PL200580B1 - nstalacja do mineralizacji osadów powstałych w procesie oczyszczania ścieków - Google Patents

Abstract

Wynalazek rozwiązuje problem utylizacji osadów z oczyszczalni ścieków. Instalacja zawiera co najmniej jedną komorę pyrolityczną (1), dopalacz katalityczny (4), wymiennik ciepła (5), filtr doczyszczający (6) i wentylator (7). Materia organiczna zawarta w osadach, po jej zgazowaniu w pyrolitycznych komorach (1), dopalana jest w dopalaczu (4), natomiast odzyskane ciepło odpadowe zawracane jest poprzez element (9) wymuszający ruch gazów, ponownie do komór pyrolitycznych (1). Dopalone gazy zasysane są z wylotu (WY) dopalacza (4) przez wentylator (7), przechodząc przez wymiennik ciepła (5) i filtr doczyszczający (6) do komina (8)

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja służąca do mineralizacji osadów powstałych w procesie oczyszczania ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych.

Obecnie stosuje się szereg rozwiązań dotyczących utylizacji osadów ściekowych, jako jednego z najbardziej uciążliwych odpadów. Najczęstszym jest zmniejszanie objętości osadów poprzez ich odwodnienie na prasach filtracyjnych. Daje to zmniejszenie objętości jedynie o około 30% (zmniejszenie uwodnienia z 95 - 98% do co najwyżej 70%) i nadal nie rozwiązuje do końca problemu co zrobić dalej z osadem.

Kolejną znaną metodą utylizacji jest kompostowanie osadów ściekowych w celu uzyskiwania nawozu o wykorzystaniu rolniczym. To rozwiązanie ma jednak więcej wad niż zalet. Po pierwsze, nie wszystkie osady nadają się do kompostowania, zwłaszcza te, które zawierają metale ciężkie. Po drugie, w przypadku dużej oczyszczalni niezbędne jest wybudowanie potężnego składowiska kompostu z całą towarzyszącą infrastrukturą. Po trzecie, ze strony rolnictwa nie widać praktycznie żadnego zainteresowania takim nawozem.

Następną ze znanych metod utylizacji jest wysokotemperaturowe spalanie osadów ściekowych. Daje ono dużą redukcję objętości osadu, jednak wymaga szeregu zezwoleń związanych z taką technologią oraz dużych wydatków energetycznych dla prowadzenia utylizacji, a ponadto zbudowania sporej instalacji do oczyszczania gazów odlotowych ze związków będących produktem ubocznym spalania osadów w wysokiej temperaturze, na przykład z dioksyn, furanów, tleków azotu, itp.

Z opisu patentowego PL 115322 znane jest spalanie ciekłych odpadów zawierających palne zanieczyszczenia, zwłaszcza organiczne, w spalaczach termiczno-katalitycznych. Urządzenia te zawierają rekuperator ciepła z umieszczoną wewnątrz komorą spalania termicznego, nad którą znajdują się komory wymieszania i kontaktowa.

Komora kontaktowa wyposażona jest na całej szerokości przekroju poprzecznego w warstwę katalizatora oraz w dno sitowe, przez które połączona jest z rekuperatorem ciepła, z dnem sitowym przylegającym do kolektora spalin. Cała konstrukcja urządzenia jest zwarta, symetryczna i usytuowana w osi pionowego cylindrycznego płaszcza, od góry zamkniętego dennicą wyposażoną w króciec dolotowy.

Zgodnie z wynalazkiem, instalacja do mineralizacji osadów powstałych w procesie oczyszczania ścieków, zaopatrzona w dopalacz katalityczny i wymiennik ciepła, zawiera przynajmniej jedną komorę pyrolityczną wyposażoną w palnik, korzystnie gazowy. Wyjście komory pyrolitycznej jest połączone z wejściem katalitycznego dopalacza rewersyjnego, rewersyjno-przepływowego lub przepływowego oraz z wyjściem zaworu dopowietrzającego dopalacz.

Dopalacz jest wyposażony w wyjście pośrednie, połączone z komorą pyrolityczną poprzez element wymuszający przepływ strumienia gazów, na przykład pompę, dmuchawę lub wentylator, oraz w wylot, który poprzez wymiennik ciepła, filtr i wentylator jest połączony z przewodem odprowadzającym oczyszczone gazy odlotowe na zewnętrz instalacji.

Korzystnie, dla zapewnienia ciągłości pracy dopalacza, instalacja ma dwie lub więcej komór pyrolitycznych połączonych w układ równoległy.

Instalacja według wynalazku działa na zasadzie zgazowania pyrolitycznego osadu w niskiej temperaturze, a następnie katalitycznym utlenieniu uzyskanego gazu organicznego do dwutlenku węgla i wody.

Palnik utrzymuje w komorze pyrolitycznej temperaturę, określoną parametrami prowadzonego procesu. Z uwagi na łatwość obsługi i regulacji, najlepiej jest zastosować w instalacji palnik gazowy.

Powstałe w komorze gazy organiczne przechodząc przez dopalacz katalityczny ulegają dopaleniu do dwutlenku węgla i wody. Reakcja ta jest wysoce egzotermiczna, a uzyskane w jej wyniku ciepło odpadowe jest zawracane do komory pyrolitycznej, celem zmniejszenia całkowitego zużycia energii przez instalację. Nadal wysoka na wylocie dopalacza temperatura gazów odlotowych jest obniżana w wymienniku ciepła. Następnie gazy przechodzą przez zespół filtrów celem ich dodatkowego doczyszczenia. Cyrkulacja gazów w instalacji jest wymuszana przez znajdujący się za zespołem filtrów wentylator, którego wylot skierowany jest na przykład do komina emitującego oczyszczone gazy odlotowe na zewnątrz instalacji.

PL 200 580 B1

Zaletą instalacji według wynalazku jest ponad dwudziestokrotne zmniejszenie objętości osadów, przy jednocześnie małym wydatku energetycznym, z uwagi na fakt odzyskiwania dużych ilości ciepła odpadowego z katalitycznej reakcji utleniania związków organicznych powstałych podczas pyrolizy osadów.

Istotną korzyścią jest także brak tworzenia się szeregu toksycznych produktów ubocznych jak dioksyny, furany, tlenki azotu, itp., a więc związków charakterystycznych dla technik spalania wysokotemperaturowego. Brak powstawania wspomnianych związków osiąga się dzięki prowadzeniu procesu w niskich temperaturach, zazwyczaj nie przekraczających 450 -500°C. Tak niskie temperatury są całkowicie wystarczające do uzyskania zgazowania materii organicznej zawartej w osadach ściekowych.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku.

Instalacja zawiera przykładowo dwie komory pyrolityczne 1, połączone w układ równoległy. Liczebność komór 1 wynika z zakładanej wydajności dobowej instalacji. Każda z komór 1 jest wyposażona w palnik 2 gazowy, celem wytworzenia w jej wnętrzu temperatury potrzebnej do pyrolizy materii organicznej zawartej w osadach ściekowych, którymi załadowuje się komory 1.

Wyjścia komór i dołączone są do wejścia WE dopalacza katalitycznego 4. Do wejścia WE dopalacza 4 dołączony jest także zawór 3 dopowietrzający, służący do zasilania dopalacza 4 w dodatkowe powietrze.

Dopalacz 4 jest wyposażony w wyjście pośrednie C ciepła odpadowego, które poprzez element 9 wymuszający ruch gazu, na przykład dmuchawę, jest połączone z dodatkowymi wlotami komór i, natomiast wylot WY dopalacza 4 dochodzi do wymiennika ciepła 5. Wyjście wymiennika 5 poprzez filtr doczyszczający 6 i wentylator zasysający 7 połączone jest z kominem 8.

Działanie instalacji jest następujące. Po umieszczeniu w komorze pyrolitycznej 1 wsadu w postaci osadów z oczyszczalni ścieków rozpoczyna pracę palnik 2, podnosząc stopniowo temperaturę w jej wnętrzu. W tym czasie rozpoczyna się intensywne odparowywanie wody obecnej we wsadzie. Po odparowaniu wody temperatura w komorze 1 ulega podwyższeniu i rozpoczyna się proces zgazowywania materii organicznej obecnej we wsadzie. Zgazowanie polega na przejściu materii organicznej z fazy stałej do gazowej. Tak uzyskany gaz jest następnie mieszany w ustalonej proporcji z powietrzem doprowadzanym poprzez zawór dopowietrzający 3 i podawany na wejście WE dopalacza katalitycznego 4. Mieszanka ta przepływając, na przykład rewersyjnie, przez dopalacz 4 ulega utlenieniu do dwutlenku węgla i wody. Reakcja katalitycznego utleniania daje znaczne ilości ciepła, które po odzyskaniu kierowane jest do wyjścia pośredniego C w postaci strumienia gorącego powietrza i zawracane do komór pyrolitycznych 1. Takie rozwiązanie instalacji umożliwia wydatne zmniejszenie całkowitego zapotrzebowania energetycznego, gdyż spora część wytworzonego w katalitycznym procesie ciepła jest powtórnie wykorzystywana w procesie pyrolizy. Dopalone katalitycznie gazy są kierowane następnie do wylotu WY dopalacza 4. Ponieważ mają one nadal wysoką temperaturę, przechodzą przez wymiennik ciepła 5 celem schłodzenia oraz odzysku dodatkowej ilości ciepła. W zależności od rodzaju i charakteru utylizowanego w instalacji osadu ściekowego, uzyskuje się różny skład gazów do dopalenia w dopalaczu katalitycznym 4. Dlatego konieczne jest doczyszczenie tych gazów dodatkowym filtrem 6 dla spełnienia wymagań określonych dla emisji gazów do atmosfery. Za filtrem doczyszczającym 6 znajduje się wentylator zasysający 7, który wymusza cały ruch gazów w instalacji. Gazy te z wyjścia wentylatora 7 kierowane są poprzez komin 8 do atmosfery.

Claims (2)

1. Instalacja do minerallzacjj osadówpowstałych w procesie oczyszczania ścieków, mająca dopalacz katalityczny i wymiennik ciepła, znamienna tym, że zawiera przynajmniej jedną komorę pyrolityczną (1) wyposażoną w palnik (2), korzystnie gazowy, której wyjście jest połączone z wejściem (WE) katalitycznego dopalacza (4) rewersyjnego, rewersyjno - przepływowego lub przepływowego oraz z wyjściem zaworu (3) dopowietrzającego dopalacz (4), przy czym dopalacz (4) ma wyjście pośrednie (C), połączone z komorą pyrolityczną (1) poprzez element (9) wymuszający przepływ gazów, zwłaszcza pompę, dmuchawę lub wentylator, oraz wylot (WY), który poprzez wymiennik ciepła (5), filtr (6) i wentyktor (7) jest połączony z przewodem (8) odprowadzającym gazy z instalacji.

2. Instalacja do minerallzacjj osadów powssałych w procesie według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera dwie lub więcej komór pyrolitycznych (1) połączonych w układ równoległy.