Способ переработки бытовых органических отходов и устройство для его осуществления

Способ переработки бытовых органических отходов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к охране окружающей среды, сельскому хозяйству, коммунальному хозяйству и может быть использовано для переработки бытовых органических отходов, в индивидуальном жилье при коттеджном строительстве, коммунальном хозяйстве вахтовых поселков, в местах с отсутствием полигонов хранения и утилизации ТБО.

Известен способ компостирования бытовых отходов в малых объемах с использованием дождевых червей при помощи компостеров австралийской компании TUMBLERWEED, представленные на сайте http://www.wormcafe.ru. Недостатком данного способа является необходимость постоянного и квалифицированного контроля состояния среды обитания компостных червей, высокая цена устройства, малый объем перерабатываемой органики.

Известен способ производства биогумуса с помощью красного калифорнийского червя и установка для реализации способа по патенту RU 2493139, МПК C05F 11/00, опубл. 20.09.2013, которая содержит бункер, мешалку и шнек для удаления биогумуса. Недостатком данного технического решения является зависимость от энергоснабжения, низкая производительность и небольшая площадь вермикультивирования.

Известно также устройство для переработки отходов с получением биогумуса и вермикультуры (патент RU 214652, МПК C05F 11/00, опубл. 20.07.1998 г.), которое содержит корпуса с сетчатым дном, боковыми стенками и крышкой, предназначенные для образования модуля на общей стойке, причем в нижней части каждого корпуса расположены поддон и подставка, состоящая из вертикальных опор и перфорированной плиты, а также переливная трубка. Крышка каждого корпуса состоит из верхнего поддона с перфорированным дном, загрузочного конуса и подвесных отливов, а сетчатое дно выполнено в виде непрерывной ленты из воздухонепроницаемой ткани с боковыми утолщениями. Перфорированная плита подставки расположена на одном уровне с перфорированной частью корпуса.

Недостатком данного устройства является сложное конструктивное решение, невысокая производительность, повышенное энергопотребление, обусловленное необходимостью отапливания помещения при круглогодичной эксплуатации.

Известен способ и устройство для переработки компостированного материала, описанный в патенте EP 1094048, С05F 17/00, опубликованном в 2001 г., в котором конечная переработка свежеприготовленного компоста ускоряется с помощью вермикомпостирования, причем популяция дождевых червей постоянно мигрирует в субстрате вслед за свежим кормом. Процесс является беспрерывным, так как субстрат с червями находится на движущейся основе, имеющей кольцевую, овальную или линейную формы. Переработанный биогумус отбирается в конце цикла, а свежий компост поступает непрерывно в исходную зону, где находится популяция червей. В данном способе переработка компоста происходит непрерывно в автоматическом режиме. Контроль за миграцией биомассы червей осуществляется с помощью сенсорных датчиков (прототип).

Недостатками данного способа являются высокая стоимость автоматического устройства для переработки компостированного материала и его малая производительность по конечному продукту, которая обусловлена тем, что движение популяции червей в субстрате происходит в дорсальном направлении, что приводит к концентрированию биомассы червей только на одном конце бурта. Объем этой активно работающей зоны составляет незначительную часть всего бурта, а именно 1/20-1/40 объема всего бурта.

Недостатками способа является поверхностная аэрация массива, что может служить причиной неполной переработки отходов дождевым червем, низкая производительность, а также невозможность утилизировать скопление отходов в полном объеме.

Предлагаемый способ переработки массива органических отходов технологическим дождевым червем позволяет избавиться от недостатков прототипа.

Известен также вермикомпостер для комплектной очистной установки, наиболее близкий к устройству для реализации предлагаемого способа утилизации отходов (патент 2264372, МПК C05P 11/00, опубл. 20.11.2005 г.). Вермикомпостер для комплектной очистной установки выполнен в виде ложа на опорах для выращивания вермикультуры, оснащенного системой приспособлений для полива вермикомпоста, укрывания от попадания прямых солнечных лучей в летнее время и подогрева в зимнее время, внесения компостируемых отходов и выемки готового компоста. Ложе выполнено в виде обратной усеченной пирамиды с открытым верхним основанием с открывающимся люком в нижнем основании и отверстиями в боковой поверхности одной из боковых плоскостей пирамиды в виде горизонтального ряда, выполненными с шагом не более 20 мм, диаметром не менее 10 мм, для вставления на всю глубину в горизонтальной плоскости ряда спиц, отсекающих верхнюю часть компоста от нижней, выгружаемой из устройства при открытии люка в нижнем основании.

Недостатками известного технического решения является его энергоемкость вследствие необходимости подогрева компоста в зимнее время, сложность обслуживания и неполная переработка отходов.

Задача изобретения - упрощение способа, облегчение обслуживания и выборки биогумуса и обеспечение полной утилизации отходов, а также снижение энергоемкости устройства для реализации способа, упрощение его обслуживания и исключение применения ручного труда.

Задача решается за счет выдерживания органических отходов в первой загруженной секции в течение времени процесса ферментации (до трех месяцев), после чего загрузки в вермикомпостер технологического дождевого червя и инертного наполнителя, обеспечение последовательной переработки отходов при помощи технологического дождевого червя в остальных секциях с последующей выгрузкой секции с переработанными отходами и возврат ее в прежнее положение. Таким образом, процесс переработки органических отходов в вермикомпостере идет непрерывно в замкнутой цикле.

При этом для осуществления способа предлагается устройство, включающее вермикомпостер в форме цилиндра, с куполообразной крышей, установленной с возможностью поворота, имеющей вентиляционный клапан в центре, а сбоку загрузочное отверстие. Внутри цилиндра по кругу установлены секции в виде призм с перфорированными стенками и открытой верхней частью. Секции размещены с зазором между собой, а также между их внешними стенками и внутренней поверхностью цилиндрического вермикомпостера. В центральной части вермикомпостера внутренними стенками секций образовано кольцеобразное пространство для заполнения инертным наполнителем. Цилиндрический вермикомпостер заглублен в грунт на глубину примерно 3/4 высоты цилиндра, а его внешняя стенка оборудована утеплителем.

Технический результат заключается в упрощении способа, обеспечении полной переработки органических отходов, сокращении энергоемкости. В способе созданы условия, максимально приближенные к природным, при которых площадь аэрации и глубина обитания червя увеличивается в несколько раз. Способ не требует многократного перемещения больших масс перерабатываемой органики, полностью механизирован, пригоден для организации в любом удобном помещении, на открытых площадках.

Сущность изобретения заключается в том, что органические отходы загружают в секции вермикомпостера (по мере накопления), первоначально подвергают выдержке в первых секциях до трех месяцев, после чего они становятся доступными по условиям обитания технологическим дождевым червем на всю глубину заложения в отличие от известных способов.

В предлагаемом способе отходы загружают в отдельные секции, размещенные в цилиндрическом вермикомпостере. Выдерживают первые из них до прохождения периода ферментации, после чего загружают в центральную часть вермикомпостера инертный наполнитель, а в секции технологических дождевых червей. После переработки отходов в первой секции путем миграции черви поочередно через перфорированные стенки и инертный наполнитель заселяют последующие. Первую секцию с переработанным компостом изымают, замещая ее пустой, затем вынимают вторую секцию и т.д. Процесс идет в непрерывном режиме. Для реализации способа применяют устройство содержащее цилиндрический вермикомпостер с куполообразной крышей, установленной с возможностью поворота, заглубленный в грунт на ¾ высоты цилиндра. Внутри цилиндра по кругу размещены отдельные секции в виде призм, обращенных друг к другу боковыми поверхностями, образуя замкнутый контур в центре цилиндра для размещения инертного наполнителя. Стенки секций выполнены перфорированными, а верхняя часть секций - открытой.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется графическими материалами (Фиг. 1 и фиг. 2).

На фиг. 1 изображен общий вид устройства (вид сверху).

На фиг. 2 изображено устройство, разрез «А-А».

Устройство содержит вермикомпостер, выполненный в виде емкости цилиндрической формы 1, внутри которого по кругу размещены отдельные секции, каждая из которых выполнена в форме призмы 2, представляющей собой в разрезе трапецию с меньшим основанием 3 и с большим основанием 4. Верхняя часть призмы оборудована элементами для захвата и перемещения секции 5. Стенки призмы выполнены перфорированными, а верхняя часть - открытой. Между боковыми поверхностями стенок соседних секций установлен зазор. Зазор установлен также и между внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью внешних стенок призм для аэрации субстрата, а также для удобства изъятия секций и выгрузки компоста (фиг. 1). В центре цилиндра в кольцеобразной полости 6, образованной внутренними стенками призм (меньшими основаниями трапеций - призмы в сечении), размещен инертный наполнитель (фиг. 1, 2). Верхний торец цилиндра накрыт куполообразной крышей 7, установленной с возможностью поворота по направляющим 8, размещенным в верхней части емкости 1, в центре которой оборудован вентиляционный клапан 9, а в ее боковой части размещен загрузочный люк 10. Вермикомпостер в виде цилиндрической емкости 1 заглублен в грунт не менее чем на 2/3 высоты цилиндра. Для стабилизации температурного режима вермикомпостера наружная поверхность цилиндрической емкости защищена утеплителем.

Способ осуществляется следующим образом.

Органические отходы загружают последовательно в секции 2 вермикомпостера, по мере заполнения секции крышу вермикомпостера поворачивают, открывая доступ к заполнению следующей секции через люк 10. В течение периода до трех месяцев происходит компостирование органических отходов и они становятся доступными для заселения технологическими дождевыми червями. (Дождевые черви мигрируют в условия, соответствующие их среде обитания и присутствию корма.) По истечении примерно трех месяцев (время полной ферментации отходов) в первую призму запускают технологических дождевых червей. По мере переработки отходов в биогумус и в результате размножения черви мигрируют через отверстия в соседних поверхностях в следующую секцию-призму. Для облегчения процесса миграции внутреннюю кольцеобразную полость заполняют инертным наполнителем. Для заполнения кольцеобразной полости инертным наполнителем применяют, например, эластичный рукав или иное средство загрузки. По мере полного заполнения компостера отходами первую секцию с переработанными в биогумус отходами вынимают посредством захватных механизмов и перемещают за пределы вермикомпостера. Готовый биогумус сепарируют и используют, например, для благоустройства территории. Среда обитания дождевых червей является слой органики до 50 см и характеризуется оптимальной температурой от 15 до 25°С, влажностью от 80 до 90%, кислотностью от 5 до 8 pH. Конструкция вермикомпостера соответствует вышеуказанным условиям. В средней полосе России температура почвы на глубине более 1500 мм круглый год составляет около10°С. Вследствие того что цилиндрическая емкость вермикомпостера заглублена на 2/3 высоты в грунт и защищена утеплителем, это обстоятельство служит стабилизирующим фактором сохранения температурного режима круглый год. В результате деятельности аэробных бактерий выделяется тепло, за счет которого в зимний период в компостере температура держится в пределах от 5 до 10°С. Обслуживание вермикомпостера заключается в периодическом контроле над скоплением жидкости на дне емкости и в поддержании влажности субстрата в вышеописанных параметрах.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.

1. Способ переработки бытовых органических отходов, заключающийся в использовании дождевых червей при помощи вермикомпостера, отличающийся тем, что органические отходы последовательно загружают в отдельные секции вермикомпостера и выдерживают до трех месяцев, после чего в вермикомпостер загружают инертный наполнитель, который размещают в центральной части вермикомпостера, а в первую загруженную секцию по завершении стадии ферментации органических отходов запускают технологических дождевых червей и обеспечивают им возможность последовательной миграции через перфорированные стенки и инертный наполнитель в следующие секции, после чего переработанный в первой секции дождевыми червями компост выгружают, а секцию возвращают на место для повторного заполнения, затем выгружают вторую секцию и т.д. до переработки бытовых органических отходов в полном объеме.

2. Устройство для реализации способа переработки бытовых органических отходов, содержащее вермикомпостер для органических отходов со съемной крышей, отличающееся тем, что вермикомпостер имеет форму цилиндра, внутри которого по кругу размещены отдельные секции в виде призм, обращенных друг к другу боковыми поверхностями, образуя замкнутый контур в центре цилиндра, каждая из призм имеет поперечное сечение в форме трапеции, ориентированной меньшим основанием к центру, при этом стенки призмы выполнены перфорированными, а верхняя ее часть выполнена открытой, кроме того, призмы установлены внутри цилиндра с зазором между боковыми стенками соседних призм, а также между поверхностью их внешних стенок и внутренней поверхностью цилиндра, а крыша цилиндра установлена с возможностью поворота, при этом вермокомпостер заглублен в грунт не менее 2/3 высоты цилиндра.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что крыша цилиндра имеет куполообразную форму, при этом сбоку в ней выполнен загрузочный люк, а в центре имеется вентиляционный клапан.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в верхней части каждой призмы размещены элементы для обеспечения возможности ее захвата и перемещения.