專利名稱：包括配裝的底物沉渣輸送機(jī)構(gòu)的發(fā)酵裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生物降解含有機(jī)物的底物并獲得降解所產(chǎn)生的生物 氣體的發(fā)酵裝置，其包括封閉的長條形容器，容器在前端具有用于底物的 加料口，在容器相反端具有用于處理后底物的出料口，并且具有至少一個(gè) 生物氣體的排氣口，容器具有多個(gè)反應(yīng)室單元，每個(gè)反應(yīng)室單元包括多個(gè) 單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的攪拌機(jī)構(gòu)，攪拌機(jī)構(gòu)具有做圓形運(yùn)動(dòng)的攪拌葉片和橫向于容器 的縱伸長度布置的攪拌軸，用于充分混合底物，以及本發(fā)明涉及該發(fā)酵裝 置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
背景技術(shù)：
針對(duì)含有機(jī)物的底物如生物垃圾、食品生產(chǎn)殘余或者再生原材料的發(fā) 酵，人們分為所謂的濕法發(fā)酵和干法發(fā)酵。在濕法發(fā)酵中，由底物產(chǎn)生可 流動(dòng)的懸浮物，此懸浮物在生物氣體反應(yīng)器如發(fā)生內(nèi)環(huán)流的環(huán)流反應(yīng)器中 被處理，而在干法發(fā)酵中，底物例如在一端被送入封閉的臥式容器中，在 產(chǎn)生生物氣體的情況下，借助攪拌機(jī)構(gòu)被翻拋循環(huán)，處理后底物在另一端 從容器中被排出。
當(dāng)要進(jìn)行厭氧處理的底物富含固體并因而所需要的、稀釋至其固體濃
度小于約15%的濕法工作區(qū)的稀釋作業(yè)不經(jīng)濟(jì)時(shí)，或者說當(dāng)在濕法工藝中 一般需要但成本高昂的雜質(zhì)卸料因其它工藝技術(shù)的原因而不需要時(shí)，干法 發(fā)酵法是濕法發(fā)酵法的替代方案。干法發(fā)酵優(yōu)選在發(fā)酵槽入口處的固體含 量等于或小于35。/。時(shí)進(jìn)行并且可以按立式反應(yīng)器或臥式反應(yīng)器來實(shí)行。
干法發(fā)酵在被用于廢棄物處理和殘余垃圾處理時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)酵前所 收下的原材料的制備處理成本低。在粗大雜質(zhì)減少且發(fā)酵用碎塊隨后被粉 碎至20毫米至60毫米以后，在被計(jì)量投入發(fā)酵反應(yīng)器前一般不需要對(duì)例 如木材、塑料、玻璃以及砂石做進(jìn)一步的雜質(zhì)卸料。
獲得低的爐料預(yù)處理技術(shù)成本的代價(jià)就是發(fā)酵槽本身會(huì)出問題。由于 發(fā)酵媒介中的有機(jī)化合物與發(fā)酵槽長度有關(guān)地出現(xiàn)生化變化，所以固體濃 度本身在加料口和出料口之間從干燥底物的35%減小至小于干燥底物的
20%,并且粘度,人30000mPas至60000mPas減小到小于5000mPas。如果 如上所述的能沉積和能漂浮的雜質(zhì)盡量層次穩(wěn)定不變地分散在富含固體 的爐料中，則所述雜質(zhì)因發(fā)酵槽中的發(fā)酵媒介的自身變化的材料性能被調(diào) 動(dòng)起來，這傾向于導(dǎo)致沉淀層和漂浮層的形成。 一般安置在發(fā)酵槽中用于 改善物質(zhì)傳遞和物質(zhì)脫氣的攪拌機(jī)構(gòu)還促進(jìn)了此分散離析。
因此，尤其在臥式干燥發(fā)酵槽中，除了攪拌機(jī)構(gòu)以外，還有主要用于 輸送沉渣和排除沉渣的專用裝置。
因此，在歐洲專利授權(quán)公告號(hào)EP0617120B1中專門描述了刮板，它在 發(fā)酵槽的底板上通過借助推桿傳來的運(yùn)動(dòng)朝著物質(zhì)變稀薄方向把沉渣送 向反應(yīng)器端頭。
就是說，在此已知的構(gòu)造中，為了混合和雜質(zhì)排除，需要使用獨(dú)立的 裝備，這提高了生產(chǎn)技術(shù)成本和管理工程成本。尤其是維修和故障排除帶 來嚴(yán)重的問題，因?yàn)槠淇赡荜P(guān)系到發(fā)酵槽的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是如此設(shè)計(jì)開頭所述類型的發(fā)酵裝置以及該發(fā)酵 裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，除了攪拌機(jī)構(gòu)本身的均質(zhì)功能和脫氣功能外，在不影響 發(fā)酵槽的入口和出口之間的固體流活塞流特性的情況下，將同時(shí)引起沉渣 移向發(fā)酵槽端頭和抑制變硬的漂浮覆層的形成。
根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)酵裝置中如此完成該任務(wù)，攪拌軸相互間以小于攪 拌機(jī)構(gòu)直徑的軸間距布置，因而攪拌葉片在攪拌軸旋轉(zhuǎn)時(shí)掃過重疊區(qū)。
此時(shí)，本發(fā)明源于如歐洲專利授權(quán)公告號(hào)EP0617120B1所述的現(xiàn)有技 術(shù)。此已知的發(fā)酵裝置具有可單獨(dú)控制的橫置的多個(gè)攪拌機(jī)構(gòu)單元，它們 把發(fā)酵槽拆分成一組一個(gè)接一個(gè)的假想的反應(yīng)室單元(攪拌單元)。這些類
括因攪棒冒出液面而導(dǎo)致的漂浮覆層破碎，而發(fā)酵物質(zhì)排出和底物定量投 料共同產(chǎn)生水平的活塞流。此時(shí)，單獨(dú)借助推架來完成沉渣的輸送。在此 已知的發(fā)酵裝置中，多個(gè)攪拌軸按照以下方式布置在發(fā)酵槽中，攪拌軸相 互間的距離大于攪拌機(jī)構(gòu)直徑。
從已經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí)的理論觀點(diǎn)出發(fā)，事實(shí)令人吃驚地表明，此攪拌系 統(tǒng)也可以被用于沿發(fā)酵槽的底板有目的地輸送沉渣。對(duì)此，充分利用了從 流動(dòng)沙丘中知道的、因物質(zhì)從迎風(fēng)側(cè)輸送至背風(fēng)側(cè)所造成的水平移動(dòng)作
用。此時(shí)的輸送工具為攪拌葉片，如果至反應(yīng)器底板的距離被相應(yīng)設(shè)定了， 則攪拌葉片沿容器縱軸線的橫向?qū)⒊猎榫鄢啥?。不過，在當(dāng)時(shí)常見的攪 拌機(jī)構(gòu)形狀和軸間距的情況下，此輸送過程的進(jìn)展效率不高，而且可能完 全停頓或者說甚至導(dǎo)致攪拌機(jī)構(gòu)卡住，這取決于干燥底物的含量、物質(zhì)粘 度和雜質(zhì)含量。
在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，攪拌葉片在其外端上具有多 個(gè)攪棒，這些攪棒與容器寬度相關(guān)地被分開并以相互錯(cuò)開的方式布置。顧 名思義，沉渣丘堆應(yīng)保持足夠小，以便能移動(dòng)。為此，所述多個(gè)攪棒與反
應(yīng)器寬度相關(guān)地被分開并且相互間最好錯(cuò)開120度角或90度角地安置在 攪拌軸上。在綜合考慮其攪拌軸以小于攪拌機(jī)構(gòu)直徑的軸間距布置的攪拌 系統(tǒng)的特殊形狀的情況下，可以從幾何形狀上按所期望的方式預(yù)先確定在 旋轉(zhuǎn)攪棒之間的死角空間內(nèi)的沉渣丘堆的最大高度。如果相鄰的攪拌機(jī)構(gòu) 的S走轉(zhuǎn)方向相同，則沉渣會(huì)在其中一側(cè)沉積下來，在另一側(cè)又^皮后面的攪 拌機(jī)構(gòu)的、錯(cuò)位運(yùn)轉(zhuǎn)的、咬合的攪棒鏟走并經(jīng)底板被送往下一個(gè)丘堆。借 助橫向分開且錯(cuò)開布置在攪拌軸上的攪棒，避免攪棒與整個(gè)寬度相關(guān)地同 時(shí)插入沉渣中和由此出現(xiàn)的力學(xué)超載所帶來的損傷。另外，粗大的物質(zhì)不 會(huì)在側(cè)向上夾卡在攪棒和容器壁之間。
以下措施是適當(dāng)?shù)?，在發(fā)酵裝置的出料區(qū)內(nèi)設(shè)有靠近底板的抽排接 管—，用于排出送至那里的沉渣。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的一個(gè)改進(jìn)方案，尤其在 處理具有特殊沉渣性能的發(fā)酵物質(zhì)時(shí)，就結(jié)構(gòu)而言，在發(fā)酵裝置的出料區(qū) 內(nèi)形成帶有斜壁的集料箱，抽排接管結(jié)束在斜壁的最低點(diǎn)。
本發(fā)明還涉及一種用于生物降解含有機(jī)物的底物并獲得降解所產(chǎn)生 的生物氣體的方法，在此方法中，底物被裝入封閉的長條形容器中并在容 器中流過多個(gè)反應(yīng)區(qū)，底物在這些反應(yīng)區(qū)中借助分別被單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)攪 拌機(jī)構(gòu)被翻拋循環(huán)，攪拌機(jī)構(gòu)具有圍繞橫向于容器的縱伸長度設(shè)置的軸做 圓形運(yùn)動(dòng)的攪拌葉片，并且降解產(chǎn)物從所述容器被排出。
就方法而言，按以下方式完成所提出的任務(wù)，相互間按小于攪拌機(jī)構(gòu) 直徑的軸間距布置的相鄰攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌葉片被如此控制，攪拌葉片以有 間隙的方式工作。由此保證相鄰攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌葉片本身沒有相互阻擋。
最好使相鄰攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌葉片同方向旋轉(zhuǎn)。通過同方向旋轉(zhuǎn)，沉渣 會(huì)在其中一側(cè)沉積下來，在另一側(cè)又被相鄰攪拌機(jī)構(gòu)的、錯(cuò)位運(yùn)轉(zhuǎn)的、咬 合的攪棒伊走，并且經(jīng)底板被送往下一個(gè)丘堆。本發(fā)明適用于具有攪拌機(jī)構(gòu)^t黃置的臥式容器的所有發(fā)酵裝置。尤其是 當(dāng)處理容易沉積的底物時(shí)，可以非常有利地采用本發(fā)明。
總之，本發(fā)明將以低投資成本為代價(jià)提供一種技術(shù)上完美的解決方 案，用于在發(fā)酵物質(zhì)混合的同時(shí)排出堆積在發(fā)酵槽中的沉渣。對(duì)此， 一個(gè) 突出的優(yōu)點(diǎn)是，與發(fā)酵裝置中的待處理底物相關(guān)的活塞流特性不再受沉渣 出料的干4尤。


以下，將結(jié)合附圖示意所示的實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中 圖1示出了發(fā)酵裝置。
具體實(shí)施例方式
圖l表示發(fā)酵裝置，它具有封閉的臥式容器l,該容器在前端具有用 于待處理底物的加料口 2,在相反端具有出料口 3和4。例如由生物垃圾 或再生原材料構(gòu)成的底物將通過喂料螺桿5被送入容器1的加料口 2。在 容器l內(nèi)設(shè)有橫向于容器軸線布置的多個(gè)攪拌機(jī)構(gòu)6,每個(gè)攪拌機(jī)構(gòu)具有 一個(gè)橫向于容器軸線取向且被單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的攪拌軸11。在攪拌機(jī)構(gòu)6的攪拌
葉片上裝有多個(gè)攪棒12,所述多個(gè)攪棒與容器寬度相關(guān)地被分開并且相互 錯(cuò)開120度角地被安置在攪拌軸上。此外，攪拌軸11相互間以小于攪拌 機(jī)構(gòu)直徑的軸間距布置，從而出現(xiàn)攪棒12相互咬合。附圖標(biāo)記13表示相 鄰的攪拌機(jī)構(gòu)6的重疊區(qū)(咬合區(qū))。通過在構(gòu)建階段從幾何形狀上確定軸 間距和攪拌機(jī)構(gòu)直徑，可以從技術(shù)上以所期望的方式預(yù)先確定在旋轉(zhuǎn)的攪 棒12之間的死角空間內(nèi)的沉渣丘堆的最大高度。當(dāng)相鄰的攪拌機(jī)構(gòu)6同 方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，沉渣將在其中 一側(cè)沉積下來并且在另 一側(cè)又被后面的攪拌機(jī) 構(gòu)的、錯(cuò)位運(yùn)轉(zhuǎn)的、咬合的攪棒伊走，并經(jīng)過底板被運(yùn)送至下一個(gè)丘堆。 在處理過程中在容器內(nèi)產(chǎn)生的生物氣體通過排氣口 15從容器1中被排出。 被送至發(fā)酵槽端頭的沉渣丘堆14到達(dá)出料口 4的區(qū)域，在此區(qū)域里，干 燥底物和富含沉渣的底板碎料從容器1中被排出。含少量固體的液體在容 器的上部區(qū)域經(jīng)出料口 3被送出。在一個(gè)后接的容器16中，發(fā)酵物質(zhì)將 被分離出來并被送往脫水壓力機(jī)18。沉析出的發(fā)酵殘余物最終通過輸出管 路19被排走，而高壓水例如作為液肥經(jīng)管路20被送走。根據(jù)需要，腐爛 物和高壓水通過返回管路17被回送至容器1的前端。
權(quán)利要求
1.一種用于生物降解含有機(jī)物的底物并獲得降解所產(chǎn)生的生物氣體的發(fā)酵裝置，包括封閉的長條形容器(1)，所述容器在前端具有用于底物的加料口(2)，在所述容器(1)的相反端具有用于處理后底物的出料口(3，4)，并且具有至少一個(gè)生物氣體的排氣口(15)，所述容器(1)具有多個(gè)反應(yīng)室單元，每個(gè)所述反應(yīng)室單元包括多個(gè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的攪拌機(jī)構(gòu)(6)，各所述攪拌機(jī)構(gòu)具有做圓形運(yùn)動(dòng)的攪拌葉片(7)和橫向于所述容器(1)的縱伸長度放置的攪拌軸(11)，用于充分混合底物，其特征在于，所述攪拌軸(11)相互間以小于攪拌機(jī)構(gòu)直徑的軸間距(7)布置，因而所述攪拌葉片在所述攪拌軸(11)旋轉(zhuǎn)時(shí)掃過重疊區(qū)(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵裝置，其特征在于，所述攪拌葉片在其 外端上具有多個(gè)攪棒(12),所述多個(gè)攪棒關(guān)于所述容器(l)的寬度被分開并 且以相互錯(cuò)開的方式布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)酵裝置，其特征在于，在所述發(fā)酵裝 置的出料區(qū)內(nèi)，設(shè)有靠近底板的用于排出沉渣的抽排接管(4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)酵裝置，其特征在于，所述容器(l)在所 述發(fā)酵裝置的出料區(qū)內(nèi)具有帶有斜壁的集料箱，所述抽排接管(4)結(jié)束于所 述斜壁的最低點(diǎn)。
5. —種用于生物降解含有機(jī)物的底物并獲得降解所產(chǎn)生的生物氣體個(gè)反應(yīng)區(qū)，所述底物在所述多個(gè)反應(yīng)區(qū)t^"助分別被單獨(dú)驅(qū)i的多個(gè)攪拌 機(jī)構(gòu)(6)被翻拋循環(huán)，其中所述攪拌機(jī)構(gòu)具有圍繞橫向于所述容器(1)的縱伸 長度布置的軸(ll)做圓形運(yùn)動(dòng)的攪拌葉片，并且降解產(chǎn)物從所述容器(l)中 被排出，其特征在于，以小于攪拌機(jī)構(gòu)直徑的軸間距相鄰布置的所述攪拌 機(jī)構(gòu)(6)的攪拌葉片被如此控制，即所述攪拌葉片以有間隙的方式工作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，使相鄰的所述攪拌機(jī)構(gòu) 的攪拌葉片同方向運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本文描述一種用于生物降解含有機(jī)物的底物并獲得降解所產(chǎn)生的生物氣體的發(fā)酵裝置。為了在發(fā)酵裝置中翻拋循環(huán)底物并同時(shí)卸出堆積的沉渣而提出，具有橫置的攪拌軸(11)的多個(gè)攪拌機(jī)構(gòu)以小于攪拌機(jī)構(gòu)直徑的軸間距一個(gè)接一個(gè)地布置在發(fā)酵裝置中。由此一來，攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌葉片(7)在攪拌軸(11)旋轉(zhuǎn)時(shí)掃過重疊區(qū)(13)。沉積在發(fā)酵裝置底板上的沉渣通過此方式從前端被送往發(fā)酵裝置的出料區(qū)。
文檔編號(hào)C12M1/113GK101360816SQ200680051325
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者G·蘭漢斯, R·西金格, T·比克納, U·哈勒 申請人:林德-Kca-德累斯頓有限公司