Устройство и способ обработки биомассы с помощью постоянных магнитов

013695 Настоящее изобретение относится к устройству для обработки биомассы, в частности, осадка сточных вод, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также к способу обработки биомассы, в частности, осадка сточных вод, согласно ограничительной части п.11 формулы изобретения. Уровень техники Настоящее изобретение более подробно поясняется ниже на примере обработки осадка сточных вод. В равной мере изобретение относится также к обработке любых других биомасс в целом. В настоящее время сточная вода обычно очищается таким образом, что сначала она проходит грубую механическую предварительную очистку с помощью решетки или ситовой установки. Поступающие грубые отбросы с решетки перегнивают и компостируются. Затем сточная вода попадает в отстойник, в котором твердые частицы опускаются на дно и там собираются в виде суспензии или осадка, очищаются и подаются в метантенк, в котором при отсутствии доступа воздуха происходит анаэробное бактериальное разложение. Свежий осадок, поддающийся гниению, разлагается, причем образуется газ, который, например, может быть направлен в городскую сеть газоснабжения. Перегнивший остаточный осадок может быть использован в качестве удобрения. Грязь и примеси, еще остающиеся в сточной воде после механической очистки, удаляются и регенерируют при последующей биологической очистке сточной воды. Эта очистка осуществляется аэробно при достаточном поступлении воздуха: в одном или нескольких отстойниках для активного ила в сточной воде во взвешенном состоянии находятся бактерии, которые разлагают органические примеси. Образующийся активный шлам, находящийся в зависимости от удельного веса на поверхности воды или на дне отстойника-осветлителя или вторичного отстойника, может собираться и очищаться или откачиваться. Этот избыточный осадок также перегнивает в метантенке, причем снова получаются газ и перегнивший остаточный осадок. Таким образом, в установке для очистки сточных вод по меньшей мере с одной, обычно же с несколькими ступенями, получаются поддающийся гниению осадок (грубые отбросы с решетки, свежий,избыточный, активный, флотационный осадок и т.п.), которые в дальнейшем в собирательном смысле именуются осадком сточных вод. Он может перегнить, причем получаются полезный горючий газ и остаточный осадок. Этот остаточный осадок, хотя, с одной стороны, он может быть использован в качестве удобрения,должен все же, поскольку он содержит, например, токсичные вещества, осваиваться или сжигаться в отвалах, что требует затрат. Поэтому желательно, с одной стороны, увеличить теплотворную способность горючего газа и тем самым его полезность, а, с другой, сократить количество получающегося остаточного осадка. Даже при получении биогаза из других биомасс повышение теплотворной способности и сокращение остаточной массы являются предпочтительными. В этой связи, например, из DE 19813451 А 1, известно применение для биологической очистки ультразвука, который вызывает разложение осадка сточных вод. В порядке альтернативы в DE 3314863 A1, DE 19955219 А 1 и DD 124913 предлагается подвергать осадок сточных вод в метантенке воздействию переменного электромагнитного поля. Последнее вызывает дополнительный нагрев осадка, клеточное разложение и регенерацию микроскопических живых существ и, таким образом повышает выход газа при сокращении времени пребывания в метантенке и уменьшении количества остаточного осадка. В DE 10118839 А 1 предлагается некоторая комбинация обоих способов, для чего пьезоэлектрический наполнитель возбуждается ультразвуком с целью создания высокочастотных переменных электромагнитных полей. Дополнительно может быть предусмотрен магнитный порошок. Однако отрицательным фактором является то, что электромагниты, необходимые для возбуждения переменного электромагнитного поля, потребляют электроэнергию. К тому же их встраивание в действующие установки является дорогостоящим и, кроме того, они требуют постоянного регулирования индуцируемой напряженности магнитного поля, а также контроля работоспособности. Этот контроль, это регулирование и энергоснабжение ввиду продолжительного режима работы установок для очистки сточных вод и существующих там жестких условий окружающей среды, в частности, связанных с коррозией,являются трудоемкими, хлопотными, дорогостоящими и ненадежными, а также трудно поддающимися усовершенствованию. То же самое относится, к ультразвуку. Кроме того, оба способа имеют нежелательные побочные эффекты - так, например, постоянное облучение ультразвуком вызывает усталость водопроводных труб установок для очистки сточных вод, переменные электромагнитные поля как электросмог могут наносить вред здоровью обслуживающего персонала. Постоянное магнитное поле согласно DE 10118839 А 1 лишено этих недостатков. Однако речь идет об однородном магнитном поле, магнитные силовые линии которого, в основном, направлены параллельно направлению течения осадка сточных вод. В WO 95/15922 речь идет об обработке воды стационарным магнитным полем с магнитной индукцией минимум 6000 Гс, индуцируемым с помощью постоянного магнита. При этом вода протекает через кольцевой зазор между положительным и отрицательным магнитными полюсами, так что протекающая вода подвергается воздействию однородного радиального магнитного поля.JP 60-082190 А касается обработки активируемого осадка с помощью постоянных магнитов, установленных для выработки кислорода в осадке по окружности обрабатывающего отстойника. Направление магнитных силовых линий не показано.DE 2361056 А 1 относится к способу увеличения темпов роста микроорганизмов в биологических установках для очистки сточных вод. Для этого публикация предлагает электромагниты и постоянные магниты. В одном из подробно описанных вариантов выполнения магнитные силовые линии электромагнита в виде катушки, намотанной на трубу, пронизывают сточные воды, протекающие через трубу,однородно в направлении, перпендикулярном направлению течения. Во время опытов неожиданно обнаружилось, что наложение на биомассу, в частности, на осадок сточных вод, постоянного магнитного поля, отличающегося от известных из уровня техники радиальных или однородных полей для обработки осадка или сточных вод, ведет к заметному увеличению горючего газа, получаемого из биомассы, в частности, из осадка сточных вод, при одновременном заметном сокращении остающейся остаточной биомассы или остаточного осадка сточных вод. Предполагается, что магнитное поле согласно изобретению благодаря заметно улучшенному с его помощью разложению клеток биомассы, подверженной воздействию, обеспечит заметное увеличение производительности и тем самым экономичности установки для получения биогаза. В противоположность этому в вышеприведенных JP 60-082190F и DE 2361056 А 1 отмечается стремление именно к повышению темпов роста микроорганизмов. Магнитное поле, используемое в устройстве и способе согласно изобретению, в отличие от этого ведет к разрушению клеток, содержащихся в биомассе, в частности,в осадке, и, тем самым, к желательному улучшению разложения клеток. Постановка задачи Исходя из упомянутого уровня техники, задачей настоящего изобретения является сокращение количества остаточной биомассы, в частности, остаточного осадка, получающегося при гниении биомассы,в частности, осадка сточных вод. Раскрытие изобретения Для этого устройство согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения и способ согласно ограничительной части п.11 формулы изобретения усовершенствованы по своим характерным признакам. Согласно изобретению устройство для обработки биомассы, в частности, осадка сточных вод, содержит полость для приема биомассы или осадка сточных вод, первую конфигурацию магнитной системы по меньшей мере с одним первым постоянным магнитом и вторую конфигурацию магнитной системы по меньшей мере с одним вторым постоянным магнитом, причем все первые постоянные магниты первой конфигурации магнитной системы расположены по внешней окружности полости и своим северным полюсом обращены к полости, а своим южным полюсом - в сторону от полости, в то время как все вторые постоянные магниты второй конфигурации магнитной системы расположены по внешней окружности полости и своим южным полюсом обращены к полости, а своим северным полюсом - в сторону от полости. Таким образом, магнитные силовые линии от северного полюса одного первого постоянного магнита проходят через полость к южному полюсу по меньшей мере одного второго постоянного магнита. Благодаря наличию этого магнитного поля не только разлагаются клетки в биомассе, но и ускоряется и интенсифицируется процесс клеточного гниения. Тем самым целесообразным образом, по опыту, на 2050%, увеличивается количество полезного биогаза, который, в частности, может быть использован в качестве горючего газа. Одновременно, по опыту, на 20-30%, сокращается также количество образующейся и осваиваемой остаточной биомассы. В частности, заметно сокращается количество нежелательного осадка сточных вод. Кроме того, целесообразным является сокращение времени гниения, по опыту, до 50%. По сравнению с обработкой ультразвуком или с помощью переменных электромагнитных полей,представленных выше, устройство согласно изобретению не потребляет никакой энергии извне. Оно в отличие от DE 10118839 А 1 может также очень просто без приостановки производственного процесса дополнительно устанавливаться на действующих установках для очистки сточных вод или на других установках для получения биогаза, причем постоянные магниты могут устанавливаться без конструктивных изменений в действующей установке с возможностью демонтажа или стационарно в приемном канале отстойной камеры или в ней самой. Первая и вторая конфигурации магнитной системы содержат множество первых или вторых постоянных магнитов, так что внутри полости возникает поле согласно изобретению, которое отличается от магнитных полей, известных из уровня техники, тем, что магнитные силовые линии пронизывают полость не полностью, а проходят от северного полюса одного первого постоянного магнита к южному полюсу одного второго постоянного магнита. В этом случае первые и вторые постоянные магниты,предпочтительно, устанавливаются в одном первом направлении перпендикулярно своей магнитной оси в порядке чередования, т.е., за одним первым постоянным магнитом следует один второй, и, наоборот. Первым направлением может быть, например, аксиальное направление, но может быть и направление вдоль окружности трубы, образующей полость. При этом в особенно предпочтительном варианте вы-2 013695 полнения три постоянных магнита первой или второй конфигурации магнитной системы и два постоянных магнита, соответственно, другой конфигурации магнитной системы устанавливаются в порядке чередования, так что в первом направлении, в общей сложности, располагаются пять постоянных магнитов. Во втором направлении перпендикулярно своей магнитной оси и первому направлению также в порядке чередования могут быть установлены первые и вторые постоянные магниты, так что, в общей сложности, с внешней стороны полости первые и вторые постоянные магниты располагаются в шахматном порядке. В качестве альтернативы в этом втором направлении могут быть установлены только первые или вторые постоянные магниты, так что во втором направлении вокруг полости, соответственно, образуется сплошное кольцо из первых или вторых постоянных магнитов. В ходе опытов оказалось целесообразным рассчитать и установить постоянные магниты таким образом, чтобы магнитный поток внутри полости составлял максимум 1800, в частности, максимум 1500 и предпочтительно менее 800 Гс. При такой малой напряженности магнитного поля предотвращаются повреждения установки, в частности, усталость материала, как это имеет место у устройств в соответствии с уровнем техники, а также причинение вреда здоровью обслуживающего персонала за счет сильного электромагнитного облучения, и одновременно реализуются вышеупомянутые усовершенствования. Предпочтительными постоянными магнитами являются магниты на основе стронциевой керамики. Благодаря этому становятся возможными исключительно длительные сроки службы без заметного ослабления магнитного воздействия, а напряженность магнитного поля за 90 лет падает примерно лишь на 1%. Устройство согласно изобретению может равным образом устанавливаться на подводящей трубе для подачи биомассы, в частности, осадка сточных вод, в отстойную камеру, а также вокруг нее самой. Если действие магнитного поля устройства согласно изобретению распространяется также на биогаз, то теплотворная способность газа заметно возрастает, по опыту, на 20%. В качестве биомассы может использоваться, в частности, осадок очистки сточных вод, например, в виде свежего, активного, флотационного и/или избыточного шлама, образующегося после прохождения одной или нескольких ступеней очистки. Равным образом используемая биомасса может перерабатываться в несколько ступеней производственного процесса. При этом при прохождении каждой из ступеней весь осадок сточных вод, т.е. вся биомасса, или ее часть согласно изобретению могут подвергаться воздействию магнитного поля. Образующийся остаточный осадок, или биомасса, с помощью способа согласно изобретению может оживляться и полностью или частично снова подаваться в очищаемую сточную воду или в образующийся осадок сточных вод. Другие задачи, преимущества и признаки настоящего изобретения становятся понятными из зависимых пунктов формулы изобретения и примеров его выполнения. В них изобретение более подробно поясняется на основе обработки осадка сточных вод. Однако изобретение, как об этом говорилось вначале, в равной степени относится также к обработке других биомасс, как например, биомассы, образующейся в сельском хозяйстве из растительных остатков и/или из фекалий животных. Фиг. 1 изображает продольный разрез варианта выполнения устройства для обработки осадка сточных вод согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - поперечный разрез по линии А-В на фиг. 1; фиг. 3 - продольный разрез по линии C-D на фиг. 1 с магнитными силовыми линиями и фиг. 4 А, 4 В - первый и второй постоянный магнит. На фиг. 1 осадок сточных вод М протекает через полость 4, образованную трубой, в направлении,показанном пунктирной стрелкой. В случае осадка очистки сточных вод М речь может идти, например, о свежем, активном, избыточном или флотационном осадке и т.п., которые в установке для очистки сточной воды при ее механической или биологической очистке образуются на решетке, в первичном отстойнике, отстойнике-осветлителе или во вторичном отстойнике и подаются в отстойную камеру. Речь может идти о подаче на устройство согласно изобретению всего осадка сточных вод, образующегося на какойлибо ступени производственного процесса, или в равной мере лишь о части этого осадка. Осадок сточных вод необязательно должен двигаться в потоке, более того, он может также находиться в состоянии покоя, например, в самой отстойной камере. Соответствующий вариант выполнения настоящего изобретения отдельно не показан, позицией 4 на фиг. 1-3 в этом случае скорее обозначена сама отстойная камера. Вдоль окружности полости 4 постоянные магниты 1, 2 с чередующейся поляризацией установлены таким образом, что первые постоянные магниты 1 своим северным полюсом обращены к осадку, а своим южным полюсом - в сторону от него, в то время как вторые постоянные магниты 2 с противоположной полярностью, наоборот, своим южным полюсом обращены к осадку сточных вод, а своим северным полюсом - в сторону от него. Чередующаяся установка, как это показано на фиг. 1, 3, может осуществляться как в аксиальном направлении полости 4, так и/или с таким же успехом вдоль окружности (не показана), так что в аксиальном направлении и/или в направлении вдоль окружности, соответственно, первый и второй постоянные магниты чередуются.-3 013695 Благодаря чередующейся установке противоположно поляризованных постоянных магнитов 1, 2 образуются магнитные силовые линии 5, схематически изображенные на фиг. 3, которые проходят внутри полости 4 от обращенного к осадку северного полюса одного первого постоянного магнита 1 к обращенному к осадку южному полюсу соседнего второго постоянного магнита 2 или к обращенным к осадку южным полюсам соседних вторых постоянных магнитов 2. Если первые и вторые магниты, как это показано на фиг. 2, распределены вдоль всей окружности полости 4, то образующееся магнитное поле пронизывает осадок сточных вод равномерно и особенно предпочтительным образом. Первые и вторые постоянные магниты предпочтительно рассчитаны и установлены таким образом,что магнитный поток составляет около 1500 Тс (0,15 Тл), особенно предпочтителен магнитный поток порядка 1800 Гс (0,18 Тл). Отдельные постоянные магниты со своего внешнего конца, обращенного в сторону, противоположную осадку, для защиты от жестких условий окружающей среды вокруг установок для очистки сточных вод могут быть снабжены оболочками из жести, пластмассы и т.п. Если эти оболочки являются намагничиваемыми или магнитными, то они выгодным образом усиливают действие магнитного потока, изображенного на фиг. 3. Первые и вторые постоянные магниты 1,2 могут быть соединены с полостью 4 жестко или съемно,например, с использованием клея, винтов, прижима с помощью пристяжных ремней и т.п. Полюса, обращенные в сторону осадка, имеют форму, соответствующую внешней стенке полости 4. Магниты в отдельности или группами могут быть также залиты пластмассой и т.п. (не показано). Если осадок сточных вод, как это показано на фиг. 1, подвергают воздействию магнитного поля с помощью конфигурации постоянных магнитов согласно изобретению до подачи в отстойную камеру или в самой камере, то это даже при предпочтительных незначительных напряженностях магнитного поля благоприятным образом вызывает разрушение стенок клеток микроорганизмов и ускорение процесса клеточного распада. Это существенно повышает биологическую активность - во время опытов с помощью устройства в соответствии с представленным здесь вариантом выполнения согласно настоящему изобретению сокращение остаточного осадка составило 20-30%. Количество горючего газа, полученного из осадка сточных вод, удалось увеличить на 20-50%. Наконец, на 50% удалось сократить также время гниения осадка в отстойной камере. Газ, полученный из осадка сточных вод, также предпочтительно аналогичным образом может быть подвергнут воздействию магнитного поля. Конфигурация соответствует фиг. 1-3, причем через полость 4 начинает протекать не осадок сточных вод, а горючий газ М. Благодаря вышеописанной конфигурации первых и вторых постоянных магнитов 1, 2 создается однородное магнитное поле, в результате действия которого теплотворная способность горючего газа М заметно повышается, по опыту, на 20%. Как известно, в установках для очистки сточной воды остаточный осадок полностью или частично может быть также направлен на повторную очистку. Магнитное поле, создаваемое устройством, согласно изобретению оживляет этот остаточный осадок, так что производительность установки для очистки сточной воды повышается. В одном из вариантов выполнения данного изобретения, не показанном в отдельности, при возврате остаточного осадка в установку для очистки сточной воды, какой она описана со ссылками на фиг. 1-3, остаточный осадок М протекает через устройство согласно изобретению и при этом оживляется. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для обработки биомассы, используемой для получения горючего газа, в частности осадка сточных вод, содержащее емкость (4) для приема биомассы (М),первую магнитную систему по меньшей мере с одним первым постоянным магнитом (1), имеющую первую конфигурацию, и вторую магнитную систему по меньшей мере с одним вторым постоянным магнитом (2), имеющую вторую конфигурацию,причем все первые постоянные магниты (1) первой магнитной системы расположены по внешней окружности емкости и своим северным полюсом обращены к емкости (4), а своим южным полюсом - в сторону от емкости, в то время как все вторые постоянные магниты (2) второй магнитной системы расположены по внешней окружности емкости и своим южным полюсом обращены к емкости (4), а своим северным полюсом - в сторону от емкости (4), так что магнитные силовые линии от северного полюса одного первого постоянного магнита проходят через емкость (4) к южному полюсу по меньшей мере одного второго постоянного магнита,при этом первые и вторые постоянные магниты (1, 2) установлены в аксиальном направлении, перпендикулярном их магнитным осям, в порядке чередования, а в направлении вдоль окружности, перпендикулярном магнитной оси постоянных магнитов и аксиальному направлению, последовательно установлены только первые или вторые постоянные магниты, так что в направлении вдоль окружности вокруг емкости образуется полное кольцо первых или, соответственно, вторых постоянных магнитов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в аксиальном направлении в порядке чередования ус-4 013695 тановлены три постоянных магнита первой или второй магнитной системы и два постоянных магнита другой конфигурации магнитной системы. 3. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что магнитный поток внутри емкости составляет максимум 1800, в частности максимум 1500 и предпочтительно менее 800 Гс. 4. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что первые и/или вторые постоянные магниты являются магнитами на основе стронциевой керамики. 5. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что емкость является подводящей трубой для подачи биомассы в отстойную камеру. 6. Устройство по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что емкость представляет собой отстойную камеру. 7. Способ обработки биомассы, используемой для получения горючего газа, в частности осадка сточных вод, включающий подачу биомассы в отстойную камеру; нахождение биомассы в отстойной камере для гниения; удаление образующихся при этом остаточной биомассы и биогаза; отличающийся тем, что при подаче биомассы в отстойную камеру и/или при нахождении биомассы в ней биомасса подвергается воздействию магнитного поля с помощью устройства в соответствии с предшествующими пунктами формулы изобретения. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что биогаз также подвергается воздействию магнитного поля с помощью устройства, соответствующего устройству согласно любому из пп.1-6. 9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что в качестве биомассы полностью или частично подается образующийся на одной или нескольких ступенях очистки осадок сточных вод, в частности свежий,активный, флотационный и/или избыточный осадок, и/или образующиеся при предварительной очистке грубые отбросы с решетки и/или образующийся при гниении остаточный осадок.