УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Предлагаемая в качестве полезной модели установка для переработки органических отходов относится к области сельского хозяйства и может быть использована для переработки любых органических отходов в комплексные органоминеральные удобрения контролируемого действия, то есть удобрения, в которых физический барьер контролирует высвобождение питательных веществ в зависимости от потребности растений.
Из уровня техники известны установки, реализующие различные способы переработки органических отходов в удобрения. Из них наибольший интерес представляют установки, обеспечивающие гарантированную стерилизацию органических отходов в результате взаимодействия предварительно уплотненного водосодержащего органического отхода с химическим реагентом. Такие установки функционируют в составе комплексов технических средств, оснащенных устройствами формирования гранул, устройствами для покрытия гранул оболочкой, дающей возможность синхронизировать высвобождение питательных элементов с потребностью растения.
В процессе подготовки заявки на предлагаемую полезную модель был произведен патентный поиск, который показал наличие близко схожих по техническому решению изобретений и полезных моделей со следующими номерами: RU 1836603, RU 200216528, RU 2031095, RU 2458027, RU 121805.
К недостаткам известных установок относится отсутствие автоматизации технического процесса. А также необходимость иметь в составе комплекса дополнительные функциональные устройства, удорожающие их стоимость.
Недостатком установки (патент RU 1836603) является невозможность получения удобрений стабильного высокого качества из-за неравномерного прогрева продукта, больших потерь из-за сгорания части готового продукта и повышенного расхода топлива.
К недостаткам установок по остальным указанным изобретениям относится либо низкое качество стерилизации и дегазации, либо необходимость включить в состав комплекса дополнительные функциональные устройства. А также отсутствие автоматических систем контроля и управления.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемой полезной модели является комплекс переработки органических отходов (патент 121805), содержащий подключенную к соответствующим блокам и узлам комплекса систему электропитания и управления, систему телеметрии и видеонаблюдения за технологическим процессом, соединенные трубопроводом загрузочное устройство и блок анализаторов свойств субстрата.
Полезная модель содержит также следующие системы: предварительной подготовки субстрата, финишной подготовки субстрата, стерилизации субстрата, анаэробной метаногенной ферментации субстрата, удаления остатков биогаза из субстрата после ферментации и систему распределения жидкого органического удобрения, соединенную посредством газопроводов с соответствующими выходами агрегата анаэробной метаногенной ферментации субстрата и удаления остатков биогаза.
Агрегат распределения биогаза и/или его компонентов соединен посредством газопровода с соответствующим входом узла анаэробной метаногенной ферментации субстрата. Дополнительный трубопровод соединяет выход узла финишной подготовки субстрата и соответствующий вход узла анаэробной метаногенной ферментации субстрата.
Входы инокулятора соединены с соответствующим выходом узла финишной подготовки субстрата посредством дополнительного трубопровода, имеющего регулирующий клапан, с трубопроводом на участке соединения узла стерилизации субстрата и узла анаэробной ферментации. Выход инокулятора с помощью трубопровода соединен с соответствующим входом агрегата анаэробной метаногенной ферментации субстрата и соединен посредством дополнительного трубопровода с трубопроводом на участке соединения агрегатов стерилизации субстрата и анаэробной метаногенной ферментации субстрата после точки соединения трубопровода и трубопровода, имеющего регулирующий клапан.
Посредством дополнительного трубопровода инокулятор соединен с выходом агрегата финишной подготовки субстрата. При этом трубопроводы связи выхода инокулятора с дополнительным трубопроводом совмещены с однонаправленными клапанами, а агрегаты распределения жидкого органического удобрения и биогаза и его компонентов выполнены с возможностью сообщения с потребителем посредством трубопровода и дополнительного газопровода соответственно. Система электропитания и управления комплексом подключена к системе телеметрии и видеонаблюдения за технологическим процессом посредством электропроводной или беспроводной связи.
Недостатком вышеописанного технического решения является то, что оно
требует наличия специального устройства формовки, устройства промывки гранул щелочным раствором гумата кальция и устройства промывки водным раствором высокомолекулярной фракции фульвокислот с последующей аэрацией, что в результате усложняет его устройство и удорожает стоимость изготовления.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении эффективности производства удобрений, упрощении конструкции установки и удешевлении ее стоимости.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются за счет создания высокопроизводительной установки широкого профиля для производства гранулированных органоминеральных удобрений контролируемого действия, не имеющей вышеперечисленных недостатков и способной перерабатывать органические отходы путем экзотермического химического взаимодействия водной части органики с негашеной известью (СаО) и одновременно преобразующей удобрения в гранулы, покрытые карбонаткальцевой оболочкой.
Благодаря замкнутому циклу работы, установка обеспечивает экологически чистое производство.
Предлагаемая установка не требует включения в технологическую цепочку дополнительных механизмов для формирования гранул, обволакивания их пленкой, а также применения дополнительных химических реагентов и устройств, необходимых для промывки и аэрации.
Установка содержит следующие конструктивно связанные элементы:
- реактор, выполненный в виде вращающейся трубы, которая расположена горизонтально, имеет внутренние скошенные ребра и лопатки и обеспечивает совмещение следующих процедур: проведение химической реакции и перемещение гранул к соплу для выхода готовой продукции.
- агрегат загрузки сырья (органических отходов и химического реагента), содержащий устройство автоматической стыковки двух шнековых питателей с фильерами, формирующими гранулы.
- холодильник-рекуператор, обеспечивающий изготовление и сбор щелочного осадка, выполненный в виде замкнутой герметичной системы, исключающей выход газа в атмосферу.
- автоматизированную систему контроля параметров и управления технологическим процессом.
Техническое решение предлагаемой полезной модели установка для переработки органических отходов поясняется блок-схемой, изображенной на фиг.1.
Установка включает в себя следующие конструктивно связанные между собой элементы: бункер 1 реагента, бункер 2 органических отходов, питатель шнековый 3 извести, питатель шнековый 4 с фильерой, смеситель 5, реактор 6, теплогенератор 7, узел 8 подачи углекислого газа, узел 9 системы циркуляции пара, рекуператор-холодильник 10, накопитель 11 конденсата, блок 12 автоматического контроля параметров и управления установкой.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Из бункера 1 шнековым питателем 3 в смеситель 5 подается реагент (высоко реактивная негашеная известь), одновременно из бункера 2 с помощью шнекового питателя 4 через фильеру в виде гранул в смеситель 5 подается сырье - органические отходы, предварительно уплотненное до 10-15% сухого остатка. В смесителе 5 смесь с помощью щетки перемешивается, обволакивается реагентом и перемещается в реактор 6.
В процессе обволакивания происходит химическая реакция с выделением тепла до 120-150°С и разложением воды до гидроокиси (ОН), в результате чего гранулы полностью стерилизуются и подсушиваются до необходимой влажности.
В реакторе в результате вращения трубы, установленные в ней скошенные ребра определенной винтовой геометрии обеспечивают перемешивание и перемещение гранул к оборудованному заслонкой соплу вывода готовой продукции.
Для окончательного формирования карбонатной оболочки гранул, выполняющей в удобрении роль физического барьера, реактор 6 оснащен теплогенератором 7 и узлом 8 подачи углекислого газа. Карбонатная оболочка за время передвижения гранул в реакторе к выходному соплу полностью формируется.
Рекуператор-холодильник 10 в сочетании с герметичным узлом 9 замкнутой системы циркуляции пара исключают выброс щелочного пара в атмосферу.
В результате химической реакции органических отходов с реагентом выделяется щелочной пар. Для преобразования пара в щелочной конденсат в состав установки включен рекуператор-холодильник 10, обеспечивающий конденсацию пара, и накопитель конденсата 11. Рекуператор-холодильник 10 конструктивно является частью узла 9, образующего замкнутую систему циркуляции пара, исключающую выход щелочного пара в атмосферу.
Блок 12 контроля параметров и управления установкой выполняет функцию синхронизации работы шнековых питателей, вращения реактора, подачи тепла и углекислого газа.
На выходе из реактора сформированные в гранулы покрытые карбонатной оболочкой оргаминеральные удобрения содержат на единицу вещества влажностью 25% следующие элементы:
органическое вещество
до 70%
общий азот до
1,47%
общий фосфор до
1,56%
общий калий до
1,38%
химически активное вещество СаО до
25%
специальные добавки
под заказ
Установка имеет гермо- и термоизоляции, что исключает возможность выбросов в атмосферу запахов, дыма и вредных веществ.
Установка полностью автоматизирована и высокопроизводительна, не требует дополнительных устройств формовки, подсушки и покрытия гранул оболочкой.
При решении данной технической задачи был исследован процесс переработки органических отходов в комплексные органоминеральные удобрения контролируемого действия с заданными параметрами, в котором физический барьер контролирует высвобождение питательных веществ в зависимости от потребности растений. Результаты испытаний опытного образца установки подтвердили результаты исследований.
В связи с вышеизложенным, можно сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и, учитывая простоту конструкции и технологичность изготовления, «промышленная применимость».