專利名稱：用于處理基于有機廢棄物的液體物料的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理液體物料的方法和設備，該液體物料基于有機 廢棄物，尤其為來自污水處理廠的污泥。
背景技術：
尤其是，實施該處理方法是為了提供所添加的營養(yǎng)物被有機結(jié)合于 其中的高價值有機肥料產(chǎn)品。該肥料產(chǎn)品用于提供令人期望的作物產(chǎn)量 并代替礦物肥料。目前常規(guī)的礦物肥料含有易溶的營養(yǎng)物，最初開發(fā)用 作糞肥的補充。早些時候，多數(shù)農(nóng)場都具有它們自己的農(nóng)場牲畜的糞肥。 利用礦物肥料中所帶來的易溶營養(yǎng)物質(zhì)，作物產(chǎn)量在短期內(nèi)得到顯著提 高。由于礦物肥料的使用逐漸增多，土壤耗竭到產(chǎn)生大面積不可耕種的 土地的程度。此外，礦物肥料和伊除劑的使用已導致其大量流向河流、 湖泊和海洋，使其它生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞或正面臨威脅。為了阻止這種不 幸的趨勢， 一些國家對礦物肥料征收環(huán)境稅以限制其使用。因此，本發(fā)
明的一個目的是提供一種能夠改進有機肥料產(chǎn)品供應的方法和設備；從 長遠來看，這種有機肥料產(chǎn)品可以全部或部分代替礦物肥料。
已知的將污水轉(zhuǎn)化成例如有機肥料產(chǎn)品的加工廠是基于將物料分 批進料至添加有化學品的處理室中?；瘜W品加入物料中引起反應發(fā)生， 從而產(chǎn)生熱量、汽化液體、調(diào)節(jié)pH值并提高最終產(chǎn)品中的氮含量。然 后，給經(jīng)過這種化學處理的物料供熱以汽化液體，以獲得最終產(chǎn)品中期 望的固體百分數(shù)。
這些現(xiàn)有技術的方法存在一些缺點和不足。因此分批處理不是非常 有效的解決方案。而且，使用相對高的溫度(通常遠高于200°C )會使 對改良土壤重要的腐殖酸和其它物質(zhì)失效。
此外，當物料內(nèi)發(fā)生反應過程時，液體脫氣被阻礙，并且通常降低 反應處理的效果。同樣，當在脫氣/干燥過程和反應處理之后的造粒過 程中施加過多的熱時，必須將溫度保持足夠低，使得不損失物料中有用
5的土壤改良物質(zhì)?，F(xiàn)有各種低溫技術工藝可適用于該目的，但經(jīng)反應處 理的物料性質(zhì)對處理的效果也至關重要。 '
與本申請具有相同發(fā)明人的專利NO 302813涉及一種方法和i殳備， 該方法和設備使得能夠進行連續(xù)的污泥脫水過程，而不需要對污泥進行 外部加熱來實現(xiàn)必要的汽化，并同時溫度保持足夠低，使得物料中有用 的土壤改良物質(zhì)都不損失。當物料在下落穿過豎直處理室的同時通過旋 轉(zhuǎn)處理裝置進行直接撞擊處理時，反應過程開始。液體和空氣從物料固 體顆粒的孔隙中擊出，從而形成壓實的游離顆粒，這些游離顆粒具有不 受限制的脫氣條件。同時，所釋放出的液體獲得相對大的表面，由此獲 得優(yōu)異的汽化/脫氣條件和冷卻效果，并將溫度保持足夠低。同時，化 學反應和摩擦處理中產(chǎn)生的熱足以提供所期望的汽化。在這樣的連續(xù)處 理過程中，顆粒周圍的游離液體將會確保充分吸收所供給的熱能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及改進專利NO 302813記載的技術。尤其是，本發(fā)明的一 個目的是提高物料運動穿過豎直處理室的過程中通過旋轉(zhuǎn)處理裝置進 行的撞擊處理中的反應程度，由此提高所得肥料產(chǎn)品的氮部分/營養(yǎng)物 含量和脫水程度，同時由于肥料產(chǎn)品中獲得的添加營養(yǎng)物顯著增加，所 以可以減少諸如疏酸和氨的化學品的使用。本發(fā)明的另一目的是提供用 于實施最后脫水步驟的改進方法和設備。
本發(fā)明的這些目的是通過所附權(quán)利要求中提出的方法和設備實現(xiàn)的。


在下文中，將參考附圖更為詳細地描述本發(fā)明，附圖中=
圖l顯示本發(fā)明的一個可能實施方案的視圖，以及
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的干燥器的一個可能實施方案的側(cè)視圖。
具體實施例方式
如圖1中示意性示出的本發(fā)明方法包括多個工藝步驟，其中第一步包括將來自污水處理廠的污泥和其它可能的有機廢棄物形式的生物質(zhì)送至 例如混合容器l中。該混合容器l可由圓柱形的厚壁鋼罐構(gòu)成，該鋼罐配 有外部電加熱環(huán)路、感應線圈、含7jC/氣加熱環(huán)路2等。優(yōu)選地，混合容器
l包括絕熱外套3。在混合容器l內(nèi)，多個轉(zhuǎn)子4布置在若干豎直高度上， 每個轉(zhuǎn)子4包括若干撞擊臂。轉(zhuǎn)子4可由例如可能與三角皮帶等結(jié)合的電 動機或液壓馬達5驅(qū)動?；旌先萜?的作用是將生物質(zhì)混合成均勻的混合 物，將較大的顆粒分割成小的^t顆粒，并且利用摩擦處理和所供給熱的 聯(lián)合作用將生物質(zhì)加熱至例如約55°C。廢氣從混合容器1中出來經(jīng)由廢氣 出口短管6引導至冷凝器7，從冷凝器7獲得的冷凝物非常適合用作流體 肥料。
經(jīng)預處理的生物質(zhì)在重力作用下從混合容器1直接落入反應罐8中進 行硫酸處理。所述硫酸處理構(gòu)成工藝步驟2。與混合容器l類似，反應罐8 包括圓柱形的厚壁鋼罐，并且在本示例性實施方案中與混合容器1通過法 蘭連接。與混合容器1類似，反應罐8包括絕熱外套3，但與混合容器1 不同的是，反應罐8不含加熱環(huán)路2。反應罐8也包括轉(zhuǎn)子9，且反應罐8 的轉(zhuǎn)子9共用混合容器1的轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)子軸10，或連接至轉(zhuǎn)子軸10。轉(zhuǎn)子 9布置為在交替相反的方向上撞擊。這是可以實現(xiàn)的，因為轉(zhuǎn)子軸10配有 多個臂環(huán)11,而每個臂環(huán)配有多個撞擊臂，例如在每個臂環(huán)上裝配4個。 第一臂環(huán)可通過花鍵連接安裝至轉(zhuǎn)子軸10,另一個臂環(huán)通過花鍵連接和行 星齒輪傳動器在相反的轉(zhuǎn)動方向上轉(zhuǎn)動，該行星齒輪傳動器由中心齒輪、 行星輪、行星輪座和環(huán)形內(nèi)齒輪及轉(zhuǎn)子軸10和行星輪座之間的制動桿式單 向離合器組成。所有隨后的臂環(huán)可以具有與第一個臂環(huán)相同的旋轉(zhuǎn)方向， 或者(優(yōu)選)每第二個臂環(huán)可以在相反的方向上擊打，這取決于所使用的 行星齒輪傳動器的數(shù)目，并且實際上還取決于反應罐8中所包括的臂環(huán)11 的數(shù)目。最下面的臂環(huán)被特別設計成通過離心力將生物質(zhì)甩出，經(jīng)反應罐 8的出口短管12 ^接下來的工藝步驟3。
應理解，反應罐8也可以與混合容器1全部或部分分開，在這種情況 下，混合容器l可包括出口短管，生物質(zhì)可通過該出口短管排出并通過合 適的管路傳送到反應罐8。還應理解，混合容器1與反應罐8并不需要共 用相同的轉(zhuǎn)子軸10,但至少在這個實施例中這被認為是可行的。
在本示例性實施方案中，反應罐8中的臂環(huán)11的上方設置有硫酸入口 管13。反應罐8的用途是利用硫酸對生物質(zhì)進行反應處理，目的是1)釋放結(jié)合在生物質(zhì)的獨t觀細胞結(jié)合部分(microscopic cell binding )中的水， 2 )將其它有機結(jié)合的營養(yǎng)物添加到生物質(zhì)中，3 )對生物質(zhì)進4于摩擦處理， 以加速反應并升高溫度，4 )將pH值降低至例如0,5到2之間的水平，5 ) 由于放熱反應的作用將生物質(zhì)的溫度升高至例如約85'C (優(yōu)選高于約 70。C)，并且降低pH和加熱為生物質(zhì)提供雙重衛(wèi)生改善，以及6)使水脫 氣，向上穿過混合容器1和廢氣出口短管6而到達冷凝器7。
已經(jīng)證實，尤其是臂環(huán)ll的逆向旋轉(zhuǎn)運動，以及因硫酸的添加和摩擦 處理引起的溫度升高，導致反應罐內(nèi)的處理時間有益地短。臂環(huán)11的逆向 旋轉(zhuǎn)及其引起的生物質(zhì)的逆向旋轉(zhuǎn)優(yōu)化了硫酸的混合和生物質(zhì)中細胞結(jié)
合部分的斷裂，同時與臂環(huán)ll同向擊打的方式相比，生物質(zhì)中的石克酸分布 也變得更均勻。
當最下面的臂環(huán)通過離心力作用將生物質(zhì)經(jīng)反應罐8的排出管12排出 時，生物質(zhì)被送至反應罐14進行氨處理。這就是工藝步驟3。通過例如旋 轉(zhuǎn)進料等將生物質(zhì)從反應罐8轉(zhuǎn)移至反應罐14。根據(jù)本實施方案，反應罐 14也包括帶有絕熱外套15的圓柱形厚壁鋼罐。理論上，反應罐14不需要 加熱環(huán)路。與硫酸處理反應罐8類似，反應罐14包含逆向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、將 廢氣輸送至冷凝器7的出口短管等。將氨水形式的氨從位于最上面撞擊臂 上方的合適噴嘴加入反應罐14中，或者，將氨氣經(jīng)較低撞擊臂處的合適噴 嘴iH^反應罐14中。氨處理進行進一步脫氣，并且廢氣經(jīng)最上面的撞擊臂 上邊緣處的出口短管排放至冷凝器7,冷凝物在冷凝器7中形成流體肥料。
反應罐14的用途是利用氨對生物質(zhì)進行反應處理，目的是1)釋放 結(jié)合在生物質(zhì)微觀細胞結(jié)合部分中的水，2)將其它有機結(jié)合的營養(yǎng)物添加 到生物質(zhì)中，3)對生物質(zhì)進行摩擦處理，4)將pH值升高至約6 (pH值 為5至8，優(yōu)選為約6)，以及5)由于放熱反應的作用將生物質(zhì)的溫度升 高至高于100。C (高于85。C，優(yōu)選高于100。C),并且升高pH和加熱為生 物質(zhì)提供雙重衛(wèi)生改善。此時的生物質(zhì)已經(jīng)變成高級有機結(jié)合的肥料產(chǎn)
P口o
經(jīng)工藝步驟3處理后，生物質(zhì)的固體含量為約55~60%。為了進一步 干燥生物質(zhì)，將生物質(zhì)送至干燥器15。干燥器構(gòu)成工藝步驟4。在本實施 方案中，干燥器15包括兩個焊接的厚壁鋼筒，這兩個鋼筒并列安裝，其中 心距等于鋼筒直徑減去約20毫米。干燥器15包括外部電加熱環(huán)路、感應 線圏或含7JV氣加熱環(huán)路16及絕熱外套17。構(gòu)成干燥器15的這兩個焊接
8在一起的并列厚壁鋼筒各自包括若干高度上的逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子18，每個轉(zhuǎn)子 都帶有多個撞擊臂，例如3或4個。逆向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組合件通過由例如凸 緣電動機、液壓馬達等合適電動機22通過傳動器21等提供動力的兩個逆 向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸19、 20驅(qū)動。
熱空氣逆流穿過干燥器15送至生物質(zhì)。熱空氣旋塞(hot air tap ) 23 將空氣加熱，然后加熱的空氣經(jīng)熱空氣入口短管24i^v。入口管24配有 振動電機25，該振動電機25將通常約20 kHz的高頻震動提供給熱空氣。 通過在生物質(zhì)入口短管26中心線處與干燥器15連接裝配的振動電機25 使生物質(zhì)也振動。有利的是，干燥器15可以傾斜(例如傾斜10°)，以使 重力推動生物質(zhì)穿過干燥器15。圖2顯示才艮據(jù)本發(fā)明的干燥器15的一個 示例性實施方案。
干燥器15的用途是除去生物質(zhì)中的殘留水分，并JU吏生物質(zhì)達到例如 約85% ( 70% ~ 99%,優(yōu)選約85% ~卯％ )的固體含量。這通it;f擦處理、 加熱和振動實現(xiàn)。這些措施的聯(lián)合作用升高溫度，并確保生物質(zhì)所含水分 汽化，從而顯著地加快干燥過程。逆向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子18確保生物質(zhì)制成，生 物質(zhì)保持均勻，并且由細粒組成，所述細粒提供最大的表面積，從而加快 水分汽化。所施加的振動確保水滴汽化形成氣溶膠，并且空氣流過從千燥 器15驅(qū)出氣溶膠，由此驅(qū)出水分。在沒有這種施加的振動的情況下，干燥 工藝步驟4將會驚人的耗時。在實踐中，不可能在最終產(chǎn)品中獲得足夠高 的固體含量。
利用熱空氣供給和振動的聯(lián)合作用進行干燥是本發(fā)明的 一個重要特征。
如上所述，冷凝器7的用途是將來自上述工藝步驟的廢氣轉(zhuǎn)變成液體 形式，由此4吏冷凝物形成優(yōu)異的液體肥料產(chǎn)品。
與常規(guī)的分批處理方法相比，具有隨后的生物質(zhì)反應室和摩擦處理的 本工藝步驟1至4顯著縮短反應時間、顯著改進更加可靠的反應產(chǎn)品。利 用每個工藝步驟中所用撞擊臂額外提供逆向旋轉(zhuǎn)，這為接下來的工藝步驟 提供了顯著改善的湍動且均勻的生物質(zhì)環(huán)境。這種湍動且均勻的生物質(zhì)環(huán) 境確保添加到反應罐8中的硫酸被更快地吸收并與生物質(zhì)充分反應。同樣， 反應罐15中湍動且均勻的生物質(zhì)環(huán)境確保所添加的氨被更快地吸收并與 生物質(zhì)充分反應。結(jié)果是在較短的時間內(nèi)利用等量或減少量的所添加石克酸和氨獲得最終產(chǎn)品中明顯更高的重要營養(yǎng)物含量。
而且，試驗表明在反應處理過程卡在生物質(zhì)中使用較高的溫度減少硫
酸和氨的消耗，導致相比較低溫下的生物質(zhì)而減少的pH調(diào)節(jié)，而溫度較 低的生物質(zhì)需要廣泛的pH調(diào)節(jié)，以在液體釋放、營養(yǎng)物供給、所謂可食 用產(chǎn)品的期望衛(wèi)生情況以及所期望的最終產(chǎn)品質(zhì)量(包括有機結(jié)合的營養(yǎng) 物)方面獲得相同的結(jié)果。
應當理解，本發(fā)明可以以各種方式配置，并且所公開的實施方案僅意 在舉例說明。可以進行一些修改。例如，該設備可構(gòu)造成連續(xù)的高柱，反 應室的設計可以改變，并且轉(zhuǎn)子的數(shù)目也可以不同。此外，上述溫度、頻 率、pH值、固體含量等可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。另外，即使使用硝酸得不到同 樣優(yōu)異的結(jié)果，但用其代替硫酸也是可以的。
權(quán)利要求
1.一種用于處理液體物料的方法，所述液體物料基于有機廢棄物，尤其為來自污水處理廠等的污泥，在所述方法中，將所述污泥物料加入并與尤其為硫酸、硝酸和/或氨的化學品混合，在使所述物料中的液體汽化并脫氣以增加其固體含量期間，所述物料在豎直混合容器(1)的上部被連續(xù)引入并在所述豎直混合容器(1)中進行混合，之后所述物料被送進反應罐(8)中進行硫酸處理，并在通過所述硫酸處理反應罐(8)沉降的同時經(jīng)歷位于所述反應罐(8)中的多個旋轉(zhuǎn)處理裝置(9)的撞擊作用，然后所述物料被送進反應罐(14)中進行氨處理，并在通過所述氨處理反應罐(14)沉降的同時經(jīng)歷位于所述反應罐(14)中的多個旋轉(zhuǎn)處理裝置(9)的撞擊作用，之后所述物料最后被送入干燥器(15)中并在其中干燥，直至獲得期望的固體含量，其特征在于，所述處理裝置(9)布置為在相反的方向上交替擊打。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將由化學反應或機械處理形成的廢蒸汽和/或廢氣從所 述混合容器(1)和/或反應罐(8、 14)和/或干燥器(15)中導出并送 至合適的收集點。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述合適的收集點包括將所述廢蒸汽和/或廢氣轉(zhuǎn)變成 液體形式的冷凝器(7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述干燥器(15)包括兩個并列布置且具有在若干高度 上的逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(18)的圓筒，熱空氣相對于物料運動方向逆流進料通 過所述干燥器(15)，并且通過振動電機(25)使所述物料振動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，熱空氣相對于所述物料運動方向逆流進料通過所述混合容 器(1)和/或反應罐(8、 14)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過振動電機(25)使所述混合容器(1)和/或反應罐 (8、 14)中的所述物料振動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料在所述干^器(15)中干燥，直至其固體含量 達到70 ~ 99%，優(yōu)選85 ~ 90%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反應罐(8)中對所述物料進行的所述石克酸處理將 所述物料的pH值降至約0.5 ~ 2的水平，并且將所述物料的溫度升至高于 約70。C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述反應罐(15)中對所述物料進行的所述氨處理將 所述物料的pH值升至約6的水平，并且將所述物料的溫度升至高于約 90。C。
10. —種用于處理液體物料的設備，所述液體物料基于有機廢棄物，尤 其為來自污水處理廠等的污泥，在所述設備中，將污泥物料加入并與尤 其為硫酸、硝酸和/或氨的化學品混合，所述設備還配置用于使所述物 料中的液體汽化并脫氣以增加其固體含量，所述設備包括配置為混合所 述物料的混合容器(1)、用于進行硫酸處理且包括布置在其中的多個旋 轉(zhuǎn)處理裝置(9)的反應罐(8)、用于進行氨處理的且包括布置在其中 的多個旋轉(zhuǎn)處理裝置(9)的反應罐(14)，所述設備最后還包括配置用 于將所述物料干燥至期望固體含量的干燥器(15)，其特征在于，所述處理裝置(9)布置為在相反的方向上交替擊打。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其特征在于，由化學反應或機械處理形成的廢蒸汽和/或廢氣被從所 述混合容器(1)和/或反應罐(8、 14)和/或干燥器(15)導出并送至 合適的收集點。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其特征在于，所述合適的收集點包括配置為將所述廢蒸汽和/或廢氣 轉(zhuǎn)變成液體形式的冷凝器(7)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其特征在于，所述干燥器(15)包括兩個并列布置且具有在若千高度 上的逆向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子(18)的圓筒，所述干燥器(15)配有使熱空氣相對于物料運動方向逆流流動的裝置，所述干燥器還包括配置為使所述物料振動的振動電才幾(25)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其特征在于，與所述混合容器(1)和/或反應罐(8、 14)聯(lián)合提供 配置為使熱空氣相對于物料運動方向逆流流動的裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其特征在于，與所述混合容器(1)和/或反應罐(8、 14 )聯(lián)合提供 配置為被振動的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其特征在于，所述干燥器(15)配置為干燥所述物料，直至固體含量 達到70 ~ 99%，優(yōu)選達到85 ~ 90%。
全文摘要
一種用于處理液體物料的方法，所述液體物料基于有機廢棄物，尤其為來自污水處理廠等的污泥，其中在使所述污泥物料中的液體汽化并脫氣以增加其固體含量期間，將所述污泥物料加入并與尤其為硫酸、硝酸和/或氨的化學品混合。其中，本發(fā)明的特征在于，所述物料在豎直混合容器(1)的上部連續(xù)引入并在所述豎直混合容器(1)中混合，之后所述物料被送進反應罐(8)中進行硫酸處理，并在通過所述硫酸處理反應罐(8)沉降的同時經(jīng)歷位于所述反應罐(8)中的多個旋轉(zhuǎn)處理裝置(9)的撞擊作用，然后所述物料被送進反應罐(14)中進行氨處理，并在通過所述氨處理反應罐(14)沉降的同時經(jīng)歷位于所述反應罐(14)中的多個旋轉(zhuǎn)處理裝置(9)的撞擊作用，之后所述物料最后被送入干燥器(15)中并在其中干燥，直至獲得期望的固體含量。
文檔編號C02F11/14GK101568494SQ200780035503
公開日2009年10月28日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者奧韋·布洛姆奎斯特 申請人:奧韋·布洛姆奎斯特