PL199667B1 - Sposób i urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych polegającego na tym, że komunalne odpady stałe transportuje się do przestrzeni roboczej (1), przez którą przemieszcza się je i poddaje się działaniu wysokoenergetycznych strumieni cieczy, generowanych przez zespół dysz (7), zasilanych pompą wysokociśnieniową (11), w wyniku czego oddziela się frakcje miękkie i organiczne odpady stałe od nierozpuszczalnych frakcji stałych. Po wymyciu nierozpuszczalne frakcje stałe kieruje się do zbiornika cząstek stałych (14), natomiast zdezintegrowane i/lub rozpuszczone oraz wypłukane frakcje miękkie i organiczne odpady w postaci zawiesiny, kieruje się do zbiornika wypłukanych cząstek organicznych (13). Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do separacji komunalnych odpadów stałych, które ma przestrzeń roboczą (1) wyposażoną w elementy umożliwiające wprowadzenie do niej odpadów stałych (6) oraz w zespół dysz (7) podłączonych do zasilającej rury wysokociśnieniowej (10) zasilanej pompą wysokociśnieniową (11). Ponadto przestrzeń robocza jest wyposażona w perforowane elementy odprowadzające wypłukane, wysokoenergetycznymi strumieniami, cząstki do zbiornika odpadów organicznych (13) oraz jest połączona ze zbiornikiem odseparowanych cząstek stałych (14).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych, przeznaczony zwłaszcza do oddzielania składników organicznych stanowiących do 70% odpadów komunalnych, od pozostałych składników stałych, zwłaszcza szkła, plastiku i metali.

Znane i stosowane unieszkodliwianie komunalnych odpadów stałych, polega na składowaniu odpadów na wysypiskach. Wiąże się to ze szkodliwymi dla środowiska efektami, jak samozapalenie i dymienie, wymywanie skł adników rozpuszczalnych i ich penetracja do gleby oraz wód podziemnych i powierzchniowych, stanowią ca poważ ne zagroż enie dla ś rodowiska. Tereny zajmowane pod wysypiska są nieproporcjonalnie duże w porównaniu do miejsca wymaganego na składowanie odpadów recyrkulowanych lub częściowo przetworzonych.

Stosowane jest odzyskiwanie pewnych frakcji komunalnych odpadów stałych polegające na zorganizowanym selektywnym ich gromadzeniu w indywidualnych gospodarstwach domowych oraz wyrzucaniu do pojemników przeznaczonych do zbierania jednorodnych odpadów takich jak szkło, plastik czy metal. W celu prawidłowego przebiegu takiej segregacji niezbędna jest duża świadomość i dyscyplina społeczna, dla promowania zachowań proekologicznych.

Recyrkulacja komunalnych odpadów stałych, przy obecnym stanie techniki, oprócz selektywnego ich gromadzenia, może odbywać się poprzez mechaniczne rozdrabnianie i klasyfikację grawitacyjną. Znane jest też gromadzenie odpadów na szczelnych wysypiskach wraz z odzyskiwaniem biogazu, zwłaszcza w sąsiedztwie dużych aglomeracji miejskich.

Sposób rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów, według wynalazku, oparty na hydroseparacji, polega na tym, że komunalne odpady stałe transportuje się do przestrzeni roboczej, przez którą przemieszcza się je, a podczas przemieszczania poddaje się działaniu wysokoenergetycznych strumieni cieczy generowanych przez zespół dysz, zasilanych pompą wysokociśnieniową, w wyniku czego oddziela się frakcje miękkie i organiczne odpady stałe od nierozpuszczalnych frakcji stałych. Po wymyciu nierozpuszczalne frakcje stałe kieruje się do zbiornika cząstek stałych, natomiast zdezintegrowane i/lub rozpuszczone oraz wypłukane frakcje miękkie i organiczne odpady w postaci zawiesiny, kieruje się do zbiornika wypłukanych cząstek organicznych. Korzystnie zawiesinę homogenizuje się i gromadzi w zbiorniku odstojnikowym, z którego ciecz odstojnikową uzdatnia się i zawraca do zespołu dysz. Ponadto w zespole dysz generuje się wysokoenergetyczne stałe i/lub wirujące strumienie cieczy. Korzystnie strumienie cieczy generuje się o ciśnieniu od 20 atm do 3000 atm. Korzystnym jest również to, że jako ciecz podaje się wodę z ewentualnymi dodatkami chemicznymi, ułatwiającymi dezintegrowanie i/lub rozpuszczanie oraz wypłukiwanie frakcji miękkich i organicznych.

Urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych, według wynalazku ma przestrzeń roboczą wyposażoną w elementy umożliwiające wprowadzenie do niej odpadów stałych, wyposażoną w zespół dysz podłączonych do zasilającej rury wysokociśnieniowej, zasilanej pompą wysokociśnieniową. Ponadto przestrzeń robocza jest wyposażona w perforowane elementy, zwłaszcza sita do odprowadzania cząstek wypłukanych wysokoenergetycznymi strumieniami, do zbiornika odpadów organicznych, ponadto przestrzeń robocza ma połączenie ze zbiornikiem odseparowanych cząstek stałych.

Urządzenie w jednym z wariantów ma przestrzeń roboczą w postaci zbiornika cylindrycznego, którego oś ustawiona jest pod kątem do płaskiego podłoża. Wewnątrz zbiornika cylindrycznego umieszczona jest śruba transportująca, napędzana silnikiem poprzez przekładnię skrzyniową, zaś pod śrubą transportującą, jest umieszczone sito oddzielające wypłukane cząstki organiczne kierowane do zbiornika magazynującego wypłukane cząstki organiczne, od cząstek stałych kierowanych do zbiornika magazynującego cząstki stałe, przy czym oba zbiorniki magazynujące umieszczone są pod zbiornikiem cylindrycznym. Ponadto urządzenie jest wyposażone w lej zasypowy, którym odpady stałe są wprowadzane do wnętrza zbiornika cylindrycznego bezpośrednio pod zespół dysz, wprowadzanych w ruch obrotowy silnikami dysz. Korzystnie pod zbiornikiem cylindrycznym od strony leja zasypowego jest usytuowany zbiornik wypłukanych cząstek organicznych zaś po przeciwnej stronie leja umieszczony jest zbiornik magazynujący cząstki stałe.

W drugim wariancie urzą dzenie ma przestrzeń roboczą w postaci obrotowej cylindrycznej siatki, której oś obrotu ustawiona jest pod kątem do płaskiego podłoża. Wewnątrz obrotowej cylindrycznej siatki umieszczona jest zasilająca rura wysokociśnieniowa z zespołem dysz, przy czym zasilająca rura wysokociśnieniowa jest usytuowana w dolnej części cylindrycznej siatki i przesunięta w stronę, w którą obracana jest cylindryczna siatka, a strumień wody z dysz jest skierowany na przesypujące się pod

PL 199 667 B1 wpływem obrotów odpady stałe. Korzystnie pod cylindryczną siatką jest usytuowany zbiornik wypłukanych cząstek organicznych, a po przeciwnej stronie leja, poniżej cylindrycznej siatki, umieszczony jest zbiornik cząstek stałych.

W trzecim wariancie urzą dzenie ma podajnik taś mowy, doprowadzają cy odpady stał e do rozdrabniania i separacji, a w przestrzeni roboczej wyposażone jest w perforowany taśmociąg, o osi ustawionej pod kątem do płaskiego podłoża, napędzany silnikiem, nad którym umieszczony jest zespół dysz, wprowadzanych w ruch obrotowy silnikami dysz.

Korzystnie zbiornik wypłukanych cząstek organicznych połączony jest poprzez homogenizator ze zbiornikiem odstojnikowym, który poprzez pompę wodną i stację uzdatniania wody jest połączony z pompą wysokociśnieniową zasilającą rurę wysokociśnieniową.

Korzystnie w każdym z wariantów urządzenia dysze osadzone są obrotowo w zasilającej rurze wysokociśnieniowej za pomocą korpusu dyszy. Dysze wprowadzane są w ruch obrotowy silnikami dysz, a średnica wylotowa dyszy zawiera się w granicach od 0,1 mm do 5 mm.

Korzystnie podajnik taśmowy transportujący odpady stałe umieszczony jest przed lejem zasypowym, a nad podajnikiem taśmowym umieszczony jest separator magnetyczny do usuwania frakcji żelaznych.

Urządzenie według wynalazku dzięki systemowi dysz stałych i/lub ruchomych umożliwia optymalną penetrację strumieni cieczy w głąb wymywanej masy. A zdolność strumieni do wymywania rozpuszczalnych i zdyspergowanych cząstek jest regulowana średnicami dysz i ciśnieniem w pompie.

Zaletą sposobu jest możliwość precyzyjnego oddzielenia części miękkich od twardych, bez zniszczenia struktury opakowań twardych i przy ich dokładnym wymyciu od nalotów substancji mazistej, poprzez zastosowanie wysokoenergetycznych strumieni cieczy generowanych przez zespół dysz. Generowane strumienie o ciśnieniu do 3000 atm przemieszczają się z prędkością 800 m/s, a w zderzeniu z organicznymi frakcjami miękkimi dziurawią je, tną i rozdrabniają, zwłaszcza na granicy twardego i mię kkiego materiał u, zaś odbicie strumienia od twardego materiał u, generuje mniejsze strumienie oraz pojedyncze krople, które przyczyniają się w znacznym stopniu do homogenizacji materiału podlegającego dezintegracji. Ponadto energia strumieni cieczy jest regulowana poprzez zmianę ciśnienia i/lub zmianę średnicy dysz i/lub poprzez zmianę czasu oddziaływania stronienia cieczy na materiał. Sposób zapewnia ponadto rozdzielenie składników części miękkiej, sflotowanie opakowań plastikowych oraz folii oraz dezintegrację i homogenizację biodegradowalnej części pulpy organicznej. Zaletą urządzenia jest zamknięty obieg wodny, z którego wyprowadzana jest jedynie woda w suspensji pulpy, która może być wykorzystana do produkcji biogazu, kompostu lub nawozu. W urządzeniu można sterować energią strumieni w taki sposób, aby pojemniki aerozolowe lub inne zawierające substancje trujące nie uległy uszkodzeniu w procesie. W wyniku stosowania sposobu wyeliminowane są przykre odory, hałas, pyły, a dzięki temu urządzenie może być instalowane w pobliżu osiedli mieszkalnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie z cylindryczną komorą ze śrubowym transporterem, fig. 2 wariant urządzenia z komorą w postaci cylindrycznego obrotowego sita, fig. 2a - cylindryczną komorę w widoku z boku od strony leja zasypowego, fig. 2b - dyszę osadzoną w korpusie, napędzaną silnikiem, a fig. 3 - wariant urządzenia z podajnikiem taśmowym.

P r z y k ł a d I

Sposób rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych polega na tym, że komunalne odpady stałe transportuje się do przestrzeni roboczej 1, przez którą przemieszcza się je i poddaje się działaniu wysokoenergetycznych strumieni cieczy 9, generowanych przez zespół dysz 7 zasilanych pompą wysokociśnieniową 11, przy czym jako ciecz roboczą stosuje się wodę. Wysokoenergetycznymi stałymi strumieniami wody o ciśnieniu 3000 atm generowanymi w dyszach 7, oddziela się frakcje miękkie i organiczne odpady stałe od nierozpuszczalnych frakcji stałych, po czym nierozpuszczalne frakcje stałe kieruje się do zbiornika cząstek stałych 14, natomiast zdezintegrowane i/lub rozpuszczone oraz wypłukane frakcje miękkie i organiczne odpadów w postaci zawiesiny, kieruje się do zbiornika wypłukanych cząstek organicznych 13. Następnie zawiesinę homogenizuje się w homogenizatorze 21 i gromadzi w zbiorniku odstojnikowym 20, z którego ciecz odstojnikową po uzdatnieniu zawraca się do zespołu dysz 7.

P r z y k ł a d II

Sposób rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że w zespole dysz 7 generuje się wysokoenergetyczne wirujące strumienie

PL 199 667 B1 cieczy 9 o ciśnieniu 20 atm, ponadto ciecz roboczą stanowi woda z dodatkami chemicznymi ułatwiającymi dezintegrowanie i/lub rozpuszczanie oraz wypłukiwanie frakcji miękkich i organicznych.

P r z y k ł a d III

Urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych ma przestrzeń roboczą 1 w postaci zbiornika cylindrycznego o osi ustawionej pod kątem do płaskiego podłoża, wewnątrz której umieszczona jest śruba transportująca 2, napędzana silnikiem 3 poprzez przekładnię skrzyniową 4. Zbiornik cylindryczny 1 jest wyposażona w lej zasypowy 5, którym odpady stałe 6 są wprowadzane do jego wnętrza, bezpośrednio pod zespół dysz 7 wprowadzanych w ruch obrotowy silnikami dysz 8, przy czym strumień wody 9 kierowany na odpady stałe 6, wydostaje się z dysz 7 generujących wysokoenergetyczne stałe strumienie cieczy, podłączonych do zasilającej rury wysokociśnieniowej 10 wyposażonej w pompę wysokociśnieniową 11. W dolnej części zbiornika cylindrycznego 1 pod śrubą transportującą 2, jest umieszczone sito 12 oddzielające wypłukane cząstki organiczne, kierowane do zbiornika magazynującego wypłukane cząstki organiczne 13, od cząstek stałych kierowanych do zbiornika magazynującego cząstki stałe 14, przy czym oba zbiorniki 13 i 14 umieszczone są pod zbiornikiem cylindrycznym 1.

P r z y k ł a d IV

Urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych ma przestrzeń roboczą 1 w postaci cylindrycznego obrotowego sita o osi ustawionej pod kątem do płaskiego podłoża i przesunięta w stronę, w którą obracane jest sito, napędzane silnikiem 3 poprzez przekładnię skrzyniową 4.

Cylindryczne sito 1 jest wyposażone w lej zasypowy 5, którym odpady stałe 6 są wprowadzane do wnętrza obrotowego sita 1 pod zespół dysz 7, podłączonych do wysokociśnieniowej rury 10, zasilanej przy użyciu pompy 11. Przy czym strumień wody 9 z dysz 7 jest skierowany na przesypujące się pod wpływem obrotów odpady stałe 6. Ponadto zbiornik cząstek organicznych 13, wypłukanych wysokoenergetycznymi strumieniami 9 wygenerowanymi w dyszach 7, usytuowany jest pod cylindrycznym sitem 1, zaś zbiornik magazynujący cząstki stałe 14, oddzielone wysokoenergetycznymi strumieniami, usytuowany jest w sąsiedztwie cylindrycznego sita 1 i wyposażony jest w transporter odprowadzający cząstki stałe.

P r z y k ł a d V

Urządzenie jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że dysze 7 są osadzone obrotowo w zasilającej rurze 10 poprzez złącze obrotowe umieszczone w korpusie 15, napędzane silnikiem 8, przy czym średnica wylotowa dyszy 7 wynosi 0,1 i generuje strumień cieczy o ciśnieniu 3000 atm.

P r z y k ł a d VI

Urządzenie jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że dysze 7 są osadzone obrotowo w zasilającej rurze 10 poprzez złącze obrotowe umieszczone w korpusie 15, napędzane silnikiem 8, przy czym średnica wylotowa dyszy 7 wynosi 5 mm i generuje strumień cieczy o ciśnieniu 20 atm.

P r z y k ł a d VII

Urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych ma podajnik taśmowy 17, doprowadzający odpady stałe 6 do rozdrabniania i separacji oraz separator magnetyczny 16 do usuwania frakcji żelaznych. Ponadto jest wyposażone w perforowany taśmociąg 18, o osi ustawionej pod kątem do płaskiego podłoża, napędzany silnikiem 19, nad którym umieszczony jest zespół dysz 7, wprowadzanych w ruch obrotowy silnikami dysz 8, generujących wirujące strumienie cieczy. Wirujące strumienie wody 9 z dysz 7 zasilane pompą wysokociśnieniową 11, kierowane są na taśmociąg 18 z przenoszonymi odpadami stał ymi 6, umieszczonymi na perforowanej taś mie. Pod perforowanym taśmociągiem 18 jest umieszczony zbiornik magazynujący wypłukane cząstki organiczne 13, które kierowane są do homogenizatora 21, w celu zhomogenizowania pulpy organicznej, wykorzystywanej następnie jako nawóz lub surowiec do produkcji gazów. Zbiornik magazynujący cząstki stałe 14, oddzielone wysokoenergetycznymi strumieniami, usytuowany jest poniżej perforowanego taśmociągu 18 w jego sąsiedztwie i wyposażony jest w transporter odprowadzający cząstki stałe.

Claims (19)

1. Sposób rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych polegający na ich mechanicznym rozdrabnianiu i segregacji, znamienny tym, że komunalne odpady stałe transportuje się do przestrzeni roboczej (1), przez którą przemieszcza się je i poddaje się działaniu wysokoenergetycznych strumieni cieczy, generowanych przez zespół dysz (7), zasilanych pompą wysokociśnieniową (11),

PL 199 667 B1 w wyniku czego oddziela się frakcje mię kkie i organiczne odpady stał e od nierozpuszczalnych frakcji stałych, po czym nierozpuszczalne frakcje stałe kieruje się do zbiornika cząstek stałych (14), natomiast zdezintegrowane i/lub rozpuszczone oraz wypłukane frakcje miękkie i organiczne odpadów w postaci zawiesiny, kieruje się do zbiornika wypłukanych cząstek organicznych (13).

2. Sposób, wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e w zespole dysz (7) generuje się wysokoenergetyczne stałe strumienie cieczy (9).

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że w zespole dysz (7) generuje się wysokoenergetyczne wirujące strumienie cieczy (9).

4. Sposób, wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e strumienie cieczy o ciś nieniu od 0,2 atm do 300 MPa, generuje się w dyszach (7) zasilanych cieczą roboczą.

5. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, ż e ciecz roboczą stanowi woda z ewentualnymi dodatkami chemicznymi ułatwiającymi dezintegrowanie i/lub rozpuszczanie oraz wypłukiwanie frakcji miękkich i organicznych.

6. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, ż e zawiesinę homogenizuje się w homogenizatorze (21) i gromadzi w zbiorniku odstojnikowym (20), z którego ciecz odstojnikową po uzdatnieniu zawraca się do zespołu dysz (7).

7. Urządzenie do rozdrabniania i separacji komunalnych odpadów stałych, znamienne tym, że ma przestrzeń roboczą (1) wyposażoną w elementy umożliwiające wprowadzenie do niej odpadów stałych (6), która wyposażona jest w zespół dysz (7) podłączonych do zasilającej rury wysokociśnieniowej (10) zasilanej pompą wysokociśnieniową (11), ponadto przestrzeń robocza jest wyposażona w perforowane elementy odprowadzające wypłukane, wysokoenergetycznymi strumieniami, cząstki do zbiornika odpadów organicznych (13) oraz jest połączona ze zbiornikiem odseparowanych cząstek stałych (14).

8. Urządzenie, według zastrz. 7, znamienne tym, że przestrzeń robocza (1) ma postać zbiornika cylindrycznego o osi ustawionej pod kątem do płaskiego podłoża, wewnątrz której pod zespołem dysz (7) umieszczona jest śruba transportująca (2), napędzana silnikiem (3) poprzez przekładnię skrzyniową (4), a pod śrubą transportującą (2), jest umieszczone sito (12) oddzielające wypłukane cząstki organiczne, kierowane do zbiornika magazynującego wypłukane cząstki organiczne (13), od cząstek stałych kierowanych do zbiornika magazynującego cząstki stałe (14), przy czym oba zbiorniki (13) i (14) umieszczone są poniżej przestrzeni roboczej (1).

9. Urządzenie, według zastrz. 8, znamienne tym, ż e jest wyposażone w lej zasypowy (5), którym odpady stałe (6) są wprowadzane do wnętrza zbiornika cylindrycznego (1) bezpośrednio pod zespół dysz (7).

10. Urządzenie, według zastrz. 9, znamienne tym, że dysze (7) wprowadzane są w ruch obrotowy silnikami dysz (8).

11. Urządzenie, według zastrz. 8, znamienne tym, że pod zbiornikiem cylindrycznym (1) od strony leja zasypowego (5) jest usytuowany zbiornik wypłukanych cząstek organicznych (13), zaś po przeciwnej stronie leja (5) umieszczony jest zbiornik magazynujący cząstki stałe (14).

12. Urządzenie, według zastrz. 7, znamienne tym, że przestrzeń robocza (1) ma postać obrotowej cylindrycznej siatki, której oś obrotu ustawiona jest pod kątem do płaskiego podłoża.

13. Urządzenie, według zastrz. 12, znamienne tym, że wewnątrz obrotowej cylindrycznej siatki (1) umieszczona jest zasilająca rura wysokociśnieniowa (10) z zespołem dysz (7), przy czym zasilająca rura wysokociśnieniowa (10) jest usytuowana w dolnej części cylindrycznej siatki (1) i przesunięta w stronę, w którą obracana jest cylindryczna siatka (1), a strumień wody (9) z zespołu dysz (7) jest skierowany na przesypujące się pod wpływem obrotów odpady stałe (6).

14. Urządzenie, według zastrz. 13, znamienne tym, że pod cylindryczną siatką (1) jest usytuowany zbiornik wypłukanych cząstek organicznych (13), a po przeciwnej stronie leja (5) poniżej cylindrycznej siatki (1) umieszczony jest zbiornik cząstek stałych (14).

15. Urządzenie, według zastrz. 8, znamienne tym, że ma podajnik taśmowy (17), doprowadzający odpady stałe (6) do rozdrabniania i separacji, a w przestrzeni roboczej (1) jest wyposażona w taśmociąg (18) z perforowaną taśmą, o osi ustawionej pod kątem do płaskiego podłoża, napędzany silnikiem (19), nad którym umieszczony jest zespół dysz (7), wprowadzanych w ruch obrotowy silnikami dysz (8).

16. Urządzenie, według zastrz. 15, znamienne tym, że nad podajnikiem taśmowym (17) umieszczony jest separator magnetyczny (16) do usuwania frakcji żelaznych.

PL 199 667 B1

17. Urządzenie, według zastrz. 8, znamienne tym, że zbiornik wypłukanych cząstek organicznych (13) połączony jest poprzez homogenizator (21) ze zbiornikiem odstojnikowym (20), który poprzez pompę wodną (22) i stacje uzdatniania wody (23) jest połączony z pompą wysokociśnieniową (11) zasilającą rurę wysokociśnieniową (10).

18. Urządzenie, według zastrz. 7, albo 8, albo 15, znamienne tym, że dysze (7) osadzone są obrotowo w zasilającej rurze wysokociśnieniowej (10) za pomocą korpusu dyszy (15).

19. Urządzenie, według zastrz. 7, znamienne tym, że średnica wylotowa dyszy (7) zawiera się w granicach od 0,1 mm do 5 mm.