专利名称：制备含有机组份的混合物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的描述处理含结构组份和有机物质的混合物的方法，尤其是提供实现此方法的装置。
例如这样的方法用于处理残余废物。在DE19648731A1中描述了处理废物的方法，其中残余废物用过滤器处理。通过渗滤或提取，使用提取剂或洗涤剂从废物中浸提出有机组份和无机物质，在一特定的实例中可以浸提出水溶性脂肪酸。从过滤器中回收残余物，随后干燥，再燃烧或填埋。
发现使用此方法从残余废物中除去有机物质不能达到所要求的程度。
在WO97/27158A1中描述的处理生物废物的方法可以消除此已知处理废物的方法的缺点。此方法中使用一种新型的过滤器，其中废物通过水平(纵向)放置的反应器，并提供常压氧气(加工空气)使生物引发反应替代渗滤过程。
通入加工空气后，有机物质的单元被打开，释放出的有机物质被浸提液带走。为避免在废物中形成通道并引入剪切力，反应器提供搅拌器或循环装置，藉此废物在垂直(与浸提液和加工空气的流动方向平行)方向充分搅动，并能在传送方向上移动。
本方法的缺点是废物在反应器中的传送和混合上的花费很大，极大地增加了投资的成本。这样复杂的机械结构也蕴藏着装置因为反应器的传送系统的故障而停工的危险，因此对反应器的维护费用相对较高。这些由于必要的维修或反应器外围设备的故障引起的停工问题必须提供相应的缓冲空间才能缓解，其中需要提供反应器停工期间的废物的暂时存储。
然而本发明的目的在于提供处理含结构组份和有机组份的混合物的方法和装置，其中有机组份充分分解，且从设备角度上花费最少。
从工艺的角度上，权利要求1的特点可以满足此目的，从设备的角度上，则通过权利要求12的特点来实现。
由于在无需纵向或横向混合的情况下，使含结构组份和有机组份的混合物通过反应器，并通过使与移动方向平行或垂直的外力作用于混合物以避免通道形成的措施，使反应器的结构明显比以上描述的现有技术要简单，因为不必再提供从侧面搅动的搅拌器。外力优选从反应器的四周引入，例如通过设计合理的出料方式或注入气体，优选压缩空气。尤其当使用压缩空气时，还对松散材料使用剪切力，藉此散装材料的表面重组，混合物的颗粒分散成纤维状。
无需结构调整或改造，反应器可以用作过滤器和干燥器。
对于通过出料方式引入外力以避免形成通道，优选至少部分混合物循环使用，因此产生循环的传送单元会引入剪切力。
根据本发明流量控制可以使反应器的设计更紧凑简洁，其中将所有进料和出料单元部置在反应器的顶部或底部。
在一特别优选的实施方式中，使用压缩气体提供外力防止生成通道，并提供剪切力使表面重组，分散颗粒。优选压缩空气，其从反应器的四周注入松散材料(散装材料)。由于引入压缩空气，散装材料部分扩张，因此疏松材料的表面重组并因引入剪切力使得颗粒分散-提高了常压氧气和浸提液分解混合物时的质量传递面积。
在一特别优选的实施方式中，通过安装在反应器下部和/或底部的喷嘴提供压缩空气或加工空气。
根据本发明，优选混合物基本垂直(与重力方向一致)或水平通过反应器，这样混合物的传送方向基本与加工空气的方向几乎平行或垂直。
如果反应器用作过滤器，浸提流体优选从反应器顶部的布料器引入。
压缩空气的压力高于2巴，优选高于4巴，而加工空气的压力通常为0.5巴。
引入加工空气和/或压缩空气的喷嘴最好分开控制，这样可以调节反应器横截面上特定压缩空气的剖面图。
压缩空气的使用提供剪切力和防止通道形成，还可以提供同时发生的有氧过程中疏松材料所需的常压氧气，因此压缩空气基本上具有以下两个功能1．提供有氧分解所需的常压氧气，和2．引入剪切力。
在一更简单的实施方式中，通过在反应器底部的出料单元来提供外力防止在疏松材料中形成通道。例如，出料单元可以是刮板装置，或类似可以使混合物以层状出料的传送单元。这种变化还有一个优点，由于出料单元的向前运动使得在反应器底部的进料和出料开口总是敞开的，因此浸提液可以排出，压缩空气或加工空气可以分别进入疏松材料。螺旋式输送毯、可移动底板、贮料塔装料机也可以用作出料单元。当然这些出料单元也可以用于以上使用压缩空气的实施方式中。
因混合物优选以层状通过反应器，在连续过程控制中可以精确地确定混合物在反应器中的停留时间。因此参照生物分解可以优化通过的时间。对于出口处的溶液，由于搅拌器的纵向和横向搅拌，只能测定平均停留时间。
负载的加工空气或负载的压缩空气再分别进行废气净化，其中分离有机组份，净化后的空气再循环使用。
如果浸提液进行污水净化，可以进一步改善装置的能量平衡。污水净化过程使用生物气体装置，使得有机物质转化成生物气体。通过释放的生物气体的高能偶合，本发明的过程从能量的角度可以设计成基本自给自足的。
在上述的过程控制中，含有机物质的混合物进行所谓的水解，其中由于空气和浸提流体的共同作用，由于空气的有氧、嗜热加热使得有机物溶解并被酸化，再被浸提流体带走。就是说，由于设定特定的湿度和提供清洁的空气使得有机组份分解。
根据本发明混合物的加工还包括残余物的干燥。由于反应器中残余物的有氧、嗜热加热使得加热的能量消耗降到最低。为此，混合物在反应器中使用清洁空气，这样所得有氧加热的水蒸汽与提供的空气一起排出，同时残余物被干燥。只有在小装置中釜式操作条件下，干燥和水解才可以在同一反应器中进行。在大装置中，使用单独的反应器(干燥器)进行水解后的残余物的有氧、嗜热加热。事实上，这二种反应器可以在一个容器中彼此交替以n倍相连，这样可以连续进行多个水解/干燥步骤。
如果负载的浸提剂进行污水净化，可以进一步改善装置的能量平衡。污水净化过程使用生物气体装置，使得有机物质转化成生物气体。通过释放的生物气体的高能偶合，本发明的过程从能量的角度可以设计成自给自足的。
处理的固体在水解和/或有氧干燥步骤之后最好进行压缩。这里特定颗粒大小的固体压缩成特定几何形状，如丸状或饼状。压缩步骤使得进行处理的混合物进一步脱水，因此以下压缩后干燥-稳定的物体不能被洗脱。
例如，这物体可以储存，用作可供选择的矿物载能体的替代燃料，或进行垃圾填埋。
根据本发明此方法主要应用于废物的处理，但是原则上也可以用于其它含有机组份的混合物。
通常水用作洗涤剂，在本发明过程中循环使用。对混合物进行水解和嗜热干燥的空气与混合物的流动方向相反也可以平行。
本发明的其它的进展是其它权利要求的主题。以下通过示意图更详细地说明本发明的优选实施方式，其中
图1是反应器的剖视图，其中含有机组份的混合物在反应器中水解；图2说明进行有氧、嗜热干燥的反应器；图3说明的装置中多个参照图1和2进行水解和干燥的反应器串联安装；图4的装置说明在一个共用容器中含有串联的多个水解和/或干燥的反应器；图5是图4装置的俯视图；和图6和7是可供挑选的反应器的实施方式。
图1的工艺图解释了本发明的方法，和实施此方法的装置。因而，有氧水解(有氧生物引发反应和渗滤)在反应器1中进行。使用进料单元4把待加工的混合物2加入反应器1。待加工的混合物含大量的结构材料和有机物质。类似的混合物通常指家庭废弃物，生物废物和工业废物等。
反应器1设计成密闭容器，因此以下详细描述的物料流通过闸、阀等单元提供。
适当的反应器1优选钢或混凝土容器，在所示的实施方式中上述混合物(残余废物)从上方加入容器。
混合物中有机组份的绝大多数是短链化合物，大多吸附在表面。如果这表面被热水流包围，主要是不溶化合物水解并被洗脱。水解的程度取决于在反应器1中的停留时间。混合物中有刺激性气味的化合物和水解产物的水溶性很好，可以被洗脱。通过渗滤可以减少有机物，并对混合物除臭。细小的砂状颗粒与浸提流体(工艺用水)一起被带走。反应器1是密闭的，因此气味不会泄漏，并且废气按照以下详细的描述进行除臭。
在渗滤中，加工空气是额外提供的，藉此水提取的物化作用由于细菌分解的加强而增强。在有氧环境中，微生物开始分泌外酵素，其可以把颗粒状聚合物分解成单体，并溶解。
在渗滤中，接近10％的惰性物质(玻璃、陶瓷，沙)被解离，其与浸提流体一起被排出。在砂筛中进行分离，并同时提供补充喷淋进行砂洗。
参照图1的实施方式中，从重力的方向看加料单元4在反应器1的上端部分。
反应器1的下部至少含一个出料单元6，加工后且生物分解的混合物通过出料单元从反应器1回收。
在出料单元6的下方(图1的表示)反应器1还有一个收集器10，其用筛板8与反应室12分开。出料单元6的设计使得停留在筛板8上的混合物以分层的方式从反应器出料，在以下还会更详细地描述。并且筛板8的开口不被堵塞。
收集器10与空气连接导管14和浸提流体出口16相连。反应器1上部安装有另一空气连接导管18和浸提剂的布料器20。
用于混合物中有机组份的渗滤或提取的浸提流体(水)通过布料器20加入反应器，并通过出口16回收。为使流量控制更为简单，反应器1的板22向出口16倾斜，因此浸提流体可以在出口16的范围内收集。
图1所示的下空气连接导管14与空气传送单元24相连。根据空气传送单元(风扇、压缩机)的设计，反应器1中由下空气连接导管14向上空气连接导管18流动的气流25，或者由上空气连接导管18反向向下空气连接导管14流动的气流27可以调节。就是说，根据图1所示反应器1中通过混合物的空气流由下而上，或由上而下取决于空气传送单元24的设计。
浸提流体按照重力方向流动，从位于反应器1上方的布料器20向出口16流动。
从反应器1流出的浸提流体用污水处理装置26(厌氧过滤器)处理，再循环回布料器20。污水处理装置26在以下更详细地说明。
筛板8上的残余物以排料28的形式通过出料单元6回收，或以产物30的形式进一步加工，或作为循环物料32循环到进料单元4。排料28通过适当的分配单元34分成产物30和/或循环物料32，这些单元34，例如，可以是滑门、捕集器和布料导向器等。
就是说，恰当地调节分配单元34，一部分排料28作为循环物料32循环回反应器1，被用于混合物的发酵而使生物分解加速。
在传送单元的帮助下使全部或部分混合物循环，再在循环物料中引入剪切力，使得混合物的表面重组，颗粒分离形成纤维状。
为更好地理解，根据本发明下面更为详尽地对上述装置各个组成部分进行解释。
引入的混合物2事先用已知的手段机械处理后，具有特定的最大颗粒尺寸。通过合适的传送单元，例如通过传送带36把待加工的混合物2加到进料单元4中，其中进料单元4使得混合物均匀地分布在反应器的横截面上。在所示的实施方式中，进料单元4包括横向传送器38，其中混合物以附图平面和垂直于附图平面的方向分布，混合物通过分布在横截面上的给料斗40加入反应器1。
启动给料斗40或横向传送器38，混合物2以层状引入反应器1，因此在筛板8上实际上叠加在一起形成多层物料42。
选择反应器1的装填高度使得浸提流体的布料器20位于疏松材料的上方。例如布料器20可以是多个喷嘴44分布在反应器的横截面上，使得浸提流体可以均匀分布在多层物料42的最上层。
在图1所示的实施方式中，出料单元6设计成水平传送器的形式，这样筛板8上的底部每一层混合物可以水平方向出料。在所示的反应器1中出料单元6是按照WO95/20554A1描述的滑动底板或刮板。例如在现有技术中污水污泥贮料仓、堆肥处理装置中都使用类似的滑动底板，因此以下只对基本部分进行描述。
根据图1，滑动底板包括多个传送楔46，安装在推动杆48上，在水平方向有一定间隔(图1所示)。推动杆48在液压缸50或其它类似的动力装置的帮助下可以按与箭头52和54平行的方向往返运动。
面对出料开口的传送楔46的正面是垂直表面56，而后表面是斜面58。通过液压缸50相应的控制，推动杆48周期性地前后运动，其中推动杆48按箭头52的方向运动时(图1向左)混合物的最下层沿斜面58向上滑动，进入每一传送楔46的后空间。随后推动杆48按箭头54的方向反向运动时，物料被垂直表面56推动，传送到相邻的传送楔46的右侧或出料开口。就是说，传送楔46的高度决定每次混合物出料层的高度。为维持反应器1中提取条件的恒定，出料层的厚度应相当于物料供应的层厚度，而使相应的装填高度基本恒定。
正如开始已提及的，部分排料28可以循环到传送单元36或直接到进料单元4用作发酵物质(循环物料32)。原则上所有的排料28都可以用作循环物料32，这样的实例中混合物多次通过反应器1，例如只有在运转4次之后再作为产物30出料。
筛板8安装在出料单元6的下方，其网眼尺寸Z参照进行加工的混合物的组成和颗粒大小而选择。选择适当的推动杆48和传送楔46的结构，通过刮板的往返运动来清洁筛板8，而避免网眼堵塞。
物料层状地出料使得反应器1中混合物层自上而下沿垂直方向运动(图1)。
如上所述，空气传送单元24可以是风扇或压缩机，因此可以调节反应器1中的空气流动的不同方向。任何实例中反应器1的入口和出口范围的选择都必须使空气流通过混合物层时分布在整个反应器的横截面上。图1中空气流用虚线表示。
浸提流体按实线箭头的方向自上而下流过层状混合物，并负载上有机物通过筛板8流入收集器10。负载的浸提流体60由出口16回收，再进入污水处理装置26。后者含有异物分离器62，在其中异物64如沙、小圆石、悬浮物和漂浮物可以分离开。这些异物分离器62可以含沉降槽和撇沫器用于分离所提及的异物64。
不含异物但在水相中含有胶状有机化合物的浸提流体随后加入厌氧发酵罐66，如生物气体或污水处理塔装置。这厌氧的污水处理过程的代谢和生成的产物是甲烷和二氧化碳，有时还含有少量的硫化氢。所得的分解产物生物气体可以在适当的组式热电站转化成电和热。从生物气体回收的部分能量可以用于本发明的过程，使得从能量的角度讲本过程基本上自给自足。
初步试验说明处理一公吨家庭废弃物，产生接近80立方米的生物气体，其含有6.5千瓦的能量。
上述的实施方式中污水净化设备与反应器相连。或者浸提流体可以直接加入现有的污水净化设备中，或直接排入下水道中或用于其它处理步骤。该实例中所述用于其它处理步骤可以使用净水、工业用水或轻微污染的废水。
厌氧发酵罐66后紧接两段有氧后处理70，其中来自生物气体装置的处理污水进行后处理以使残余负荷最小，并消除氮气。
根据负荷与所实施的法规，生成的负载污水72进一步进行处理，或直接引入下水道系统。有氧生物步骤70中净化后的浸提流体通过布料器20供给反应器1。如图1所示，来自厌氧发酵罐66的处理后的工业用水部分可以直接进入布料器，而无需两段有氧生物步骤70，这对反应器1中生物分解有催化作用。
根据本发明通过在反应器1中的流量控制会产生有氧水解，并由于空气流过混合物2和用浸提流体调节混合物的湿度同时发生有氧、嗜热加热，其中有机物的单元被打开，释放出的有机物通过浸提流体排出。
有机物的分解一方面是由于可达到碳有氧分解生成二氧化碳(碳酸)，另一方面是浸提流体溶解、酸化并除去有机物。由于有氧、嗜热反应和同时进行的有机物分解，混合物的温度在提取过程中会有升高(接近例如，40-50℃)。温升会产生水蒸汽，水蒸汽通过供应的空气一起排出。排出的水蒸汽作为凝结物可以和空气一起供给上述的污水净化过程。
从反应器1中流出的空气含有分解产物二氧化碳和加热生成的水蒸汽。负载有机组份的废气可以供给生物过滤器，其中由于需氧微生物的作用而发生生物清洁。
开始使用纯水作为浸提流体，在装置启动之后有氧处理过程中溶解盐类使水酸化，并维持工艺参数接近恒定。水的略微酸化有利于可溶性有机物、无机物和水溶性脂肪酸的浸提。
此外图1所示，由于传送楔46的往返运动反应器1中的混合物2处于间歇式脉冲状态，藉此在混合物中引入剪切力、纵向和横向的外力，因而可能会形成的浸提流体和空气的流体通道被破坏。外力的大小要能破坏这些通道和开口，但不能破坏层状结构。
在图1所示的实施方式中，由刮板的运动引起脉冲；但也可选择如图6和7所示的其它方法在混合物2中引入剪切力，破坏可能生成的通道。
紧接上述的水解，就是说，在有机组份分解和浸提流体提取这些组份之后，排料28进行干燥。发现干燥最好在有氧条件下进行，因为这样可以消耗最少的能量来降低残余湿度。例如，在浸提流体通过布料器20之后进行类似的有氧干燥，因而水解之后只有空气通过混合物2。当空气流过潮湿的混合物2时，还可达到碳进一步有氧分解生成二氧化碳。此外，类似水解过程中，混合物由于微生物转化而加热，所生成的水蒸汽伴随通过的空气流一起排出。由于碳的有氧分解和水蒸汽的排放，降低了混合物的残余湿度，并且通过调节有氧干燥的时间可以方便地控制干燥底物的含量。
上述实施方式中，水解和有氧干燥是在同一反应器1中进行的，就是说反应器1同时用作干燥和渗滤，而没有进行改造，因而保证了装置结构的简单性。
或者根据图2，在图1的反应器1的下游安装一个干燥器，从反应器1排出的物料28进入此干燥器。这个有氧干燥器74基本上与图1中反应器1的结构相同，就是说，此实例中，混合物通过进料单元4进入带闸的容器中，在完全有氧干燥之后通过出料单元6排出。与上述反应器1不同，干燥器74装有多个空气连接导管14，垂直于附图平面排成一排，因此空气可以以平面的形式注入。干燥空气可以通过空气连接导管14和16提供和排出，其方向可以与混合物流动的方向相反或平行。
与图1反应器不同，图2中的干燥器74不含浸提流体的布料器20。
在有氧干燥器74中，出口处的干燥物料76部分作为循环物料78和/或排出干燥的产物80。待干燥的混合物通过干燥器74，再次优选以层状的形式，并用脉冲的剪切力、纵向和横向外力抑制通道的形成。当然根据图1这两步过程可以通过两个串联的反应器完成，第一反应器中提供空气和浸提流体进行水解，而第二、下游反应器中只提供空气进行有氧干燥。
图3所示的实施方式中，参照图1的三个反应器1a,1b,1c和参照图2的三个干燥器74a,74b,74c组合在一起。因此，三个反应器1a,1b,1c共用一个传送单元36，藉此混合物2可以供给单个反应器1a,1b,1c。通过适当的分配单元34，调节每个反应器1a,1b,1c的物料流量。
从单个反应器1a,1b,1c得到的排料28a,28b,28c依次通过分配单元34再循环作为循环物料32，或者依次作为产物30再进一步加工，或者作为排料28进行有氧干燥。因此，从反应器1a,1b,1c得到的排料28通过传送单元84和适当的分配单元34加入干燥器74a,74b,74c。
根据图3装置的示意图，混合物2还可以直接进行干燥，就是说，不经过反应器1。这个实例中，混合物已经含有相当部分的干燥物质，因而无需再湿洗。
来自干燥器74的排料，就是说干燥物质76a,76b,76c可以作为干燥产物86进一步加工，再作为循环物料78进行干燥，或者也可以作为中间产物88供给单元90进行脱水和/或压缩。
单元90用于来自图1和2中的反应器/干燥器的排料作进一步加工。例如，单元90可以是挤出机或干燥器/挤出式注压机，这样因机械作用和压力累积产生的热使中间产物88进一步脱水或干燥。
在单元90中提取后的残余废物中干燥物质的含量可以大于60％。在一优选的实施方式中，单元90还含有高性能的冲压机，其中提取后的脱水物料可以压成小丸。制成小丸所消耗的能量大概相当于小丸能量的1％，这时采用平均能量为14MJ/Kg。
依照单元90的设计，脱水的最终产物92可以是丸状、饼状或其它压缩形式。通过上述的加工步骤得到的产物无需再洗脱，没有排气现象，其特征在于含有大量的干燥物质，其相对于已知过程不必采用来自外界的热能干燥。
使用单元90脱水后的物料随后用堆肥处理或带式干燥进行干燥。在废物的机械-生物处理之后先进行传统的后分解，使得有机物进一步分解，并对浸提后的物料进行干燥。后分解可以很方便地在无掩蔽的坑中进行。生物所生成的物料的含量即使在渗滤之后仍然足够高，因此分解温度在4-6天之内升高到70℃。10-16天之内处理的残余物中干燥物质的含量达到80％。由于生物气体可以提取并在内燃机中转化成电能，干燥渗滤残余物的废热可以在上述过程中利用，因此后分解过程可以采用一个能节省空间的干燥过程。
当需要连续操作，选择图3所示的装置。为提高处理能力，装置可以增加模块(反应器1，干燥器74)。
根据需要，调节传送单元36和84与分配单元34(物料转向)可以以任意所需的顺序改变单个反应器、干燥器中的进料、出料或混合(循环物料)的顺序。
图4所示的实施方式中，容器96用二个隔离墙分成三个室腔或反应器1a,1b,1c。这些室腔与图1和图2的单元相符，在其中进行水解和/或有氧干燥。
一个共用的传送单元36与密闭容器96相连，藉此进行加工的混合物2加入容器96。通过共用的传送单元36和分配单元34混合物加入横向传送器38，传送器38在所示的实施方式中是布料吊车。布料吊车含有卸料管40，其通过布料吊车(横向传送器38)可以在容器96的整个横截面上活动。因此保证容器96的每一部分空间1a,1b,1c都可以加入层状混合物2。
处理后的混合物(排料28或干燥物料76)通过出料单元6排出。例如出料单元可以设计成图1所示。根据图4的变化，也可以在容器96底板范围装有侧面相邻的多个出料单元6a,6b,6c。在所示的实施方式中，如图4所示容器96设计成多室干燥器，含有空气连接导管14、18，其中只有空气连接导管18安装在上部。在这种变化例中，空气可以以顺流或逆流引入混合物。当然容器96也可设计成含有多个分室的反应器。图1-3所示的反应器/干燥器也可设计成含有多个侧面相邻的出料单元6。
排料28可以作为循环物料32通过分配单元34回到传送单元36，但也可作为产物30排出。
图5是图4中容器96的俯视图，用于解释混合物2的分布。因而，混合物2加入传送单元36，如传送带，再加入布料吊车38，其可在隔离墙98,99上方沿箭头100,101移动。布料吊车38装有一个可移动的或多个固定的卸料管40，可以覆盖每个分室1a,1b,1c的整个宽度(垂直图5)。
加工后的混合物沿箭头102的方向从容器96出料，这些排料28或者作为产物30，或者作为循环物料32通过适当的传送单元排出。循环物料通过传送带运回传送单元36，然后再次加入各分室1a,1b,1c。
在上述的实施方式中，通过出料单元6向疏松物料引入外力，防止生成通道，其在散装物料中引起波浪状垂直运动，使得散装物料的表面重组，并破坏通道。根据被加工的混合物的质量，有时外加的剪切力太弱，不足以使疏松物料产生所需的机械分散。因而在上述反应器1中循环物料32部分的含量就提高了，这样需要通过传送单元引入物料分解所需的剪切力。此处传送单元用于运送循环物料32。
从能量和物质消耗看，此变化例仍然优于起初描述的现有技术，因为现有技术中为了引入剪切力需要在反应器中使用搅拌器。
如果本发明的反应器/干燥器按照图6和7设计，可以进一步降低能量和设备上的花费。
在图1和2中描述的实施方式，加工空气通过一个或多个空气连接导管14分别注入反应器1或干燥器的底部，然后再通过筛板8进入散装物料(疏松物料)。但是图6和7所示的实施方式中，加工空气通过分布在反应器1的横截面上的多个喷管110注入，其喷嘴112开口位于疏松物料114的下部(如图6和7所示)。喷管110穿过筛板8和出料单元6-此实例中为滑动底板。
用于加工空气或压缩空气的喷管110各自通过控制阀116与压力管线118相连，喷管开口在蓄压器120中。后者与压缩机122相连，其中新鲜空气或由废气处理(生物过滤器)循环得到的空气24通过压缩机形成系统压力，就是指蓄压器120中的压力。控制阀116与工艺控制单元126相连，每个阀都可以单独开和闭。
控制阀116的开口横截面可以根据工艺控制单元126连续变化，因此加工空气/压缩气体的压力是可随意调节的。
蓄压器120中的系统压力优选高于4巴。喷管110的控制阀116的开口完全打开，压缩空气128从喷嘴开口向上逸出(图6和7所示)，并以最大压力按垂直方向流过疏松物料114，图6和7箭头的方向说明压缩空气128转向而横向流动。疏松物料在压缩空气128流过的范围内部分旋转或流动，因此散装材料的表面重组，通道被破坏。就是说，注入的压缩空气使得疏松物料114产生局部波浪状运动130，其从每一喷管110的喷嘴112向上运动通过疏松物料114。由于波浪状运动，产生混合物的相对运动，因此颗粒的表面被打开使得质量传递面积增加。因为压缩空气是脉冲地注入，控制阀116关闭之后疏松物料114停止运动，因此再次向疏松物料114引入剪切力，使得表面再次重组，通道被破坏。从反应器1逸出的负载的空气123供给生物过滤器。
注入压缩空气基本上有两种作用其一，按上述方式向疏松物料114引入剪切力；其二，提供水解和/或干燥所需要加工空气，因此剪切力的引入和加工空气的进料基本是组合在一起。模型计算说明，从本发明中压缩空气连接导管考虑，其所需的能量相对含搅拌设备的传统反应器降低达50％以上。
设计工艺控制126和控制阀116使得加工空气/压缩空气的压力可以随时间变化，因此在特定的时间段中用于干燥或水解的加工空气的压力较低(0.5巴)，但是在疏松物料114中没有明显地引入剪切力。根据加工的混合物的堆积高度和特性，间歇地供应压力较高的压缩空气(大于4巴)，使得产生上述的剪切力，而避免形成通道。
可以连续地调节反应器1中的多个压力喷管110的控制阀116，使得在与图6和7的附图平面平行或垂直的方向产生“膨胀波”，并通过疏松材料。
图6所示的实施方式的其余部分与上述的实施方式相应。就是说，混合物2通过进料单元4从上方以层状形式进入反应器1，并由于压缩空气的引入和其所造成的疏松材料的部分流化而使物料通过反应器时层状结构基本维持不变。加工的混合物通过出料单元6排出，并进行进一步处理。出料单元指滑动底板。
在图7所示的实施方式中，混合物2从反应器1的左前方进料，从反应器1的相反方向向下出料。因而，混合物以垂直排列的层状结构通过反应室12，层状结构在图中用标记1l到1n表示。就是说，混合物以水平方向(1)通过反应器，而图6的实施方式中运动沿着垂直方向。
图6和7所示的实施方式的其余部分与上述的实施方式相应，因此其余结构单元参照以上的解释。为方便起见，图6和7中其它结构单元的参照标记与图1中的相同。
简单地讲，图6和7所示的实施方式中，现有技术中所使用的搅拌器被“压缩空气搅拌器”替代，选择适当的压缩空气的压力，使得层状结构基本被保留。由于分布在反应器1横截面上的控制阀116可以单独控制，疏松物料114可以有意识地脉冲给予压力，使得可以根据过程需要引入剪切力，就是说根据加工的混合物质量和在反应器1中的停留时间采用压缩空气或加工空气。申请人保留对图6和7以及1-5中变化例设立独立的权利要求的权利。
提供一种处理含结构组份和有机物质的混合物的方法，和实现此方法的装置。根据本发明，脉冲地或周期性地对混合物使用外力，以避免在疏松堆积物中形成浸提流体或加工空气的流体通道。
权利要求
1．一种处理含结构组份和有机物质的混合物(2)的方法，其中混合物(2)以疏松物料的形式回收，并且于反应器1中通过通入加工空气流和/或加入浸提流体进行有氧分解或有氧干燥，使得可溶的有机组份排出，其特征在于在接近垂直和/或平行于所说混合物的运动方向对所说混合物(2)给予脉冲的或周期性的外力。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于所说疏松物料(114)分解所需的外力由压缩空气提供。
3．根据权利要求1或2的方法，其特征在于压缩空气或加工空气分别通过所说反应器(1)的上部和/或底部的喷嘴(112)供给。
4．根据权利要求3的方法，其特征在于加工空气和压缩空气通过所说相同的喷嘴(112)供给。
5．根据以上权利要求的任意一种的方法，其特征在于所说反应器(1)进行连续操作，并且混合物按与加工空气接近平行或垂直的方向通过上述反应器(1)。
6．根据以上权利要求的任意一种的方法，其特征在于浸提流体通过在所说反应器(1)的顶部的布料器(44)供给。
7．根据以上权利要求的任意一种的方法，其特征在于压缩空气以高于2巴，优选高于4巴的压力供给。
8．根据以上权利要求的任意一种的方法，其特征在于所说处理的混合物(2)通过安装在所说反应器(1)的底部的出料单元(6)取出，通过该出料单元向疏松物料单独或外加引入外力。
9．根据以上权利要求的任意一种的方法，其特征在于所说有氧分解后进行所说混合物的有氧干燥。
10．根据权利要求4的方法，其特征在于所说混合物(2)连续经过多个分解和/或干燥步骤。
11．根据以上权利要求的任意一种的方法，其特征在于所说分解和/或有氧干燥步骤后进行混合物的压缩。
12．一种装置，特别用于实施按照以上权利要求的任意一种的方法，该装置包括反应器(1,74,96)，该反应器装有进料单元(4)用于混合物的引入，其中用于引入加工空气的入口(14,18)安装在所说反应器(1,74,96)的底部和/或顶部；和/或用于浸提流体的布料器(20)安装在垂直反应器(1,74,96)的顶部，其特征在于扰动单元(6,112)，藉此向所说反应器(1,74,96)中所含的混合物(2)施加脉冲的或周期性的外力。
13．根据权利要求12的装置，其特征在于所说扰动单元是压缩空气系统(22,120,116,110,112)，从而可以提供压缩空气对疏松物料(114)施加剪切力。
14．根据权利要求13的装置，其特征在于所说压缩空气系统包括开口在所说反应器(1)底部并与由压缩机(122)供给的蓄压器(120)相连的喷嘴(112)。
15．根据权利要求13或14的装置，其特征在于所说压缩空气系统与控制单元(126)相连，通过该控制单元压缩空气或加工空气的压力可以变化。
16．根据权利要求13-15中的任意一种的装置，其特征在于压缩空气和加工空气可以通过所说压缩空气系统共同供给。
17．根据权利要求13-16中的任意一种的装置，其特征在于用于净化和循环加工空气和/或压缩空气的气体净化系统。
18．根据权利要求13-17中的任意一种的装置，其特征在于所说扰动单元至少部分由位于所说反应器(1,74,96)底部的出料单元(6)构成。
19．根据权利要求13-18中的任意一种的装置，其特征在于多个反应器(1,74,96)串联地安装，而且多个反应器(1,74,96)连有共用的加料单元(4)，藉此可以供给待处理的所说混合物(2)。
20．根据权利要求13-19中的任意一种的装置，其特征在于用于将所说待处理的混合物进行压缩、脱水和成型的压缩单元(90)。
全文摘要
提供制备含结构组份和有机组份的混合物的方法,此外还提供实现此方法的装置。根据本发明,周期性地或脉冲地用力撞击混合物以避免在疏松堆积物中形成洗液或加工空气的流体通道。
文档编号B09B3/00GK1325370SQ99813006
公开日2001年12月5日 申请日期1999年11月4日 优先权日1998年11月6日
发明者帕特里克·缪勒 申请人:帕特里克·缪勒