CN101360816B - 包括配装的底物沉渣输送机构的发酵装置及其运转方法 - Google Patents
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Abstract
本文描述一种用于生物降解含有机物的底物并获得降解所产生的生物气体的发酵装置。为了在发酵装置中翻抛循环底物并同时卸出堆积的沉渣而提出，具有横置的搅拌轴(11)的多个搅拌机构以小于搅拌机构直径的轴间距一个接一个地布置在发酵装置中。由此一来，搅拌机构的搅拌叶片(7)在搅拌轴(11)旋转时扫过重叠区(13)。沉积在发酵装置底板上的沉渣通过此方式从前端被送往发酵装置的出料区。
Description
技术领域
本发明涉及用于生物降解含有机物的底物并获得降解所产生的生物气体的发酵装置，其包括封闭的长条形容器，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处理后底物的出料口，并且具有至少一个生物气体的排气口，容器具有多个反应室单元，每个反应室单元包括多个单独驱动的搅拌机构，搅拌机构具有做圆形运动的搅拌叶片和横向于容器的纵伸长度布置的搅拌轴，用于充分混合底物，以及本发明涉及该发酵装置的运转方法。
背景技术
针对含有机物的底物如生物垃圾、食品生产残余或者再生原材料的发酵，人们分为所谓的湿法发酵和干法发酵。在湿法发酵中，由底物产生可流动的悬浮物，此悬浮物在生物气体反应器如发生内环流的环流反应器中被处理，而在干法发酵中，底物例如在一端被送入封闭的卧式容器中，在产生生物气体的情况下，借助搅拌机构被翻抛循环，处理后底物在另一端从容器中被排出。
当要进行厌氧处理的底物富含固体并因而所需要的、稀释至其固体浓度小于约15％的湿法工作区的稀释作业不经济时，或者说当在湿法工艺中一般需要但成本高昂的杂质卸料因其它工艺技术的原因而不需要时，干法发酵法是湿法发酵法的替代方案。干法发酵优选在发酵槽入口处的固体含量等于或小于35％时进行并且可以按立式反应器或卧式反应器来实行。
干法发酵在被用于废弃物处理和残余垃圾处理时的优点是，发酵前所收下的原材料的制备处理成本低。在粗大杂质减少且发酵用碎块随后被粉碎至20毫米至60毫米以后，在被计量投入发酵反应器前一般不需要对例如木材、塑料、玻璃以及砂石做进一步的杂质卸料。
获得低的炉料预处理技术成本的代价就是发酵槽本身会出问题。由于发酵媒介中的有机化合物与发酵槽长度有关地出现生化变化，所以固体浓度本身在加料口和出料口之间从干燥底物的35％减小至小于干燥底物的20％，并且粘度从30000mPas至60000mPas减小到小于5000mPas。如果如上所述的能沉积和能漂浮的杂质尽量层次稳定不变地分散在富含固体的炉料中，则所述杂质因发酵槽中的发酵媒介的自身变化的材料性能被调动起来，这倾向于导致沉淀层和漂浮层的形成。一般安置在发酵槽中用于改善物质传递和物质脱气的搅拌机构还促进了此分散离析。
因此，尤其在卧式干燥发酵槽中，除了搅拌机构以外，还有主要用于输送沉渣和排除沉渣的专用装置。
因此，在欧洲专利授权公告号EP0617120B 1中专门描述了刮板，它在发酵槽的底板上通过借助推杆传来的运动朝着物质变稀薄方向把沉渣送向反应器端头。
就是说，在此已知的构造中，为了混合和杂质排除，需要使用独立的装备，这提高了生产技术成本和管理工程成本。尤其是维修和故障排除带来严重的问题，因为其可能关系到发酵槽的损坏。
发明内容
因此，本发明的目的是如此设计开头所述类型的发酵装置以及该发酵装置的运转方法，除了搅拌机构本身的均质功能和脱气功能外，在不影响发酵槽的入口和出口之间的固体流活塞流特性的情况下，将同时引起沉渣移向发酵槽端头和抑制***的漂浮覆层的形成。
根据本发明，在发酵装置中如此完成该任务，搅拌轴相互间以小于搅拌机构直径的轴间距布置，因而搅拌叶片在搅拌轴旋转时扫过重叠区。
此时，本发明源于如欧洲专利授权公告号EP0617120B 1所述的现有技术。此已知的发酵装置具有可单独控制的横置的多个搅拌机构单元，它们把发酵槽拆分成一组一个接一个的假想的反应室单元(搅拌单元)。这些类似于叶轮的杆式搅拌机构在其各自的搅拌单元中造成竖向的物质交换，包括因搅棒冒出液面而导致的漂浮覆层破碎，而发酵物质排出和底物定量投料共同产生水平的活塞流。此时，单独借助推架来完成沉渣的输送。在此已知的发酵装置中，多个搅拌轴按照以下方式布置在发酵槽中，搅拌轴相互间的距离大于搅拌机构直径。
从已经过试验证实的理论观点出发，事实令人吃惊地表明，此搅拌***也可以被用于沿发酵槽的底板有目的地输送沉渣。对此，充分利用了从流动沙丘中知道的、因物质从迎风侧输送至背风侧所造成的水平移动作用。此时的输送工具为搅拌叶片，如果至反应器底板的距离被相应设定了，则搅拌叶片沿容器纵轴线的横向将沉渣撮聚成堆。不过，在当时常见的搅拌机构形状和轴间距的情况下，此输送过程的进展效率不高，而且可能完全停顿或者说甚至导致搅拌机构卡住，这取决于干燥底物的含量、物质粘度和杂质含量。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，搅拌叶片在其外端上具有多个搅棒，这些搅棒与容器宽度相关地被分开并以相互错开的方式布置。顾名思义，沉渣丘堆应保持足够小，以便能移动。为此，所述多个搅棒与反应器宽度相关地被分开并且相互间最好错开120度角或90度角地安置在搅拌轴上。在综合考虑其搅拌轴以小于搅拌机构直径的轴间距布置的搅拌***的特殊形状的情况下，可以从几何形状上按所期望的方式预先确定在旋转搅棒之间的死角空间内的沉渣丘堆的最大高度。如果相邻的搅拌机构的旋转方向相同，则沉渣会在其中一侧沉积下来，在另一侧又被后面的搅拌机构的、错位运转的、咬合的搅棒铲走并经底板被送往下一个丘堆。借助横向分开且错开布置在搅拌轴上的搅棒，避免搅棒与整个宽度相关地同时***沉渣中和由此出现的力学超载所带来的损伤。另外，粗大的物质不会在侧向上夹卡在搅棒和容器壁之间。
以下措施是适当的，在发酵装置的出料区内设有靠近底板的抽排接管，用于排出送至那里的沉渣。根据本发明构想的一个改进方案，尤其在处理具有特殊沉渣性能的发酵物质时，就结构而言，在发酵装置的出料区内形成带有斜壁的集料箱，抽排接管结束在斜壁的最低点。
本发明还涉及一种用于生物降解含有机物的底物并获得降解所产生的生物气体的方法，在此方法中，底物被装入封闭的长条形容器中并在容器中流过多个反应区，底物在这些反应区中借助分别被单独驱动的多个搅拌机构被翻抛循环，搅拌机构具有围绕横向于容器的纵伸长度设置的轴做圆形运动的搅拌叶片，并且降解产物从所述容器被排出。
就方法而言，按以下方式完成所提出的任务，相互间按小于搅拌机构直径的轴间距布置的相邻搅拌机构的搅拌叶片被如此控制，搅拌叶片以有间隙的方式工作。由此保证相邻搅拌机构的搅拌叶片本身没有相互阻挡。
最好使相邻搅拌机构的搅拌叶片同方向旋转。通过同方向旋转，沉渣会在其中一侧沉积下来，在另一侧又被相邻搅拌机构的、错位运转的、咬合的搅棒铲走，并且经底板被送往下一个丘堆。
本发明适用于具有搅拌机构横置的卧式容器的所有发酵装置。尤其是当处理容易沉积的底物时，可以非常有利地采用本发明。
总之，本发明将以低投资成本为代价提供一种技术上完美的解决方案，用于在发酵物质混合的同时排出堆积在发酵槽中的沉渣。对此，一个突出的优点是，与发酵装置中的待处理底物相关的活塞流特性不再受沉渣出料的干扰。
附图说明
以下，将结合附图示意所示的实施例来详细说明本发明，其中：
图1示出了发酵装置。
具体实施方式
图1表示发酵装置，它具有封闭的卧式容器1，该容器在前端具有用于待处理底物的加料口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构成的底物将通过喂料螺杆5被送入容器1的加料口2。在容器1内设有横向于容器轴线布置的多个搅拌机构6，每个搅拌机构具有一个横向于容器轴线取向且被单独驱动的搅拌轴11。在搅拌机构6的搅拌叶片上装有多个搅棒12，所述多个搅棒与容器宽度相关地被分开并且相互错开120度角地被安置在搅拌轴上。此外，搅拌轴11相互间以小于搅拌机构直径的轴间距布置，从而出现搅棒12相互咬合。附图标记13表示相邻的搅拌机构6的重叠区(咬合区)。通过在构建阶段从几何形状上确定轴间距和搅拌机构直径，可以从技术上以所期望的方式预先确定在旋转的搅棒12之间的死角空间内的沉渣丘堆的最大高度。当相邻的搅拌机构6同方向旋转时，沉渣将在其中一侧沉积下来并且在另一侧又被后面的搅拌机构的、错位运转的、咬合的搅棒铲走，并经过底板被运送至下一个丘堆。在处理过程中在容器内产生的生物气体通过排气口15从容器1中被排出。被送至发酵槽端头的沉渣丘堆14到达出料口4的区域，在此区域里，干燥底物和富含沉渣的底板碎料从容器1中被排出。含少量固体的液体在容器的上部区域经出料口3被送出。在一个后接的容器16中，发酵物质将被分离出来并被送往脱水压力机18。沉析出的发酵残余物最终通过输出管路19被排走，而高压水例如作为液肥经管路20被送走。根据需要，腐烂物和高压水通过返回管路17被回送至容器1的前端。
Claims (5)
1.一种用于生物降解含有机物的底物并获得降解所产生的生物气体的发酵装置，包括封闭的长条形容器(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)的相反端具有用于处理后底物的出料口(3，4)，并且具有至少一个生物气体的排气口(15)，所述容器(1)具有多个反应室单元，每个所述反应室单元包括多个单独驱动的搅拌机构(6)，各所述搅拌机构具有做圆形运动的搅拌叶片(7)和横向于所述容器(1)的纵伸长度放置的搅拌轴(11)，用于充分混合底物，其特征在于，所述搅拌轴(11)相互间以小于搅拌机构直径的轴间距(7)布置，因而所述搅拌叶片在所述搅拌轴(11)旋转时扫过重叠区(13)并造成沉渣输送。
2.根据权利要求1所述的发酵装置，其特征在于，所述搅拌叶片在其外端上具有多个搅棒(12)，所述多个搅棒在所述容器(1)的宽度方向上被分开且以相互错开的方式布置。
3.根据权利要求l或2所述的发酵装置，其特征在于，在所述发酵装置的出料区内，设有靠近底板的用于排出沉渣的抽排接管(4)。
4.根据权利要求3所述的发酵装置，其特征在于，所述容器(1)在所述发酵装置的出料区内具有带有斜壁的集料箱，所述抽排接管(4)结束于所述斜壁的最低点。
5.一种用于生物降解含有机物的底物并获得降解所产生的生物气体的方法，所述底物被装入封闭的长条形容器(1)中并在所述容器(1)中流过多个反应区，所述底物在所述多个反应区中借助分别被单独驱动的多个搅拌机构(6)被翻抛循环，其中所述搅拌机构具有围绕横向于所述容器(1)的纵伸长度布置的轴(II)做圆形运动的搅拌叶片，并且降解产物从所述容器(1)中被排出，其特征在于，以小于搅拌机构直径的轴间距相邻布置的所述搅拌机构(6)的搅拌叶片被如此控制，即所述搅拌叶片以有间隙的方式工作，其中，相邻的所述搅拌机构的搅拌叶片同方向运动并造成沉渣输送。
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