專利名稱：廢物處理的方法以及處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的廢物處理的方法，以及根據(jù)獨立權(quán)利要求13的殘余廢物的處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
廢物利用，諸如生活廢物，工業(yè)廢物，有機(jī)廢物等的利用，由廢物條例的法規(guī)規(guī)定并且優(yōu)選盡可能的進(jìn)行廢物處理。廢物條例基本上適用于任何廢物持有者以及負(fù)責(zé)廢物處理的公共單位，例如城市以及社區(qū)清潔公司。廢物條例以及德聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)條例(BIMSCHV)詳細(xì)規(guī)定廢物必須被立即收集，運輸和儲存，并且通過沒被阻止的廢物利用選擇的方式進(jìn)行處理。為了遵守這種利用責(zé)任，從材料和能源的角度，廢物利用對于社會是有益的。
材料利用表示將廢物加工成再次原料然后利用于能源經(jīng)濟(jì)?；蛘撸a(chǎn)替代燃料被認(rèn)為是一種材料利用，不同于廢物的直接燃燒。目前，最后指出的是最常使用的廢物處理的類型。但是，這種熱能利用的問題在于，由立法者限定的限制值必須特別地在煙氣中觀察到，因此為了滿足法律的要求必然導(dǎo)致安裝技術(shù)的巨大花費。此外，考慮到傳統(tǒng)廢物焚燒設(shè)備，正在進(jìn)行大眾化的討論，正是由于傳統(tǒng)的廢物焚燒，社會盡力將廢物進(jìn)行材料利用。
DE 196 48 731 A1描述了一種廢物處理方法，其中廢物中的有機(jī)成分在滲濾器中沖掉，這樣生物穩(wěn)定的殘余物在干燥后進(jìn)行焚燒。這種焚燒發(fā)生在傳統(tǒng)廢物焚燒設(shè)備中，因此具有與上述的熱利用中的廢氣相同的問題。
DE 198 07 539描述了殘余廢物熱處理的方法，其中通過機(jī)械和生物處理從廢物中獲得具有高熱值的部分。這個具有高熱值的部分提供給設(shè)備作為設(shè)備燃燒的替代燃料，所述設(shè)備同能源上連接的能源密集型設(shè)備一起運行?；蛘?，這種替代燃料也可直接用于能源密集型設(shè)備。在這種已知的解決方案中，通過被處理廢物的有機(jī)物的有氧降解進(jìn)行生物穩(wěn)定化。
DE 199 09 328 A1公開了一種殘余廢物的處理方法，其中殘余廢物進(jìn)行需氧水解。在這種需氧水解的過程中，進(jìn)行生物穩(wěn)定的部分在反應(yīng)器中接觸空氣和瀝濾流體(水)?？諝庋鹾屯瑫r調(diào)整的濕度的作用下引起混合物的需氧、適溫加熱，使得有機(jī)細(xì)胞破碎，并且釋放的有機(jī)物通過沖洗液沖走。在這種已知的反應(yīng)器中，混合物通過反應(yīng)器橫向地帶入空氣中并且通過傳送/攪拌系統(tǒng)的方式帶入瀝濾流體。
這種需氧水解在最初的實驗性設(shè)備中表現(xiàn)出良好的結(jié)果，因此在設(shè)備技術(shù)上相對的低成本使得這種需氧水解可以產(chǎn)生不被洗脫走的替代燃料，所述燃料沒有透氣性并且特征在于高熱值。這種替代燃料例如可用于氣化，并且產(chǎn)生的氣體隨后可在能量方面或者在材料方面應(yīng)用于發(fā)電廠和水泥工廠，或者應(yīng)用于產(chǎn)生甲醇或者鋼鐵廠中的還原劑。
在上述廢物利用方法中，高成本的設(shè)備技術(shù)對于實施需氧水解仍然是必須的，因此類似的設(shè)備一方面需要大的空間并且另一方面相對高的成本。因此產(chǎn)生大量的高污染的廢氣并且根據(jù)30th BIMSCHV必須進(jìn)行復(fù)雜，昂貴的氣體凈化和焚燒。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，本發(fā)明的目的是提供用于廢物處理的方法以及加工設(shè)備，因此殘余廢物的穩(wěn)定化可以在低成本的方法和設(shè)備的條件下進(jìn)行。
本發(fā)明的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法，以及通過權(quán)利要求13的特征的處理設(shè)備得以實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，廢物的熱穩(wěn)定化在反應(yīng)器中進(jìn)行，在真空下類似于水沸騰的范圍內(nèi)進(jìn)行操作。由于在真空中操作，根據(jù)實際情況沒有廢氣產(chǎn)生，殘余物作為產(chǎn)物以干燥穩(wěn)定和衛(wèi)生學(xué)要求的方式進(jìn)行操作和存儲。
根據(jù)本發(fā)明的操作反應(yīng)器的方式，有機(jī)細(xì)胞的分解與上述的傳統(tǒng)瀝濾過程相比可通過生物降解大大加速，使得僅僅需要小部分的目前傳統(tǒng)材料的加工周期。這就可以對反應(yīng)器進(jìn)行基本上更加密閉的設(shè)計成為可能，其中根據(jù)第一個初步試驗，反應(yīng)器的體積在相同的通量條件下不大于以前滲濾器情況的5％。
殘余廢物的有機(jī)成分的在水沸點范圍的熱處理導(dǎo)致含水細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞膜的劇烈破碎，并且釋放的、有機(jī)物高度污染的細(xì)胞液可從反應(yīng)器中提取出來。由于反應(yīng)器內(nèi)的加熱和真空的作用，成分被消毒并且可根據(jù)人用藥物允許的方式進(jìn)行處理。
由于在真空下沸點溫度低于廢物中塑料成分的熔點，塑料部分不能在沸騰提取或者沸騰干燥過程中熔化，因而使容器的內(nèi)邊緣壁污染，結(jié)果破壞了熱傳遞。
在本發(fā)明方法的一個有利變形例中，反應(yīng)器作為沸騰提取器進(jìn)行操作，其中瀝濾流體施加給加熱到沸點溫度的殘余廢物，使得殘余廢物的有機(jī)污染成分被沖走。初步試驗顯示在這種沸騰提取器中即使存在于殘余廢物中的氮也被以氨的形式排出。由于氨的排出，殘余廢物的氮降低到在隨后的過程中不需要進(jìn)行去除氮氧化物的程度，例如在沼氣設(shè)備中有機(jī)物污染的瀝濾流體的處理過程中。
如果沸騰提取后進(jìn)行沸騰干燥，殘余廢物中的有機(jī)物部分可以進(jìn)一步降低，根據(jù)本發(fā)明其中沸騰提取后存在的熱穩(wěn)定的殘余廢物提供給反應(yīng)器，然而在這種情況下，沒有提供瀝濾流體，而是在真空下沸騰范圍內(nèi)通過加熱已經(jīng)預(yù)先穩(wěn)定的殘余廢物僅僅進(jìn)行熱穩(wěn)定化。
如果在沸騰干燥和/或沸騰提取之前預(yù)先進(jìn)行預(yù)加熱，所述方法的有效性被進(jìn)一步提高，從而使得為了加熱殘余廢物到沸點溫度，需要給反應(yīng)器提供較少的熱量。
僅僅通過沸騰提取或者沸騰干燥也可對殘余物的合適成分進(jìn)行充分的熱穩(wěn)定化，最好預(yù)先進(jìn)行單獨的預(yù)熱步驟。
最好通過需氧浸漬處理進(jìn)行這個預(yù)熱步驟。在這種需氧加熱的情況下，進(jìn)行生物水解，生物化學(xué)上加速細(xì)胞的分解，因此分別在隨后的提取中提高瀝濾率或者在隨后的干燥中增強(qiáng)脫水。
在一個有利的實施例中，從沸騰提取器或者沸騰干燥器下游存在的廢蒸汽利用冷凝器或者具有等同效果的設(shè)備進(jìn)行冷卻并且冷凝，從而可在除輕微瀝濾的空氣以外基本上不存在廢氣的條件下進(jìn)行所述處理過程。
可能存在的瀝濾的空氣就方法技術(shù)而言可能在最小成本，在燃燒器中燃燒或者進(jìn)行進(jìn)一步處理，諸如廢氣凈化設(shè)備。
如上所述，沸騰提取后生成的有機(jī)物污染的瀝濾流體可以提供給沼氣設(shè)備。
沼氣設(shè)備中沒有負(fù)載的發(fā)酵液優(yōu)選回收到沸騰反應(yīng)器中作為循環(huán)或者處理用水。生成的沼氣可被用在反應(yīng)器中產(chǎn)生加工熱量或者用于產(chǎn)生電能，使得系統(tǒng)從能量的角度基本上可進(jìn)行自動操作。
在一個優(yōu)選的實施例中，沸騰干燥后的溫?zé)岣稍镂镞M(jìn)行不含廢氣的冷卻干燥，使得溫?zé)岣稍镂锿ㄟ^同時降低露點再一次減濕。
根據(jù)本發(fā)明，殘余廢物加工設(shè)備的基本組件大體上包括在真空下可操作的可加熱反應(yīng)器，并且被設(shè)計成包括殘余廢物或者進(jìn)料口以及出料口，以及用于運送殘余廢物以及引入剪切力的攪拌裝置。
當(dāng)提供了瀝濾流體時，這種反應(yīng)器可以作為沸騰提取器進(jìn)行操作并且在沒有瀝濾流體時作為沸騰干燥器。
反應(yīng)器的攪拌裝置優(yōu)選以這樣的方式進(jìn)行，即攪拌物在一次轉(zhuǎn)動期間剝離吸附到反應(yīng)器內(nèi)邊緣壁的材料，從而避免了在壁表面的結(jié)殼。由于攪拌裝置的作用，材料沿著加熱的內(nèi)表面壁進(jìn)行遷移并且可選擇地從相反的方向從進(jìn)料口運輸?shù)匠隽峡凇?br> 攪拌設(shè)備優(yōu)選具有蝸輪的形式，其中蝸輪可以設(shè)計成具有或者不具有中心軸。
攪拌設(shè)備的驅(qū)動裝置優(yōu)選設(shè)計成具有可逆轉(zhuǎn)的作用方向，使得運送方向可以逆轉(zhuǎn)。
如果攪拌器被設(shè)計成可以加熱的，攪拌裝置的作用尤其優(yōu)良。
在一個優(yōu)選的實施例中，殘余廢物和瀝濾流體通過共用的進(jìn)料口提供。
如果反應(yīng)器提供了各自具有一個排列其中的、單獨的攪拌器的兩個部分，則反應(yīng)器具有非常緊湊的設(shè)計。這兩個部分可通過合適的材料推進(jìn)或者反向材料推進(jìn)相互連接，使得材料可被提供到循環(huán)中。
在一個優(yōu)選的方法中，熱穩(wěn)定化的廢物部分提供給壓機(jī)，在壓機(jī)水中含有的有機(jī)成分被運輸?shù)秸託庠O(shè)備。
由于上述物質(zhì)循環(huán)流存在于廢物處理的過程中并被生物成分污染，即使由例如30th BIMSCHV的立法者描述的最嚴(yán)格的條例，也可以相當(dāng)?shù)偷某杀镜玫綕M足，因為不需要任何昂貴的廢氣和污水凈化步驟的下游布置。
作為加熱反應(yīng)器的能量生成機(jī)，可以利用例如燃燒器，燃?xì)廨啓C(jī)，或者燃?xì)鈾C(jī)，上述的物質(zhì)流，諸如出現(xiàn)在沼氣設(shè)備的沼氣，出現(xiàn)在沸騰反應(yīng)器的有機(jī)物污染的廢氣，或者出現(xiàn)在廢物脫水中的廢氣用于沒有殘余的燃燒。
本發(fā)明的其它的有利發(fā)展是其它附屬權(quán)利要求的主旨。


在下面，本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考附圖進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋；圖1顯示通過沸騰提取處理殘余廢物的基本組件的方法流程圖；圖2顯示了本發(fā)明的方法中通過沸騰提取處理殘余廢物的基本組件；圖3顯示了圖1和圖2的方法中使用的反應(yīng)器；圖4顯示了圖1的反應(yīng)器的一個實施例；圖5，6，7是代表用于沸騰提取/沸騰干燥的反應(yīng)器部分的組合裝置的簡圖；和圖8顯示通過沸騰提取和隨后的沸騰干燥處理殘余廢物的方法的基本原理。
具體實施例方式
圖1示范性顯示了用于進(jìn)行沸騰提取處理以處理有機(jī)污染的廢物的最低需要的設(shè)備的基本原理，該廢物諸如，例如殘余廢物，食品盒，來自食品工業(yè)的廢物，蔬菜和其它可回收的有機(jī)廢物，污水和發(fā)酵淤泥，生物殘余物，諸如來自飲料生產(chǎn)的麥芽漿。
有機(jī)污染物1提供給反應(yīng)器2并用新鮮水或者循環(huán)流體6進(jìn)行稀釋。在攪拌設(shè)備8的幫助下廢物的懸浮液74和液體混合并進(jìn)行運輸。通過加熱套4提供熱量達(dá)到沸點溫度。
為了加速加熱處理，也可以連接性的直接導(dǎo)入加壓的蒸汽38到懸浮液74和/或通過一個沒有詳細(xì)顯示的上游加熱帶。
這種殘余廢物的主要部分包括大多數(shù)吸附到表面上的短鏈化合物。如果這個表面通過熱處理水進(jìn)行清洗，預(yù)先不溶的化合物被水解并沖走。有機(jī)廢物帶臭味的成分以及水解產(chǎn)物在水中具有相對良好的溶解性并且可通過瀝濾流體沖走。通過這種提取，獲得有機(jī)物降低并除臭的殘余廢物。
通過在真空下在沸點的范圍內(nèi)操作沸騰提取器，通過加強(qiáng)細(xì)菌降解，提取的物理/化學(xué)效應(yīng)大大提高?；旌衔锏挠袡C(jī)細(xì)胞破碎并且釋放出細(xì)胞液，溶解的有機(jī)物通過瀝濾流體流走。據(jù)發(fā)現(xiàn)通過使用沸騰提取器2而非傳統(tǒng)的滲濾器，處理時間從傳統(tǒng)滲濾器的大約兩天縮減到2小時，為了加工相同產(chǎn)量的廢物，沸騰提取器2可被設(shè)計成比傳統(tǒng)滲濾器大大縮小的體積。
熱處理的加工通過一個熱產(chǎn)生設(shè)備26進(jìn)行，而熱能28以溫水，加壓的熱水，熱油或者蒸汽38的形式產(chǎn)生。
當(dāng)能量載體24提供給熱生成設(shè)備時，可以使用在處理中自動產(chǎn)生的沼氣，和/或也可利用其它的礦石燃料或者電能。
在沸騰提取器2的沸騰步驟中，由于減壓，沸點明顯保持低于100℃，并且根據(jù)懸浮液74，加熱套的溫度被設(shè)定到在加熱表面不發(fā)生結(jié)殼的溫度水平，目的在于在懸浮液中能夠發(fā)生熱量交換而且沒有任何損失。
根據(jù)產(chǎn)物混合物/懸浮物74，諸如，例如塑料部分和塑料板的成分可以開始進(jìn)行塑化并且覆蓋熱交換器的表面以及攪拌設(shè)備8該攪拌設(shè)備在加熱套上具有較高粘度層或者表面溫度大約80℃。由真空發(fā)生器4(這里指真空泵)產(chǎn)生的降低的壓力，所述真空發(fā)生器通過產(chǎn)生的優(yōu)選≤80mbar的減小的壓力，降低沸騰提取器2的沸點到＜60℃。
通過廢氣48排出的成分通過冷卻16在廢蒸汽冷凝器66中冷卻到露點以下，并且廢氣54從冷凝物68中分離出來。真空發(fā)生器40可以根據(jù)需要排列在廢蒸汽冷凝器66的上游或者下游。
在廢蒸汽冷凝器中存在的廢氣54含有瀝濾的空氣以及來自熱懸浮液74的惰性氣體和大量來自下面更詳細(xì)描述的沼氣設(shè)備的循環(huán)水6的殘余氣體的混合物。廢氣的生成量相對處理的1000kg懸浮液的量低于1.0m3，因此是極低的，從而可以在應(yīng)用中談及不含廢氣的處理。
懸浮液的溫度在＞40℃和＜100℃之間，以及減壓的作用下，生物來源的成分的細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變，膜破裂，因此在幾分鐘內(nèi)封閉的生物物質(zhì)就可進(jìn)行瀝濾處理。
而且，僅僅通過降解很難破碎的纖維素和木質(zhì)素通過上述的溫度和真空的作用下破碎并提供給隨后的沼氣設(shè)備20(發(fā)酵階段)作為生物能。
根據(jù)懸浮液74的溫度和熱能，在沸騰反應(yīng)器2中的加熱時間是不同的并且通過預(yù)熱加入的物質(zhì)1和沸騰反應(yīng)器2外的處理水6可以大大縮短。
循環(huán)水/處理水6已被富集到飽和了溶解的有機(jī)物以后，排出懸浮液74，并且熱穩(wěn)定的底物/水混合物10提供給脫水裝置14(此處以分類壓機(jī)的形式表示)。在脫水裝置14中，固體物質(zhì)/壓濾餅22從富含有機(jī)物的加工用水18中分離出來。然后壓濾餅22提供給進(jìn)一步的加工步驟，諸如堆制，生物干燥，或者如圖2所示的機(jī)械熱干燥。
正確的提取過程依賴于進(jìn)料的材料并且需要平均幾分鐘到大于1小時的時間。由于溫度的作用超過1小時，懸浮液74被消毒滅菌，并且在脫水14和干燥42(圖2)之后可能進(jìn)行操作，儲存并且提供給進(jìn)一步的人類醫(yī)藥允許的加工步驟。
處理用水8優(yōu)選在沼氣設(shè)備20中進(jìn)行凈化(圖8)，其中有機(jī)物部分在甲烷細(xì)菌的幫助下轉(zhuǎn)化為沼氣24，然后沼氣被提供用于熱生成設(shè)備26的能量生成，多余的氣體被提供用于進(jìn)一步的利用103(圖8)用于生成熱量和電。
凈化的發(fā)酵水32(圖8)從沼氣設(shè)備排出并且再次提供給沸騰提取器2作為處理用水/循環(huán)水6。
廢蒸汽冷凝物68含有大部分的氮化合物可能抑制發(fā)酵罐20中的生物厭氧分解過程。因此，廢蒸汽冷凝物68在無水凈化過程36中連同多余的水34(圖8)直接進(jìn)行處理然后以凈化的水105導(dǎo)入下水道，或者部分提供給沸騰提取器2作為加工用水/循環(huán)水6。雖然這個過程降低了沼氣設(shè)備20的上游的氮，但是發(fā)酵過程不再需要氮提取過程。
因此本發(fā)明描述的方法就是，有機(jī)污染物1與水6在反應(yīng)器2中通過攪拌裝置8進(jìn)行混合和運輸，并且通過在水沸點的范圍內(nèi)在施加真空的條件下通過熱作用4，懸浮液74以在幾分鐘內(nèi)細(xì)胞膜破碎，木質(zhì)素和纖維素分解的方式進(jìn)行降解，并且在沼氣設(shè)備20進(jìn)行厭氧發(fā)酵過程，因此起始物10進(jìn)行滅菌消毒然后可以進(jìn)行脫水步驟14和隨后的干燥42(圖2)，進(jìn)一步加工以及儲存為可用于人類醫(yī)藥的混合物。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點可通過沸騰提取與其它方法的比較看出，其中從具有50％水分的殘余廢物的有機(jī)物產(chǎn)生沼氣。
在上述沸騰提取中，在反應(yīng)器2中的處理時間最多為2小時，循環(huán)水的量為1000升/千克的殘余廢物的循環(huán)水用量，并且在發(fā)酵罐20中轉(zhuǎn)化為沼氣最多5天。由于纖維素化合物也部分降解，氣體的產(chǎn)生量為大約150Nm3/1Mg的殘余廢物。甲烷的含量為70％。廢氣的量為大約1.0m3/1Mg的殘余廢物。能量的消耗為在干燥15％時產(chǎn)生大約5％的能量。
根據(jù)上述的專利申請EP 0876311和PCT/IB 99/01950的瀝濾過程中，在反應(yīng)器中的處理周期為至少2天，循環(huán)水的用量為3000 1/kg的殘余廢物的循環(huán)水用量，并且最多5天在發(fā)酵罐中轉(zhuǎn)化為沼氣。纖維素化合物沒有分解。氣體的產(chǎn)生量為大約100Nm3/1Mg的殘余廢物。甲烷的含量為55-60％。1Mg殘余廢物的廢氣的量為大約8000m3，能量的消耗產(chǎn)生大約30％的能量。
其它已知的提取方法是減壓爆炸，其中主要在屠宰場廢物中的組織細(xì)胞保持在350℃的高壓鍋中大約18bar的高壓下2小時。保留時間過后，少量破碎釋放。由于減壓細(xì)胞膜破碎，屠宰場的廢物可進(jìn)行發(fā)酵。高溫和保留時間主要用于破壞引起瘋牛病(BSE)的脘病毒。1Mg的屠宰場的廢物需要大約40m3的降解體積。木質(zhì)素化合物只部分分解。1Mg的屠宰場的廢物產(chǎn)生大約300Nm3的氣體。每1Mg廢氣量為大約10.000m3。能量的消耗產(chǎn)生大約50％的能量。
圖2顯示了用于進(jìn)行使下列物質(zhì)干燥，穩(wěn)定化和滅菌消毒的真空沸騰干燥處理的最低需要的設(shè)備，該物質(zhì)例如殘余廢物；來自沸騰提取，瀝濾的起始物混合物；來自凈化設(shè)備的淤泥和來自發(fā)酵設(shè)備的降解的淤泥；來自食品設(shè)備的產(chǎn)品和廢物；來自涂料工業(yè)，化學(xué)工業(yè)和金屬加工工業(yè)的產(chǎn)物淤泥。
潮濕材料1，22，60導(dǎo)入沸騰干燥器42并在攪拌裝置8的幫助下移動，混合和運輸。通過加熱套4提供達(dá)到沸點溫度的熱量。加熱的過程依次通過熱生成設(shè)備26進(jìn)行，而熱能28以溫水，加壓的熱水，熱油或者蒸汽的形式生成。
由于能量載體24可能利用來自沸騰提取過程和/或其它礦物燃料或者電能的自動生成的沼氣。
在沸騰干燥器42的干燥過程中，通過減壓沸點明顯保持低于100℃，并且加熱套的溫度4根據(jù)潮濕材料1，22，60調(diào)整溫度到在加熱的表面不產(chǎn)生結(jié)殼的溫度水平，目的在于在不損失的情況下將熱量導(dǎo)入潮濕材料1，22，60。
沸騰干燥器42的操作大體上對應(yīng)于圖1所表示的沸騰提取器2的操作，除了不提供加工用水6。根據(jù)沸騰干燥器42的基本功能為了更加清楚，參考關(guān)于沸騰提取器2的相應(yīng)解釋。
根據(jù)潮濕材料1，22，60的入口溫度和熱容量，在沸騰干燥器42中的加熱時間不同并且也可通過在沸騰干燥器42外表預(yù)熱潮濕物1，22，60(設(shè)備未顯示)大大縮短加熱時間。加熱到操作溫度后，根據(jù)潮濕物1，22，60的濕度干燥過程的時間持續(xù)在1.5和3個小時之間。
通過在高于90℃的溫度下保留時間超過1個小時的作用，對干燥產(chǎn)物50進(jìn)行消毒滅菌，并且可以進(jìn)行加工，儲存，并提供用于進(jìn)一步的人類醫(yī)藥允許的加工步驟。
從沸騰干燥器42在大約60到80℃的排放溫度排出干燥物50。通過附圖標(biāo)記表示的物質(zhì)流偏差62的作用，溫?zé)岬母稍镂?0可以立即儲存或者進(jìn)一步加工。然而，如果隨后的進(jìn)一步處理需要較低的材料溫度，將溫?zé)岬母稍镂?0提供給冷卻干燥器52。冷卻干燥器52包括密閉的外殼帶有向內(nèi)排列的穿孔的傳送帶56，而干燥物50(餅)從入口運送到出口。
帶有熱量的來自干燥物50的殘余濕氣的廢氣78在冷卻器/冷凝器66中冷卻并減濕。冷凝物68提供給污水處理(圖8)。在循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)70的幫助下，減濕的干燥空氣80通過穿孔的傳送帶通過56以及干燥餅50。冷卻的干燥物72從冷卻干燥器52通過一個閘門排出，運送裝置這里未顯示。關(guān)閉空氣流78，80，根據(jù)實際情況沒有產(chǎn)生廢空氣或者廢氣。
圖3顯示作為沸騰提取器2或者作為沸騰干燥器42的反應(yīng)器的基本組件90。在這種基本組件90中，可以履行沸騰提取器2和沸騰干燥器42的兩種功能。中心部件包括無芯的傳送和循環(huán)螺旋82，同時設(shè)計了攪拌器的功能8。通過這種循環(huán)的螺旋82，保證了溫和的置換成分74，76，并通過材料運動100，102加熱表面4不進(jìn)行結(jié)殼，而熱量從加熱介質(zhì)28交換到待加熱的潮濕材料或者交換到懸浮液74中。
總之，這就意味著在步驟2和42中的成分74，76與螺旋82的攪拌運動100，102聯(lián)合持續(xù)性的從反應(yīng)器2，42的熱交換表面清除雜質(zhì)，并且由于螺旋82，8的幾何學(xué)，長絲線或者其它的長纖維部分或者物質(zhì)不能纏繞或者形成卷狀。
循環(huán)螺旋82通過至少一種驅(qū)動裝置96移動，特殊的襯套98阻止瀝濾的空氣的進(jìn)入。通過入口的閥門或者閘門84提供了供應(yīng)材料1，6，22，60，并且在處理的末期通過出口閥門或者閘門88排出產(chǎn)物10，50。
通過泵40，44(圖1，2)調(diào)整的真空，在沸騰提取器2或者沸騰干燥器42中的沸點被設(shè)定到明顯低于100℃，并且從反應(yīng)器2，42(90)通過蒸汽室/廢氣出口90排出廢氣46，48。為了在較短的時間內(nèi)就可加熱懸浮液74到沸騰提取的操作溫度，除了加熱套92，4可以注入蒸汽38。
圖4顯示了包括帶有一個中心軸和重疊的葉片107的攪拌裝置的一個實施例，在轉(zhuǎn)動期間由于推進(jìn)式運動，在研磨潮濕物76或者懸浮液74的幫助下保持了反應(yīng)器的加熱表面92不結(jié)殼。也可通過帶有葉片107的加熱裝置28加熱攪拌裝置106，所述加熱方式類似于上述的用于屠宰場制造動物肉類的廢物的高壓滅菌鍋或者干燥淤泥的圓盤式干燥器(在圖中未顯示)。
在上面，解釋了一種用于兩種方法的裝置，諸如根據(jù)圖1的沸騰提?。桓鶕?jù)圖2的沸騰干燥。
這兩個操作步驟可以在一種和相同的裝置90中連續(xù)進(jìn)行不需要成分在兩個步驟之間離開反應(yīng)器90。
然而，在大規(guī)模的設(shè)備中，如果這兩個步驟在兩個不同的處理容器中進(jìn)行是有利的，因為沸騰提取2和沸騰干燥42的過程具有不同的靜置和處理時間，并且中間的脫水步驟14在能量和時間上都降低了蒸發(fā)的能量。
圖5到6顯示了沸騰提取2和沸騰干燥42的示范性排列的例子。
圖5顯示了一種反應(yīng)器90間歇的進(jìn)料84或者出料88。待處理的處理材料74，76由驅(qū)動裝置96驅(qū)動通過攪拌裝置106反復(fù)運動(箭頭100)直到加工結(jié)束。這種操作的排列和方式尤其適用于小規(guī)模和單獨的設(shè)備，例如在一天的工作日中進(jìn)行2到3次換班。
圖6顯示了多個反應(yīng)器步驟或者反應(yīng)器部分的連續(xù)排列，其中單獨的批次連續(xù)進(jìn)料84，處理和出料88。為了在遷移步驟102中保持真空，通過閥門或者閘門將各個步驟彼此分開。單獨的反應(yīng)器部分任何需要的數(shù)目90.1-90.0m都可連續(xù)排列。
圖7顯示了待處理的處理材料74，76在封閉的循環(huán)中循環(huán)的排列。根據(jù)這個實施例，大約平行排列的兩個反應(yīng)器部分90.1和90.2通過轉(zhuǎn)換部件104彼此連接。兩個反應(yīng)器部分90.1和90.2每個都具有帶有驅(qū)動裝置96的攪拌裝置106，在兩個部分90.1，90.2中運送方向相反(箭頭102)。
在90.1和90.2兩個部分之間提供了轉(zhuǎn)換元件，而部分90.1，90.2的單個相鄰的末端彼此相連，產(chǎn)生典型的循環(huán)。待加工的材料通過進(jìn)料口84提供并從反應(yīng)器中通過出料口88排出。
類似于圖1的排列，間歇操作中的問題在于由于處理材料的統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)可以均勻(在適合處理的填充水平)的傳送通過裝置(90.1，90.2，104)。
圖7顯示的布置適合于大量的通過量處理，所述處理進(jìn)行，例如多次轉(zhuǎn)換并且如果使用至少三個具有相應(yīng)體積緩沖器的裝置，實際上可以進(jìn)行連續(xù)操作。
圖8顯示了根據(jù)圖1沸騰提取處理和隨后的根據(jù)圖2沸騰干燥處理的組合與沼氣設(shè)備20，污水凈化設(shè)備36，和廢氣處理設(shè)備30的聯(lián)合。
下面描述在圖1和圖2中未處理的組合和相互連接。
殘余廢物或者其它的有機(jī)污染的廢物1可以任選提供給沸騰提取2或者也可直接進(jìn)行沸騰干燥器的干燥。糊狀或者液體淤泥60可以直接提供給沸騰干燥器42或者作為和擠壓餅22的混合物62，并且殘余廢物1作為添加物或者作為單獨的成分提供給沸騰干燥器。
在沸騰干燥器中和沸騰提取器2中存在的廢氣48，46通過真空生成器40提供給上游或者下游冷卻器/冷凝器66，其中廢氣48，46進(jìn)行冷凝并從廢氣54分離。冷凝物68提供給污水處理設(shè)備36。生成的廢氣根據(jù)成分和污染物的比例與凈化的廢氣30混合，或者與燃?xì)饣旌咸峁┙o生熱設(shè)備用于后續(xù)燃燒。來自提取器2的有機(jī)物高度污染的壓力水18提供給沼氣設(shè)備20用于凈化和生成沼氣24。然后沼氣20可以提供給其它的能量利用，諸如，例如熱電設(shè)備用于發(fā)電。
來自沼氣設(shè)備20的凈化的發(fā)酵水32以加工用水/循環(huán)液的方式提供給提取器2作為瀝濾流體6。來自沼氣設(shè)備(發(fā)酵)20的多余水34與廢蒸汽冷凝物68相連在廢水處理36中進(jìn)行處理并且導(dǎo)入下水道或者作為被凈化的污水105進(jìn)入排水管。
為了以燃料的形式提供加熱的能量，可能在進(jìn)入反應(yīng)器(提取器，干燥器)90之前，在密閉浸漬盒(進(jìn)料容器)108中，通過用空氣110或者用由需氧加熱生物產(chǎn)生的工業(yè)氧氣111短時間內(nèi)預(yù)調(diào)整被有機(jī)物污染的輸入液1，60，22到需要的操作溫度。同時利用需氧加熱發(fā)生生物生成的水解，其中在提取器2中的瀝濾率以及干燥42期間的脫水通過生物化學(xué)降解顯著提高，而且在反應(yīng)器90中的隨后的處理步驟的生物化學(xué)的適應(yīng)性提高。
為了將廢氣流54保持盡可能的小，尤其適合施加工業(yè)富集的氧氣111。從進(jìn)料容器(浸漬盒)108提取廢氣54，并且提供給上述的廢氣處理30，26用于凈化或者燃燒。
在上述處理有機(jī)物污染的殘余廢物1和其它的有機(jī)物污染的廢物22，60的方法中，通過真空46，48和加熱4，26，28的作用，含水的細(xì)胞的細(xì)胞膜破裂，因此細(xì)胞液，類似于真空提取器2中的真空沸騰提取過程(圖1)，可以在幾分鐘內(nèi)沖去有機(jī)物成分18并在沼氣設(shè)備20轉(zhuǎn)化成沼氣24。
相同的發(fā)生在真空沸騰干燥中(圖2)，其中釋放的細(xì)胞液，連同位于待干燥的潮濕材料76表面的游離水通過真空沸騰以廢氣46的方式離開干燥器90。
因此這種細(xì)胞降解在有機(jī)污染的殘余廢物1以及74，76的混合物的情況下通過已知的方法得以實現(xiàn)。
1.在需氧分解過程的第一個階段通過酸化(水解)進(jìn)行生物降解，其中通過調(diào)整下列參數(shù)，諸如濕度調(diào)節(jié)；空氣供應(yīng)；機(jī)械循環(huán)。
在最適條件下細(xì)菌作用的幫助下，細(xì)胞分解開始于第二個處理日，并且根據(jù)材料成分在第三天和第五天之間達(dá)到最高的分解率。
2.熱-物理分解通過在高壓鍋中，2.0到15巴的過量壓力下從120加熱到350℃，隨后在容器和減壓容器中爆炸性減壓。這個過程是指減壓爆炸。在兩種方法中，利用細(xì)胞分解目的在于通過瀝濾排出釋放的細(xì)胞液并在沼氣設(shè)備轉(zhuǎn)化為沼氣。瀝濾過程結(jié)束后，排出的材料在大多數(shù)情況下提供給脫水步驟，然后殘余物在傳統(tǒng)的熱或者生物干燥過程中分解和/或脫水。
與上述提及的和已知的方法1和2相比，值得提及的廢氣流在沸騰提取2和沸騰干燥42的過程中沒有產(chǎn)生。最多，每1000kg的提供的產(chǎn)物74，76，產(chǎn)生1.0m3的廢氣54。對于通過廢蒸汽46，48對1000kg的產(chǎn)物進(jìn)行脫水，熱能的消耗最多為150kWh，電能消耗最多為10kWh。在1000kg殘余廢物處理中產(chǎn)生的氣體根據(jù)有機(jī)物的比例產(chǎn)生大約200Nm3的沼氣或者1,300kWh的熱量。
在已知的方法1和2中，高度污染的廢氣流為每1000kg的產(chǎn)物74，76大約3000m3。消耗的熱量為至少280kWh，消耗的電量為額外的24kWh。
本發(fā)明公開了用于殘余廢物和其它有機(jī)物污染的廢物的處理方法，以及殘余廢物處理的加工設(shè)備，其中含有有機(jī)物成分的廢物在真空下在反應(yīng)器中加熱到水沸點溫度范圍，因此含水的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞膜破裂，有機(jī)物高度污染的細(xì)胞液可以和廢氣一起排出。
附圖標(biāo)記列表1.干物質(zhì)含量＞30％的殘余廢物或者其他的有機(jī)物污染的廢物2.沸騰提取器4.外表加熱6.加工用水(新鮮水或者來自沼氣設(shè)備的循環(huán)水)8.攪拌和運輸裝置10.熱穩(wěn)定的殘余廢物/水混合物12.脫水14.脫水裝置16.冷卻介質(zhì)生成器18.有機(jī)物高度污染的加工用水20.沼氣設(shè)備22.壓濾餅24.沼氣或者其他能量載體26.熱生成設(shè)備28.熱能30.廢氣凈化32.發(fā)酵水34.多余的水36.污水凈化設(shè)備38.蒸汽40.沸騰提取器的真空泵42.真空沸騰干燥器44.沸騰干燥器的真空泵46.廢蒸汽(真空干燥器)48.廢蒸汽(沸騰反應(yīng)器)50.干燥的或者溫?zé)岬臍堄鄰U物或者其他廢物52.冷卻干燥器54.廢氣56.柵條板或傳輸帶
60.干物質(zhì)含量＜40％的淤泥和其他糊狀產(chǎn)物以及廢物62.物質(zhì)流偏差/攪拌器66.廢蒸汽冷凝器/冷卻器68.污水處理中的冷凝物70.循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)72.干燥的和冷卻的殘余廢物或者其他的廢物74.懸浮液(用于沸騰提取的材料混合物(混合物1和6))76.用于真空干燥的材料(混合物(1，22，60))78.負(fù)載循環(huán)空氣的水蒸汽80.減濕的冷空氣82.運輸和循環(huán)螺旋84.具有閥門的進(jìn)料口86.套管88.帶有閥門的出料口90.沸騰提取器和/或真空干燥器92.加熱套，加熱表面94.廢氣出口96.發(fā)動裝置98.真空密閉軸100.材料在一個方向推進(jìn)102.材料推進(jìn)和反向推進(jìn)103.多余沼氣的能量利用104.遷移的，未負(fù)載的和負(fù)載的成分105.凈化的廢水106.攪拌裝置107.攪拌裝置葉片108.進(jìn)料容器/生物預(yù)熱109.分配裝置110.供應(yīng)空氣111.流入氧氣
權(quán)利要求
1.廢物處理的方法，其中廢物的有機(jī)成分在反應(yīng)器(2，42，90)中排出，所述方法包括如下步驟將廢物(1)導(dǎo)入反應(yīng)器(2，42，90)；在真空下加熱廢物(1)到水的沸點溫度；通過攪拌裝置(106)等對在反應(yīng)器(2，42，90)中獲得的廢物(1)施加剪切力；破壞有機(jī)成分的含水細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞膜并且排出產(chǎn)生的含有有機(jī)成分的廢蒸氣(46，48)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在沸騰提取的過程中，水(6)或者其他合適的瀝濾流體提供給作為沸騰提取器(2)的反應(yīng)器，一部分有機(jī)成分用水(6)沖走，并且部分有機(jī)成分和/或結(jié)合的氮用產(chǎn)生的廢蒸氣(48)以氨的形式排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中沸騰提取緊接著具有權(quán)利要求1特征的沸騰干燥。
4.根據(jù)上述的任一權(quán)利要求的方法，其中根據(jù)權(quán)利要求1的沸騰干燥或者具有權(quán)利要求2的特征的沸騰提取之前進(jìn)行廢物(1)的預(yù)熱(108)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中預(yù)熱(108)通過需氧浸漬過程進(jìn)行。
6.根據(jù)上述的任一權(quán)利要求的方法，其中廢蒸汽(46，48)被提供給冷凝器，優(yōu)選提供給冷卻器(66)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在處理過程中產(chǎn)生的瀝濾空氣在燃燒器(26)中進(jìn)行燃燒或者提供給一個處理過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求2到7的任一權(quán)利要求的方法，其中有機(jī)物污染的瀝濾流體被提供給沼氣設(shè)備(20)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在沼氣設(shè)備中被污染的發(fā)酵水(32)作為循環(huán)或者處理用水(6)回收到沸騰反應(yīng)器(2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9的方法，其中生成的沼氣(24)用于生成工藝用熱或者電能。
11.根據(jù)上述的任一權(quán)利要求的方法，其中在具有權(quán)利要求1的特征的沸騰干燥后，進(jìn)行溫?zé)岣稍镂锏睦鋮s干燥。
12.根據(jù)權(quán)利要求2和3的方法，其中沸騰干燥和沸騰提取在相同的反應(yīng)器(2，42，90)中進(jìn)行。
13.用于處理含有有機(jī)成分的廢物(1)的處理設(shè)備，尤其是用于實施根據(jù)上述的任一權(quán)利要求的方法的處理設(shè)備，該處理設(shè)備包括一個能夠在真空下加熱到水(6)或者其他瀝濾流體的沸點溫度的可加熱反應(yīng)器(2，42，90)，并且具有一個廢物入口(84)，出料口(88)，真空室，加熱器(92)，廢蒸汽出口(94)，以及用于引入剪切力的裝置，尤其是攪拌裝置(106)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的處理設(shè)備，其中反應(yīng)器為具有瀝濾流體入口(84)的沸騰提取器(2)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的處理設(shè)備，其中反應(yīng)器為用于廢物脫水的沸騰干燥器(42)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的處理設(shè)備，其中預(yù)熱裝置(108)放置在沸騰干燥器(42)的上游。
17.根據(jù)權(quán)利要求14和15的處理設(shè)備，其中沸騰提取器(2)和沸騰干燥器(42)由相同的反應(yīng)器(2，42，90)形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求14到18的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，包括用于處理污染的瀝濾液的沼氣設(shè)備(20)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的處理設(shè)備，包括用于回收在沼氣設(shè)備(20)生成的作為處理用水(6)的發(fā)酵水(32)的循環(huán)裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求15到19的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，包括用于溫?zé)岣稍镂锏暮蟾稍锾幚淼睦鋮s干燥器。
21.根據(jù)權(quán)利要求13到20的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，包括用于廢蒸汽(46，48)的冷凝器(66)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13到21的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，其中攪拌裝置(106)具有攪拌器，通過該攪拌器廢物可從入口傳送到出口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的處理設(shè)備，其中攪拌裝置(106)具有攪拌部件(107)，通過該攪拌部件材料可剝離反應(yīng)器(2，42，90)的內(nèi)邊緣壁。
24.根據(jù)權(quán)利要求23或者24的處理設(shè)備，其中攪拌部件(107)具有帶有或者不帶中心軸的蝸輪的形式。
25.根據(jù)權(quán)利要求22到24的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，其中攪拌裝置(106)的運送方向是可逆的。
26.根據(jù)權(quán)利要求22到25的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，其中攪拌部件(107)被加熱。
27.根據(jù)權(quán)利要求14到26的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，其中廢物入口和瀝濾流體入口具有共同的入口(84)的形式。
28.根據(jù)權(quán)利要求13到27的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，包括用于提供加熱蒸汽(84)的蒸汽入口。
29.根據(jù)權(quán)利要求22的處理設(shè)備，其中反應(yīng)器(2，42，90)具有至少兩個部分(90.1，90.2)，其中排列著單獨的攪拌裝置(106)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的處理設(shè)備，其中兩個部分(90.1，90.2)通過轉(zhuǎn)換部件(104)相互連接，因此材料可以循環(huán)運送。
31.根據(jù)權(quán)利要求15到28的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，其中分類壓機(jī)(14)位于沸騰干燥器(42)的下游。
32.根據(jù)權(quán)利要求13到31的任一權(quán)利要求的處理設(shè)備，包括用于處理在加工過程中產(chǎn)生的污水的污水凈化設(shè)備(36)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于殘余廢物和其它有機(jī)物污染的廢物的處理方法，以及殘余廢物處理的加工設(shè)備，其中含有有機(jī)物成分的廢物在真空下在反應(yīng)器中加熱到水的沸點溫度范圍，因此含水的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的細(xì)胞膜破裂，有機(jī)物高度污染的細(xì)胞液可以和廢蒸汽一起排出。
文檔編號F23G5/46GK1551806SQ02817225
公開日2004年12月1日 申請日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者克里斯蒂安·威德默, 魯?shù)婪颉す芈? 哈特曼, 克里斯蒂安 威德默 申請人:魯?shù)婪颉す芈? 魯?shù)婪?哈特曼