專利名稱：用于垃圾處理的方法和混合反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1和21前序部分的用于處理廢料，特別是垃圾的方法和混合反應器。
背景技術：
例如由PCT/EP02/09855已知這種類型的方法。這種垃圾處理方法的問題是在生物處理時所用的處理用水的處理。這種水帶有必須在引入凈化裝置/下水道之前去除的有機物。希望循環使用處理用水，其中去除有機物的處理水級分作為循環水回輸，用以進行生物處理。
但是已經證明，在傳統的解決方案中，只有利用很高的裝置技術上的花費，才能降低到無故障地進行處理過程所要求的以及法律規定所要求的有機物組成成分的最低濃度以下。
發明內容
與此不同，本發明的目的是，提供一種用來處理廢料的方法和混合反應器，這種方法中使處理用水的處理比常規方案簡單。
按照本發明這個目的通過具有權利要求1特征的方法和具有權利要求21特征的混合反應器來實現。
因此本方法包含一個處理用水的處理步驟，在此步驟中對去除了有機物的處理用水進行脫氮(Entstickung)，從而脫氮的處理用水可重新輸送給處理過程或進行進一步的處理。
這種脫氮最好在一帶有一氣提塔的氣提裝置(Strippereinrichtung)內進行，向氣提塔內沿噴入的廢水的逆流的方向吹送空氣，并在它后面連接一催化劑塔，以使氨氣轉化成氮。
另一種可供選擇的方案設想一種帶氣提塔的氣提裝置，向氣提塔內沿噴入的處理用水的逆流的方向噴入飽和蒸汽，并在所述氣提塔后面連接一冷卻器，以冷凝排出的蒸汽混合物。
也可以選擇將多個相同或不同的氣提裝置相互組合在一起。
如果在氣提裝置前添加堿液(Lauge)，還可以進一步改進處理過程的效率。通過堿液提高處理用水的pH值并使氨氣溶解在處理用水中。
用本發明的處理用水的處理方法可以處理來自滲濾、物質溶解器(Stofflser)(攪碎器)或一厭氧(anaerob)過程的渾濁水或排出水。迄今為止，處理用水的處理方法必須分別和廢料生物處理的類型相匹配。
可以通過超濾進一步減少處理用水中的固體成分。這種超濾過程可以配設氯化物、磷酸鹽等的沉淀物。
處理用水的生物學處理最好借助于混合反應器進行，所述混合反應器在其底部側有一污泥/淤渣(Schlamm)排出裝置、在其頂部側有一用來粉碎所形成的漂浮層的裝置。
為了對所形成的生物氣體/沼氣(Biogas)進行脫硫，在反應器頂部可以噴入空氣或氧氣。
為了改善物質交換過程，混合反應器可以配備一氣體壓入裝置，通過所述裝置周期性地對所形成的污泥床施加壓力。
在一定的處理條件下，通過浮選(Flotation)分離一部分固體是有利的。
在混合反應器內處理帶有有機物的處理用水前，對所述帶有有機物的處理用水進行砂洗是特別有利的。
在砂洗后面可以連接一砂子沉降和沉淀裝置，以便濾掉留下的最細的砂子，并使鹽、惰性物質等的沉淀不在混合反應器內進行。
可以在篩分階段分離固體、漂浮物和纖維。
緊接著混合反應器內進行的處理用水處理之后的物理化學處理(PCA)可以包括一逆滲透(過程)，以從處理用水中分離渾濁水、鹽等。
下面借助于示意圖詳細說明本發明的優選實施例。其中圖1示出用來用滲濾或攪碎裝置進行需氧垃圾處理的方法的原理圖，圖2示出在帶有接著的分離步驟的滲濾或攪碎中固體和水的處理，圖3示出PCA裝置的第一實施例，圖3.1示出在第一PCA廢水處理后的兩個氣提塔的前后順序連接，圖4示出PCA裝置的第二實施例，圖5示出按圖3和4的方案的組合，圖6示出用混合反應器處理垃圾的方法方案的總體視圖，圖7示出帶有連接在前面的砂沉降和沉淀反應器的混合反應器，圖8示出用來進行厭氧垃圾處理的帶一發酵裝置的方法方案的局部視圖，以及圖9示出圖2中所示方法的一種變型方案。
具體實施例方式
圖1示出用于對環境造成負擔的、特別具有50％至65％的干燥物質含量(TS-Gehalt)的廢料的需氧處理的方法方案，例如垃圾、大廚房下腳料、食品工業下腳料、蔬菜和其它重新生長的有機廢料、污水污泥和發酵污泥和來自飲料制造的生物殘余物—例如含糖糊狀物(Maischen)—的處理。
對環境造成負擔的有機物質1通過直接輸入2或者通過滲濾裝置4或攪碎裝置5的連接在前面的機械處理裝置3輸入。
機械處理裝置3具有篩分、分選和粉碎步驟，其中篩分級分3.1在顆粒尺寸為50mm至250mm時最好輸送給滲濾裝置4，而在顆粒尺寸＞250mm時最好輸送給粉碎裝置5。在篩分級分3.1的最大顆粒尺寸約為50mm時，它最好輸送給一干發酵裝置6(圖8)。為了分離高熱值、大表面的物質，如薄膜、紙板和紙，設置一篩分溢出裝置3.2。同樣還設有用于篩分和分選步驟的裝置3.3，以分離出不同顆粒尺寸的雜質，如例如機械零件、木條，黑色金屬和有色金屬，以及惰性物質和礦物等。分離出來在固體物質根據其特性的不同進行后續處理15或重新利用。例如含金屬的固體可以送回煉鋼工業，木材類固體送回造紙工業，以及將礦物質或礦物存放在棄置場(Deponie)。
滲濾裝置4可以是一按德國專利DE19648731A1的滲濾裝置，其中在一滲濾器內洗去廢料級分的有機組分，殘余物在干燥后例如進行焚燒，此外還可以采用帶一臥式箱形或圓柱形滲濾器的箱式滲濾裝置，例如在WO97/27158中所示的那樣，以及按德國專利DE10142906A1的沸騰滲濾裝置，按照這個專利滲濾器在處理用水的沸騰區內工作。
在滲濾器或容器4、5內設置一可旋轉的機械攪拌裝置4.1，以使物料堆(Haufwerk)循環滾動和混合。在容器4.5的頂部加入沖洗水9.4，利用所述沖洗水將有機物從物料堆中洗出，然后作為帶有大量有機物的排出水4.3從容器4.5的底部排出。出口設置在一篩網底部4.2的下游，以避免固體物質流出。
去除了有機物的固體物質4.4通過提取裝置從容器4.5中取出，并輸送給具有一分選壓力機10以及一沉浮分離裝置14的分離步驟(圖2、9)。排出水4.3直接輸送給沉浮分離裝置14。
通過輸入的沖洗水9.4和含大量有機物的排出水4.3的量以及在容器4.5內的逗留時間或停留時間確定容器4.5中的平均TS含量，并且所述TS含量大致為20％至35％。根據裝置的不同停留時間為2至50小時。
可選用的攪碎或物質溶解裝置5具有一攪碎容器5.5，在它里面設一高速運行的攪拌裝置5.1，以粉碎所輸入的含大量有機物的物質1。物料堆中的有機物由用從頂部輸入的沖洗水9.4稀釋并通過攪拌裝置5.1的剪切力進入溶液/溶解。
大面積的輕物質5.3通過位于上部的機械排出裝置5.2排出，以進行后續處理15。排出裝置5.2設計成叉狀，這里表示成篩網。溶解的有機物和固體5.4一起通過底部的提取裝置排出，并將其輸送給分選壓力機10和連接在它后面的沉浮分離裝置14。
通過輸入沖洗水9.4將攪碎容器5.5內的TS含量調整到5％至10％。在攪碎裝置5內物質溶解和分離過程進行約1至3個小時。
在分選壓力機10和沉浮分離裝置14中產生的物質流5.7和9.3(分別)作為殘余物流5.7輸送給后續處理15和(作為)去除了固體物質的含大量有機物的液體9.3輸送給按本發明的生物氣體裝置9(圖1、6、7)。
由殘余物流5.7可以獲取黑色和有色金屬或可利用的礦物質和礦物，從而按規定的存放標準—例如Z2—存放在棄置場內的。此外富含有機物的混合物可以被過濾，以進行生物后續處理，如堆制肥料，例如直至實現等效的鑒定證明或在專門設置的棄置場的存放標準，并濾出雜質，以進行處理。
帶有有機物的液體9.3輸送給一生物氣體裝置9(圖1、6、7)，以進行厭氧分解。這里通過這樣的方法使液體9.3去除所攜帶的物質(entfrachten)，即借助于甲烷細菌使有機成分轉化，并通過一氣體發生管7輸送給生物氣體燃燒裝置8，用以產生能量。
去除了有機物的發酵水離開生物氣體裝置9，并作為吸收性的沖洗水9.4輸送給沖洗過程4、5作為處理用水。
沖洗水9.4的一個支流9.6輸送給一超濾裝置13，和/或一傾析器(Dekanter)和/或一篩帶壓力機或一機械式邊縫過濾器。這時產生的固體-水混合物16.1作為壓塊16.2輸送給后續處理15，并可以部分地作為接種污泥(Impfschlamm)16.3摻入來自沉浮分離裝置14的含有有機物的液體9.3。在超濾裝置13中產生的壓力水16輸送給按本發明的物理化學處理裝置(PCA裝置)21、22、23、24進行脫氮。
壓力水16在PCA裝置21、22、23、24中去除氮。這時產生這樣的物質流，所述物質流作為無鹽水或滲透物23.5輸送給含有有機物的液體9.3，或作為凈化的無鹽工作水23.6輸送給沉浮分離裝置14。所產生的其它物質流，例如氨水濃縮物24.2被儲存起來，并例如用于大型火力設備(Groβfeuerungsanlage)如熱電站和垃圾焚燒設備的脫氮。所產生的固體物質23.3輸送給后續處理15。在PCA之后存在的含氮廢氣22.13和凈化的水蒸汽24.5排放到環境中。參照圖3，3.1、4和5連同連接在前面的超濾裝置13對按本發明的脫氮進行詳細說明。
圖2示意性地示出在帶有圖1中的連接在后面的分離步驟10、14的滲濾或攪碎裝置4、5中的方法流程。
原則上在滲濾裝置4和攪碎裝置5后面的固體物質流4.4、5.4的路線是相同的。主要的區別在于，在滲濾裝置4后面不必連接沉浮分離裝置14，從而將物質流輸送給生物氣體裝置9，相反對于攪碎裝置5沉浮分離裝置14是必需的，以便將漿狀物(固體)從物質流5.4中濾出。但是下面為了簡化在這兩種方法中都中間連接有沉浮分離裝置14。
另一個區別在于，在攪碎裝置5中不產生輸送給沉浮分離裝置14的排出水4.3，而是取而代之形成輕物質5.3，所述物質輸送給后續處理15。
在滲濾器4中滲濾后，滲濾出的固體4.4輸送給分選壓力機10，排出水4.3輸送給組合的浮選和沉浮分離裝置14。在分選壓力機10中將壓塊12與廢水10.1分開，并將其輸送給后續處理15。
在攪碎處理4中，輕物質5.3輸送給后續處理15，固體物質5.5同樣輸送給分選壓力機10。
分選壓力機10的沒有大塊固體的廢水10.1輸送給一混合器14.1.5，在該混合器中，廢水借助于一鼓風機14.1.4與空氣混合，接著以輕微的過壓通過底部的吹入裝置14.1.6將其吹入沉浮分離裝置14的分離池14.1。由于廢水10.1富含空氣和以過壓吹入，與已知的壓力卸荷浮選相比極大地提高了分離能力和分離速度。
滲濾器4的含有有機物的排出水4.3在頂側輸送給分離池14.1，在那里排出水和廢水10.1混合，并且將漂浮物14.1.1和沉降物14.1.2從這種混合水中分離出來。
漂浮物14.1.1浮起并形成一漂浮覆蓋層。通過位于上部的機械裝置14.1.3取出漂浮物14.1.1，并通過輸送管14.1.7將其輸送給分選壓力機10，以附加地進行脫水。
沉降物14.1.2—如砂子、石頭和金屬件—在分離池14.1內向下沉降，并通過一排出和輸送裝置14.1.8排出。根據應用目的的不同它們被通過輸送管14.1.9輸送給一后續處理15或通過輸送管14.1.10引入清洗階段14.2，以分離砂子和惰性物。
在清洗階段14.2內，根據存放法規Z2，通過沖洗使砂子去除有機物，以將其用作建筑材料，例如用于道路建設。在一帶一圓錐形底面的有利的立式圓塔形容器內沉降物或者砂子-液體混合物14.1.2通過輸送管14.1.10從頂側加入容器內，并借助于通過加入裝置14.2.6加入的PCA-裝置21，22，23，24的凈化的工作水23.6清洗。為了減少工作水23.6的消耗，可以在混合器14.1.5內通過一鼓風機14.1.4給工作水23.6摻入空氣。空氣和工作水23.6可以連續或斷續地以及相互分開地加入容器。
這里已經證明，如果在容器內使用一未示出的尤其是緩慢運行的攪拌裝置，以便在砂子液體混合物內引入剪切力，從而便于有機物與砂子分離，則是有利的。
砂子14.2.2在容器內向下沉降，有機物組分14.2.1漂浮在上面，并作為有機物-工作水混合物14.2.3排出。去除了有機物的砂子14.2.9通過排出和輸送裝置14.2.8從底側排出，用作建筑材料，或加到壓塊12中并進行后續處理15。
含大量有機物的廢水14.1.11由分離池14.1輸送到一篩分階段14.3。
將兩個含有有機物的液流14.1.11、14.2.3通過輸入管14.2.7混合地引入篩分階段14.3。篩分階段14.3最好具有一內部設有涂層的具有約0.5至1.5mm網眼尺寸的滾筒篩或振動篩14.3.1，從而分離出包含在液流14.2.7中的纖維，殘余物和塑料顆粒。這時所產生的糊狀物質14.2.10被排出，并通過一輸送裝置14.2.4和輸送管14.2.5、14.2.6輸送給分選壓力機，以進行脫水。可選地，糊狀物質14.2.10也可以通過輸送管14.2.5、14.2.11重新輸送給滲濾裝置4。
通過篩14.3.1并積聚在底部的沉浮分離裝置14的含大量有機物的液體9.3按圖1輸送給生物氣體裝置9，其中生物氣體裝置9的去除了有機物的發酵水一方面作為吸收性的沖洗水9.4重新輸送給滲濾裝置4或攪碎裝置5，另一方面作為支流9.6流過超濾裝置13和PCA裝置21、22、23、24。
圖3詳細示出本發明優選的PCA裝置。超濾裝置13的壓力水16在熱交換器17內加熱到必要的處理溫度。為了提高pH值，向加熱的壓力水18內添加堿液19，從而使壓力水18內的氨以溶解狀態存在。在一氣提裝置22中借助于預熱的空氣22.2處理混合水20，以使氨氣以約90％的效率從水中分離出來。
氣提裝置22具有一氣提塔22.1，在上部區域借助于噴淋裝置22.4將混合水20加入氣提塔。噴入的混合水20在氣提塔22.1內向下流動，其中為了擴大交換面在氣提塔22.1內裝入一填充體包22.6。同時通過進氣鼓風機引入的加熱空氣22.2按逆流流過混合水22。在理想情況下，通過一熱交換器22.7將空氣22.2加熱到和混合水20相同的溫度。通過逆向流動的預熱空氣分離/釋放出包含在混合水20中的氨，作為含氨的廢氣22.3離開氣提塔22.1。去除了氨的水22.5積聚在氣提塔22.1底部，并被輸送給一逆滲透器23。為了達到約90％的氣提效率，最好將混合水20的pH值提高到＞10，并且混合水20和加熱的空氣22.2的溫度調整到60℃。
將廢氣22.3輸送給一催化劑塔22.8，以氣態存在的氨在催化劑塔內分解，并還原成氮氣，而氫氧化成水。在開始時借助于加熱器22.9將催化劑塔22.8預熱到必要的工作溫度。如果在廢氣22.3中存在足夠的氨，則進一步的過程可以自熱地進行，即包含在廢氣22.3中的有害物質提供了必要的反應熱。如果在壓力水16中的銨含量至少為約2000mg/l，便可滿足這個條件。如果銨含量下降到2000mg/l這個大致的邊界值以下，則必須輸入熱能。
廢氣22.3作為用水蒸汽飽和的并帶有氮氣的殘余空氣22.11離開催化劑塔22.8。殘余空氣22.11在一冷卻器或冷凝器22.12內冷卻，并在此后作為含氮N2的廢氣22.13排到環境中。
去除銨的部分作為冷凝物22.10離開催化劑塔22.8，所述冷凝物輸送給逆滲透器23。
在逆滲透裝置23中，通過分子薄膜技術，借助于容器23.1中的高壓裝置23.2擠壓氣提塔22.1的水22.5中的和催化劑塔22.8的冷凝物22.10中的有害物質穿過薄膜。水分子作為所謂的滲透物23.5實際上無鹽地離開容器23.1。這種滲透物23.5可以例如部分地作為工作水23.6用在上述清洗階段14.2中，或混入引入生物氣體裝置9中的含有大量有機物的液體9.3中(圖1和6)。鹽分子和其它雜質連同污水23.3作為濃縮物23.4離開容器23.1。接著將所述濃縮物23.4干燥，例如通過在一真空沸騰干燥裝置中進行蒸發，然后將其輸送給后續處理15。
按照圖3.1，也可以將多個氣提塔22前后順序連接。在兩個氣提塔22、22’前后順序連接時，氨含量可以降低99％。
含有氨的混合水20輸送給第一氣提塔22.1，在第一凈化步驟后排出去除了最多90％氨的水22.5。通過泵22.5.1將這種水22.5輸送到第二氣提塔22.1’，在那里對其進行一個凈化步驟，接著去除了最多99％氨的水22.5’到達逆滲透器23。兩個氣提塔22.1、22.1’的含氨廢氣22.3、22.3’輸送給上述催化劑塔22.8。
圖4表示一用來處理壓力水16的PCA裝置21的另一個實施例的原理圖，所述壓力水具有最多約2000mg/l的銨含量、約5000mg/l的氯化物含量和約2000mg/l的化學需氧量(CSB含量)。
在熱交換器17中加熱超濾裝置13的壓力水16，并在混入用來提高pH值的堿液19的情況下將其作為加熱的混合水20從頂測輸送給氣提塔21.1。混合水20通過噴淋裝置21.4噴入氣提塔21.1并向下運動，這里其物質交換面通過填充體包21.6擴大。同時逆向噴入飽和蒸汽21.2，所述蒸汽例如借助于一蒸汽發生器或垃圾蒸汽發生器21.7產生，通過這樣引入蒸汽，混合水20中的銨最多可以減少99％。將銨從混合水20中洗出，含氨的廢蒸汽21.3輸送給一個具有冷卻器塔或冷凝塔24.1的冷卻裝置24。含氨的廢蒸汽21.3被冷卻，得到具有約25％氨的氨水濃縮物NH4OH 24.2。所述濃縮物24.2放在一儲存器24.3內，并可以如參照圖1已經說明過的那樣，用于大型火力設備如熱電站和垃圾焚燒設備24.4的脫氮。這里氨氣噴入燃燒部，并由此抑制NOx的形成。
可選地，也可以使濃縮物24.2干燥，例如通過在一真空沸騰干燥裝置中蒸發，接著將其輸送給后續處理15。
在冷凝時分離出來的、基本上無氨的水蒸汽24.5排入環境中。
去除了氨的水21.5在底側從氣提塔21.1中排出，并輸送給前面所述的逆滲透器23。
圖5示出圖3和4的原理圖的組合，其中廢水中的銨含量同樣最多可下降99％。此外，所產生的氨廢水濃縮物24.2減少到不造成處理問題的量。
這個組合具有兩個串聯連接的氣提裝置22、21。如由圖3可知，在第一氣提裝置22中將加熱的空氣21.2吹入氣提塔21.1，如由圖4可知，在第二氣提裝置22中，向氣提塔21.1內噴入飽和蒸汽21.2。
第一氣提塔22.1的含氨廢氣22.3輸送給一氣提催化器22.8。去除了氨的水22.5與氣提催化器22.8的冷凝液21.10混合，并作為混合水20.1通過泵22.5.1輸送給第二氣提裝置21的氣提塔21.1。
如前所述，第二氣提塔21.1的含氨廢蒸汽21.3輸送給冷卻裝置24，并在那里冷凝。含氨的水21.5按上述方法輸送給逆滲透器23。
圖6表示垃圾處理的方法方案，主要具有一滲濾裝置4或攪碎裝置5和一用于在沖洗處理過程4、5中產生的富含溶解的有機物和殘存原料的液體9.3的物質分離和處理裝置10、14，液體9.3輸送給按本發明的混合反應器9。
在已知生物氣體裝置中液體9.3在充分混合的一級到兩級的攪拌容器反應器中發酵，這時有機物轉變成生物氣體，通常采用機械攪拌系統或氣體壓入循環系統作為攪拌裝置。液體9.3在這種攪拌容器反應器內的逗留時間為約18至24天。
與這種已知方案不同，在本發明的混合反應器9中約2至4天的逗留時間便足夠了。此外本發明方案有利的是，利用沉浮分離裝置14(參見圖2)形式的預處理階段可將從攪碎裝置5中分離出來的液體9.3同樣輸送給混合反應器9，因為這個預處理階段14已充分地將固體從液體9.3中濾出。
混合反應器9具有一絕緣的圓柱形容器9.1。在底側通過一噴入裝置9.3.3這樣地在容器9.1的橫截面上噴入預處理的液體9.3，以形成約2m/h的上升速度。借助于甲烷細菌從噴入的液體9.3.2中分離出來的有機組分在混合反應器9內向下沉降，并在那里形成一污泥床9.2.1。污泥床9.2.1用作發酵階段和用來沉淀例如惰性物質、氯化物和磷酸鹽的反應床。通過污泥排出裝置9.8從容器9.1中排出摻有沉淀的惰性物質和鹽的排出污泥9.10。通過在液體9.3進入混合反應器9之前混入的沉淀劑9.7促進沉淀。
為了促進物質轉化，即促進甲烷氣的分解和更好地凈化含有機物的液體9.3.2，在一填充體包或一由散料或塊狀單元組成的固體床9.2內布置甲烷細菌。物質轉化的增加特別是基于反應面擴大和反應活性的細菌污泥的固定。反應面達到約200m2/m3至300m2/m3。
污泥排出裝置9.8具有至少一個帶刮除件的滑動底板裝置9.8.1和至少一個螺桿輸送機9.8.3。滑動底板裝置9.8.1表示成液壓缸活塞單元9.8.2的活塞桿，刮除件固定在此活塞桿上。其中，活塞桿的每次移出運動中—即圖6中向右的運動—將排出污泥9.10輸送給螺桿輸送機9.8.3。可通過閥9.8.4關閉螺桿輸送機9.8.3的排出口。
去除了有機組分的液體通過頂部從容器9.1中排出，并作為沖洗水9.4輸送給滲濾裝置4或攪碎裝置5，以及作為支流9.6輸送給帶有相連的PCA裝置21、22、23、24的超濾裝置14。
為了避免由漂浮物9.11.1形成漂浮覆蓋層，在聚積在容器9.1內的噴入的液體9.3.2的表面下方附近設置一水平攪拌裝置9.11。水平攪拌裝置9.11可以用垂直攪拌裝置等代替。
為了對污泥床9.2.1和填充體包9.2施加剪切力，周期性地用一鼓風機或壓縮機9.15通過管道9.14和氣體壓入噴嘴9.14.1噴入氣體9.14.2。所述氣體最好從輸送給生物氣體燃燒裝置的生物氣體中提取出來。這種氣體噴入起抑制在填充體包9.2內形成通道的作用，并使老的死亡的細菌污泥從填充體包9.2中釋放出來，并根據重量的不同作為漂浮物9.11.1浮起或作為沉降物與排出污泥9.10一起排出。
為了使生物氣體脫硫，在頂部設置一脫硫腔9.12。在該腔內通過帶有流量控制裝置的鼓風機9.13噴入空氣或氧氣9.13.2。為了避免生物氣體-空氣混合物爆炸，空氣成分最大為2.0％。通過這樣噴入空氣，生物氣體中的硫作為元素硫9.13.1沉淀，所述元素硫形成在漂浮覆蓋層9.11.1的表面上。元素硫9.13.1不能再溶解，并在混合反應器9內向下沉降，在那里它和排出污泥9.10一起排出。
從沖洗水9.4中分出一支流9.6并將該支流輸送給超濾裝置13。在超濾裝置13之后，將銨含量為約1000mg/l至3000mg/l的壓力水16輸送給PCA裝置21、22、23、24，在這里如上所述地進行脫氮(圖3、3.1、4和5)，并作為脫氮的工作水23.6將其重新混入含有機物的液體9.3。
在超濾裝置13中產生的TS含量為約4％至8％的固體-水混合物16.1作為壓塊16.2輸送給后續處理15，和/或作為用于混合反應器9的接種污泥16.3同樣混入含大量有機物的液體9.3。
此外支流9.6用作用來調整工作溫度的循環水9.5。這里循環水9.5在熱交換器9.5.1中加熱，并與含有機物的液體9.3混合。
圖7示出一種按圖1和6的用于利用生物氣體裝置9’處理垃圾的方法的可選方案的原理圖，所述裝置的前面連接砂子沉降和沉淀反應器25。前面連接這樣的反應器25有這樣的優點，即砂子沉降和沉淀過程不在混合反應器9中進行，因此可以省去結構上復雜的污泥排出裝置9.8。
試驗表明，砂子沉降時間約為1小時，沉淀時間最多延續5分鐘。因此容器25.1的尺寸和幾何形狀按至少1小時的停留時間設計。
砂子澄清和沉淀反應器25具有一帶一用來強制引導容器25.1內的液流的浸入壁25.2的圓柱形容器25.1。浸入壁25.2從容器蓋向底側的螺桿形排出裝置25.4的方向延伸，其中在浸入壁25.2和排出裝置25.4之間形成一用于液流的流道。
含有有機物的液體9.3與沉淀劑9.7混合，并將其輸入容器25.1。液體9.3繞浸入壁25.2流動，這時砂子和沉淀的產物，例如氯化物如磷酸鹽積聚在容器底部上，并被排出裝置25.4作為排出污泥9.10排出。
去除了砂子和沉淀的產物的液體9.3.1從頂側由容器25.1中排出，并將其輸送給混合反應器9，以進行上述的進一步處理。
代替隔壁25.2也可以采用混合裝置或者將混合裝置與隔壁25.2相組合。特別是在存在重金屬的情況下，采用混合裝置是有利的，因為重金屬需要較長的接觸時間，其中可以在容器25.1的輸入管內附加設置混合裝置。
圖8示出用來利用滲濾裝置4或攪碎裝置5處理垃圾的可選方案。這里所示的方法建立在采用干式發酵裝置6的基礎上。因此這個方法方案沒有設置按本發明的混合反應器9。
發酵裝置6具有一用來實施在隔絕空氣情況下的發酵過程—即厭氧發酵—的發酵容器。例如在瑞士公司Kompogas AG(www.kompogas.ch)的系統中、奧地利的Baustoff und Recycling Verband(BRV，www.brv.at)、Branko和法國公司Valorga Int.SAS(www.stainmuller-valorga.fr)采用了這種類型的發酵容器。
在Kompogas和BRV的方案中，在混入在用厭氧細菌接種的情況下從發酵過程中取出的接種劑6.4的情況下，以及在用處理用水10.2稀釋后，含有機物的物質1的機械處理3的篩分級分或新垃圾3.1用泵和輸送裝置6.3通過頂部的送料管6.5加入發酵容器。發酵物6.7通過攪拌裝置6.1周期性地循環，并通過機械作用輸送到一位于下部的出口處。通過一未示出的外殼加熱器和一未示出的送料管6.5內的熱交換器保持處理熱。
在Dranko和Valorga的方案中，和按Kompogas和BRV方案的裝置一樣，在新鮮垃圾3.1在摻入接種劑6.4和處理用水10.2的情況下接種和稀釋，并借助于泵和輸送裝置6.3通過送料管6.5將其送入發酵容器并使之循環。
和Kompogas及BRV的方案不同，Dranko/Valorga的發酵容器6設計成鋼或混凝土結構的立式圓柱形元件，在內腔中沒有機械攪拌裝置。在Branko的方案中，循環只通過泵和輸送裝置6.3進行。在Valorga的方案中，通過一帶有底部附近的噴槍6.2的氣體壓入系統進行循環，通過噴槍用＞8bar的沖擊壓力對發酵物6.7進行沖擊式的加載。
在Dranko和Valorga的方案中，過程溫度通過外殼加熱器和泵及輸送裝置6.3或送料管6.5內的熱交換器，以及將蒸汽直接噴入新鮮垃圾3.1來調整。
根據發酵裝置6，由發酵過程厭氧產生生物氣體的過程在發酵容器內進行，其中所形成的生物氣體在頂部通過氣體發生管7輸送到氣體燃燒裝置8。
可以由這種具有約55％至65％的甲烷成分的生物氣體通過成組熱電站(Blockheizkraftwerk)產生熱量和電能，可選地，生物氣體也可以輸送給直接燃燒裝置，或通過專門的具有甲烷濃縮處理的氣體處理過程獲取氣態車用燃料。
按Kompogas的方案，在停留至少18天后，和在Valorga的方案中最多25天后，發酵物6.7作為發酵塊6.6離開發酵容器，并輸送給至少兩個分離階段10、11，以產生可處理的廢水。
第一分離階段通常是一分選壓力機10，在所述壓力機中從含有機物的廢水10.1中分離壓塊12，并將壓塊添加給后續處理15。廢水10.1具有至少＞12％的TS含量，并將其輸送給第二分離階段11。廢水10.1的一個支流作為處理用水10.2混入新垃圾3.1。
第二分離階段同樣可以是一分選壓力機11。第二分離階段11的壓塊12.1同樣可以輸送給后續處理15。第二分離級11的廢水11.1以開頭所述的方法輸送給超濾裝置13。
來自超濾裝置13的固體-水混合物16.1作為壓塊16.2與前面的分離階段10、11的壓塊12、12.1混合，并輸送給后續處理15。這時混合物可以具有35％至45％的TS含量。超濾裝置13的最多具有5％的TS含量的壓力水16輸送給按本發明的PCA裝置21、22、23、24，以進行凈化和脫氮(圖3、3.1、4、5)。
前期試驗表明，在一定的垃圾成分時，可采用一種比按圖2的方法方案簡單的方法來處理所產生的物質流。在圖9中示出了這種簡化的方法。這種方法在機械處理3、滲濾或攪碎裝置4、5和分選壓力機10上基本上相當于在圖2中所述的實施例，因此對所述分離階段不再說明。
在分選壓力機10之后存在的廢水10.1以及在滲濾中產生的排出水4.3在所述簡化的方法中不再輸送給分離池14.1，而是直接輸送給清洗階段14.2。包含在廢水10.1和排出水4.3中的砂子在容器中向下沉降，有機組分14.2.1向上浮起，并作為有機物-工作水混合物14.2.3排出。
在要求干凈砂子14.2.9的情況下用工作水或公共用水(Gemeindewasser)23.6進行有機物的沖洗。在砂子上可能附著有機污物的情況下，采用來自篩分階段14.3的去除了纖維和砂子的含有機物的廢水9.3作為清洗水，這種水輸送給生物氣體反應器9，以制造生物氣體。
去除了有機物的砂子14.2.2通過排出和輸送裝置14.2.8排出，并作為物質流14.2.9(根據洗滌劑的不同或多或少地去除了有機物)根據流動轉向器/混合器14.1.12的閥的調整狀態不同而用作建筑材料等，或進行后續處理15。
有機物-工作水混合物14.2.3輸送給篩分階段或漂浮物和纖維材料分離裝置14.3。將含有機物的液流14.2.3和通過輸送管14.2.5回輸的來自設置在篩分階段14.3下游的分選壓力機14.3.2的壓力水14.3.3輸送給階段14.3。輸送給篩分階段14.3的壓力水14.3.3的成分又通過一流動轉向器/混合器14.1.12來調整。這種壓力水可選地或同時也可以輸送給清洗階段14.2或滲濾器4或攪碎裝置5。
通過如在按圖2的方法方案中所用的篩分階段14.3，無砂子和沉淀物的含有機物的水通過縫隙尺寸/網眼尺寸為0.5至1.5mm的篩網(滾筒篩或振動篩)去除纖維和漂浮物。這種糊狀物質14.2.10通過上述分選壓力機14.3.2脫水，可選地，通過物料轉向器14.1.12單獨收集所述物質，或將其輸送給后續處理15。壓力水14.3.3—如上所述—通過輸送管14.2.5根據污染程度不同重新輸送給篩分階段14.3、清洗階段14.2，或輸送給滲濾裝置4或攪碎裝置5。
如上所述，此時將在篩分階段14.3，在底部上形成的基本上無固體物質的含有機物的液體9.3輸送給生物氣體裝置9或部分回輸給清洗階段。
用來處理處理用水的各個部件實際上可以任意組合。本申請人保留對各組件(14.1、14.2、14.3、9、21、22、23、24、25)及其組合和按圖1-9的裝置分別提出獨立的權利要求的權利。
本發明公開了一種用來機械和生物地處理廢料、特別是垃圾的方法，其中設置一的物理化學處理裝置(PCA)，用于對去除了有機組分的壓力水進行脫氮，并公開了一帶有固體床，污泥排出裝置和用來攪碎漂浮覆蓋層的裝置的混合反應器。
附圖標記表1 含有機物的物質 2 直接輸入3 處理裝置 3.1 篩分級分、新垃圾3.2 篩分溢出裝置 3.3 用于篩分和分選步驟的裝置4 滲濾裝置 4.1 攪拌裝置4.2 篩網底部 4.3 排出水4.4 固體物質 4.5 容器5 攪碎裝置 5.1 攪拌裝置5.2 排出裝置 5.3 輕物質5.4 固體物質 5.5 攪碎容器5.7 殘余物流 6 發酵裝置6.1 攪拌裝置 6.3 泵和輸送裝置6.4 接種劑 6.5 送料管6.6 發酵塊 6.7 發酵物7 氣體發生管 8 生物氣體燃燒裝置9 生物氣體裝置，混合反應 9’ 帶有連接在前面的砂沉降器 反應器的生物氣體裝置9.1 容器 9.2 填充體包、固體床9.2.1 污泥床 9.3 含有機物的液體9.3.2 噴入的液體 9.3.3 噴入裝置9.4 去除了有機物的沖洗水 9.5 循環水9.5.1 熱交換器 9.6 支流9.7 沉淀劑 9.8 污泥排出裝置9.8.1 滑動底板裝置 9.8.2 液壓缸活塞單元9.8.3 螺桿輸送機 9.8.4 閥9.10 排出污泥 9.11 水平攪拌裝置9.11.1漂浮物 9.12 脫硫腔
9.13 鼓風機 9.13.1元素硫9.13.2 空氣、氧氣 9.14 管道9.14.1 氣體壓入噴嘴 9.14.2氣體9.15 鼓風機，壓縮機 10分選壓力機10.1 廢水 10.2 處理用水11 分選壓力機 11.1 廢水12 壓塊 12.1 壓塊13 傾析器、篩帶壓力機、超 14沉浮分離裝置濾裝置，過濾裝置(機械邊縫式過濾器)14.1 分離池 14.1.1漂浮物14.1.10輸送管 14.1.11 廢水、液流14.1.12流動轉向器/混合器(閥)14.1.2沉降物14.1.3 機械裝置 14.1.4鼓風機14.1.5 混合器 14.1.6吹入裝置14.1.7 輸送管 14.1.9輸送管14.2 清洗階段 14.2.1有機組分和漂浮物14.2.2 砂子和重物 14.2.3有機物-工作水混合物，液流和漂浮物14.2.4 輸送裝置 14.2.5輸送管14.2.6 加入裝置 14.2.7加入管14.2.8 排出和輸送裝置 14.2.9去除了有機物的砂子14.2.10糊狀物 14.2.11 輸送管14.3 篩分階段 14.3.1滾筒篩或振動篩14.3.2 用于漂浮和纖維的分選壓 14.3.3壓力水力機14.3.5 脫水的漂浮物和纖維 15后續處理16 壓力水 16.1 固體-水混合物
16.2壓塊 16.3接種污泥17 熱交換器 18 加熱的壓力水19 堿液 20 混合水20.1混合水 21 氣提裝置21.1氣提塔 21.2飽和蒸汽21.3含氨的廢蒸汽 21.4噴淋裝置21.5去除了氨的水 21.6填充體包21.7蒸汽發生器，垃圾蒸汽發 22 氣提裝置生器22’ 第二氣提裝置 22.1氣提塔22.1’ 第二氣提塔 22.2空氣22.3廢氣 22.3’ 含氨廢氣22.4噴淋裝置 22.5去除了氨的水22.5水 22.5.1 泵22.6填充物包 22.7熱交換器22.8催化劑塔 22.9加熱器22.10 冷凝物 22.11 殘余空氣22.12 冷凝器 22.13 含氮廢氣23 逆滲透器 23.1容器23.2高壓裝置 23.3固體物質23.4濃縮物 23.5滲透物23.6工作水 24 冷卻裝置24.1冷卻和冷凝塔 24.2氨水濃縮物24.3儲存器 24.4用于在大型火力設備中的脫氮24.5無氨水蒸汽 25 砂子沉降和沉淀反應器25.1容器 25.2隔壁25.3砂子、沉淀的產物 25.4排出裝置
權利要求
1.用來處理廢料，特別是垃圾的方法，包括-機械地處理垃圾-生物地處理垃圾，通過輸入處理用水(10.2、9.4、14.2.11)溶解和/或去除有機組分-通過使有機組分與處理用水(4.3、14.1.10、14.1.11)分離來處理含有機物的處理用水(4.3、14.1.10、14.1.11)，其特征為處理用水的處理步驟包含一物理化學處理(PCA；21，22，23，24)，以對去除了有機組分的處理用水(9.6)進行脫氮。
2.按權利要求1所述的方法，其特征為PCA具有至少一個氣提裝置(21，22，22’)，以分離溶解在處理用水(16)中的氨氣。
3.按權利要求2所述的方法，其特征為將處理用水(20)噴入一氣提塔(22，22’)內，并在這里用空氣以逆流噴射所述處理用水。
4.按權利要求3所述的方法，其特征為采用一用來使氨氣轉化成氮和水的催化劑塔(22.8)。
5.按權利要求2所述的方法，其特征為處理用水(20.1)噴入氣提塔(21)內，并在這里以逆流向所述處理用水噴射飽和水蒸汽。
6.按權利要求5所述的方法，其特征為采用一用來將氨氣轉化成氮和水的冷卻器(24)。
7.按權利要求2至6之任一項所述的方法，其特征為一帶有空氣輸入裝置的氣提裝置(22)與一帶有空氣輸入裝置的第二氣提裝置(22’)或一帶有飽和蒸汽噴入裝置的氣提裝置(21)串聯連接。
8.按權利要求2至7所述的方法，其特征為在氣提裝置(21、22、22’)的上游向處理用水(18)加入堿液(19)。
9.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為PCA包含一用來分離有害物質、鹽等的逆滲透器(23)。
10.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為生物處理在滲濾裝置(4)、攪碎裝置(5)或發酵裝置(6)中進行。
11.按權利要求10所述的方法，其特征為在PCA裝置(21，22，23，24)的前面連接一處理用水(9.6)的超濾裝置(13)。
12.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為處理用水(9.3)的處理包括氯化物、磷酸鹽等的沉淀。
13.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為處理用水(9.3)的生物處理在一帶有固體床(9.2)的混合反應器(9)內進行，所述反應器具有一污泥排出裝置(9.8)和/或用來破碎漂浮覆蓋層的裝置(9.11)。
14.按權利要求13所述的方法，其特征為采用一用來將空氣/氧氣(9.13.2)噴入混合反應器(9)頂部的裝置(9.13)。
15.按權利要求13或14所述的方法，其特征為混合反應器(9)具有一氣體壓入裝置(9.15)，以周期性地給所形成的污泥床(9.2.1)和固體床(9.2)施加剪切力。
16.按權利要求13，14或15所述的方法，其特征為在混合反應器(9)的脫硫腔(9.12)內對所形成的生物氣體進行脫硫。
17.按包含權利要求11和12的組合的方法，其特征為在超濾裝置(13)中產生的固體-水混合物(16.1)的一部分作為接種污泥(16.3)在下游添加給沉淀物。
18.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為處理用水(4.3)的處理包括用來排出固體物質的浮選分離(14)。
19.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為處理用水(14.1.10)的處理包括一設置在處理用水的生物處理之前的砂洗階段(14.2)和/或篩分階段(14.3)，以分離漂浮物和纖維。
20.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特征為在砂洗(14)后面設置一砂子沉降和沉淀裝置(25)，以使最細的砂子沉降和使磷酸鹽、惰性物質等沉淀。
21.特別是用來實施按上述權利要求之任一項所述的方法的混合反應器，具有一固體床(9.2)、一污泥排出裝置(9.8)和一用來破碎漂浮覆蓋層的裝置(9.11)。
22.混合反應器，具有一脫硫腔(9.12)和一用來噴入空氣/氧氣的噴入裝置(9.13)，以對所形成的生物氣體進行脫硫。
全文摘要
本發明公開了一種用來機械和生物地處理廢料，特別是垃圾的方法，其中設有用于對去除了有機組分的處理用水進行脫氮的物理化學處理過程(PCA)，本發明還涉及一中帶有固體床、污泥排出裝置和用來破碎漂浮覆蓋層的裝置的混合反應器。
文檔編號C02F103/06GK1761621SQ200480007467
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月17日 優先權日2003年3月17日
發明者C·威德默, M·施米德, T·恩格爾哈德 申請人:埃斯卡有限公司