технологическая линия для переработки органических материалов и/или отходов, содержащих органические материалы

Формула изобретения

Технологическая линия для переработки органических материалов и/или отходов, содержащих органические материалы, включающая механический измельчитель, увлажнитель-смеситель, выход которого сообщен с входом биосмесителя, а выход последнего технологически связан с формовочным агрегатом, отличающаяся тем, что она снабжена газогенератором, парогенератором, пароструйным эжекционным измельчителем, установкой стерилизации воды, установкой подготовки засеваемого биоматериала со средствами его ультрафиолетовой активации, при этом увлажнитель-смеситель выполнен в виде дизинтегратора-активатора, с которым сообщен выход установки стерилизации воды, установка подготовки засеваемого биоматериала сообщена с биосмесителем, причем выход механического измельчителя технологически сообщен с пассивным соплом пароструйного эжекционного измельчителя, а активное его сопло - с выходом парогенератора, энергетическая установка которого сообщена с газогенератором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам переработки органических материалов и отходов и может использоваться для получения органических удобрений, биологического активированного почвенного материала, кормов и т.д.

Известны технологические линии переработки органических отходов или материалов, содержащие измельчитель, узел тепловой обработки, гранулятор [1, 2] . Такие линии позволяют перерабатывать органику, предварительно измельчая ее, обеззараживая и гранулируя для удобства последующего внесения в корм или почву.

Однако подобные линии очень энергоемки и малоэффективны, поскольку ориентированы на один тип сырья, переналадка на другой тип сырья требует значительных затрат времени и средств.

Также известна технологическая линия для производства удобрения, содержащая измельчитель, сепаратор, дробилку, увлажнитель и формирователь [3]. Линия позволяет осуществлять обеззараживание биологического материала-торфа - достаточно эффективно, однако применение электрогидравлической дробилки целесообразно именно для достаточно мягкого материала и малоэффективно для биологических отходов сложного смешанного типа. Наиболее близкой к заявленной является технологическая линия для переработки органических материалов и/или отходов, содержащих органические материалы, включая механический измельчитель, увлажнитель-смеситель, выход которого сообщен с входом биосмесителя, выход которого технологически связан с формовочным агрегатом [4].

Такая линия достаточно хорошо проводит обработку органических отходов, что в большей мере обусловлено наличием биосмесителя, в котором первоначально обработанные отходы перерабатываются за счет бактерий в процессе термического разложения, однако сам процесс обработки занимает достаточно длительное время - до нескольких недель - и получаемый конечный продукт представляет собой только удобрение, что резко сужает круг применения данной линии.

Техническая задача изобретения - расширение функциональных возможностей технологической линии, используемого ассортимента перерабатываемой органики и неорганики и сокращение сроков получения готового продукта или полуфабриката.

Указанная техническая задача решается тем, что линия снабжена газогенератором, парогенератором, пароструйным эжекционным измельчителем, установкой стерилизации воды, установкой подготовки засеваемого биоматериала со средствами его ультрафиолетовой активации, при этом, увлажнитель-смеситель выполнен в виде дезинтегратора- активатора, с которым сообщен выход установки стерилизации воды, установка подготовки засеваемого биоматериала сообщена с биосмесителем, при этом выход механического измельчителя технологически сообщен с пассивным соплом пароструйного эжекционного измельчителя, а активное его сопло - с выходом парогенератора, энергетическая установка которого сообщена с газогенератором.

Поиск, проведенный по патентной и технической литературе показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию патентоспособности "новизна".

Поскольку имеется потребность в такого рода линиях, которые изготовляются из известных составляющих, то заявленное соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Так как в результате решения поставленной технической задачи появляется новый эффект, заключающийся в повышении эффективности работы линии, причем этот эффект достигается неочевидным для среднего специалиста путем, то заявленное соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема технологической линии.

Технологическая линия для переработки органических материалов и/или отходов, содержащих органические материалы включает механический измельчитель 1, пароструйный эжекционный измельчитель 2, увлажнитель- смеситель 3, выполненный в виде дезинтегратора-активатора, биосмеситель 4, формовочный агрегат 5, парогенератор 6, газогенератор 7, установку стерилизации воды 8, установку подготовки засеваемого биоматериала 9, средства ультрафиолетовой активации биоматериала 10.

Механический измельчитель 1 выполнен по обычной схеме и представляет собой либо рубочную машину, либо вальцовый измельчитель и т.д. Его выход технологически сопряжен с пассивным соплом пароструйного эжекционного измельчителя 2, его активное сопло сопряжено с выходом парогенератора 6, энергетическая установка которого связана с выходом газогенератора 7, исходным материалом для него служит тот же органическим материал, причем газогенератор 7 может быть выполнен по схеме биогазового генератора, генератора с сухой возгонкой легких фракций биоматериалов, при которой топливом является часть этих материалов и т.д. Выходное сопло эжекционного измельчителя 2 сообщено с увлажнителем-смесителем 3, который выполнен в виде дезинтегратора- активатора, конструкции которых разработаны А.Хинтом [5]. Вода в дезинтегратор 3 подается от установки стерилизации воды 8. Выход дезинтегратора 3 сообщен с биосмесителем 4, с которым также сообщена установка подготовки засеваемого биоматериала 9, в качестве биоматериала можно использовать семена, споры, любой посевной материал, бактерии, мицелий и т. д. Установка 9 имеет средства ультрафиолетовой активации биологического материала 10, которые представляют собой ультрафиолетовые облучатели с воздействием предварительно на среду, в которую будут помещать биоматериал, например, для семян - это вода, для бактерий - питательный раствор и т. д., и последующим воздействием на биологический материал, помещенный в данную среду, в предпочтительном варианте исполнения эти средства представляют собой линию, по которой перемещаются емкости для биологического материала с соответствующей средой, которые облучаются посредством УФ-облучателей. После прохождения определенной части линии в емкости помещается необходимый биоматериал и облучение продолжается, тем самым достигается высокая степень активации материала. Выход биосмесителя сообщен с формовочным агрегатом 5, который формирует либо бурты, либо осуществляет упаковку получаемого материала и т. д.

Технологическая линия для переработки биологических материалов и/или отходов, содержащих биологические материалы работает следующим образом.

Исходный материал или отходы подают в механический измельчитель 1, где он измельчается. Часть этого материала также поступает в газогенератор 7, где методом сбраживания или сухой возгонки легких фракций органических материалов получают горючий газ, который приводит в действие энергетическую установку парогенератора 6. Последний позволяет получать пар с давлением до нескольких сотен атмосфер и температурой в несколько сот градусов. Этот пар поступает в активный патрубок пароструйного эжекционного измельчителя 2, пассивное сопло которого сопряжено с выходом измельчителя 1. Под действием эжектирующей струи пара материал вытягивается из пассивного патрубка и попадает в выходное сопло. Поскольку в пространстве за данным соплом давление существенно меньше, чем давление в струе пара, то в результате наличия такого рода градиента давления происходит не только паровзрывное измельчение материала, но и гидролиз углеродных и белковых соединений органики, т. е. неорганические составляющие измельчаются до долей миллиметра и менее, при этом осуществляется частичный их переход в более простые соединения при данном виде разрушения, а органические составляющие гидролизуются и разлагаются также на более простые соединения, например, коллаген кости разлагается на аминокислоты и т. д. Разрушенный и преобразованный таким воздействием материал поступает в увлажнитель-смеситель 3, куда также поступает обеззараженная вода от установки ее стерилизации 8, где осуществляется ультрафиолетовая и озоновая обработка воды. Смеситель 3 представляет собой дезинтегратор, т. е. устройство, позволяющее получить частицы размером не более 50-90 мкм и гомогенизировать измельченную массу, конечная влажность которой устанавливается на заданном уровне, например 40-50%. В данном случае получаемая однородная масса будет не только стерильна, но и активируема, что позволяет, используя эффект такого рода активации, в 2-3 раза повысить ее питательность. Это достигается за счет ударного действия дезинтегратора-активатора 3 на массу, причем ударные действия осуществляются в пределах 0,001-0,03 с, со скоростью ударного воздействия от 0,1 до 100 м/с [5]. Далее полученная органическая масса поступает в биосмеситель 4, куда также поступает подготовленный биоматериал из установки 9.

Подготовка биоматериала при этом осуществляется следующим образом.

Необходимый биоматериал, например, семена в случае получения компоста, бактерии, мицелий - в случае получения корма и т. д., помещается в соответствующую питательную для них среду (воду - для семян, бульон - для бактерий и т. д.), на которую предварительно воздействовали УФ-излучением, создаваемым, например, лампой КДС-10000 в течение нескольких десятков минут, затем обработка продолжается также в течении нескольких десятков минут. Обработанный таким образом засеянный биоматериал приобретает высокие энергетические показатели и становится полностью стерильным, однако в данном случае огромную роль играют режимы обработки, поскольку самым существенным требованием является отсутствие травмируемости обрабатываемого материала УФ-лучами. Засеянный биоматериал подается в биосмеситель 4, где перемешивается с измельченным органическим материалом или отходами, и далее после необходимого времени перемешивания поступает на формовочный агрегат 5, где или упаковывается, или складируется в бурты, или поступает на непосредственное использование.

Таким образом, используя органический материал, например, растительные остатки, отходы, содержавшие органический материал, например, навозные стоки, отходы животноводства, пищевой промышленности и т.д., можно с использованием данной технологической линии получать посевной материал с плодородным слоем, чистый гумус, биологически стерильный материал, кормовую массу, сырья для приготовления кормового и пищевого продукта и т. д., причем высокая энергонасыщенность получаемого продукта позволяет использовать его настолько эффективно, что не требуются дополнительные подкормки, добавки и стимуляторы. Совмещение в некоторых узлах линии ряда процессов позволяет существенно повысить ее эффективность и производительность, снизить энерготраты. Универсальность линии позволяет получать на ней кормовые и пищевые продукты и полуфабрикаты, почвенные смеси и готовый посевной материал.

Все вышеуказанное позволяет сделать вывод не только о высокой универсальности этой линии, но и ее высокой эффективности и технологичности.

Источники информации:

1. RU, патент, 2032355, кл. A 23 K 1/00, 1995.

2. RU, патент, 2032356, кл. A 23 K 1/00, 1995.

3. SU, авторское свидетельство, 974772, кл. C 05 F 11/02, 1992.

4. SU, авторское свидетельство, 1479448, кл. C 05 F 9/00, 1989.

5. Универсальная дезинтеграторная активация. - Сб. науч. ст. / Под ред. И.А.Хинта. - Таллин: Валгус, 1980.