БИОКОМПОСТЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Полезная модель относится к устройствам для компостирования отходов коммунального хозяйства, в том числе осадков сточных вод, совместно с измельченными отходами растениеводства и может быть использована на очистных станциях канализации для переработки осадков сточных вод в органоминеральное удобрение.
Известно использование устройства для термического обеззараживания обезвоженных осадков сточных вод [1]. За счет подачи теплоносителя через теплообменник, снабженный антипригарным покрытием, с помощью шнека осадок продвигается навстречу к месту ввода теплоносителя и прогревается до 80°С, при которых гибнут и яйца гельминтов, и личинки насекомых, и патогенные микроорганизмы. Недостаток такого обеззараживания - высокие энергозатраты на подготовку осадка к биокомпостированию.
Известно использование биокомпостирования в буртах компостирования [2].
Недостаток такого способа обезвоживания и обеззараживания осадков сточных вод - потребность в больших площадях территории под бурты и длительность процесса компостирования до обеззараживания осадков.
Известно использование вращающихся биобарабанов для компостирования различных смесей, например бытовых отходов (патент №2210437 МПК В09В 3/00 CO5F 9/00, заявка 2000127626/13 от 02.11.2000 опубл. 20.03.2003) в известном устройстве имеется вращающиеся биобарабан с лопастями для рыхления компостируемой смеси, перемещение смеси от загрузочного приспособления вдоль оси вращения к окну для выгрузки готового компоста, снабженный мотор-редуктором с электроприводом для обеспечения жизнедеятельности аэробных микроорганизмов термофильного компостирования кислородом воздуха. К недостаткам известного устройства относится низкая нагрузка на единицу объема компостера загружаемой смеси, необходимость начального подогрева смеси, непрерывной инокуляции смеси биоценозом аэробных термофильных микроорганизмов.
Задачи полезной модели - сокращение продолжительности и энергозатрат на ведение процесса компостирования, упрощение эксплуатации биокомпостеров за счет исключения необходимости инокуляции компостируемой смеси аэробным термофильным биоценозом микроорганизмов компостирования.
Решение поставленных задач достигается тем, что в биокомпостеры, включающие вращающийся барабан, перемешивающие устройства, мотор-редуктор для вращения барабана вокруг перемешивающих устройств внутри его, приспособления для подачи исходной смеси обезвоженных отходов в барабан. Барабан установлен в рабочем положении под углом 60° к горизонту на вращающуюся шаровую опору, снабжен крышками и подшипниками и сальниками для прохода неподвижной оси барабана, а перемешивающие устройства размещены на оси биобарабана компостера, и сообщены с воздуховодом по которому вводят горячий воздух в весь объем биобарабана Приспособление, по которому поступает в биобарабан исходная обезвоженная смесь, находится в нижней части рабочего положения биобарабана. Трубопроводы подачи горячего воздуха закреплены на каркасе оси биобарабана и выполняют роль перемешивающих устройств, приспособление для выгрузки готового компоста расположено в верхней части биобарабана и находится над транспортером готового компоста.
Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе нет сведений про установки биокомпостирования смеси отходов такой конструкции и исполнения, какая приведена в формуле полезной модели, что дает основание утверждать, что оно отвечают критерию патентная «новизна»
Сравнительный анализ устройства, что предлагается, с известными техническими решениями, в том числе и с прототипом показывают, что наличии существенных преимуществ от выполнения установки биокомпостирования с наклонно установленным биобарабаном такой конструкции.
Преимущества, что достигаются, свидетельствуют о том, что задачи, которые решаются, выполнены на изобретательском уровне, поскольку они не вытекают, очевидно, из известных в данной области решений и поэтому отвечают критерию патентоспособности «изобретательский уровень»
Предлагаемая установка биокомпостирования поясняется фигурами На Фиг. 1 приведен вид биокомпостера в рабочем положении. На Фиг. 2 дан продольный разрез биокомпостера.
1 Обечайка биобарабана;
2 Люк для загрузки исходной смеси;
2'. Фиксатор люка;
3. Труба подвода воздуха к биобарабану;
4. Воздуховоды горячего воздуха внутри биобарабана;
4'. Воздушные трубки рыхления осадка;
5. Люк выгрузки готового компоста;
6. Мотор редуктор;
7. Зубчатая или ременная передача;
8. Шаровая опора биобарабана;
8'. Подшипник с сальниками в крышках обечайки биобарабана;
9 Крышки биобарабана;
10. Транспортер перемещения готового компоста;
11. Фиксатор положения биобарабана в рабочем положении на верхнем конце оси 13;
12. Бункер исходного осадка;
12'. Рукав подачи исходного осадка;
13. Ось биобарабана;
14. Транспортер готового компоста;
15. Рама устройства перемешивания осадка.
1
Биокомпостер целесообразно размещать в здании воздуходувной, где от нагрева двигателей воздуходувок поддерживается высокая температура в помещении и по трубопроводам (воздуховодам) идет горячий воздух. Над биобарабанами биокомпостеров в помещении воздуходувной закреплен бункер 12 со смесью, подлежащей биокомпостированию, и от этого бункера по рукаву подачи исходного осадка 12' производится загрузка смеси исходных отходов, в том числе обезвоженных осадков сточных вод, поступает осадок на биокомпостирование. Нижняя крышка 9, скрепленная с обечайкой 1, опирается через ось 13 на шаровую опору 8 биобарабана. Обечайка 1 вращается с помощью мотор-редуктора 6 через зубчатую или ременную передачу 7. В люках 2 и 5 загрузки и выгрузки смеси обезвоженных отходов или осадков сточных вод имеется фиксатор 2'. Для внутри биобарабана от полой оси 13, выполняющей функцию воздуховода, отходят воздушные трубки 4' для ввода воздуха, выполняющие функцию рыхлителей осадка. Они закреплены на раме 15. По периметру обечайки 1 к ней прикреплена зубчатая или ременная передача 7, которую вращает мотор редуктор. Через осадки внутри биобарабана поднимается горячий воздух, поступающий к воздушным трубкам 4 от воздуховода 3, вводящего горячий воздух с нижнего торца труб полой оси 13. Из люка 2 смесь обезвоженных отходов и воздуха перемещается к выходу до люка 5 и до верхней крышки 9 биобарабана 1, где воздух выходит через отверстия в оси 13 наружу.
Циркуляция смеси осадков и воздуха обеспечивает аэробность в смеси, т.е жизнедеятельность аэробных термофильных бактерий компостирования А известно, что в результате их деятельности от 1 кг органических веществ, потребленных этими бактериями, выделяется 4 кДж тепла. Именно это тепло обеспечивает экономию энергозатрат на процесс биоком полирования и сокращает период биокомпостирования и доведения температуры смеси до уровня 80°С, при которой гарантированно гибнут патогенные микроорганизмы, яйца гельминтов и личинки насекомых
В плане массообмена биокомпостер схож с биофильтром, в котором снабжение кислородом очищаемой сточной жидкости обеспечивает загрузка, по которой течет вода, а в данном случае воздушные трубки 4', находящиеся внутри осадка.
Экспериментально установлено, что достаточная степень компостирования достигается за период не более 5 суток. В процессе биокомпостирования сухое вещество обезвоженных осадков уменьшается на 20…30%, а влажность смеси уменьшается до уровня 40…50% при исходной 70-80%. Выходящий из биокомпостеров 1 воздух содержит углекислоту, поэтому с помощью вентиляторов под крышей воздуходувной подается на вход в воздуходувки и подается в аэротенки-нитрификаторы. При остановке биобарабана из люка 9 выбрасывают готовый компост на транспортер 14 готового компоста
Работает биокомпостер следующим образом.
Исходной смесью отходов или обезвоженных осадков сточных вод влажностью не более 80% заполняют объем внутри обечайки 1 биобарабанов. Постепенно за счет инокуляции смеси биоценозом аэробных термофильных бактерий компостирования внутри смеси происходит нарастание биомассы бактерий биокомпостирования и самопроизвольный разогрев смеси. Этому разогреву способствует и подвод горячего воздуха по воздуховоду 4 и высокая температура воздуха в помещении воздуходувной. Ниже приводится пример расчета воздуха и объема загружаемой смеси для биобарабанов компостеров диаметром 2 м и длиной 5 м.
Пример 1
3
·
3
Для очистной станции производительностью 5000 м/сут от населения численностью 25000 чел с нормой водоотведения 200л/челсут получается осадка по сухому веществу около 1,5 т/сут, а при влажности 80% объем его составляет 8 м/сут.
3
3
3
3
3
3
Биокомпостер диаметром 2 м и длиной 5 м имеет объем 15 м при 5-ти суточной продолжительности биокомпостирования может обеспечить прием 3 м/сут обезвоженного осадка. Для переработки 8 м/сут обезвоженного осадка потребуется 3 шт рабочих биокомпостеров Для обеспечения расхода 20% органических веществ, входящих в состав осадка, весом 0,2·200 кг/м = 40 кг/сут м необходимо подать не менее  м/час воздуха на один биокомпостер
3
3
м/ч на один или 66,7 м/ч на 3 биокомпостера.
2
3
При диаметре оси биокомпостера 200мм ее сечение равно 3 дм, а при скорости движения воздуха 1 м/с расход воздуха составит 30 л/с = 108 м/ч. Этого воздуха достаточно для обеспечения распада 20% органического вещества, загружаемого 2 раза в сутки обезвоженного осадка.
Пример 2
3
3
3
3
3
3
Для очистной станции производительностью 1000 м/сут от населения 5000 чел с нормой водоотведения 200 л/сут чел получается осадка весом по сухому веществу 325 кг/сут, объемом 1,6 м/сут при влажности 80%. Если иметь один биокомпостер объемом 1,2 м, то в него можно загрузить не более 0,25 м/сут осадка. Объем 1,2 м получается при диаметре 600 мм и длине 45 м. Потребуется 6 биокомпостеров для переработки всего объема осадка. Для снабжения кислородом воздуха распадающегося органического вещества осадка. Объем 1,2 м получаем при диаметре 600 мм и длине 4,5. Потребуется 6 биокомпостеров для переработки всего объема осадка. Для снабжение кислородом воздуха распадающегося органического вещества осадков (20%)
3
3
2
0.2·300 кг/сут = 60 кг/сут потребуется воздуха  м/час на все 6 биокомпостеров. Диаметр оси биокомпостера для пропуска 20 м/ч воздуха или 5,55л/с для скорости движения 1,0 м/с = 10 дм/с нужно иметь сечение 0,55 дм, что соответствует диаметру 80 мм.
Биокомпостер состоит из 5 элементов: обечайки 1, нижней и верхней крышек 9 с подшипниками 8' и сальниками, мотор-редуктора 6 с зубчатой или ременной передачей 7, оси 13 биобарабана, состоящей из 4-х отрезков (нижний отрезок фиксируется в шаровой опоре 8, второй и четвертый в подшипниках 8' крышек 9, третий внутри биобарабана в виде рамы 15 с воздушными грубками 4). Все отрезки оси 13 стыкуются фланцевыми соединениями. При этом рама 15 с осью 13 стыкуется через люки 2 и 5 с отрезками, запроектированными в крышках 9. После сборки биокомпостер испытывается на вращение на холостом ходу.
Работает биокомпостер следующим образом. Через открытый люк 2 внутрь биобарабана из бункера 12 по рукаву 12' загружается осадок, инокулированный биоценозом аэробных термофильных бактерий компостирования. Люк 2 закрывается и фиксируется фиксатором 2'. Затем биобарабан приводится во вращение мотор-редуктором 6 после фиксации его с помощью фиксатора 11 в рабочем положении, т.е. в наклоненном состоянии. Загрузка исходным осадком производится 2 раза в сутки. После 10 часов вращения с подачей воздуха в ось 13 по воздуховоду 4 со скоростью вращения 1 оборот в час биокомпостер останавливается и вновь загружайся через люк 2. Если биобарабан уже выведен в рабочий режим и заполнен осадком, а осадок прошел компостирование, то при остановке вначале через люк 5 производится в горизонтальном положении биобарабана выгрузка компоста, а затем загрузка через люк 2. Компост выгружается на транспортер 10.
Источники информации:
1. Патент № 79093И1 МПК C02F 1/00. Опубл. 20.12. 2008 Бюл. №35. Авторы: Куликов Н.И и др.
2. Водоснабжение II: СПб: Новый журнал. 2005. - c. 577, 578.
3. Патент №2210437 МПК В09В 3/00. Опубл. 20.08.03. Авторы: Беляков В.И., Дегтярев С.Н.. Патентообладатель ОАО «Автовазтранс»