FI79827B - Foerfarande och apparat foer anaerob fermentering av fast avfall i vatten i tvao steg. - Google Patents

Description

79327

Menetelmä ja laite kiinteiden jätteiden anaerobista käymistä varten vedessä kahdessa vaiheessa - Förfarande och apparat för anaerob fermentering av fast avfall i vatten i tvä steg 5 Keksintö kohdistuu menetelmään kiinteiden orgaanisten jätteiden anaerobista käymistä varten kahdessa vaiheessa, hyd-rolyysi/happokäymisvaiheessa ja metaanikäymisvaiheessa, ja laitteeseen tämän menetelmän suorittamiseksi.

10 On ollut tunnettua antaa orgaanisen jätteen käydä kahdessa vaiheessa, nimittäin ensimmäisessä vaiheessa, jossa tapahtuu hydrolyysi ja happokäyminen, ja toisessa vaiheessa, jossa tapahtuu metaanikäyminen. Esimerkiksi J. D. Keenanin artikkelista "Multiple Staged Methane Recovery from the 15 Solid Wastes", J. Environ, Sci. Health, A 11 (8&9) , 525-548 (1976) on tunnettua käsitellä orgaanista jäteainetta suspendoidussa tilassa tällä tavalla. Tässä tapauksessa kaikki aine kuljetetaan ensimmäisestä vaiheesta metaani-käymisvaiheeseen.

20 Tässä järjestelmässä neste pääsee hyvin kaikilta puolilta kaikkien jäteosasten pinta-alueelle, ja se on erityisen sopiva pienistä osasista muodostuvalle jätteelle, kuten teollisuuden ja kotitalouksien jätevesille, joissa on pienehköjä määriä proteiineja, hiilihydraatteja ja rasvaa. Osas-25 kooltaan suuremmalle lehtijätteelle, vihannes- ja hedelmä-sekä ruohojätteille tämä menetelmä ei kovin hyvin sovi, koska tällaiset aineet saadaan lisätä laitteeseen vain vahvasti hienonnettuina ja suhteellisen pieninä määrinä suhteessa veden määrään, jotta jäte voidaan pitää suspensiona, 30 tai karkeammat osaset on pidettävä kokonaan poissa happokäy-misvaiheesta ja tarpeen vaatiessa suoritettava ensin erillinen hydrolyysi, koska kun ensimmäisen vaiheen kaikki aineet kuljetetaan epäselektiivisesti metaanikäymisvaihee- 2 79327 seen, tämä ei sovi tietylle osalle käytettävistä jätteistä, kun otetaan huomioon tarvitut optimiviipymisajat hydrolyy-si/happokäymisvaiheessa ja vastaavasti metaanikäymis-vaiheessa, ja mahdollinen ei-hydrolysoituneiden osien ku-5 ten metaanikäymistilan täyttävien lignoselluloosajäämien aiheuttama metaanibakteerien tukahduttaminen.

Hollantilaisesta patenttihakemuksesta 80.06567 on tunnettua mädättää anaerobisesti erissä etupäässä kiinteää orgaanista jätettä säilyttämällä jäte olennaisesti kiinteänä ker-10 roksena reaktioastiassa, suodattamalla nestettä sen läpi ja johtamalla kerätty neste lisäreaktoriin, jossa käytetty orgaaninen aines muutetaan anaerobisesti hiilidioksidiksi ja metaaniksi, samalla kun lisäreaktorin poistoneste suihkutetaan jälleen reaktioastiaan kiinteän jätekerroksen 15 päälle. Jäljelle jäänyt jäännös on poistettava reaktioas-tiasta. Tämän menetelmän ei kuitenkaan ole havaittu soveltuvan kaikenlaatuiselle kiinteälle orgaaniselle jätteelle.

Tässä jälkimmäisessä järjestelmässä syntyy vaikeuksia veden tasaisen suodattumisen suhteen kiinteän aineksen läpi 20 ja taipumuksesta tukkeutumien muodostumiseen kerrokseen sisällöin olennaisien osien yli, jolloin vesi valitsee tiensä niiden ympäri.

GB-patenttihakemuksesta 2 013 170 A on tunnettua antaa eläinten lannan ja erityieesti sianlannan käydä kahdessa 25 vaiheessa. Eläinjäte kootaan reaktoriin, johon kuuluu sedimentaatiosäiliö. Tässä säiliössä tapahtuu useiden päivien kuluessa käyminen ja kiintoainefraktion asettuminen. Pinnalla oleva neste johdetaan anaerobiseen mädätyslaittee-seen, ja laskeutunut liete poistetaan kuivattavaksi tai 30 levitettäväksi maalle. Tässä GB-patenttihakemuksessa ei käsitellä hedelmä- ja vihannesjätteiden, ruohon tai maataloustuote jätteiden käsittelyä, vaan sen menetelmä on tarkoitettu laimeampien eläinjätteiden käsittelyyn. Li- säksi tämän GB-hakemuksen menetelmä ei ole kovin tehokas, koska kiinteän jätteen ja nesteen välinen kosketus on kau kana optimaalisesta, mikä johtaa pitkiin viipymisaikoihin.

3 79327 Tämän keksinnön tarkoituksena on siten parantaa tällaisia 5 tunnettuja järjestelmiä ja tarkemmin sanottuna sovittaa ne suuritilavuuksiseen jätteeseen, joka luonnostaan pyrkii kasaantumaan läpisuodatuksen aikana. Tämä jäte sisältää ainakin suuren osan ainesta, joka hydrolysoituu nopeasti, kuten hedelmä- ja vihannesjätettä, ruohoa tai muuta maa-10 talousperäistä jätettä ja suhteellisen kiinteää orgaanista jätettä kuten esimerkiksi orgaanisen osan kotitalousjätteestä. Näissä jätteissä voi olla suuri prosenttiosuus solunestettä ja yleisemmin sanottuna biologisen rakenteen sitomaa nestettä ja/tai biologisten membraanien sisältämää 15 nestettä. Tässä ehdotetulla järjestelmällä saavutetaan laitteiston kapasiteetin ja hyötysuhteen paraneminen.

Laajojen tutkimuksien ja kokeiden tuloksena voitiin yllättäen löytää tämän keksinnön mukainen menetelmä, jolle on tunnusomaista, että käsiteltävä kiinteä orgaaninen jäte 20 tuodaan ensimmäisen vaiheen reaktiotilaan, jonka jätteen tilavuudesta ainakin 80%:11a on osaskoko, joka on suurempi kuin x mm, jolloin x on 0,25:n ja 1,5:n mm:n välillä riippuen tuodusta kiinteästä orgaanisesta jätteestä, ja että jätettä tässä reaktiotilassa sekoitetaan jatkuvasti tai 25 jaksottain, ja se seulotaan nestettä käyttäen x mm:iä pienempien osasten poistamiseksi, minkä jälkeen x mm:iä pienemmät osaset erotetaan nesteestä ja näin erotettu neste ainakin pääasiallisesti viedään metaanikäymistilaan, samalla kun erotetut pienemmät osaset uudelleenkierrätetään en-30 simmäisen vaiheen reaktoriin ja/tai poistetaan.

Näin aikaansaadaan nopea erottuminen ei vielä riittävästi käyneiden suurempien jäteosasten ja käymisellä muodostuneiden yhdisteiden, jotka ovat liuenneet, sekä ei-käymisky- 4 79827 kyisten yhdisteiden, esimerkiksi jätteen mineraalikompo-nenttien kuten hiekan ja saven, välille. Siten sitä seikkaa, että orgaanisen jätteen pienemmät osaset muuttuvat paljon nopeammin liukeneviksi yhdisteiksi kuin suuremmat 5 komponentit johtuen niiden suuresta pinta-alasta tilavuuteen nähden, käytetään optimaalisesti hyväksi antamaan jätteen kokonaismäärälle sellainen viipymisaika hydrolyysi/ happokäymistilassa, joka on sovitettu jäteosasten kokoon.

Laajojen kokeiden tuloksena havaittiin yllättäen, että 10 kyseinen nesteen ja hienojakoisten kiinteiden osasten poistaminen hydrolyysi/happokäymistilasta, niin että poistettu neste ei voi hidastaa happokäymistä, edistää voimakkaasti orgaanisten jätteiden pelkistymistä. 0,1 - 2 päivän vedes-säviipymisajät ovat osoittautuneet prosessin toiminnalle 15 sopiviksi, ja 0,5-1,5 päivän viipymisajat ovat suositeltavia. Pitempien vedessäviipymisaikojen kyseessäollessa hydrolyysi/happokäyminen hidastuu rasvahappokonsentraation kasvusta johtuen.

Erään kokeen aikana käymistilasta seulomalla poistettujen 20 kiinteiden osasten tuhkapitoisuus osoittautui lisääntyvän lähtöaineksen 22%:sta poistetun aineksen 44%:iin.

Sekoittaminen voidaan suorittaa usealla tavalla. Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa suuresti vaihte-levilla nestepitoisuuksilla kyseessä olevassa hydrolyysi/ 25 happokäymistilassa, kuitenkin sellaisen nestepitoisuuden käyttäminen, joka mahdollistaa tavallisten nestesekoitti-mien käytön, on suositeltavaa.

Erään tämän keksinnön erityisen suoritusmuodon mukaisesti menetelmään kuuluu toiminta "kuivassa" tilassa tässä hyd-30 rolyysi/happokäymistilassa, ja tässä tapauksessa tällaisia nestesekoittimia ei voida ajatella. Tässä asiakirjassa käytettynä termillä "kuiva" tila tarkoitetaan tilaa, johon 5 79827 alan ammattimies ei valitsisi tavallisia nestesekoittiir.ia. Kun menetelmä suoritetaan esimerkiksi tomaatteja käyttäen, käytetään tavallisia nestesekoittimia, kun taas jos on kyseessä karkea sokerijuurikasjäte tai porkkanajäte, on käy-5 tettävä toisentyyppisiä sekoittimia, kun jätteeseen ei lisätä merkittävää määrää vesipitoista nestettä. Kun kysymyksessä on "kuiva" tila, sekoitus voidaan suorittaa esimerkiksi nostamalla jäte jonkin laitteen avulla reaktioti-lan alaosasta ja ainakin osittain uudelleenkierrättämällä 10 jäte tämän reaktiotilan yläpuolelle ja/tai käyttämällä tällaisen massan sekoitukseen sopivaa sekoitinta tai muuta välinettä. Näin saadaan ilmeisestikin kohtuullinen sekoittuminen, joka vielä riittää saattamaan koko jätemäärän kunnolliseen kosketukseen nesteen kanssa, niin että hydrolyy-15 si ja happokäyminen tapahtuu "kuivan" menetelmän ollessa kyseessä nopeasti.

Metaanikäymisvaiheen poistoneste kierrätetään suositeltavasta ainakin osittain uudelleen ensimmäisen vaiheen reak-tiotilaan (kun kyseessä on "kuiva" tila) sillä tavalla, 20 että lukuunottamatta tuodussa jätteessä olevaa nestettä ilman muuta nestelisäystä tähän reaktiotilaan pidetään tässä reaktiotliassa yllä jätteeseen lisätyn vesipitoisen nesteen samaa prosenttiosuutta, kun tämän reaktiotilan suositellut käyttöolot on saavutettu.

25 Nesteen ja x mm:iä pienempien osasten poistamiseen tarkoitettu seulapinta voidaan sijoittaa tähän reaktiotilaan jätteen yläpuolelle, nimittäin valinnaisesti tämän reaktiotilan sisäpuolelle tai ulkopuolelle, minkä lisäksi nostolaite on suunniteltava sillä tavalla, että se ei 30 poista jätteestä liikaa vettä jätteen yläpuolelle nostamisen aikana tässä reaktiotilassa, jolloin voidaan käyttää esimerkiksi ruuvipumppua tai keskipakopumppua.

Alan ammattimiehelle on selvää, että sen laitteen tyyppi, 6 79327 jota käytetään tuomaan jätettä ensimmäisen vaiheen ensimmäiseen reaktiotilaan, riippuu myös tuodun orgaanisen jätteen tilasta.

Havaittiin, että sovellettaessa keksintöä tällaiselle 5 "kuivalle" massalle, ei esiintynyt vaikeuksia nesteen suo-dattumisen suhteen kiinteän orgaanisen jätteen läpi.

Vesipitoista nestettä lisätään suositeltavasti kiinteään orgaaniseen jätteeseen siinä määrin, että massa tämän ensimmäisen vaiheen reaktiotilassa on paljon märempää kuin 10 "kuivan" menetelmän ollessa kyseessä, missä tapauksessa voidaan käyttää tavallisia nesteiden sekoittamiseen sopivia sekoittimia. Tuoretta vettä ja/tai suositeltavammin osaa metaanikäymisreaktorin poistonesteestä voidaan käyttää lisäämällä sitä kiinteään orgaaniseen jätteeseen, mut-15 ta myös jätevettä voidaan käyttää. Jos lisätään jätevettä, se on tietystikin orgaanisperäistä, eikä sisällä mitään metaanikäymisvaihetta estäviä aineita. Kiinteä orgaaninen jäte sekoitetaan suositeltavasti vesipitoiseen nesteeseen ennen sen tuomista hydrolyysi/happokäymistilaan. Tämän en-20 simmäisen reaktiotilan märkä massa voidaan muodostaa lisäämällä 0-150 tilavuus-% vesipitoista nestettä jätteen massa-tilavuutta kohti ja suositeltavammin 25-100 tilavuus-%. Metaanikäymisvaiheen poistonestettä kierrätetään suositeltavasti ainakin osittain ensimmäisen vaiheen reaktioti-25 laan siten, että tuodussa jätteessä olevaa nestettä lukuunottamatta ilman muuta nestelisäystä reaktiotilaan jätteeseen lisätyn vesipitoisen nesteen prosenttiosuutta ylläpidetään samana reaktiotilassa, kun tämän reaktiotilan edulliset käyttöolot on saavutettu. Tässä tapauksessa mas-30 san sekoittamiseen on ajateltu käytettäväksi tavallisia nestesekoittimia. Tarkoitettu seulominen voi tapahtua sellaisen seulapinnan reikien läpi, joka muodostaa osan käsittelytilan seinämää. Suositeltavammin "märkä" jäte pumpataan reaktiotilasta seulontalaitteeseen, joka on va- 7 79327 rustettu esim. kiinteällä seulapinnalla, mutta tietysti muitakin seulontalaitteita, esimerkiksi täryseulaa tai rum-puseulaa voidaan ajatella. Kaikentyyppisiä pumppuja, jotka voivat siirtää "märkää" massaa, esim. keskipakopumppua tai 5 peristalttista letkupumppua, voidaan käyttää.

Samaa kuljetinta voidaan käyttää samanaikaisesti kuljettamaan materiaalia tarkoitetun seulomisen seulapinnan yli uu-delleenkierrättämään se osa jätteestä, joka ei läpäissyt seulapintaa, että poistamaan jätteen ei-uudelleenkierrätet-10 tävä osa käsittelytilasta, Seulapinta voidaan senvuoksi sijoittaa jätteen yläpuolelle reaktiotilaan, nimittäin valinnaisesti tämän reaktiotilan sisäpuolelle tai ulkopuolelle .

Ensimmäinen vaihe voi tapahtua useammassa kuin yhdessä 15 reaktiotilassa, jotka reaktiotilat sitten voidaan yhdistää sarjassa tai rinnan jätevirran suhteen.

Riippuen seulapinnan alapuolella olevan keräystilan halutusta rakenteesta voi olla tarpeellista - huomioonottaen siihen saostuvat kiintoaineet - huuhdella tämä reaktiotila 20 ajoittain tai jatkuvasti. Tämä suoritetaan uudelleenkier-rättämällä nestettä, joka on erotettu seulan läpäisseestä aineksesta ja/tai metaanikäymistilasta saatua nestettä. Sopivasti säätämällä näiden virtauksien välistä suhdetta ja huuhtelunesteen kokonaismäärää, ja siten sitä määrää, 25 jona neste lähtee hydrolyysi/happokäymistilasta ja saapuu tähän keräystilaan, on samalla mahdollista säätää neste-virtaus tähän metaanikäymistilaan sopivaksi. Jos tämä ensimmäinen vaihe suoritetaan useammassa kuin yhdessä sar-jaankytketyssä reaktiotilassa kiinteän materiaalin suhteen, 30 on suositeltavaa varustaa kukin näistä reaktiotiloista tällaisella kcräystilalla varustetulla seulalla.

On selvää, että tämän keksinnön toisen ominaispiirteen muodostaa edellä kuvatun menetelmän suorittamiseen tarkoi- β 79827 tettu laite. Tällaiselle laitteelle on tunnusomaista ensinnäkin se, että siihen kuuluu reaktiotala, jossa on tarkoitus suorittaa kiinteää orgaanista jätettä varten tarkoitetun kaksivaiheisen reaktiosysteemin ensimmäinen vaihe tai 5 osa siitä, seula, jonka seulapinnan aukkojen suora koko tai tähän verrattava verkkokoko on 0,25 - 1,5 nm tai jonka langat eivät ole yli 0,25 -1,5 nimriä erillään, pienempiä kiinteitä osasia sisältävän nesteen poistamiseksi kerävstilaan, erotin kiinteiden osasten poistamiseksi tästä nesteestä, 10 ja välineet jätteen sekoittamiseksi tässä reaktiotilassa. Seulalle valittu aukkokoko riippuu jätteen käymisasteesta. Yleensä osaset ovat sitä pienempiä mitä paremmin jäte hajoaa, ja voidaan käyttää pienempiaukkoista seulapintaa edellä mainitun kokoalueen sisällä.

15 Lisäksi keksintöön kuuluu joukko suoritusmuotoja ja tämän laitteen suositeltavia ominaispiirteitä, kuten tämän jälkeen selitetään.

Seuraavaksi keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin liittyen, joissa esimerkinomaisesti 20 esitetään keksinnön mukainen virtauskaavio ja mahdollinen suoritusmuoto osasta laitetta kyseisen menetelmän suorittamiseksi.

Kuva 1 esittää tällaista virtauskaaviota; ja

Kuva 2 esittää pystysuoraa poikkileikkausta osasta sellais-25 ta laitetta kaksivaiheisen käymisen ensimmäisen vaiheen suorittamiseksi, johon oheisessa selityksessä viitataan.

Kuvan 1 laitteistossa oletetaan, että kiinteän orgaanisen aineksen hydrolyysi ja happokäyminen tapahtuu kahdessa sarjaan tai rinnan kytketyssä reaktiotilassa 1 ja 2, jotka 30 yhdessä muodostavat ensimmäisen käymisvaiheen, kun taas toinen vaihe, metaanikäyminen, suoritetaan metaanikäymisti- 9 79327 lassa 3 ensimmäisessä vaiheessa liuenneille mädätystuot-teille.

Kiinteä orgaaninen jäte tuodaan, ja sen kanssa haluttaessa säännelty määrä nestettä edellisestä vaiheesta ja/tai li-5 sävettä ja/tai osa metaanikäymisreaktorin poistonesteen vedestä, syöttöputken 4 kautta reaktiotilaan 1. Jos orgaaninen jäte sisältää paljon isoja lehtiä tai senkaltaista materiaalia, se voidaan pilkkoa repimislaitteessa 5. Re-pimislaitteena voidaan käyttää esimerkiksi silppuria tai 10 jauhinta. On selvää että suurin jätteen pumppaukseen reak-tioastiaan 1 sopiva osaskoko riippuu pääasiassa käytetystä pumpputyypistä. Suurin sallittu osaskoko on yleensä 1-5 cm. Reaktiotilaan 1 uudelleenkierrätetään myös osa metaanireak-torin 3 poistonesteestä syöttöputken 6 kautta. On selvää, 15 että vesipitoinen neste voidaan tuoda kiinteään jätteeseen reaktiotilassa 1 ja/tai ennen sen tuomista tähän reaktio-tilaan, esim. repimislaitteessa 5.

Kun orgaaninen jäte saadaan erissä, kiinteä orgaaninen aines voidaan pilkkoa erissä ja siirtää puskurisäiliöön, 20 josta sitä jatkuvasti syötetään reaktiotilaan 1.

Reaktiotiloissa olevan kiinteän aineksen sekoittaminen voidaan suorittaa kummassakin reaktiotilassa 1 ja 2 olevalla kaaviomaisesti esitetyllä sekoitinlaitteella 7.

Kummassakin reaktiotilassa 1 ja 2 on seulapinta 8, joka 25 erottaa tämän reaktiotilan keräystilasta 9, johon päästetään ainoastaan neste ja pienemmät kiinteät osaset. Seula-pintojen 8 pienin suora koko (esim. seularakojen leveys) tai aukkojen halkaisija on esim. 1 mm. On selvää, että seu-lomislaite voidaan sijoittaa myös reaktiotilan 1 yläpuo-30 lelle tai sitä lähelle, missä tapauksessa voidaan käyttää kaikentyyppisiä seulontalaitteita.

,0 79 327

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti reaktiotilana 1, 2 voidaan käyttää suljettua reaktioastiaa, ja tässä tapauksessa tämä reaktioastia on varustettava kaasunpoistoput-kella hiilidioksidin ja vähäisen metaanimäärän poistamiseksi, 5 jotka muodostuvat hydrolyysi/happokäymisvaiheen aikana.

Suljettua reaktoria voidaan käyttää esim. ilman saastumisen ja/tai hydrolyysi/happokäymisreaktorin jäähtymisen estämiseksi.

Hienojakoisia kiinteitä osasia sisältävä neste siirretään 10 kummastakin keräystilasta 9 erottimeen 10, joka erottaa nämä hienojakoiset kiinteät partikkelit pääasiallisesti nesteestä, esim. suodattimeen tai seulaan kuten vakuumi-rumpusuodattimeen, itsepuhdistuvaan kiinteään seulaan tai hydrosykloniin tai näiden laitteiden yhdistelmään. Erote-15 tut kiinteät osaset voidaan poistaa 11:ssa paksuna lietteenä sellaisessa tilassa, että liete voidaan poistaa pumpulla, ja jos se yhä sisältää melko paljon vielä riittämättömästi käyneitä kiinteitä orgaanisia osasia, se voidaan uudelleenkierrättää kokonaan tai osittain putken 12 kautta, 20 joka on esitetty katkoviivoin, vastaavaan reaktiotilaan 1 tai 2. Paksu poistoliete voidaan kuivata ja käyttää esim. kompostissa.

Erottimessa 10 erotettu neste poistetaan poistoputkesta 13. Osa tästä nesteestä voidaan pumpata takaisin putkea 14 pit-25 kin pumppua 15 käyttämällä vastaavaan keräystilaan 9. Loppu neste siirretään putken 16 ja pumpun 17 kautta metaani-reaktoriin 3, jossa sille suoritetaan metaanikäyttäminen. Haluttaessa osaa putken 16 kautta kuljetetusta nesteestä ei johdeta metaanikäymisreaktoriin 3, vaan se kierrätetään 30 suoraan uudelleen putken 6 kautta. Tätä uudelleenkierrätys-putkea ei ole esitetty kuvassa 1. Metaanireaktorissa muodostunut kaasu poistetaan putkesta 18, kerätään ja käytetään esimerkiksi polttoaineena.

11 79327

Jokaiselle alan ammattimiehelle on selvää, että tässä menetelmässä voidaan käyttää kaikkia sopivia metaanikäymis-reaktoreita, kuten UASB-reaktoria, leijukerrosreaktoria, anaerobista suodatin- tai kiinteää alavirtakalvomenetelmää.

5 Jos valitaan esimerkiksi sellainen metaanikäymisreaktori, jossa muodostuu ylimäärä lietettä, tämä reaktori varustetaan tietysti poistolla tätä ylimäärälietettä varten.

Jos on kyseessä nopeasti hajoavan jätteen käyminen, voidaan käyttää kahta tai useampaa sarjaan kytkettyä hydro-10 lyysi/happokäymisreaktoria. Aluksi kaikki jäte tuodaan re-aktiotilaan 1, samalla kun tämä osa hitaasti hajoavasta jätteestä siirretään seuraavaan reaktiotilaan. Tällaisen systeemin etuna on, että näiden reaktoreiden nestevirtaus ja siten nesteviipymisajät voidaan optimoida.

15 Reaktiotilassa 1 käsitelty jäte siirretään sopivilla kul-jettimilla 19 reaktiotilasta 1 reaktiotilaan 2.

Säädettävä osa tästä jätteestä voidaan uudelleenkierrättää uudelleenkierrätysputken 20 kautta reaktiotilaan 1. Kuljettimet 19 ja putki 20 voidaan sijoittaa siten (esim. osittain 20 reaktiotilaan 1), että ne sekoittavan jätteen täydellisesti sekoittimen 7 sijasta tai sen lisäksi.

Reaktiotilasta 2 voidaan aines poistaa samalla tavalla kuin reaktiotilasta 1 kuljettimilla 19, jotka on varustettu säädettävällä uudelleenkierrätysputkella. Jos reaktiotila 25 2 on viimeinen reaktiotila jossa itse orgaaninen jäte käy, tämän reaktiotilan kuljettimet 19 voivat johtaa ulkopuolelle poistoon 21. Koska tämä jäte voi yhä sisältää melko suuren osan vettä, se voidaan viedä seulan 22 yli, esim. it-sepuhdistuvan kiinteän seulan yli, jolta erotettu neste voi-30 daan kuljettaa putken 23 kautta tähän reaktiotilaan kuuluvan erottimen 10 syöttöön.

12 79327

Reaktiotilan 2 syöttöputki 16 metaanireaktoriin 3 yhdistyy reaktiotilan 1 putkeen 16. Tämän asemesta voidaan yhtä hyvin, lisähappokäymistä haluttaessa, soveltaa järjestelyä jossa reaktiotilat on kytketty sarjaan siten, että reaktio-5 tilan, että erottimen 10 poistoa ei putkella 16 suoraan yhdistetä metaanireaktoriin vaan se yhdistetään putkeen 16', joka vie kyseisen nesteen reaktiotilaan 2. Putken 6 on silloin vietävä metaanireaktorin poistoneste kokonaan tai suureksi osaksi reaktiotilaan 1 eikä lainkaan tai hyvin pie-10 nenä määränä reaktiotilaan 2, jolloin liitos 6' putkesta 6 reaktiotilaan 2 voidaan jättää pois tai sulkea kokonaan tai melkein kokonaan.

Metaanireaktorissa 3 käsitelty neste poistetaan siitä putkella 24. Osa siitä poistetaan poistoputken 25 kautta jär-15 jestelmästä, ja toinen osa syötetään putken 6 kautta keskinäisesti säädettävällä tavalla reaktiotiloihin 1 ja 2 ja/ tai kiinteään orgaaniseen jätteeseen ennen sen tuomista reaktiotilaan 1. Jos menetelmä suoritetaan syötössä tuodulla suurella määrällä jätevettä, voidaan metaanireäkto-20 rin 3 poistonesteen palautus reaktiotilaan 1 ja 2 jättää kokonaan pois tai se voi tapahtua paljon pienempinä määrinä .

Katkoviivat 26 osoittavat, kuinka neste voidaan uudelleen-kierrättää keräystiloista 9 vastaaviin reaktiotiloihin 1 25 ja 2, tätä säädettäessä venttiilillä, jota avataan ja suljetaan halutulla tavalla, jolloin tarvittaessa voidaan käyttää pumppua, jos luonnollinen paine ei synnytä riittävän suurta virtausta. Keräystilat 9 voidaan, sen sijaan tai sen lisäksi että ne huuhdellaan 10:ssä erotetulla nes-30 teellä, huuhdella metaanireaktorista 3 tuodulla nesteellä, joka voidaan syöttää näihin reaktiotiloihin putken 6 lii-tosputkilla 27. Nämä keräystilat on kuitenkin myös mahdollista jättää kokonaan huuhtelematta, edellyttäen että ne on sopivasti suunniteltu, esim. niiden seinämät ja pohjat 13 79327 ovat riittävän jyrkät.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan kuvatulla tavalla suorittaa reaktiotiloissa 1 ja 2 melko kuivalla jätemassalla tai olennaisesti märemmällä massalla.

5 Kuvan 2 mukaisessa laitteistossa on esitetty osa kuvatusta reaktiotilasta 1 pystysuorana poikkileikkauksena.

Reaktiotilassa 1 tai sen vieressä oleva pumppu 34 nostaa jätteen reaktiotilasta 1 vaakasuoralle kuljettimelle 38, johon kuuluu suljetussa kourussa oleva ruuvi, joka ruuvi 10 voi olla sähkömoottorikäyttöinen. Kourun pohjassa on kaksi aukkoa 39 ja 40, joista aukon 39 kokoa voidaan muuttaa liukuventtiilillä 41, sen avautuessa reaktiotilaan 1 sen yläpuolella, kun taas aukko 40 purkaa aineksen kouruun, joka johtaa kuvan 1 reaktiotilan 2 päälle. Tällä tavalla 15 säädettävä määrä reaktiotilassa 1 käsiteltyä jätettä voidaan uudelleenkierrättää kuljettimella 38 reaktiotilaan 1, samalla kun loput siitä siirretään tällä kuljettimella reaktiotilaan 2. Siinä tapauksessa että liukuventtiili on jatkuvasti auki palautetaan kaikki jäte, joka sisältää 20 osaskooltaan yli x mm:n osaset, aukosta 39 vastaavaan reaktiotilaan .

Reaktiotila 2 voidaan varustaa samanlaisilla kuljettimilla, jotka voivat nostaa jätteen, niin että se voidaan pudottaa takaisin reaktiotilaan 2 säädettävinä määrinä aukon 39 25 kaltaisesta aukosta, ja jotka voivat purkaa sitä reaktio-tilasta 2 aukon 40 kaltaisesta aukosta, samalla kun siitä voidaan poistaa vesi seulalla 22 (kuva 1), kuten kuvan 1 yhteydessä kuvattiin.

Ennenkuin kiinteä aines saavuttaa vaakasuoralla kuljetti-30 mella kourun pohjassa olevat aukot 39 ja 40, kuljetin siirtää aineksen seulapinnan 42 yli, jolla on 0,25-1,5 mm:n 14 79327 välillä olevat aukot kuten on kuvattu, jolloin seulapinta saa kuvan 1 seulapinnan 8 tehtävän. Tämä seulapinta 42 yhdistyy tasaisesti kuljettimen 38 kourun muuhun pohjaan.

Se voi olla puolipyöreä tai kokonaan pyöreä, missä tapauk-5 sessa sitä haluttaessa voidaan pyörittää akselinsa ympäri suuntaan, joka on vastakkainen ruuvin 38 pyörimissuuntaan nähden, automaattisen puhdistumisen mahdollistamiseksi. Tämän seulapinnan alla sijaitsee seulan keräystila 43, jolla on vinot seinämät ja poistoaukko kohdassa 44. Tällainen 10 keräystila tyhjentää tavallisesti itse itsensä riittävässä määrin kuvan 1 erotinlaitteeseen 10, mutta haluttaessa yhtä hyvin myös nyt voidaan suorittaa huuhtelu nesteellä, joka tällä laitteella 10 on erotettu (kuvan 1 putki 14) ja/tai nesteellä, joka on peräisin metaanikäymistilasta 3 15 (kuvan 1 putket 6 ja 27) (syöttöputki 45).

Esimerkki 1;

Kaavioraaisesti kuvassa 3 esitetyn virtauskaavion mukaisessa laitteessa annettiin käydä erilaisten vihannesjätteiden seosta. Happokäymis/hydrolyysireaktiotila 1 oli päältä 20 suljettu, ja tämän reaktiotilan kaasunmuodostus voitiin mitata poistoputkesta (ei esitetty). Vihannesjäte sisälsi muun muassa pääasiassa kurkkua, lehtisalaattia, endiiviä, juuriselleriä, porkkanaa, punajuurta, kaalia ja tomaattia. Tämä orgaaninen jäte oli peräisin vihannestukkutorilta.

25 Esitetyt tulokset ovat keskiarvoja viideltä peräkkäiseltä päivältä. Näinä viitenä päivänä annettiin käydä 29290 kg 3 orgaanista jätettä, joka vastasi 30 m :n nestetilavuutta 3 3 tai 60 m :n massatilavuutta. Tämä jäte muutettiin 505 m : ksi kaasua, joka sisälsi 80% metaania, metaanikäymistilas- 30 sa 3 (kuva 3), jota kaasua voitiin käyttää polttoaineena.

Metaanikäymisreaktorina käytettiin UASB-reaktoria. Koko- 3 naispoisto oli 30 m vesipitoista nestettä ja se poistettiin putkesta 25. Jääneen kiintoaineen, jonka osaskoko 3 oli pienempi kuin 0,5 mm, tilavuus oli noin 0,5 m , ja 35 se poistettiin putkesta 11. Puristinsuodattimessa kuivaa- ,5 79327 misen jälkeen tämä aines sopisi kompostiksi.

Virtaukset prosessin läpi mainitun viiden päivän aikana olivat seuraavat. Syöttöputken 4 kautta tuotiin reaktioti- 3 laan 51 jätettä 4,12 m :n massatilavuus/päivä. Reaktiotila 5 51 on varustettu leikkaavalla sekoittimella 52 ja hajotta valla pumpulla 50. Samanaikaisesti reaktiotilaan 51 tuotiin 5 m /päivä metaanikäymistilasta 3 ja erottimesta 10 peräisin olevaa vesipitoista nestettä. Pumppu 53 siirsi seoksen reaktiotilasta 51 happokäymistilaan 1. Paitsi uudelleen-10 kierrätettyä massaa seulontalaitteesta 55 putken 54 kautta (2,2 m3/h) reaktiotilaan 1 johdetaan osa erottimesta 10 erotetuista osasista putkea 12 pitkin (0,1 m3/päivä), osa metaanikäymisen poistonesteestä ja osa erottimesta 10 ero-tetusta nesteestä (3,3 m /päivä) putkea 6 pitkin. Kuvassa 15 2 esitettyä laitetta käytetään pumpun 57 pumppaaman (6,2 m3/tunti) massan seulomiseen/uudelleenkierrättämiseen. Erottimena 10 käytetään itsepuhdistuvaa kiinteää seulaa.

3

Erottimesta lähtevä neste (4,0 m /h) pumpataan osittain 3 (2,9 m /h) pumpulla 17 metaanikäymisreaktoriin ja osittain 20 (1,1 m /h) uudelleenkierrätetään putkien 57 ja 6 kautta reaktiotilaan 51 ja hydrolyysi/happokäymistilaan 1. Metaa-nikäymistilassa tähän reaktiotilaan tuleva neste (2,9 m3/ h) muutetaan poistonesteeksi, jota uudelleenkierrätetään (2,65 m3/h) putken 6 kautta, poistonesteeksi, joka poiste- 3 25 taan järjestelmästä (0,25 m /h) putken 25 kautta, kaasuksi, 3 jota käytetään polttoaineena (101 m /päivä) putken 18 kautta, ja vain pieneksi määräksi ylijäämäpoistonestettä.

Tässä esimerkissä hydrolyysi/happokäymisreaktoriin syötet- 3 tiin 9,5 kg kuivaa kiintoainetta/m päivässä.

30 COD-arvot määritettiin haihtuville ja suspendoituneille kiintoaineille yhdessä (mix) sekä vain haihtuville kiintoaineille snetrifugoinnin jälkeen (cen). Metaanikäymistilasta putken 25 kautta tulevalle poistonesteelle mitat- ie 79827 iin seuraavat arvot: CODmix = 2003 mg/1 CODcen = 330 mg/1

Hydrolyysi/happokäymisreaktorista pumpun 57 kautta lähte-5 välle poistonesteelle: CODmix = 7031 mg/1 CODcen = 3457 mg/1

Esimerkki 2: Käytettiin samaa laitetta kuin esimerkissä 1. Tässä esimer-10 kissa käytettiin juurikasjätettä, nimittäin juurikkaiden juuriosien päitä ja jäljelle jääneitä osia sokerijuurikkaiden lehdistä. Tulokset esittävät keskiarvoja 22 päivän ajalta.

3 3

Prosessiin tuotiin 5 m :n massatilavuus/päivä (3 m :n nes-15 tetilavuus/päivä), vastaten 3209 kg/päivä ja 401 kg kuivaa kiintoainetta/päivä, juurikasjätettä. Hydrolyysi/happokäy- 3 misreaktorista pumpattiin pumpulla 57 93 m /päivä. Tästä 3 vietiin 60 m /päivä metaanikäymistilaan, loppu uudelleen-kierrätettiin seulontalaitteen 55, erottimen 10 tai putken 20 57 kautta. Metaanikäymistilan poistonesteestä poistettiin noin 3 m /päivä putken 25 kautta, samalla kun 57 m /päivä uudelleenkierrätettiin. Kaasuntuotanto hydrolyysi/happo-käymisreaktorissa oli 10 m /päivä, sen koostuessa pääasiassa hiilidioksidista ja vain noin 20%:sta metaania, kaasun- 3 25 tuotanto metaanikäymisreaktorissa oli 99 m /päivä (79% metaania ja 21% hiilidioksidia). Putkesta 11 poistettu jäännösvirta oli 383 kg/päivä, sisältäen 15% kuivaa kiintoainetta.

Metaanikäymisreaktorista putkea 25 pitkin tulevalle pois- 30 tonesteelle mitattiin seuraavat arvot: 17 79827 CODmix = 2737 mg/litra CODcen = 490 mg/litra Kjeldahl-Nmix = 273 mg/1 Kjeldahl-Ncen = 59 mg/1 5 NH^-Nmix = 79 mg/1

Hydrolyysi/happokäymisreaktorista pumpun 57 kautta lähtevälle poistonesteelle: CODmix = 6102 mg/1 CODcen = 3667 mg/1 10 Kjeldahl-Nmix = 273 mg/1 Kjeldahl-Ncen = 33 mg/1 NH^-Nmix = 51 mg/1

Kokonaismuutos kuivasta kiintoaineesta laskettuna on 87,4%, kokonaismuutos painosta laskettuna on 89,5%.

Claims (23)

1. Menetelmä kiinteiden orgaanisten jätteiden anaerobista käymistä varten vedessä kahdessa vaiheessa, hydrolyysi/hap-pokäymisvaiheessa ja metaanikäymisvaiheessa, tunnettu siitä, että käsiteltävä kiinteä orgaaninen jäte tuodaan ensimmäisen vaiheen reaktiotilaan (1), jonka jätteen tilavuudesta ainakin 80 %:lla on yli x mm:iä oleva osaskoko, jolloin x on 0,25:n ja l,5:n mm:n välillä tuodusta kiinteästä orgaanisesta jätteestä riippuen, ja että jätettä tässä reak-tiotilassa jatkuvasti tai jaksottain sekoitetaan (7) ja seulotaan (8) x nm-.iä pienempien osasten poistamiseksi nesteen kanssa, minkä jälkeen pienemmät osaset erotetaan (10) nesteestä, ja näin erotettu neste viedään ainakin pääasiallisesti metaanikäymistilaan (3), kun taas erotetut pienemmät osaset kierrätetään uudelleen ensimmäisen vaiheen reaktoriin ja/tai poistetaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsiteltävää kiinteää orgaanista jätettä lisätään jatkuvasti ensimmäisen vaiheen reaktiotilaan (1).

3. Patenttivaatimuksien 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytettävää jätettä siirretään jatkuvasti ainakin yhden reaktiotilan läpi, jolloin ensimmäinen vaihe suoritetaan kokonaisuudessaan tässä reaktiotilassa tai vaihtoehtoisesti ensimmäinen vaihe suoritetaan vain osittain tässä reaktiotilassa.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen vaiheen reaktiotilaan (1) lisätään vesipitoista nestettä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteä orgaaninen jäte sekoitetaan ainakin osaan : tästä vesipitoisesta nesteestä ennen ensimmäiseen vaiheeseen tuomista. i9 79827

6. Jonkin patenttivaatimuksista 4-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoinen neste on kokonaan tai osittain peräisin metaanikäymisvaiheen poistonesteestä.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 4-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoinen neste on kokonaan tai osittain orgaanista alkuperää olevaa jätevettä, joka ei sisällä mitään metaanikäymisvaihetta estäviä aineita.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nesteestä erotetut x mm:iä pienemmät osaset ainakin osittain uudelleenkierrätetään ensimmäisen vaiheen reaktiotilaan.

9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin ensimmäisen vaiheen ensimmäiseen reaktiotilaan (1) lisätyn vesipitoisen nesteen tilavuusprosenttiosuus tässä reaktiotilassa on 0-150 % jätemassan tilavuudesta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tähän reaktiotilaan (1) lisätyn vesipitoisen nesteen mainittu tilavuusprosenttiosuus on 25-100 % jätemassan tilavuudesta.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 9-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metaanikäymisvaiheen poistones-tettä uudelleenkierrätetään ainakin osittain sillä tavalla, että jos poistonesteen tämä osa tuodaan ensimmäisen vaiheen reaktiotilaan (1), se tapahtuu sellaisella nopeudella, että vesipitoisen nesteen mainittu tilavuusprosenttiosuus pysyy samana.

12. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätteen seulonta tapahtuu seulapinnalla (42), joka on sijoitettu pääasiassa tässä reaktiotilassa (1) olevan jätteen yläpuolelle. 20 79827

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että jäte siirretään kuljettimella (38) seula-pinnan (42) yli, aukon (39) yli, jonka kokoa voidaan muuttaa ja/tai joka jaksottain voidaan sulkea, ja jonka kautta määrätty osa jätteestä tai koko jäte, joka tällä kuljettimella on kuljetettu, uudelleenkierrätetään tähän reaktiotilaan (1) riippuen tämän aukon koosta ja/tai avautumisjaksoista, ja että jätteen loppuosa poistetaan samanaikaisesti tällä kul- j ettimella.

14. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarkoitetun seulomisen aikana erotetun nesteen keräystila (9, 43) huuhdellaan nesteellä jaksottain tai jatkuvasti.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että huuhteluneste on metaanikäymistilan poisto-nestettä .

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että huuhteluneste on nestettä, joka pienempien kiinteiden osasten ja nesteen erotuksen (10) aikana on erotettu aineksesta, joka on läpäissyt seulapinnan.

17. Laite jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu reaktiotila (1), joka on tarkoitettu orgaanisen jäteaineksen kaksivaiheisen käymissysteemin ensimmäisen vaiheen tai osan siitä suorittamiseksi, seula (8), jonka seula-pinnan aukkojen suora koko tai tähän verrattava koko on 0,25- 1,5 mm tai jonka langat eivät ole yli 0,25-1,5 mm:iä toisistaan, pienempiä kiinteitä osisia sisältävän nesteen poistamiseksi siitä keräystilaan (9), erotin (10) kiinteiden osasten erottamiseksi tästä nesteestä ja välineet (7) kiinteän aineksen sekoittamiseksi tässä ensimmäisen vaiheen reaktio-tilassa. 21 79827

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että nämä kiinteän aineksen sekoittamiseen tarkoitetut välineet (7) käsittävät laitteen (19, 34), joka nostaa aineksen tämän ensimmäisen vaiheen reaktiotilan (1) pohjalta ja palauttaa sen ainakin osittain tähän reaktiotilaan korkeammalle tasolle.

18 79827

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kuljettimen (38), joka työntää nostetun aineksen ohjauspinnan yli, ja joka kuljetin johtaa aukolla (39) varustetun ohjauspinnan pohjan osan yli, josta aukosta aines putoaa takaisin kyseessä olevaan reaktiotilaan, ja joka aukko voidaan sulkea ja/tai jonka kokoa voidaan muuttaa, ja joka pohjan osa ja joka kuljetin johtavat myös tämän pohjan osan taakse aineksen poistamiseksi (40) tästä reaktio-tilasta .

20. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää laitteen (34), joka nostaa aineksen tämän ensimmäisen vaiheen reaktiotilan (1) pohjalta, kuljettimen (38), joka työntää nostetun aineksen ohjauspinnan pohjan osan yli, joka on varustettu seulapinnalla (42), aukon (39), josta aines putoaa takaisin kyseessä olevaan reaktio-tilaan, joka aukko voidaan sulkea ja/tai jonka kokoa voidaan muuttaa, ja joka pohjan osa ja joka kuljetin johtavat myös tämän pohjan osan yli aineksen poistamiseksi (40) tästä reak-tiotilasta.

21. Jonkin patenttivaatimuksista 17-20 mukainen laite, tunnettu siitä, että seulapinta (42) muodostaa yläpinnan seulan keräystilalle (43), joka on varustettu huuhtelunesteen tuloaukolla (45).

22. Patenttivaatimuksen 19 mukainen laite, tunnettu siitä, että kyseessä olevasta reaktiotilasta (1) nostettu aines sen jälkeen kun se tarvittaessa on siirretty seulapin- 22 79827 nan (42) ja tämän aukon (39) yli viedään tämän ensimmäisen vaiheen toiseen käsittelytilaan (2).

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen laite, tunnettu siitä, että toisessa (2) ja, jos sellaisia käytetään, sitä seuraavissa käsittelytiloissa on kuljettimet kiinteän aineen nostamiseksi kyseessä olevasta reaktiotilasta, sen osittaiseksi uudelleenkierrättämiseksi tässä toisessa tai seuraa-vassa reaktiotilassa, sen kuljettamiseksi seulapinnan yli ja poistamiseksi tästä reaktiotilasta.