FI95237C - Menetelmä ja laite jätteiden kompostoimiseksi - Google Patents

Description

1 95237

MENETELMÄ JA LAITE JÄTTEIDEN KOMPOSTOIMISEKSI

Keksinnön kohteena on eloperäisten jätteiden käsittelyyn tarkoitettu kompostointimenetelmä ja -laite, joka soveltuu pienenä yksikkönä kiinteistökohtaiseen talousjätteen kompostointiin ja suurena yksikkönä erilaisten talous-, puhdistamo-, maatalous- ja teollisuusjätteiden keskitettyyn kompostointiin.

Kompostoituminen on eloperäisen jätteen lahoamista mullaksi mikrobiologisen toiminnan avulla. Luonnossa jätteiden kompostoituminen tapahtuu yleensä maan pinnassa hitaasti lahoamalla ympäristön lämpötiloissa. Mikrobien ja sienien lisäksi prosessiin osallistuvat myös kehittyneemmät eliöt, kuten tunkiolierot, hyppyhäntäiset, punkit ja kuoriaiset. Prosessia kutsutaan pinta-kompostoi tumi seksi. Riittävän suuri kasa jätteitä kuumenee eli "palaa" nopeasti eri lämpötiloissa lisääntyvien mikrobien ha-joittaessa jätteitä. Korkeasta lämpötilasta johtuen kehittyneemmät eliöt eivät voi osallistua prosessiin. Prosessia kutsutaan kuumakompostoitumiseksi. Kuumakompostoinnissa lämpötila voi nousta lyhyeksi aikaa jopa 80 °C :een. Tämä ns. termofiilinen vaihe kestää muutaman viikon, jonka jälkeen massan lämpötila laskee hitaasti parissa kuukaudessa ympäristön lämpötilaa vastaavaksi.

Tätä hidasta kompostoitumista kutsutaan jälkikypsymiseksi, jolloin kompostimassasta poistuvat mm. kasveille haitalliset aineet. Jälkikypsymisen aikana kompostimassassa lisääntyvät matalissa lämpötiloissa viihtyvät eliöt eli prosessi vastaa lähinnä pinta-kompostoi tumista. Nykyisin tunnetaan kuumakompostoinnin toteutustapoina mm. säiliö-, auma- ja rumpukompostointi.

Tunnetuissa kompostointimenetelmissä ja -laitteissa on useita epäkohtia. Säiliökompostoinnissa on suurimpana haittana jätteen raskas käsin tapahtuva massan sekoittaminen ja siirto jälkikompostointiin. Aumakompostoinnissa massan kääntäminen ja sekoittaminen kauhakuormaajilla on tehotonta ja kuluttaa energiaa.

Sateen, tuulen ja kylmyyden aiheuttama lämmönhukka pidentää prosessin kestoajan moninkertaiseksi suljettuihin olosuhteisiin verrattuna. Lisäksi aumakompostointi aiheuttaa lukuisia ympäristöhaittoja, joista mainittakoon jätevesivalumat, haittaeläimet ja hajut sekä koneellisen kääntämisen levittämä homepöly ympäristöön. Suuritehoiset rumpukompostorit ovat tehoonsa verrattuna kalliita, joten suuret jätemäärät käsitellään pääasiassa aumoissa 2 95237 haitoista huolimatta.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen avulla saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitettyihin epäkohtiin. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen l tunnus-merkkiosassa.

Keksinnöllä on useita etuja nykyisiin menetelmiin ja laitteisiin verrattuna. Massan kääntö tapahtuu täydellisesti, koska pohjalla oleva tiivistynein massa jää joka käännössä päällimmäiseksi. Samalla massaa voidaan tarkkailla ja lisätä seosaineita tarpeen mukaan. Kääntökauhat ovat pohjasta tiiviitä, joten suotovedet eivät pääse saastuttamaan maaperää. Sijoittamalla kauhat samaan lämpöeristettyyn tilaan, lämmittää ensimmäisen kauhan massa myös jälkikypsymässä olevat massat. Kauhakompostorin kokoa eli tehoa on helppo lisätä jälkikäteen asentamalla lisää kauhoja jonon jatkoksi. Käsikäyttöisissä kauhakompostoreissa vältetään raskaat käsityövaiheet eli massan kääntäminen, sekoitus ja siirto jälki-kompostoriin. Maatilakäytössä kauhakompostori korvaa kalliin kuiva- tai lietelantalan. Kauhakompostori ei tarvitse sähköenergiaa, koska kaikki työt tehdään traktorin avulla. Tämä on käyttöturvallisuutta lisäävä etu. Kauhakompostori on yksinkertaisempi ja halvempi kuin esim. vastaavan tehoinen rumpukompostori. Kauhakompostori on mekaanisesti käyttövarma, koska siinä ei ole ruuvikuljettimia tmv. vieraista esineistä rikki meneviä osia.

’ Kauhakompostori voidaan sijoittaa maapohjalle, joten ei tarvita kallista kompostointikenttää. Lisäksi prosessi on helppo automatisoida tarvittaessa. Kauhakompostorin rajoittamaton koko ja laajennettavuus mahdollistaa ns. hajautetun kompostoinnin, jolloin se voi olla talo-, kylä-, kunta- tai kaupunginosakohtainen. Tällä ratkaisulla vältetään suurten keskitettyjen kompostointi-laitosten aiheuttamat haitat, kuten jätteiden ja mullan pitkät kuljetusmatkat ja siitä seuraavat ympäristöhaitat. Keksintöä voi soveltaa myös kompostikäymälän rakentamiseen.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

Kuva 1 esittää kaaviollisesti kompostoria sivulta katsottuna ja leikattuna.

3 95237

Kuva 2 esittää kaaviollisesti kompostoria ylhäältä katsottuna.

Kuva 3 esittää kaaviollisesti kompostoria kauhajonon täyttö-puolen päästä katsottuna.

{

Kuva 4 esittää kaaviollisesti ruuanjätteiden kiinteistökohtaista kompostoria sivulta katsottuna ja leikattuna.

Kuva 5 esittää kaaviollisesti maatilakompostoria sivulta katsottuna.

Kuva 6 esittää kaaviollisesti maatilakompostoria täyttöpuolen päästä katsottuna.

Kuva 1 esittää kaaviollisesti kompostorin olennaisia rakenteita sivulta katsottuna ja leikattuna. Kompostorin runko l tehdään esim. teräsputkipalkeista. Kauhaan (A,B...) kuuluu kaareva etu-levy 2a, takalevy 2b ja päätylevyt 2c ja 2d. Kauhan täyttö- ja tyhjennys tapahtuu ylhäältä, joten se on päältä avoin. Takalevyn 2b yläosaan on kiinnitytty akseli 3, joka on päistään laakeroitu. Kompostorin kauhat on sijoitettu lähekkäin ja ne kääntyvät mekaanisesti akselinsa 3 varassa vähintäin 90°. Jätteiden a ja seosaineiden b esisekoituksen ei tarvitse olla erityisen tehokas, koska kauhojen jokainen kääntöliike sekoittaa myös massoja. Kuvan l kauhat (A,B...) käännetään hydraulisilla nostimilla 4a ja 4b. Nostimet on kiinnitetty alapäistään nivelillä 5 runkoon 1 ja ylä-päistään nivelillä 6 kauhan sivulevyyn 2c ja 2d. Nostimet eivät ‘ käännä kauhoja aivan pystyyn, joten sitkeä massa saattaa tarttua takalevyyn 2b. Apuna voidaan käyttää esim. vibraa. Kompostoitava ja esisekoitettu jätemassa (a+b) siirretään kauhajonon ensimmäiseen kauhaan A. Massa palaa voimakkaimmin ensimmäisessä kauhassa ja jälkikypsyy jäähtyneenä seuraavissa. Kompostoitumisprosessin aikana massa (a+b) siirretään alkupään kauhoista (A,B...) loppu-. pään kauhoihin (C,D...) järjestyksessä edellisestä kauhasta seu-raavaan kauhojen kääntöliikkeen avulla. Kauhan kääntyessä kompostimassa vierii seuraavaan kauhaan sekoittuen ainakin osittain. Massa kääntyy täysin ympäri, koska pohjimmaisena ollut massa vierii viimeisenä ja jää päällimmäiseksi. Tämä toistuu jokaisen käännön yhteydessä, joten pöhjimmmainen tiivistynyt massa ilmastuu kunnolla. Siirto kauhasta toiseen tapahtuu eri aikavälein ja niitä selostetaan esimerkkien yhteydessä. Massan määrä 4 95237 pienenee 50-80 % prosessin edistyessä, mutta kauhoja ei kannata valmistaa useita kokoja. Kauhat pidetään täysinä välikääntöjen avulla. Toimivassa prosessissa kauhojen kääntö aloitetaan viimeisestä kauhasta poistamalla vanhin massa (multa) ab. Esimerkiksi kuvassa l se on kauha D. Kääntäminen etenee järjestyksessä kauhaan A saakka. Tyhjentynyt kauha A voidaan lopuksi täyttää uudella esisekoitetulla jätteen (a) ja seosaineen (b) massalla (a+b). Kuvassa l on esitetty kauhojen kääntämisen eri asennot. Kauhat A ja D ovat perus- eli täyttöasennossa. Kauha B on osittain käännetty ja kauha C on käännetty tyhjennysasentoonsa. Tiiviste 7 estää massan valumasta kauhojen väliin, kuva l ja 2. Tiiviste 7 on esim. joustavaa kumiputkea, joka on kiinnitetty levyn 2a yläreunaan. Se puristuu akselia 3 vasten kauhan ala-asennossa. Levyt 8a ja 8b estävät massan valumasta seuraavan kauhan reunojen yli, kuva 2. Kompostoitumisprosessia tarkkaillaan ja säännellään kauhojen kääntöliikkeen aikana. Esim. liian kuivaan massaan lisätään vettä tai liian märkään massaan kuivaa seosainetta. Ympärivuotisessa käytössä kompostori kauhoineen on lämpöeristettävä. Eristeenä voidaan käyttää teollisia lämpö-eristeitä. Kompostorin pohjaa ei kannata yleensä lämpöeristää pienen lämpöhäviön vuoksi. Kuvissa l, 2 ja 3 ei lämpöeristeitä ole esitetty.

Kuvassa 4 on esitetty ruuanjätteiden käsittelyyn tarkoitettu kauhakompostori, jossa on kaksi noin 500 litran vetoista keksinnön mukaista kääntökauhaa. Kauhan koko ei voi olla merkittävästi suurempi, koska kompostorin korkeuden ja leveyden on pysyttävä käyttäjän ulottuvuuksien rajoissa. Kauhojen rajoitettu koko ei ole kuitenkaan haitta, koska niitä voidaan lisätä tarpeen mukaan. Kauhat A ja B käännetään vaihdepyörää 12 pyörittäen tangon 13 ja kiertokammen 14 avulla. Kauhan B kääntömekanismia ei ole selvyyden vuoksi esitetty. Kompostoriin kuuluu seosainekauhan Ai luukku 10a, jätteiden täyttöluukku 10b, mullan poistoluukku 10c ja huoltoluukku lOd. Kauhat on lämpöeristetty alapuolelta jäykällä eristeellä lOe, samoin kaikki luukut. Kauhaa ylös käännettäessä se nousee eristeissä lOe olevasta tilasta 11. Kauha Laskeutuu takaisin tilaan il alas käännettäessä. Eriste lOe varmistaa prosessin tarvitseman lämmön säilymisen myös talvella. Multavarastossa Cl massa ab jälkikypsyy ja säilyy jäätymättä myös talvella. Kansi lOf on kiinnitetty pikasalvoilla runkoon ja se nostetaan pois ennen kauhojen kääntöä. Seosaineen kauha AI on

Il ; ia.l liiti 1.1 i Jt» 5 95237 rakenteeltaan keksinnön mukainen. Rakenne helpottaa seosaineen b lisäystä, koska sen voi pudottaa esim. käsin kauhaan A pudotettujen jätteiden a päälle. Seosainekauhaa Ai käännetään ylöspäin kammella 14 seosaineen (b) pinnan laskettua. Kuvassa 4 esitetty kompostori riittää noin 30 - 40 perheen kerrostaloon.

Kuvassa 5 ja 6 on esitetty maatilan lannan käsittelyyn tarkoitettu kauhakompostori, jossa on 6 keksinnön mukaista kääntökauhaa. Kompostori on sijoitettu esim. latoon 16. Lanta kompostoituu mullaksi noin 6 viikossa, mutta tarvitsee vähintäin 2 kuukauden jälkikypsymisen haittaaineiden poistamiseksi. Ladon toiseen reunaan on tehty multa-auma C2 mullan jälkikypsytystä varten.

Kate-elementit on jaettu kahteen osaan 15a ja 15b, jotka nostetaan yläasentoon ennen säiliöiden kääntöä esim. hydraulinosti-milla. Lanta a ja seosaine b voidaan esisekoittaa esim. lannan-levittimellä 18. Kauhatraktorilla 17 täytetään kauha A ja siirretään multa ab aumaan C2. Traktorin 17 hydrauliikkaa käytetään myös kauhojen kääntämiseen.

Erityisesti on huomattava, että keksinnön mukainen kauhakompostori voidaan rakentaa aina tarvittavan kokoinen. Suurena yksikkönä se sopii esimerkkien lisäksi myös yhdyskuntajätteiden keskitettyyn kompostointiin esim. kaatopaikoilla. Nykyiset kompostointi-tavat vaativat suuren aumakentän tai kalliin rumpukompostorin. Kauhakompostoriakin kannattaa käyttää samoin kuin rumpukomposto-ria vain jätteiden hygienisointiin eli viipymäaika on noin viikko. Tämän jälkeen massa voidaan aumata jälkikypsymään, koska hapen tarve ja siten myös kääntämisen tarve on vähäinen.

Pienissä kohteissa kauhakompostori kannattaa tehdä käsikäyttöiseksi, mutta suurissa kohteissa koneellistaa ja automatisoida toiminnot. Jätteiden ja seosaineiden esikäsittelyyn sekä mullan seulontaan voidaan käyttää jo tunnettua tekniikkaa.

Sijoittamalla kauhakompostori lämpimään kasvihuoneeseen, saadaan hyödyksi kompostoinnin tuottama lämpö, hiilidioksidi ja multa. Lisäksi huone suojaa kompostointiprosessia sateilta ja tuulelta sekä haittaeläimiltä. Muutoinkin on todettava, että keksintö ei ole rajoitettu selityksissä ja piirustuksissa esitettyihin esimerkkeihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (6)

6 95237

1. Menetelmä jätteiden kompostoimiseksi, jossa esi- sekoitetut jätemassat (a+b) kompostoidaan erityisissä säiliöissä, joissa pidetään yllä kompostoi tuuliselle edullisia olosuhteita, tunnettu siitä, että - säiliöt ovat kauhamaisia, jolloin kompostoitava esisekoitettu jätemassa (a+b) siirretään jonossa olevien kauhojen ensimmäiseen kauhaan (A) ja kompostoitumisprosessin aikana massa (a^) siirretään alkupään kauhoista (A, B...) loppupään kauhoihin (C, D..) järjestyksessä edellisestä kauhasta seuraavaan kauhojen kääntö-liikkeen avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - kauhoja lisätään jonoon tarpeen vaatiessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - kompostointiprosessia tarkkaillaan ja säännellään kauhojen kääntöliikkeen yhteydessä.

4. Jokin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . - käytetään katettua ja lämpöeristettyä kauhajonoa.

5. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että laiteistoon kuuluu - akselinsa (3) varassa vähintäin 90 kääntyvien lähekkäin jonoon sijoitettuja kauhoja (A, B....), jolloin jokaiseen t kauhaan on asennettu kääntömekanismi (4a, 4b, 12, 13, 14) sen tyhjentämiseksi seuraavaan kauhaan.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että - kauhajono on varustettu katteella ja se on lämpöeristetty 1 95237