osadu, z szybkoś cią 1000 g/h, w wyniku czego usuwano, około 40 g wody/h. Wstępnie odwodniony osad poddano pirolizie bez dostępu tlenu w temperaturze około 400°C, a następnie zgazowaniu parą wodną powstałą w procesie pirolizy, w temperaturze około 700°C, w wyniku czego uzyskiwano, z prędkością około 70 Ndm³/h, produkt gazowy o średniej kaloryczności około 16 MJ/m³, zawierający głównie CO i H2 oraz nie przereagowaną parę wodną. Gaz ten poddano schłodzeniu i po oddzieleniu od skroplonej pary wodnej, wykorzystano jako materiał opałowy do utrzymywania właściwej temperatury procesu pirolizy i zgazowania. Produkt stał y procesu zgazowania, odbierany pneumatycznie z szybkoś cią około 120 g/h,

PL 199 286 B1 stanowił materiał koksopodobny o zawartości węgla poniżej 15% masowych, bezwonny i nie ulegający rozpuszczeniu ani ługowaniu w wodzie.

Urządzenie do degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych jest wyposażone w usytuowany poziomo reaktor rurowy 1, umieszczony wewnątrz pieca 2 z wydzieloną częścią wstępną 3 i częścią wylotową 4. W części reaktora 1 usytuowanej w części wstępnej 3 pieca 2, jest umieszczony jeden koniec perforowanego przewodu rurowego 5, którego drugi koniec, usytuowany na zewnątrz reaktora 1, jest złączony z jednym końcem przenośnika ślimakowego 6 o skoku ślimaka malejącym zgodnie z kierunkiem działania przenośnika 6, złączonego przekładnią z silnikiem napędowym. Nad drugim końcem przenośnika ślimakowego 6 jest usytuowany podajnik 8 osadów. Wewnątrz reaktora 1 na przedłużeniu perforowanego przewodu rurowego 5, jest umieszczony transporter 9 w postaci zwiniętej ślimakowo, metalowej taśmy o stałym skoku ślimaka, złączony z mechanizmem napędowym 10 o regulowanych obrotach. Reaktor 1, od strony perforowanego przewodu rurowego 5, jest połączony króćcem 11 z odbieralnikiem 12, nad którym jest umieszczona chłodnica 13, a nadto króćcem 15 jest złączony z zamknięciem wodnym 16. Odbieralnik 12 jest wyposażony w odwadniacz 14. Drugi koniec reaktora 1 jest wyposażony w króciec 17 złączony z urządzeniem pneumatycznym 18 do usuwania produktu stałego degradacji.

Po uruchomieniu ogrzewania pieca 2 (w czasie rozruchu pieca 2 materiałem opałowym jest doprowadzony z zewnątrz biogaz) oraz wprawieniu w ruch przenośnika 6 i transportera 9, osad ściekowy wprowadza się podajnikiem 8 na przenośnik 6, który przesuwa osad w kierunku perforowanego przewodu rurowego 5. Zmienny skok ślimaka przenośnika 6 powoduje, iż w miarę przesuwania osadu w kierunku perforowanego przewodu 5 wzrasta ciśnienie działające na osad osiągając maksymalną wartość po wprowadzeniu osadu do perforowanego przewodu 5 w wyniku czego zostaje odciśnięta z osadu, nie związana z nim, woda, która odpływa przez otwory przewodu 5, króćcem 15, do zamknięcia wodnego 16. Częściowo odwodniony osad zostaje następnie wprowadzony na transporter 9, którym przesuwany jest przez część wstępną 3, a następnie wylotową 4 pieca 2. Produkt stały degradacji spada z transportera 9 do króćca 17, z którego jest odprowadzany na zewnątrz za pomocą urządzenia pneumatycznego 18. Produkt gazowy degradacji jest odprowadzany, za pośrednictwem odbieralnika 12, do chłodnicy 13, w której następuje skroplenie zawartej w nim pary wodnej. Skroplona para wodna jest odprowadzana na zewną trz za pomocą odwadniacza pływakowego 14. Gazy oddzielone od skroplonej pary wodnej wykorzystuje się jako materiał opałowy do utrzymywania właściwej temperatury części wstępnej 3 i wylotowej 4 pieca 2.

Claims (2)

1. Sposób degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych, w którym wykorzystuje się procesy mechanicznego odwodnienia, pirolizy oraz zgazowania, znamienny tym, że osady te poddaje się łącznie mechanicznemu odwodnieniu, pirolizie oraz zgazowaniu, przy czym wpierw poddaje się je mechanicznemu odwodnieniu, następnie pirolizie bez dostępu tlenu w temperaturze 400 - 600°C i w końcu zgazowaniu parą wodną powstałą w procesie pirolizy, w temperaturze 700 - 800°C katalizowanemu przez metale ciężkie zawarte w osadzie, po czym powstały w wyniku tych operacji produkt gazowy, po wykropleniu z niego nie przereagowanej pary wodnej, wykorzystuje się jako paliwo do utrzymywania wymaganej temperatury procesu pirolizy i zgazowania, zaś produkt stały zgazowania, o masie równej 10 - 15% masy osadów poddawanych degradacji, zawierający 10 - 20% węgla, bezwonny i nie ulegający dalszemu rozkładowi, odprowadza się na składowisko.

2. Urządzenie do degradacji osadów ściekowych, zwłaszcza pochodzących z oczyszczalni ścieków komunalnych, znamienne tym, że jest wyposażone w usytuowany poziomo reaktor rurowy (1), umieszczony wewnątrz pieca (2) z wydzieloną częścią wstępną (3) i wylotową (4), przy czym w części reaktora (1) usytuowanej w części wstępnej (3) pieca (2), jest umieszczony jeden koniec perforowanego przewodu rurowego (5), którego drugi koniec, usytuowany za zewnątrz reaktora (1), jest złączony z jednym końcem przenośnika ślimakowego (6) o zmiennym skoku ślimaka, nad którego drugim końcem jest usytuowany podajnik osadów (8), zaś wewnątrz reaktora (1), na przedłużeniu perforowanego przewodu rurowego (5), jest umieszczony transporter ślimakowy (9) o stałym skoku ślimaka, nadto reaktor (1) jest złączony z odbieralnikiem (12), nad którym jest umieszczona chłodnica (13),

PL 199 286 B1 wyposażonym w odwadniacz (14), od strony perforowanego przewodu rurowego (5) reaktor (1) jest wyposażony w zamknięcie wodne (16), a drugi koniec reaktora (1) jest wyposażony w króciec (17) złączony z urządzeniem pneumatycznym (18), do usuwania produktu stałego degradacji.