СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ УБОРКИ И ПЕРЕРАБОТКИ ВОДНЫХ ГИАЦИНТОВ
METHOD AND APPARATUS FOR HARVESTING AND PROCESSING WATER HYACINTHS

Настоящее изобретение относится к области способов уборки и переработки водных гиацинтов.
Eichhornia crassipes
Водный гиацинт или «» представляет собой пресноводное растение, относящееся к типу водных макрофитов. Данный вид растений очень быстро распространяется. Это создает проблему вследствие их быстрого роста и во время их разложения. Действительно, их быстрый и масштабный рост оказывает влияние на пресноводную экосистему. Распространение водного гиацинта в окружающей его среде может в частности подавлять местные виды вследствие образования на уровне нижних слоев моновидовых плотных ковров, лишающих их жизненно важного света.
Кроме того, во время своего разложения водный гиацинт высвобождает в свою водную среду питательные вещества, которые могут приводить к эвтрофикации или аноксии окружающей среды, что представляет опасность для разнообразия водных форм жизни, которая может приводить к гибели многих видов, сожительствующих с водными гиацинтами.
Кроме того, семена водных гиацинтов являются долговечными, время состояния покоя семян составляет двадцать лет. Эти семена переносят сухость и прорастают как только они погружаются в водную среду. Таким образом, даже в случае уборки, во время хранения существует риск загрязнения, т.е. прорастания семян, в частности во влажной среде хранение. Таким образом, необходимо иметь возможность избежать этого риска прорастания семян водного гиацинта во время хранения для того, чтобы обеспечить его полезное использование в промышленных условиях.
Вследствие этого, для того, чтобы избежать вышеупомянутых явлений, необходимо найти легкое и быстрое решение для уборки, переработки и полезного использования водного гиацинта в промышленности.
Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков предшествующего уровня техники путем предоставления способа уборки и переработки водных гиацинтов, в котором выполняют следующие стадии:
a) водные гиацинты, растущие в водной среде, срезают;
b) водные гиацинты собирают на борту баржи у причала;
c) собранные водные гиацинты перемещают на средство сушки, такое как стеллажи
для сушки, около пристани;
d) высушенные гиацинты промывают чистой водой;
e) промытые гиацинты сушат на вибрационных лентах для того, чтобы частично устранить лишнюю воду;
f) водные гиацинты сушат на сушилке при температуре между 50 и 100°C в течение периода между 5 ч и 17 ч;
g) стерилизацию паром при 80-100°C проводят для того, чтобы простерилизовать водные гиацинты и их семена;
h) простерилизованные водные гиацинты и их семена измельчают для того, чтобы сделать их полезными в использовании.
Кроме того, согласно дополнительным признакам способа согласно изобретению:
- извлекают оставшуюся в результате сушки на стадии c) воду, указанную остаточную воду обрабатывают посредством УФ стерилизации в очистной установке для того, чтобы выпустить в первоначальную водную среду водных гиацинтов;
- чистая вода стадии d) состоит из воды, набранной из первоначальной водной среды водных гиацинтов, при этом указанную взятую воду нагнетают посредством насосной станции и фильтруют через фильтровальную сетку, имеющую диаметр отверстий между 6 и 10 мм, чтобы сделать ее чистой для стадии мойки;
- стадию d) проводят путем мойки высушенных гиацинтов по меньшей мере два раза чистой водой в моечном средстве, таком как моечный контейнер;
- после стадии g) стерилизации и перед стадией h) измельчения, простерилизованные водные гиацинты сушат с помощью принудительной системы горячего воздуха;
- после стадии (h) измельчения проводят микронизацию полученных измельченных материалов для того, чтобы обеспечить их полезное использование в области переработки пластиков или изоляционных материалов;
- стадию f) сушки проводят с использованием вертикальной сушилки горячим воздухом;
- после стадии f) сушки и перед стадией g) стерилизации высушенные водные гиацинты концентрируют в средстве концентрирования, таком как концентратор;
- после стадии d) мойки указанных высушенных водных гиацинтов последние разрезают по меньшей мере на три или четыре куска.
Настоящее изобретение также относится к установке для уборки и переработки водных гиацинтов, обеспечивающей выполнение способа согласно изобретению и содержащей в таком порядке:
- плавающую баржу около пристани, причем указанная баржа оборудована средством разрезания водных гиацинтов, средством сбора и хранения разрезанных водных гиацинтов и средством переноса указанных водных гиацинтов на пристань, причем указанное средство переноса направлено на перенос указанных водных гиацинтов на средство сушки для сушки собранных водных гиацинтов;
- средство перемещения высушенных водных гиацинтов в моечное средство, соединенное с дополнительным средством сушки;
- средство сушки на выходе из указанного дополнительного средства сушки;
- средство концентрирования высушенных водных гиацинтов на выходе из указанного средства сушки;
- средство стерилизации концентрированных водных гиацинтов на выходе из указанного средства концентрирования;
- средство измельчения простерилизованных водных гиацинтов на выходе из указанного средства стерилизации.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения станут понятны из следующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления изобретения со ссылкой на приложенные фигуры, на которых:
- на фиг. 1 схематично представлен вид установки для уборки и переработки водных гиацинтов;
- на фиг. 2 схематично представлен вид вертикальной сушилки горячим воздухом установки для уборки и переработки водных гиацинтов.
Настоящее изобретение относится к способу уборки и переработки водных гиацинтов.
Уборка водных гиацинтов происходит посредством плавающей баржи 1, оборудованной средством разрезания, средством 110 сбора и хранения разрезанных водных гиацинтов.
Таким образом, выполнение способа согласно изобретению происходит путем последовательного выполнения следующих стадий:
a) водные гиацинты, растущие в водной среде, срезают;
b) водные гиацинты собирают на борту баржи 1 у причала.
После уборки способ согласно изобретению позволяет перенести собранные водные гиацинты на средство 2 сушки, а именно на стеллажи 2 для сушки около пристани.
Перенос убранных водных гиацинтов проводят с использованием средства 3 переноса. Согласно отдельному варианту осуществления, когда на земле можно установить рельсы, средство 3 переноса может состоять в частности из вращающихся
телескопических кареток, способных переносить гиацинты из лодки на стеллажи 2 для сушки на пристани.
Предпочтительно, стеллажи 2 для сушки располагают около пристани, граничащей с водной средой.
Согласно отдельному варианту осуществления стеллажи 2 для сушки состоят из сетки из нержавеющей стали, которые подняты относительно земли.
Способность не ржаветь необходима для предотвращения преждевременного износа подставок 2 для сушки из-за лишней воды и чтобы избежать коррозии и разрушения из-за ржавчины.
Сушка убранных водных гиацинтов обеспечивает первое грубое удаление лишней воды для того, чтобы облегчить переработку гиацинтов.
Согласно отдельному варианту осуществления изобретения извлекают лишнюю воду, т.е. воду, оставшуюся после сушки. Затем указанную остаточную воду обрабатывают посредством УФ стерилизации в очистной установке 4 для ее выпуска впоследствии в первоначальную водную среду водных гиацинтов.
После этой первой грубой сушки на стеллажах 2 для сушки высушенные водные гиацинты промывают чистой водой. Согласно отдельному варианту осуществления чистой водой для мойки является вода, взятая из первоначальной водной среды водных гиацинтов. Указанную взятую воду нагнетают посредством насосной станции 5 и фильтруют на мелких решетках с диаметром разделения между 6 и 10 мм. Затем указанную воду пропускают через мелкие решетки с отверстиями между 4 и 6 мм для того, чтобы сделать ее чистой для стадии мойки.
Предпочтительно, мойку проводят чистой водой с использованием моечного средства 6, в частности в моечном контейнере 6.
Предпочтительно, операцию мойки повторяют несколько раз.
Предпочтительно, одно и то же количество материала промывают по меньшей мере два раза. Тем не менее, в зависимости от загрязнения и состава водной среды, где брали гиацинты, т.е. в зависимости от нечистоты указанной водной среды обитания водных гиацинтов будут необходимы дополнительные циклы мойки. Эти циклы мойки могут достигать до десяти последовательных циклов мойки.
Стадия мойки позволяет удалять примеси, связанные и все еще присутствующие в мелкой массе высушенных водных гиацинтов и грубо их очищать.
После мойки промытые водные гиацинты сушат на вибрационной ленте 7 для того, чтобы частично удалять лишнюю промывочную воду и получать как можно менее гидратированный материал.
Согласно отдельному варианту осуществления изобретения вибрационные ленты 7 представлены в виде вибрационных подставок для сушки с наклоном приблизительно 5°, и фильтровальная сетка которых имеет отверстия с уменьшающимся диаметром варьирующим от 2 до 0,2 мм.
Предпочтительно, материал, т.е. промытый водный гиацинт сушат на серии вибрационных транспортерных лент 7 с сеткой из нержавеющей стали, как показано на фиг. 1.
Согласно отдельному варианту осуществления остатки воды после прохождения по вибрационным транспортерным лентам 7 извлекают для УФ стерилизации и выпуска в водную среду.
Согласно изобретению водные гиацинты сушат с использованием средства 8 сушки, в частности на сушилке 8. Сушка происходит при температуре между 50 и 110°C в течение периода между 5 ч и 16 ч.
Согласно конкретному варианту осуществления указанную сушку водных гиацинтов проводят при температуре между 50 и 70°C в течение периода между 14 ч и 16 ч.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления указанную сушку водных гиацинтов проводят при температуре между 90 и 110°C в течение периода между 5 ч и 7 ч.
Во всех случаях сушку следует выполнять при температуре ниже чем 110°C для того, чтобы избежать повреждения волокон гиацинтов.
Согласно отдельному варианту осуществления указанная сушилка 8 состоит из вертикальной сушилки 8 горячим воздухом на солнечной энергии в частности для экономии энергии, необходимой для ее работы или с приводом от любой другой системы электропитания.
Согласно этому отдельному варианту осуществления и как показано на фиг. 2, эта вертикальная сушилка 8 горячим воздухом содержит:
- в верхней части впуск 81, такой как труба, обеспечивающая введение влажного промытого подлежащего сушке материала;
- по всей ее высоте ряд сетчатых транспортерных лент 82 из нержавеющей стали, которые вибрируют и обеспечивают постепенную транспортировку сверху вниз подлежащего сушке материала, причем сетки обеспечивают прохождение воздуха;
- в нижней части выпуск 83, такой как труба, обеспечивающая вывод высушенного материала, т.е. высушенных водных гиацинтов за пределы вертикальной сушилки 8 горячим воздухом.
Следует заметить, что транспортерные ленты 82 являются вибрационными и, таким образом, избегают статичной сушки материала. Действительно, статичная сушка медленная и менее эффективная, чем динамичная сушка за счет вибрации.
В указанной вертикальной сушилке 8 горячим воздухом наличие в нижней части системы 84a впуска воздуха, а в верхней части отверстия 84b для выпуска воздуха обеспечит постепенную сушку материала. Циркуляция воздуха внутри сушилки будет таким образом облегчать сушку. В этой сушилке 8 циркуляция горячего воздуха, которая возможна по всей высоте, а именно через сетки, обеспечит постепенную сушку материала. Горячий воздух, циркулирующий через сушилку 8, имеет температуру между 50 и 110°C.
На выходе 83 из сушилки 8 высушенный материал извлекают, а высушенные водные гиацинты концентрируют с использованием средства 9 концентрирования, в частности в концентраторе 9. Использование концентратора 9 позволяет улучшить линию воздействия и прохождения материала.
После прохождения через сушилку 8 концентрированный материал стерилизуют паром при температуре между 80 и 100°C для того, чтобы простерилизовать высушенные водные гиацинты и их семена. Стерилизацию проводят, используя средство 10 стерилизации паром, в частности в паровом стерилизаторе 10.
Этот способ стерилизации и используемый диапазон температур позволяют избежать прорастания семян водного гиацинта и их разрастание. Стерилизация позволяет предотвратить указанное возможное прорастание, а именно при проведении стадии измельчения.
В соответствии со способом согласно изобретению для того, чтобы закончить переработку высушенных водных гиацинтов, простерилизованные водные гиацинты и их семена измельчают для того, чтобы их можно было позднее с пользой использовать и на промышленном уровне.
Стадию измельчения проводят с использованием средства 11 измельчения, а именно такого как мельница 11, обеспечивающая получение измельченного материала, имеющего размер зерен между 1 и 3 см. Этот размер измельченного материала необходим для облегчения использования в промышленности, а именно в области переработки пластиков и изоляционных материалов.
Согласно отдельному варианту осуществления для того, чтобы оптимизировать измельчение и получение как можно более сухого материала со степенью гидратации сухого вещества менее чем 20% RH или «относительной влажности», после стадии g) стерилизации и перед стадией h) измельчения можно выполнить сушку посредством вентилирования простерилизованного материала, т.е. простерилизованного водного
гиацинта с помощью принудительной системы горячего воздуха. Эту сушку посредством вентилирования проводят в сушилке 12 с принудительной подачей воздуха.
Принудительная система горячего воздуха обеспечивает дополнительное обезвоживание простерилизованного гиацинта, а именно за счет введения его в контакт с горячим воздухом при температуре между 50 и 70°C.
Согласно другому конкретному варианту осуществления изобретения после стадии h) измельчения проводят микронизацию полученных измельченных материалов для того, чтобы обеспечить их полезное использование в области переработки пластиков и изоляционных материалов.
Микронизацию проводят в микронайзере 13, обеспечивающем получение размера зерен измельченных материалов менее чем 1 мм.
Этот тип измельченных материалов с очень маленьким размером зерен легкое использовать с пользой.
Согласно другому варианту осуществления изобретения измельченные материалы водного гиацинта можно просеивать с использованием сита 14 для легкого использования формы их зерен. Отходы сита 14 можно использовать в качестве топлива для снабжения парового котла, обеспечивая таким образом работу парового стерилизатора 10.
Настоящее изобретение также относится к установке для уборки и переработки водных гиацинтов, показанной на фиг. 1, содержащей в таком порядке:
- плавающую баржу (1) около пристани, причем указанная баржа (1) оборудована средством разрезания водных гиацинтов, средством (110) сбора и хранения разрезанных водных гиацинтов и средством (3) переноса указанных водных гиацинтов на пристань, указанное средство (3) переноса направлено на перенос указанных водных гиацинтов на средство (2) сушки, направленное на сушку собранных водных гиацинтов;
- средство перемещения высушенных водных гиацинтов в моечное средство (6),
соединенное с дополнительным средством сушки;
- средство (8) сушки на выходе из указанного дополнительного средства сушки;
- средство (9) концентрирования высушенных водных гиацинтов на выходе из указанного средства (8) сушки;
- средство (10) стерилизации концентрированных водных гиацинтов на выходе из указанного средства (9) концентрирования;
- средство (11) измельчения простерилизованных водных гиацинтов на выходе из указанного средства (10) стерилизации.
Согласно отдельному варианту осуществления установка для уборки и переработки водных гиацинтов может кроме того содержать на выходе из парового
стерилизатора 10 сушилку 12 для дополнительного удаления оставшейся воды.
Согласно другому отдельному варианту осуществления изобретения на выходе из мельницы 11 измельченные материалы обезвоженных водных гиацинтов микронизируют в микронизаторе 13, затем необязательно микронизированные измельченные материалы просеивают с использованием сита 14. Таким образом, эта особенная переработка позволяет облегчить их полезное промышленное использование, причем полученный микронизированный и/или просеянный гиацинтовый «порошок» является стабильным, инертным, без риска прорастания и легко транспортируемым.
Таким образом, установка для уборки и переработки водных гиацинтов обеспечивает как уборку, так и переработку водных гиацинтов путем преобразования их в измельченные материалы, с пользой используемые в промышленности. Указанные полученные измельченные материалы имеют такую низкую степень гидратации, почти нулевую, что риск прорастания во время хранения устранен. Таким образом, измельченные материалы являются долгосрочными и инертными, их можно использовать в промышленности, например, в области переработки пластиков или изготовлении изоляционных панелей.
Способ уборки и переработки водных гиацинтов и его уборочная установка представляют решение, легкое для исполнения для устранения загрязнения водной среды и для устранения водных гиацинтов. Способ и уборочная установка согласно изобретению также обеспечивают быструю и эффективную переработку убранных водных гиацинтов для того, чтобы иметь возможность их использования с пользой на промышленном уровне.