Устройство и способ для разделения материала отходов

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ОТХОДОВ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: НОРСК БИОГАСС АС (NO) Настоящее изобретение относится к установке для получения органических частиц, предпочтительно субстрата для использования в производстве биогаза, содержащей впускное устройство для подачи влажных и сухих органических отходов во внутреннюю камеру установки, причем органические отходы могут содержать инородные тела, такие как мягкий упаковочный материал,предпочтительно пластмассу, сетку и шпагат, а также металл, стекло и т.д.; вращающийся вал,расположенный в камере и содержащий по меньшей мере один измельчающий инструмент, установленный на окружности вала, который имеет форму со срезанным краем; неподвижную деталь, установленную в камере, причем неподвижная деталь действует как контринструмент по отношению к измельчающему инструменту; выпускное устройство для измельченных частиц; разгрузочное устройство для инородных тел, причем расстояние между измельчающим инструментом и неподвижной деталью позволяет измельчать твердые части отходов путем их размола на меньшие частицы, но предотвращает измельчение мягких частей отходов, таких как пластмасса. Изобретение также относится к способу получения органических частиц, предпочтительно субстрата для использования в производстве биогаза. 014093 Настоящее изобретение относится к установке для получения органических частиц, предпочтительно субстрата, для использования в производстве биогаза. Более конкретно, установка предназначена для сортировки, промывки и измельчения отходов для получения органических отходов с заданным размером частиц. Изобретение также относится к способу получения органических частиц, предпочтительно субстрата, для использования в производстве биогаза. Предпосылкой создания настоящего изобретения является желание использовать органические отходы в качестве сырья в установках для производства биогаза. Органические частицы, изготовленные при помощи установки, часто используются в качестве субстрата для биогаза. Размер частиц должен соответствовать установленным требованиям и, кроме того, в некоторых случаях требуется также обеззараживание субстрата (предпочтительно стерилизация) перед его использованием в качестве субстрата для производства биогаза. В настоящее время существует несколько способов получения субстрата для производства биогаза из отходов. Двумя основными способами, которые следует упомянуть, являются способ образования пульпы и способ измельчения. Способ образования пульпы может использоваться в разных масштабах и также может применяться к сильно загрязненным отходам. Принцип осуществления указанного способа напоминает принцип действия смешивающего устройства. Отходы объединяются с жидкостью и смешиваются в баке. Легкие отходы, такие как пластмасса, всплывают и затем удаляются. Более тяжелые отходы, такие как металл и т.д., опускаются на дно. Органические отходы остаются в середине бака, где измельчаются ножами. Этот дорогостоящий способ позволяет получить только низкое содержание сухих твердых веществ в растворе,поскольку в процессе его осуществления добавляется много жидкости. Термин "показатель твердых сухих веществ" определяет, насколько велика доля субстрата, имеющая запас энергии. Низкий показатель сухих твердых веществ означает, что во избежание значительных транспортных расходов установка для образования пульпы должна находиться рядом с установкой для производства биогаза. Обычная измельчительная установка имеет подающий шнек, подающий сырье через набор ножей и сито. Сырье проталкивается через вращающийся набор ножей, измельчающих сырье до тонкой массы,которая затем продавливается через сито. Соответствующий диаметр отверстий сита может предотвратить попадание слишком крупных частиц в готовый продукт. Способ измельчения требует использования мелко просеянного сырья. При этом способе примесь крупных частиц и неорганических материалов,таких как металл или стекло, приводит к остановке или поломке установки. В патентной литературе имеется несколько публикаций, представляющих примеры использования способов образования пульпы и измельчения в промышленных процессах производства субстрата для биогаза. В патентном документе WO 2005061114 описывается установка для обработки влажных (мокрых) органических отходов. Установка состоит из нескольких агрегатов, где органические отходы сначала обрабатываются в мельнице, грубо измельчающей как органические отходы, так и пластмассу, на частицы заданного размера. Для предотвращения поломки мельницы в случае, если отходы содержат металл,используется упругое противолезвие. После мельницы измельченный материал поступает в блок, где частицы разрушаются до меньшего размера. Это разрушение осуществляется путем добавления жидкости к частицам в конической емкости, в нижней части которой имеется инструмент с пилообразными зубьями, имеющий высокую скорость вращения. В ходе этого процесса (процесс образования пульпы) органические отходы в смеси размалываются на более мелкие частицы, а пластмасса размалывается на несколько более крупные частицы, в то время как тяжелые предметы падают на дно емкости. За исключением тяжелых предметов, смесь подается на следующую станцию, где пластмасса отсеивается при помощи змейки-сортировки. Кроме того, в патентном документе WO 03092922 описывается установка, в которую необходимо добавлять жидкость для достижения удовлетворительного хода процесса. В этой установке процесс также осуществляется поэтапно в нескольких агрегатах. На первом этапе добавляется влага и смешивается с отходами, на следующем этапе влажные отходы нагреваются до превращения влаги в горячий пар, в результате чего отходы кипят и получается масса с низким содержанием влаги. Таким образом, способ,описанный в WO 03092922, является способом образования пульпы. Задачей настоящего изобретения является предложение установки для получения субстрата для производства биогаза с высоким содержанием сухих твердых веществ. Кроме того, установка позволяет легко отсеивать посторонние предметы, содержащиеся в смеси подаваемых в нее отходов. Особенным преимуществом установки является отсутствие необходимости удаления упаковки от пищевых продуктов перед их подачей в установку. Установка приспособлена для обработки различных упаковочных материалов, таких как пластмасса, сетка и шпагат, часто используемые для обвязки мяса, металлическая и стеклянная упаковка и т.д. При такой обработке отходов отделение пластмассы, смешанной с отходами, является особой проблемой. Таким образом, дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение простого отделения пластмассы. Как уже было сказано, установка в соответствии с настоящим изобретением позволяет так же, как пластмассу, обрабатывать различные типы мягкой упаковки, такие как сетка и-1 014093 шпагат. Для простоты дальнейшего изложения установка будет описываться в связи с обработкой пластмассы, но следует понимать, что в объем изобретения входит также обработка мягких упаковочных материалов любого типа. В известных установках пластмассовый материал измельчается на мелкие части вместе с остальными отходами. Отделение пластмассы осуществляется впоследствии, часто в ходе самостоятельного процесса. Установка в соответствии с настоящим изобретением является так называемой многофункциональной установкой. Это значит, что установка осуществляет несколько функций, которые в известных установках осуществлялись различными агрегатами или несколькими устройствами, являющимися частью большой установки, как было описано выше. Многофункциональная установка позволяет получать органические частицы соответствующего размера для использования в качестве субстрата для производства биогаза. Конструкция установки также обеспечивает отделение инородных тел от органических отходов и промывку инородных тел перед их отправкой для дальнейшей обработки. В контексте настоящего изобретения под инородными телами понимаются элементы из пластмассы, стекла и металла, часто смешанные с органическими отходами, подаваемыми в установку. При использовании установки в соответствии с настоящим изобретением нет необходимости проводить предварительную сортировку, как это описано, например, в WO 2005061114. Отходы, предназначенные для обработки, подаются в установку, где органические отходы превращаются в мелкие частицы,тогда как инородные тела отделяются от органических отходов, и пластмассовый материал отделяется от других инородных тел, таких как металл и стекло. При использовании установки в соответствии с настоящим изобретением нет необходимости добавлять жидкость, такую как, например, воду, для разбиения органических отходов на частицы соответствующего размера. Не требуется также нагрев отходов в установке. В соответствии со способами обработки, описанными в вышеуказанных документах, для разбиения органических отходов добавляется жидкость и, в некоторых случаях, отходы нагреваются. Таким образом, при использовании установки в соответствии с настоящим изобретением достигается сравнительно большая экономия денежных средств, поскольку нет необходимости добавлять жидкость или поставлять энергию для нагрева. Действие установки в соответствии с настоящим изобретением основано на том, что сухие органические отходы смешиваются с влажными отходами, например, кулинарными жирами, кровью или другими отходами с высоким содержанием жидкости. Влажные органические отходы способствуют разжижению сухих органических отходов в установке. Впускное устройство установки устроено таким образом, что влажные и сухие органические отходы, обычно также содержащие инородные тела, такие как пластмасса, металл или стекло, подаются во внутреннюю камеру. Во внутренней камере установлен вращающийся вал. Вал содержит по меньшей мере один измельчающий инструмент, но предпочтительно несколько измельчающих инструментов,расположенных по его окружности. Измельчающий инструмент/инструменты имеют форму со срезанным краем. В камере также установлена неподвижная деталь. Неподвижная деталь действует как контринструмент по отношению к измельчающему инструменту. Установка имеет выпускное устройство для субстрата, а также разгрузочной устройство для инородных тел. Расстояние между измельчающим инструментом и неподвижной деталью устанавливают таким образом, что твердые части отходов измельчаются путем их размола на более мелкие частицы при прохождении между инструментом и контринструментом. Причем расстояние устанавливают таким образом, чтобы предотвратить измельчение более мягких частей, таких как мягкий упаковочный материал, предпочтительно пластмасса и сетка или шпагат для упаковки мяса. В описанной установке осуществляют следующий способ: влажные и сухие органические отходы смешивают в камере, причем это смешивание предпочтительно осуществляют при помощи движения вала. Твердые части отходов размалывают на более мелкие части, а влажная часть органических отходов способствует разжижению твердых органических частиц в камере. Некоторая часть инородных тел, таких как стекло и металл, также размалывается на меньшие части. Пластмассовый материал не размалывается, поскольку расстояние между измельчающим инструментом и контринструментом достаточно велико, и поскольку инструмент имеет форму со срезанным краем. Следовательно, пластмассовый материал сохраняет свой размер. После измельчения частиц органических отходов до заданного размера, они разгружаются через имеющееся в установке выпускное устройство вместе с частями инородных тел(стекло и металл), измельченных до размера, позволяющего им пройти через выпускное устройство. Инородные тела большего размера остаются в камере установки и разгружаются из установки вместе с пластмассой. Расстояние между измельчающим инструментом и неподвижной деталью составляет от 5 до 10 мм,но можно также устанавливать и другие размеры в зависимости от типа материала, предназначенного для обработки в установке. Следовательно, расстояние может регулироваться, например, путем установки измельчающего инструмента с возможностью регулирования расстояния или могут иметься другие возможности для регулирования. Предпочтительно вал содержит несколько измельчающих инструментов, которые могут быть расположены с равными или неравными интервалами по окружности вала.-2 014093 Выпускное устройство для субстрата расположено в нижней части установки. Кроме того, непосредственно над выпускным устройством устанавливается решетка или сито. В соответствии с общими требованиями размер частиц субстрата для производства биогаза не должен превышать 12 мм. Установка удовлетворяет этим требованиям. Размер отверстий сита может варьироваться, например, в диапазоне от 4 до 25 мм. Металл и стекло, которые размалываются на частицы, имеющие размер, позволяющий им проходить через отверстия сита, разгружаются через выпускное устройство, но затем тонут и оседают на дне резервуаров последующей обработки. По мере добавления отходов в установку в ней скапливается густая масса из органических отходов и инородных тел, заполняя камеру. При этом процесс должен быть остановлен, и необходимо разделить массу и удалить инородные тела. Перед отсеиванием инородных тел их необходимо промыть, поскольку они предназначены для дальнейшей обработки. Без промывки инородные тела становятся очень липкими и труднообрабатываемыми. Из экономических и экологических соображений желательно также сохранить как можно больше ценного органического материала. Промывка инородных тел осуществляется при помощи сопел, установленных для подачи в камеру горячего пара. Кроме того, разгрузочное устройство для инородных тел расположено в верхней части установки, предпочтительно на боковой стенке непосредственно над вращающимся валом. При необходимости осуществить промывку инородных тел, подача отходов в камеру машины прекращается, а вал продолжает вращаться. Горячий пар выпускается через сопла, смывая органические отходы, приставшие к инородным телам. Смытые органические отходы разгружаются через выпускное устройство. Пластмассовый материал, накопившийся в камере, следует за движением вала и выталкивается через разгрузочное устройство вместе с инородными телами, например частицами металла и стекла,размер которых слишком велик для разгрузки через выпускное устройство, подобно субстрату для производства биогаза. Таким образом, установка является автоматической и не нуждается в ручном управлении. Снаружи от разгрузочного устройства, которое может, например, быть выполнено в виде откидного клапана, установлено устройство для сбора и транспортировки отходов. После освобождения камеры разгрузочное устройство закрывается и подача начинается снова. Ниже настоящее изобретение описывается на примере одного из вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 представлен общий вид и два вида сбоку установки в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 2 представлены разрезы установки в соответствии с настоящим изобретением и ее части. На чертежах представлена установка 1 для сортировки, измельчения и промывки отходов. В верхней части установки имеется впускное устройство 2. Любые отходы, такие как влажные и сухие органические отходы, смешанные с инородными телами, такими как пластмасса, шпагат, металл, стекло и другие упаковочные материалы, подаются через впускное устройство 2 во внутреннюю камеру 3 установки. Во внутренней камере 3 установлен вращающийся вал 4, по окружности вала которого с интервалами прикреплены несколько измельчающих инструментов 5. Вал 4 приводится в действие двигателем 10 и установлен на подшипниках 11. Кроме того, установка содержит контринструмент 6. Измельчающий инструмент 5 вала регулируется таким образом, что между ним и контринструментом 6 имеется расстояние. Это расстояние может варьироваться, но предпочтительным является расстояние 5-10 мм. Измельчающий инструмент 5 вала имеет форму со срезанным краем. Благодаря этой форме, а также расстоянию до контринструмента 6, осуществляется не резание, а размалывание твердых частиц в отходах, проходящих между измельчающим инструментом 5 и контринструментом 6. Таким образом, различные отходы,такие как органические отходы, металл и стекло, размалываются на более мелкие частицы. Дополнительно способствует измельчению органических отходов одновременное наполнение камеры 3 влажными и сухими органическими отходами. В результате этого смешения отходов, влага из влажных отходов способствует разжижению сухих органических отходов, и нет необходимости в добавлении дополнительной жидкости для обработки. Расстояние между измельчающим инструментом 5 и контринструментом 6, а также форма измельчающего инструмента 5 со срезанным краем, позволяет такой упаковке, как пластмасса, шпагат и сетка,используемой для обертывания пищевых продуктов, не размалываться на мелкие кусочки при прохождении между инструментами, и, таким образом, в основном сохранять свой первоначальный размер. В нижней части камеры расположен фильтр или сито 8, имеющее отверстия, каждое из которых имеет размер предпочтительно от 4 до 25 мм. Это сито 8 пропускает органические частицы и частицы металла и стекла, измельченные до размера, соответствующего размеру отверстий сита. Отсюда частицы разгружаются через выпускное устройство 9 в резервуары. Размолотые частицы стекла и металла, имеющие размер, который позволяет им пройти через сито 8, разгружаются через выпускное устройство и опускаются на дно резервуаров. По мере наполнения камеры установки отходами, в ней скапливаются инородные тела, а также густая органическая масса. Разделение органической массы, содержащей мелкие частицы, становится неэффективным. В этот момент необходимо осуществить удаление из камеры инородных тел, прежде чем продолжить сортировку отходов. Подачу отходов в камеру прекращают. Через сопла 7 в камеру подают-3 014093 горячий пар. При помощи пара органическая масса разделяется и выталкивается через выпускное устройство 9. В то же время инородные тела промывают перед отправкой на дальнейшую обработку. Вал продолжает вращаться пока осуществляется промывка содержимого камеры. Вращение вала приводит к тому, что оставшиеся инородные тела (пластмасса, шпагат, сетка, стекло, металл и т.д.), находящиеся в камере, выбрасываются через разгрузочное устройство 12 в верхней части установки. На этом этапе камера освобождается от инородных тел. После этого камера вновь готова к приему отходов для продолжения сортировки и обработки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка для получения органических частиц, предпочтительно субстрата, для использования в производстве биогаза, содержащая впускное устройство для подачи влажных и сухих органических отходов во внутреннюю камеру установки, причем органические отходы могут содержать инородные тела, такие как мягкие упаковочные материалы, предпочтительно пластмассу, сетку и шпагат, а также металл, стекло и т.д.; вращающийся вал, расположенный в камере и содержащий по меньшей мере один измельчающий инструмент, установленный на окружности вала, причем инструмент(ы) имеет(ют) форму со срезанным краем; неподвижную деталь, установленную в камере, причем указанная неподвижная деталь действует как контринструмент по отношению к измельчающему инструменту; выпускное устройство для измельченных частиц; разгрузочное устройство для инородных тел,причем расстояние между измельчающим инструментом и неподвижной деталью является таким, что позволяет измельчать твердые части отходов путем их размола на меньшие частицы, но предотвращает измельчение мягких частей отходов, таких как пластмасса. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между измельчающим инструментом и неподвижной деталью составляет от 5 до 10 мм и является регулируемым. 3. Установка по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что измельчающие инструменты расположены с равными или неравными интервалами по окружности вала. 4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что выпускное устройство для измельченных частиц расположено в нижней части установки. 5. Установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство для инородных тел расположено в верхней части установки, предпочтительно на боковой стенке непосредственно над вращающимся валом. 6. Установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что над выпускным устройством для субстрата расположено сито для разделения частиц заданного размера, причем размер отверстий сита может составлять от 4 до 25 мм. 7. Установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что камера оборудована соплами для подачи в нее горячего пара. 8. Способ получения органических частиц, предпочтительно субстрата, для использования в производстве биогаза, отличающийся тем, что влажные и сухие органические отходы, содержащие инородные тела, такие как мягкие упаковочные материалы, предпочтительно пластмасса, сетка и шпагат, а также металл, стекло и т.д., подают во внутреннюю камеру машины; влажные и сухие органические отходы смешивают в камере, причем смешивание предпочтительно осуществляют при помощи движения вала; твердые части отходов измельчают при помощи по меньшей мере одного измельчающего инструмента, имеющего форму со срезанным краем, установленного на окружности вращающегося вала и взаимодействующего с неподвижной деталью, установленной в камере, где влажная часть органических отходов способствует разжижению в камере твердых органических отходов, причем более мягкие части отходов, такие как пластмасса, сетка и т.д., не измельчаются, а, по существу, сохраняют свой размер; после измельчения частиц органических отходов до заданного размера их выгружают через выпускное устройство установки. 9. Способ по п.8, дополнительно включающий в себя стадии промывки и удаления неорганических отходов, отличающийся тем, что подачу отходов в камеру установки прекращают; вал вращают; горячий пар выпускают через имеющиеся в камере сопла, чтобы смыть органические отходы, приставшие к инородным телам, оставшимся в камере; смытые органические отходы выгружают через выпускное устройство; открывают разгрузочное устройство установки; оставшиеся инородные тела, следующие за движением вала, удаляют через разгрузочное устройство.