WO1997025295A1 - Vorrichtung und verfahren zur aeroben behandlung organischer materie - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur aeroben behandlung organischer materie Download PDF

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WO1997025295A1
WO1997025295A1 PCT/EP1996/000110 EP9600110W WO9725295A1 WO 1997025295 A1 WO1997025295 A1 WO 1997025295A1 EP 9600110 W EP9600110 W EP 9600110W WO 9725295 A1 WO9725295 A1 WO 9725295A1
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slats
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PCT/EP1996/000110
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Erich Eigner
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Interlicense Den Haag B.V.
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    • F26B9/103—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in the open air; in pans or tables in rooms; Drying stacks of loose material on floors which may be covered, e.g. by a roof using fixed or removable drying air channels placed in the stack, e.g. horizontally or vertically
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    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/90—Apparatus therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C05F17/90—Apparatus therefor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B17/122—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft the material moving through a cross-flow of drying gas; the drying enclosure, e.g. shaft, consisting of substantially vertical, perforated walls
    • F26B17/126—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed solely by gravity, i.e. the material moving through a substantially vertical drying enclosure, e.g. shaft the material moving through a cross-flow of drying gas; the drying enclosure, e.g. shaft, consisting of substantially vertical, perforated walls the vertical walls consisting of baffles, e.g. in louvre-arrangement
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the invention relates to a device for aerobic treatment, hygienization and / or drying of moist, preferably at least partially organic, material of essentially solid or pasty nature, using a specific reactor geometry and special internal fittings.
  • the device is particularly suitable for microbiological pretreatment, conditioning and / or sanitation of organic residues and other organic waste, in particular industrial and municipal sewage sludge, as well as waste from agricultural production, factory farming, horticulture and industrial food and beverage production, for the purpose of long-term stabilization the residues and / or for the production of organic and organo-mineral fertilizers, growing media and / or soil additives.
  • the closest prior art (AT 382 862 B) describes a method and a device for drying chicken manure or similar pasty substances.
  • a microbiological phase selective microorganisms are settled on shaped, stable carrier elements, the pasty substances to be treated are fed into strand-like pellets after prior pressing and are suitable with conditioned air
  • the device used for this purpose has a closed cylindrical container which contains two coaxially arranged, air-permeable cylinders made of perforated sheet metal, which can be vibrated vertically and contain support elements for the selective microorganisms between the perforated sheets.
  • the supply and exhaust air lines and the blowers are installed in such a way that a centripetal air flow is forced from the inner wall of the container through the perforated plates to the center of the container, from where it is extracted from the container via the exhaust air line.
  • Another disadvantage of the known system is that especially in the bottom area of the reaction space, where the freshly filled organic material is most compressed, the exclusively horizontal air flow may no longer be sufficient to adequately sanitize and / or dry the material located there , which in addition to a loss of quality can also cause procedural difficulties (e.g. difficult discharge, odor pollution).
  • Another major disadvantage is the fact that the contents in the marginal zones of the reaction chamber, i.e. in the vicinity of the perforated plates, are not supported and therefore not relieved of pressure, so that there the material is compressed more and the air flowing through opposes a higher resistance, which affects both the treatment process itself and the required blower performance and thus the energy consumption.
  • the present invention has set itself the task of using the essentially the same microbiological and physical effects to create a device which, thanks to a significantly improved bioreactor geometry and in particular in cooperation with a modified mode of operation, the above-mentioned disadvantages of the closest prior art are impressive overcomes.
  • This object is achieved according to the present invention by a device in which the interior of the round or square reactor vessel is not divided by perforated plate cylinders, but rather by air-permeable walls of a louvered lamellar structure arranged in pairs. These pairs of walls extend essentially over the entire height of the bioreactor container and are arranged such that the sides facing one another, i.e. the inner sides, of each pair form an intermediate reaction space, while the sides facing away from one another of such a pair, i.e. form the outside, air spaces.
  • the slats are attached to the supporting structure at predetermined angles, distances, lengths and / or widths and are preferably mounted so that they can move, so that the angles of the slats can be changed, similar to conventional window blinds.
  • these lamella walls are rectilinear, curved or closed in a ring and are arranged in pairs to one another in such a way that they are at a substantially constant distance from one another over their entire length, which is achieved by at least approximately parallel or concentric arrangement.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a two-dimensional frontal view of the device according to the invention with a pair of parallel lamella walls, with support elements, support elements and horizontal elements.
  • 2A shows a schematic diagram for the preferred direction of air flow in a device with two reaction spaces and perforated container bottom; Arrows mark the direction of flow.
  • 2B shows a schematic diagram of a two-dimensional frontal view of the device with filler and bottom flaps, support elements and a connecting line between the supply air and exhaust air lines.
  • 3 shows a basic diagram of a horizontal cross section of a round embodiment of the device with a pair of concentrically arranged, annularly closed lamella walls with supporting elements; Arrows mark the preferred direction of air flow.
  • Fig. 4 shows a schematic diagram of a horizontal cross section of a polygonal embodiment of the device with a pair of essentially concentrically arranged, annularly closed lamella walls with support elements; Arrows mark the preferred direction of air flow.
  • the bioreactor 1 consists of a container 2 with a square horizontal cross section and a single pair of internal, linearly designed lamella walls 3a, 3b. These lamella walls are preferably arranged plane-parallel to one another in order to ensure a uniform layer thickness of the reaction space 4 located therebetween. With their outer sides, they divide the interior of the container into two
  • Air zones that communicate with each other only via the reaction space One air zone is the supply air area 5, into which fresh air, recycled exhaust air or other external air is supplied via at least one supply air line 7, while the other air zone is the exhaust air area 6, in which the air is collected after flowing through the reaction chamber 4 and via at least one exhaust air line 1 2 is withdrawn from the container.
  • the device according to the invention also contains support elements 8a, 8b, 8c, 8d and optionally support elements 9 which are arranged within the reaction space.
  • the support elements serve the purpose of the best possible pressure distribution of the filling material, so that even on the particles of the filled organic material in the bottom area of the reaction space 4 there is an average maximum pressure which is lower than the corresponding pressure without these supporting elements with the same filling weight.
  • This effect of the pressure reduction causes a loosened bed of the filling material in the reaction chamber 4 and is favored by the fact that the support elements 8a, 8b, 8c, 8d are spatially staggered both vertically and horizontally, which also prevents the formation of unwanted, continuous horizontal layers within the Hinder reaction space 4. Your horizontal, diagonal and vertical
  • the distance from one another is also such that, depending on their size, i.e. in particular their horizontal extension and a commercially useful number of such elements, the distances to the neighboring supporting elements are as minimal as possible, while the mutual weight support of the filled particles of the organic material - among other things via bridge effects - an optimum achieved.
  • the relatively loose bed of the filling material thus obtained is accessible to a sufficient and largely uniform air supply in the entire reaction space 4.
  • suitable support elements 8a, 8b, 8c, 8d and optionally support elements 9 also prevents undesired zones of lower air resistance or inadequate air flow from being formed and thus reducing the performance of the reactor. Such undesirable effects could occur, for example, in the case of support elements which enclose air spaces which are not or only insufficiently filled by the filling material.
  • the spatial arrangement of the support elements can be achieved in a simple case, for example, by providing them with a bore and threading them onto a carrier element 9, for example a rope or a rod, like the pearls of a pearl necklace.
  • the support elements, which are threaded onto a rope or a rod, are preferably kept separate from one another in the vertical direction by spacers, for example hollow cylinders of suitable dimensions threaded between them.
  • the vertical distance between the support elements does not have to be constant over the entire length of a support element, but is advantageously less near the floor than in the head region of the reaction space. Due to the shorter spacing intervals and the resulting higher number of support elements in the lower, near-ground zones, the real pressure conditions are better taken into account and better pressure relief is achieved than with statistical uniform distribution of the support elements in the entire reaction space.
  • the spacers must be dimensioned such that on the one hand they do not create any undesirable cavities and on the other hand they can bear the weight of the support elements and the pressure on them. In addition, they must of course withstand the chemical and thermal loads that occur in the bioreactor.
  • the support elements 8a, 8b, 8c, 8d are arranged one above the other at vertical intervals of about 10 to about 100 cm, in the case of compact and heavy contents at intervals of at most about 20 to about 50 cm.
  • Their lateral spacing - measured as the lateral spacing of the imaginary vertical axes of two adjacent, spatially offset support elements - is, also depending on the filling density, the strength, porosity and the specific weight of the filling material and the size of the support elements preferably about 20 to about 80 cm, in particular about 30 to about 50 cm to each other. If there are vertical support elements with supporting elements attached to them, this corresponds to the distance between two adjacent, vertically attached support elements.
  • the size of the support elements 8a, 8b, 8c, 8d which can be used expediently from an economic point of view, is mainly determined by their horizontal extension, i.e. their greatest width, measured, which ranges between about 5 and about 35 cm, but preferably between about 10 and about 20 cm.
  • the carrier elements 9 are fastened to a stable suspension device, for example a grating, in the head space of the container 2 and optionally also to a fastening element, for example also a grating, in the bottom area.
  • a stable suspension device for example a grating
  • a fastening element for example also a grating
  • the support elements 8a, 8b, 8c, 8d essentially consist of symmetrically or asymmetrically shaped bodies which are suitable for exerting a loosening, supporting and pressure-distributing effect on the filling material. Cubes, cylinders, cones, plates, plates, spheres, spiral elements and similar three-dimensional bodies are suitable for this purpose.
  • the support elements 8a, 8b, 8c, 8d and / or possibly the support elements 9 are attached so that they can be moved vertically and / or horizontally, at least to the extent that they are coupled to a vibrating device. This measure also leads to breaks in material bridges that have built up between adjacent support elements and thus supports the internal material transport from top to bottom and the material discharge from the reaction space.
  • at least some of the support elements 8a, 8b, 8c, 8d are designed in the form of vertically arranged spirals and / or screws 8b.
  • the spirals have the geometry of spiral springs, ie they do not contain an internal axis and are either designed to be self-supporting or their pitch is stabilized by, for example, two external axes.
  • the spirals can, however, also be designed such that their band-shaped spiral paths are interrupted in sections, pass into a rigid axis and then assume spiral form again.
  • the screw elements 8b are support elements in the form of screw conveyors, which are likewise designed either with a continuous or partially interrupted spiral path. In both cases, the width of these band-shaped spiral tracks is between approximately 5 and approximately 35 cm, preferably between approximately 10 and approximately 20 cm.
  • the advantage of this type of support elements 8b lies in particular in the fact that, in addition to their supporting property, they transport material within the
  • Reaction chamber 4 and in particular effectively support the material discharge from the container 2, provided that they are rotatably mounted and connected to a drive motor which rotates them about their longitudinal axis at the desired time.
  • a drive motor which rotates them about their longitudinal axis at the desired time.
  • the support elements are designed in the form of louvered slat walls 8d, which preferably contain adjustable slats. They are preferably designed so that they extend approximately over the entire height, but at least over three quarters of the height of a reaction space 4.
  • the slats can be adjusted in sections, for example in vertical sections of approximately 0.5 to approximately 1 m in height, both separately from one another and together in relation to the angle of attack.
  • the number of such lamella walls 8d as support elements depends on the size of the entire device and on the layer thickness of the reaction space 4.
  • a single lamella wall 8d may be sufficient, but usually two to about fifteen such lamella walls, which can be arranged parallel or offset to one another, are present within a reaction space. Similar to the spiral or screw-like support elements 8b, it is also here possible to break material bridges by moving the lamellae and thus to ensure a uniform and / or accelerated further transport of the treated material within the reaction space 4 and / or for an improved discharge of the material from the container 2.
  • the lamella walls 3a, 3b, the lamellae 10, 10a, 10b of which are designed and fastened in such a way that their lower edges extend into the reaction chamber 4, while the upper edges of them make an important contribution to the support and pressure distribution of the filling material in the edge region of the reaction space Point the reaction space upwards into the air spaces 5, 6.
  • the slats 1 0, 1 0a, 10b are rigidly mounted at a desired angle of attack, for example inserted and welded onto a frame with grooves cut at the correct angle.
  • the fins 10, 10a, 10b are designed in the form of straight, flat sheet metal strips with a thickness of approximately 0.2 to approximately 0.8 mm.
  • the present lamella construction like the entire reaction vessel, is by no means limited to metal, in particular stainless steel, aluminum, or galvanized iron sheet. Rather, suitable plastics that can withstand chemical, thermal and mechanical loads, but also wood, can be used.
  • the lamella construction consists of lamella walls 3a, 3b with several, preferably three to ten, but at least two horizontal and preferably also vertical sections, which together and / or independently of one another with respect to the angle of attack of the lamellae 10 , 10a, 10b can be set.
  • the division into two or more sections mainly takes into account the pressure load on the individual slats in order to prevent long slats having to be used which could bend or even permanently deform.
  • the vertical sections in cooperation with adjustable slats 10, 10a, 10b allow the reaction space 4 to be subdivided into vertical zones of different fermentation, hygiene and / or drying states.
  • These advantages of zoning with different ventilation adapted to the respective process state via the angles of attack of the lamellae 10, 10a, 10b come from a semi-continuous mode of operation, i.e. particularly against operation with partial emptying and refilling taking place at desired intervals.
  • the dimensions of the lamellae 10, 10a, 10b are variable within wide limits. In practice, however, they are about 5 to about 30 cm wide and about 0.2 to about 0.8 cm thick for most applications. You can choose any length; For example, they can only have a length of 0.5 m or less in small systems, but can also have a length of 10 m and more in large systems. However, it is then necessary to support the slats one or more times over their length by load-bearing devices in order to prevent undesired deformation of the slats by e.g. Prevent bending or kinking.
  • a slat width of approximately 12 to approximately 15 cm with a slat thickness of 0.5 cm has proven particularly useful.
  • the vertical spacing of the slats arranged one above the other in relation to points of the same position, for example from the upper edge to the upper edge, is approximately 5 to approximately 20 cm, a vertical distance of approximately 10 cm being particularly advantageous for constructional and procedural reasons, especially in connection with slats from about 12 to about 15 cm wide.
  • the setting angles of the slats of approximately 40 to approximately 70 degrees, measured from the horizontal lead to the desired success.
  • microorganisms for recycling mixed substrates have different oxygen requirements depending on the biodegradability of the materials. This fact can be taken into account with a device according to the invention with adjustable slats in a relatively simple manner without changing the blower output or possibly having to use an additional, separate blower. If necessary, a compensating valve for excess supply air must be provided on the supply air side in order to lead a constant air flow through those zones of the reaction space where the fins have not been adjusted.
  • Grids or nets which cover the openings between the slats 10, 10a, 10b, especially in the immovable version, are in principle not necessary, but give an additional measure of security, so that even with a very flat, i.e. wide opening angle of attack, for example 35 degrees or less, reliable material retention within the reaction space 4 remains guaranteed.
  • Such grids or nets have a mesh size of approximately 0.2 to approximately 6 cm, preferably approximately 0.5 to approximately 3 cm, and consist of metal or a suitable, mechanically resilient plastic which is chemically resistant under the given conditions of use and temperatures of up to approximately 100 ° C endures undamaged and without degrading its mechanical properties.
  • vertical sections are also formed by adjustable horizontal elements 1 1 a, 1 1 b, in particular those which are tubular and rotatable about their longitudinal axis and extend over the entire or approximately the entire length of the reaction space.
  • adjustable horizontal elements 1 1 a, 1 1 b are preferably elements of elliptical, triangular or polygonal cross section, which are arranged in one or more horizontal planes in such a way that they lie essentially parallel to one another and in at least one rotational position the reaction space in two or more superposed, preferably at least approximately closed , Divide sections.
  • Such horizontal elements in the closed position 11b can, for example, hold back contents of a lower section, while twisting the horizontal elements of an overlying level into an opening position 11a creates an open connection between two previously separated sections, for example, filling material from an upper section in can penetrate an underlying one - if necessary, controlled and carefully metered. This makes it possible, for example, to compensate for the reduction in volume when the filled material is deposited and / or, if desired, to set up and / or maintain zones of different microbiological activities, hygienization and / or drying.
  • layer thicknesses of approximately 50 to approximately 250 cm are usually usable, with a layer thickness of approximately 60 to approximately 120 cm being preferred, for example, for pasty filling material, in particular in larger systems, while, for example, material with lower density and at the same time higher Strength can successfully use layer thicknesses of up to 250 cm and more with the best process economy.
  • the lower limit of the layer thickness of the reaction space 4 is also determined by the space requirement of the lamella walls and the internal fittings of the reaction space, and by a required minimum distance between the lamella walls for the purpose of mechanically filling the reaction space 4 by means of conventional filling devices.
  • sewage sludge, organic residues and / or other organic waste from small and medium-sized polluters in many cases even a container of only about three to four meters in height is sufficient.
  • the cost-effectiveness limit is often already fallen short of, so that there are difficulties in marketing them, although this does not change their functionality.
  • the device according to the invention consists of a heat-insulated, rectangular or square bioreactor container 1 3 with two pairs of at least approximately plane-parallel lamella walls 14a, 14b, 14c, 14d, in particular those of the same size and geometry, i.e. with two reaction spaces 1 5a, 15b essentially rectangular horizontal cross section.
  • design variants with three or more, preferably an even number, of such reaction spaces 15a, 15b are also feasible, although such systems have certain constructional and cost-related disadvantages.
  • Embodiments with one or more reaction spaces 30, 31 closed in a ring are likewise fundamentally producible, but have considerable constructional and / or procedural disadvantages. no matter whether triangular, polygonal or round cross-section.
  • the two air-permeable lamella walls 29a, 29b, 32a, 32b of each pair are arranged essentially concentrically one inside the other, preferably concentrically around an imaginary vertical longitudinal axis of the reactor vessel.
  • a constant layer thickness of the two reaction spaces 15a, 15b is ensured without having to accept the disadvantage of a narrowing of the cross-section. It is fundamentally possible to lead the supply air inwards from the two outside air spaces 1 6a, 1 6b into an exhaust air space or vice versa.
  • the centripetal air flow - i.e. from the outside inwards - has certain advantages, particularly with regard to the collection of warm exhaust air in the head space 1 7a of the exhaust air area 1 7 and with regard to the installation of a heat exchanger and / or condensate trap in the exhaust air area 1 7 .
  • the container 13 tapers - primarily for receiving and discharging the finished material - below the inner, horizontal container bottom 19 in a funnel shape and opens into a closable outlet opening 21. Between the tank bottom 19 and the outlet opening 21 there is an air space 20 which is connected to at least one supply air line 22.
  • the container bottom 1 9 is designed to be air-permeable in the area outside the exhaust air zone 1 7, that is to say in the area of the supply air and reaction spaces 1 5 a, 1 5 b above it, in particular in the form of a perforated bottom with perforated flaps 25 for emptying the container.
  • the supply air is introduced into the space 20 below the tank bottom 19, forcibly flows through the holes in the perforated base and penetrates the reaction spaces 1 5a, 1 5b from below and through the supply air areas 1 6a, 1 6b.
  • the inflow of below has the particular advantage that the organic material in the floor area, which often tends to clump together and is therefore poorly supplied with air, is adequately ventilated and loosened.
  • the device according to the invention also contains, preferably in each embodiment, at least one, preferably at least two closable openings, in particular flaps 25, in the container bottom 1 9 in the area of the reaction spaces 1 5a, 1 5b, which on the one hand withstand the contact pressure caused by the filling material and on the other hand one enable easy emptying of the bioreactor contents.
  • the device according to the present invention contains at least one supply air line 22 per supply air space and at least one exhaust air line 23 per exhaust air space, as well as fans, valves, flaps, etc. in an arrangement which makes it possible to either push or close the air flow through the reaction spaces between the lamella walls suck or both, ie to press on the supply air side and to suck on the exhaust air side.
  • a combination of suction and draft fans installed on the supply and extract air side, together with controllable valves has proven to be the most suitable in order to be able to lead an even air flow through the reaction spaces.
  • the supply air line 22 also contains a regulable and / or controllable connection 28 to the exhaust air line 23 and / or to at least one external air source.
  • a regulable and / or controllable connection 28 to the exhaust air line 23 and / or to at least one external air source.
  • a particularly energy-saving embodiment of the device according to the invention also contains a heat exchanger (not shown in the figures) which transfers the waste heat from the exhaust air to the cooler supply air as quickly as possible.
  • a heat exchanger (not shown in the figures) which transfers the waste heat from the exhaust air to the cooler supply air as quickly as possible.
  • the bioreactor is preferably filled from above via a conveying and distributing device which distributes the filling material evenly into the reaction space via tightly closable openings, in particular filler flaps 24.
  • the device according to the invention with cyclically closed lamella walls or reaction spaces contains a device for discharging fermented and / or dried material.
  • this is a mechanically working discharge scraper which, depending on the type of device according to the invention, is attached to the bottom of the container (not shown in the figures) and transports the treated material from the bottom of the container to the emptying opening.
  • the device according to the invention also contains
  • Device for temperature, pH, humidity, CO2 and / or 02 probes which are attached to various points in the reaction spaces and / or air spaces, and in addition to controllable devices such as transport and conveying devices, inlet and outlet valves, flaps, Blowers, etc. also at least one regulating and / or control unit which enables the operation of the system to run fully automatically.
  • controllable devices such as transport and conveying devices, inlet and outlet valves, flaps, Blowers, etc.
  • this also makes it possible, in interaction with the various controllable elements, to optimally adjust the intensity and speed of the fermentation and / or drying depending on the type of the filling material and, if necessary, to correct the ventilation and / or dehumidification or humidification to make.
  • Example 1 Partial aerobic fermentation followed by drying
  • activated sludge from a municipal wastewater treatment plant is converted to organo-mineral fertilizer by rapid, aerobic partial fermentation and largely sterilized at temperatures up to 80 ° C (hygienized) and then in situ to a residual moisture content of less than 1 5 wt. % dried.
  • This means that the product can be stored indefinitely, largely free of unpleasant odors and, in addition to the mineral content, still contains a valuable amount of organic compounds, particularly those that are more slowly degradable.
  • another end product can also be produced with the device according to the invention, for example a hygienized fertilizer or soil conditioner made of non-toxic, decayed sewage sludge.
  • a hygienized fertilizer or soil conditioner made of non-toxic, decayed sewage sludge.
  • the importance of the mineral component naturally outweighs the organic residual component.
  • the organic material in this case not digested municipal sewage sludge, is formed into strand-like granules by means of a press and transported via a conveyor belt to a distribution device which slowly moves back and forth over the two parallel reaction spaces 15a, 15b.
  • the filling material is loosely passed through the opened filler flaps 24 of the bioreactor container 1 3 into the reaction spaces 15a, 15b with the support elements 27 and the support elements 26, in this case flat cylinders with a height of about 5 cm and a diameter of about 10 cm, suspended on cables. filled.
  • the entire container 1 3 of finished material from the previous batch was emptied beforehand, the elastically suspended ropes 27 being vibrated by means of a vibrating device to support the emptying.
  • Small amounts of residual material that adhere to the lamellae 18 and the support elements 26 are in no way disturbing, but rather serve as a positive contribution as inoculation material to accelerate the start of the microbiological degradation in the subsequent batch.
  • the lamellae 18 of the lamella walls 14a, 14b, 14c, 14d, which form the two reaction spaces 15a, 15b, are set at an angle of 50 degrees (based on the horizontal) and thus effectively prevent that during the Filling material falls out of the reaction spaces or is pushed out.
  • the upper edges of the slats were at the same height as the lower edges of the slats above them.
  • the microbiological phase begins.
  • the slides and flaps 24, 25 in the container lid and bottom are closed.
  • the filling material lies loosely in the reaction spaces 1 5a, 1 5b between the lamella walls 14a, 14b or 14c, 14d and the support elements 26.
  • a certain amount of supply air is now blown in via a supply air space 20 below the tank bottom 19 by means of a blower installed on the supply air side through the perforation of the container bottom 19 and the flaps 25 and - supported by an extractor fan installed on the exhaust side - both from below and from the side via the fins 18 into the reaction spaces 15a, 15b, through the loose bed of organic material and sucked further into the exhaust air space 1 7.
  • the air flow takes over the oxygen supply of the microorganisms and transports heat, CO2 and moisture through the fins 18 in the direction of the exhaust air space 1 7. This mixture of used air and water vapor is sucked off via a pipe 23. It has proven to be advantageous to subsequently pass the exhaust air through a peat filter for further deodorization, in which microorganisms are also located, and then, if appropriate, into a chimney. If necessary, however, at least a partial flow of this exhaust air can be recirculated into the supply air flow in order to optimally adjust the humidity and temperature conditions.
  • the microorganisms break down the various organic substances, primarily sugar, fatty acids and protein compounds, into CO2 and residues, creating heat.
  • This heat drives the moisture to the surface of the filling material, from where it is blown away by the air is taken and cooled on a heat exchanger in the central exhaust air area 1 7 of the container 1 3 (not shown) by the colder, for example arriving at about 20-25 ° C, largely condensed and removed. Since normally only very small amounts of impurities such as ammonia can be found in the condensate, the condensate, which has a pH value of around 7.8 to 8, can be easily discharged into the sewage system. The remaining air-water vapor mixture goes into the chimney as previously described.
  • the amount of air required is determined on the basis of the measured values of some temperature, CO2 and moisture probes in the interior of the reactor and controlled via a controllable compensating valve in the supply air line 22 and, if appropriate, by changing the fan power and / or adjusting the angle of attack of the fins 18.
  • the process can also be supported and / or extended by at least partially recirculating the still moist or already condensed exhaust air via the connecting line 28.
  • the waste heat produced by the microorganisms continuously increases the temperature of the filling material and the air flowing through it slowly warms up to 80 ° C. This increases the absorption capacity for water vapor, which can be used to advantage in a subsequent drying phase. If, due to a too low proportion of usable organic matter, the self-heating by the microorganisms alone is not sufficient to reach and maintain the hygienisation temperature of around 70 to 80 ° C, the supply air may have to be additionally heated, despite preheating by a heat exchanger installed on the exhaust air side become.
  • the temperature in the reaction space begins to drop.
  • the microbiological phase ie the partial fermentation
  • the microbiological phase can be completed after a few, for example 10 to 15 hours, or only after a few days.
  • drying air is sucked through the treated product by means of a suction-pull blower.
  • fresh air is used or external air, such as, for example, odor-laden waste air from a digester, a production hall or an animal stall, is mixed in in any ratio or used entirely instead of fresh air.
  • the organic odorous substances in the outside air are removed by the biofilter effect of the microorganisms in the reaction spaces 15a, 15b and the outside air is deodorized in this way.
  • the treated, fermented and hygienized filling in this case reaches a final moisture content of less than 15% and is therefore indefinitely stable.
  • the heating of the supply air is switched off and a cooling phase of around one hour is initiated.
  • unheated supply air is drawn through the reaction rooms and the contents are cooled to ambient temperature.
  • the last blowers are then turned off, the lid and bottom flaps are opened, the container 13 is emptied with the support of the aforementioned vibrating device and a further quantity of fresh contents is poured into the reaction spaces 15a, 15b.
  • the process can start again.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zur aeroben Behandlung, Konditionierung und/oder Trocknung von feuchtem, im wesentlichen festem oder pastösem, vorzugsweise wenigstens teilweise organischem Material, basierend auf einem Behälter (2), der paarweise angeordnete, jalousieartige Lamellenwände (3a, 3b) mit vorzugsweise verstellbaren Lamellen (10, 10a, 10b) enthält, die mindestens einen Reaktionsraum (4), mindestens einen Zuluftraum (5) und mindestens einen Abluftraum (6) bilden, und der weiters Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d) enthält, die innerhalb des Reaktionsraumes (4) räumlich versetzt so angeordnet sind, dass sie eine bestmögliche Druckentlastung des Füllgutes ermöglichen. Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur aeroben Behandlung organischer Materie
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aeroben Behandlung, Hygienisierung und/oder Trocknung von feuchtem, vorzugsweise zumindest teilweise organischem, Material im wesentlichen fester oder pastόser Natur, unter Aus¬ nutzung einer spezifischen Reaktorgeometrie und spezieller Inneneinbauten. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur mikrobiologischen Vorbehandlung, Konditionierung und/oder Hygienisierung von organischen Reststoffen und anderen organischen Abfällen, insbesondere von industriellen und kommunalen Klärschlämmen, sowie von Abfällen aus landwirtschaftlicher Produktion, Massentierhaltung, Gartenbau und industrieller Nahrungs- und Genussmittelherstellung, zum Zwecke der Langzeitstabilisierung der Reststoffe und/oder zur Herstellung organischer und organo-mineralischer Düngemittel, Kultursubstrate und/oder Bodenhilfsstoffe.
STAND DER TECHNIK
Der nächstliegende Stand der Technik (AT 382 862 B) beschreibt ein Verfah¬ ren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Hühnermist oder ähnlichen pastö- sen Stoffen. Dabei werden in einer mikrobiologischen Phase auf geformten, stabilen Trägerelementen selektive Mikroorganismen angesiedelt, die zu behandelnden pastösen Stoffe nach vorangegangener Verpressung zu strangförmigen Pellets zugeführt und mit konditionierter Luft geeignete
Klimabedingungen für die Tätigkeit der Mikroorganismen geschaffen. Die dabei entstehende Wärme und Feuchtigkeit wird mit dem Luftstrom abtransportiert. Nach beendeter mikrobiologischer Phase wird das verbleibende Material in einer Trocknungsphase mittels Luftdurchströmung bis zum gewünschten Trocknungsgrad getrocknet. Die dafür benutzte Vorrichtung weist einen geschlossenen zylindrischen Behälter auf, der im Inneren zwei koaxial angeordnete, luftdurchlässige Zylinder aus gelochtem Blech enthält, die vertikal vibrierbar sind und zwischen den Lochblechen Trägerelemente für die selektiven Miroorganismen enthält. Die Zu- und Abluftleitungen und die Gebläse sind so angebracht, dass eine zentripetale Luftströmung von der Behälterinnenwand durch die Lochbleche hindurch zur Behältermitte erzwungen wird, von wo sie via Abluftleitung aus dem Behälter abgezogen wird.
Mit diesem Verfahren gelingt es, durch den Einsatz von Mikroorganismen, welche an Trägerelementen konzentriert werden, granulierte, brikettierte oder geschnitzelte, pastöse Stoffe mit der geringstmöglichen Energie zu trocknen. Letztendlich soll beispielsweise Hühnermist aus Massentierhaltungen so aufbe-
ORIGINAL UNTERLAGEN reitet werden, dass das getrocknete Produkt in Granulatform aus dem Trocknungsprozess kommt, problemlos gelagert und auch in Supermärkten als biologisches Düngemittel verkauft werden kann. Nebenbei wird in diesem Verfahren auch ein geringer Teil der enthaltenen organischen aber auch anor- ganischen Stoffe von den Mikroorganismen in CO2- Wärme und Reststoffe umgewandelt, was einen vorteilhaften Effekt insofern darstellt, als diese or¬ ganischen Stoffe im Endprodukt häufig unerwünscht sind, da sie unangenehm riechen und die Haltbarkeit des getrockneten Endproduktes einschränken.
Nachteile dieser Anlage sind unter anderem darin zu sehen, dass der immer nur in einer Richtung, nämlich zentripetal, durchströmenden Luft durch diese Reaktorgeometrie eine wesentliche grössere Eintrittsfläche in den Reaktionsraum als Austrittsfläche aus dem Reaktionsraum heraus zur Verfügung steht. Dies führt dazu, dass insbesondere bei grösseren Schichtdicken des Reaktionsraumes, beispielsweise von mehr als 100 cm, die Luftgeschwindigkeit an den Austrittsöffnungen des inneren Lochblechzylinders so hoch wird, dass sie - vor allem in der Trocknungsphase - kleinere Partikel mittransportieren kann, die sich dann ausserhalb des Reaktionsraumes im Bioreaktor ablagern und mühsam von dort entfernt werden müssen, da sie sonst unerwünschte Geruchsbildung verursachen würden.
Das Problem des unerwünschten Austritts von Füllgut aus dem Reaktionsraum tritt auch im Zuge des Befüllungsvorganges auf, wo es häufig Partikel durch die Löcher des Lochblechzylinders hindurch in den Luftraum hinaus schleudert oder presst.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anlage besteht darin, dass speziell im Bodenbereich des Reaktionsraumes, wo das frisch eingefüllte organische Material am stärksten zusammengepresst wird, die ausschliesslich horizontale Luftdurchströmung unter Umständen nicht mehr ausreicht, um das dort befindliche Material ausreichend zu hygienisieren und/oder zu trocknen, was neben einer Qualitätseinbusse auch verfahrenstechnische Schwierigkeiten mit sich bringen kann (z.B. erschwerter Austrag, Geruchsbelastung).
Ein grosser Nachteil ist ausserdem darin zu sehen, dass das Füllgut in den Randzonen des Reaktionsraums, d.h. in der Nähe der Lochbleche, keine Abstützung und damit keine Druckentlastung erfährt, sodass dort das Material stärker zusammengepresst wird und der durchströmenden Luft einen höheren Widerstand entgegensetzt, was sich sowohl auf den Behandlungsvorgang an sich als auch auf die erforderliche Gebläseleistung und damit den Energieverbrauch ungünstig auswirkt. Dem gegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, unter Ausnutzung der im wesentlichen gleichen mikrobiologischen und physikalischen Effekte eine Vorrichtung zu schaffen, welche dank einer wesentlich verbesserten Bioreaktorgeometrie und insbesondere im Zusammenwirken mit einer modifizierten Betriebsweise die oben erwähnten Nachteile des nächstliegenden Standes der Technik eindrucksvoll überwindet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gemäss vorliegender Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, bei der der Innenraum des runden oder eckigen Reaktorbehälters nicht durch Lochblechzylinder unterteilt wird, sondern durch paarweise angeordnete, luftdurchlässige Wände einer jalousieartigen Lamellenkonstruktion. Diese Wandpaare erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des Bioreaktorbehälters und sind so angeordnet, dass die einander zugewandten Seiten, also die Innenseiten, jeweils eines Paares einen dazwischenliegenden Reaktionsraum bilden, während die einander abgewandten Seiten eines solchen Paares, d.h. die Aussenseiten, Lufträume formen. Dabei sind die Lamellen in vorgegebenen Anstellwinkeln, Abständen, Längen und/oder Breiten an der Tragkonstruktion angebracht und vorzugsweise beweglich montiert, sodass die Anstellwinkel der Lamellen, ähnlich wie bei herkömmlichen Fensterjalousien, verändert werden können. Je nach Bioreaktortyp sind diese Lamellenwände geradlinig, gekrümmt oder ringförmig geschlossen und paarweise so zueinander angeordnet, dass sie über ihre gesamte Länge hinweg einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand zueinander einnehmen, was durch wenigstens annähernd parallele oder konzentrische Anordnung erreicht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschema einer zweidimensionalen Frontalansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem Paar paralleler Lamellenwände, mit Stützelementen, Trägerelementen und Horizontalelementen. Fig. 2A zeigt ein Prinzipschema für die bevorzugte Richtung der Luftströmung in einer Vorrichtung mit zwei Reaktionsräumen und perforiertem Behälterboden; Pfeile markieren die Strömungsrichtung. Fig. 2B zeigt ein Prinzipschema einer zweidimensionalen Frontalansicht der Vorrichtung mit Einfüll- und Bodenklappen, Stützelementen und einer Verbindungsleitung zwischen Zuluft- und Abluftleitung. Fig. 3 zeigt ein Prinzipschema eines horizontalen Querschnitts einer runden Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Paar konzentrisch ineinander angeordneter, ringförmig geschlossener Lamellenwände mit Stützelementen; Pfeile markieren die bevorzugte Strömungsrichtung der Luft. Fig. 4 zeigt ein Prinzipschema eines horizontalen Querschnitts einer mehreckigen Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Paar im wesentlichen konzentrisch ineinander angeordneter, ringförmig geschlossener Lamellenwände mit Stützelementen; Pfeile markieren die bevorzugte Strömungsrichtung der Luft.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im einfachsten Fall besteht der Bioreaktor 1 aus einem Behälter 2 mit viereckigem horizontalen Querschnitt und einem einzigen Paar innenliegender, geradlinig ausgeführter Lamellenwände 3a, 3b. Diese Lamellenwände sind vorzugsweise planparallel zueinander angeordnet, um eine gleichmässige Schichtdicke des dazwischen liegenden Reaktionsraumes 4 zu gewährleisten. Mit ihren Aussenseiten teilen sie den Innenraum des Behälters in zwei
Luftzonen, die nur über den Reaktionsraum miteinander in kommunizierender Verbindung stehen. Die eine Luftzone ist der Zuluftbereich 5, in den Frischluft, rezyklierte Abluft oder andere Fremdluft über mindestens eine Zuluftleitung 7 zugeführt wird, während die andere Luftzone den Abluftbereich 6 darstellt, in dem die Luft nach Durchströmung des Reaktionsraumes 4 gesammelt und über mindestens eine Abluftlθitung 1 2 aus dem Behälter abgezogen wird.
Die erfindungsgemasse Vorrichtung enthält ausserdem Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d und gegebenenfalls Trägerelemente 9 die innerhalb des Reaktionsraumes angeordnet sind. Die Stützelemente dienen dabei dem Zweck einer bestmöglichen Druckverteilung des Füllgutes, sodass selbst auf den Partikeln des eingefüllten organischen Materials im Bodenbereich des Reaktionsraumes 4 ein durchschnittlicher Maximaldruck lastet, der kleiner ist als der entsprechende Druck ohne diese Stützelemente bei gleichem Füllgewicht. Dieser Effekt der Druckminderung bewirkt eine aufgelockerte Schüttung des Füllgutes im Reaktionsraum 4 und wird dadurch begünstigt, dass die Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d sowohl vertikal als auch horizontal räumlich versetzt angeordnet werden, wodurch sie ausserdem die Ausbildung unerwünschter, durchgehender horizontaler Schichten innerhalb des Reaktionsraumes 4 behindern. Ihr horizontaler, diagonaler und vertikaler
Abstand zueinander wird ausserdem so bemessen, dass in Abhängigkeit ihrer Grosse, d.h. insbesondere ihrer horizontalen Erstreckung und einer betriebswirtschaftlich sinnvollen Anzahl solcher Elemente, die Entfernungen zu den benachbarten Stützelementen möglichst ein Minimum darstellen, während die gegenseitige Gewichtsabstützung der eingefüllten Partikel des organischen Materials - unter anderem über Brückeneffekte - ein Optimum erreicht. Die damit erzielte, relativ lockere Schüttung des Füllgutes ist im gesamten Reaktionsraum 4 einer ausreichenden und weitgehend gleichmässigen Luftversorgung zugänglich. Durch die Verwendung geeigneter Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d und gegebenenfalls Trägerelemente 9 wird ausserdem verhindert, dass sich unerwünschte, Zonen geringeren Luftwiderstands oder mangelhafter Luftdurchströmung ausbilden und so die Leistung des Reaktors vermindern können. Derartige unerwünschte Effekte könnten beispielsweise bei Stützelementen auftreten, welche Lufträume umschliessen, die durch das Füllgut nicht oder nicht ausreichend ausgefüllt werden.
In Hinblick auf eine optimale Druckverteilung und Druckminderung hat es sich als günstig herausgestellt, die Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d nicht lose in den Reaktionsraum zu füllen, sondern sie in horizontaler und vertikaler Richtung weitgehend ortsgebunden zu befestigen. Die räumliche Anordnung der Stützelemente lässt sich in einem einfachen Fall beispielsweise dadurch erreichen, dass man sie mit einer Bohrung versieht und - ähnlich wie die Perlen einer Perlenkette - auf ein Trägerelement 9, beispielsweise ein Seil oder eine Stange, auffädelt. Vorzugsweise werden dabei die Stützelemente, die an einem Seil oder einer Stange aufgefädelt sind, in vertikaler Richtung durch Abstandhalter, beispielsweise dazwischen aufgefädelte Hohlzylinder geeigneter Dimensionierung, von einander getrennt gehalten. Der vertikale Abstand zwischen den Stützelementen muss dabei nicht über die gesamte Länge eines Trägerelements gleichbleibend sein, sondern ist vorteilhafterweise in Bodennähe geringer als im Kopfbereich des Reaktionsraumes. Durch die kürzeren Abstandsintervalle und die dadurch bedingte höhere Anzahl von Stützelementen in den unteren, bodennäheren Zonen wird den realen Druckverhältnissen besser Rechnung getragen und eine bessere Druckentlastung erreicht als bei statistischer Gleichverteilung der Stützelemente im gesamten Reaktionsraum.
Es ist dabei allerdings zu berücksichtigen, dass die Abstandhalter so dimensioniert sein müssen, dass sie einerseits keine unerwünschten Hohlräume erzeugen und andererseits das Gewicht der Stützelemente und den darauf lastenden Druck tragen können. Ausserdem müssen sie natürlich den im Bioreaktor auftretenden chemischen und thermischen Belastungen standhalten.
Für die meisten Anwendungsfälle sind die Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d in vertikalen Abständen von etwa 10 bis etwa 100 cm, im Falle von kompaktem und schwerem Füllgut in Abständen von höchstens etwa 20 bis etwa 50 cm, übereinander angeordnet. Ihr Seitenabstand - gemessen als seitlicher Abstand der gedachten vertikalen Achsen zweier benachbarter, räumlich versetzter Stützelemente - beträgt dabei, ebenfalls in Abhängigkeit der Befüllungsdichte, der Festigkeit, Porosität und des spezifischen Gewichtes des Füllgutes sowie der Grosse der Stützelemente vorzugsweise etwa 20 bis etwa 80 cm, insbesondere etwa 30 bis etwa 50 cm zueinander. Im Fall des Vorhandenseins vertikaler Trägerelemente mit daran befestigten Stützelementen entspricht dies dem Abstand zweier benachbarter, vertikal angebrachter Trägerelemente.
Die Grosse der unter betriebswirtschaftlichen Aspekten sinnvoll einsetzbaren Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d wird hauptsächlich an ihrer horizontalen Erstreckung, d.h. ihrer grössten Breite, gemessen, welche sich zwischen etwa 5 und etwa 35 cm, vorzugsweise jedoch zwischen etwa 1 0 und etwa 20 cm, bewegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trägerelemente 9 an einer stabilen Aufhängevorrichtung, beispielsweise einem Gitterrost, im Kopfraum des Behälters 2 befestigt und gegebenenfalls zusätzlich auch noch an einem Befestigungselement, beispielsweise ebenfalls einem Gitterrost, im Bodenbereich. Es versteht sich von selbst, dass die Aufhängevorrichtung im Kopfraum und das Befestigungselement im Bodenbereich so ausgeführt sind, dass sie den Einfüll- und/oder Entleerungsvorgang für das zu behandelnde bzw. fertig behandelte Material nicht wesentlich behindern.
Für eine ökonomisch möglichst gute Raumausnutzung der erfindungsgemässen Vorrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen. Stütz- und gegebenenfalls Trägerelemente nur in einem solchen Ausmass einzubauen, dass sie zusammen maximal etwa 0.5 bis etwa 10%, vorzugsweise jedoch nur etwa 1 bis etwa 6% , des Behältervolumens einnehmen. Die Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d bestehen im wesentlichen aus symmetrisch oder asymmetrisch geformten Körpern, die geeignet sind, einen auflockernden, stützenden und druckverteilenden Effekt auf das Füllgut auszuüben. Zu diesem Zweck eignen sich beispielsweise Würfel, Zylinder, Kegel, Teller, Platten, Kugeln, spiralförmige Elemente und ähnliche dreidimensionale Körper.
Als grosser Vorteil hat es sich erwiesen, wenn die Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d und/oder gegebenenfalls die Trägerelemente 9 zumindest insoweit beweglich angebracht sind dass sie - gekoppelt an eine Vibriervorrichtung - vertikal und/oder horizontal vibriert werden können. Auch diese Massnahme führt zu Brüchen von Materialbrücken, die sich zwischen benachbarten Stützelementen aufgebaut haben und unterstützt somit den internen Materialtransport von oben nach unten sowie den Materialaustrag aus dem Reaktionsraum hinaus. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist zumindest ein Teil der Stützelemente 8a, 8b, 8c, 8d in Form von vertikal angeordneten Spiralen und/oder Schnecken 8b ausgeführt. Die Spiralen haben die Geometrie von Spiralfedern, d.h. sie enthalten keine innenliegende Achse und sind entweder selbsttragend konstruiert oder durch beispielsweise zwei aussen anliegende Achsen in ihrer Ganghöhe stabilisiert. Die Spiralen können aber auch so ausgeführt sein, dass ihre bandförmigen Spiralbahnen abschnittsweise unterbrochen sind, in eine starre Achse übergehen und danach wieder Spiralform annehmen. Bei den Schneckenelementen 8b handelt es sich um Stützelemente in der Form von Förderschnecken, die ebenfalls entweder mit durchgehender oder abschnittsweise unterbrochener Spiralbahn ausgeführt sind. Die Breite dieser bandförmigen Spiralbahnen liegt in beiden Fällen zwischen etwa 5 und etwa 35 cm, vorzugsweise zwischen etwa 10 und etwa 20 cm. Der Gesamtdurchmesser solcher Schnecken- und Spiralelemente liegt zwischen etwa 10 und etwa 90 cm bei einer Ganghöhe ( = longitudinaler Abstand zweier gleich orientierter Punkte auf der Spiralbahn nach einem 360 Grad Umlauf) der Spiralbahn von etwa 10 bis etwa 100 cm. Der Vorteil dieser Art von Stützelementen 8b liegt insbesondere darin, dass sie - neben ihrer abstützenden Eigenschaft - den Materialtransport innerhalb des
Reaktionsraumes 4 und insbesondere den Materialaustrag aus dem Behälter 2 hinaus wirksam unterstützen, sofern sie drehbar gelagert und mit einem Antriebsmotor verbunden sind, der sie zum gewünschten Zeitpunkt um ihre Längsachse rotiert. Durch die Drehung der Spiralen und/oder Schnecken 8b werden - wie bei der oben erwähnten Vibration - vorhandene Brücken des Füllgutes, die sich zwischen benachbarten Stützelementen ausgebildet haben, gebrochen und dadurch das Nachrutschen des Materials in die unteren Bereiche des Reaktionsraumes 4 unterstützt .
In einer anderen Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Stützelemente in Form jalousieartiger Lamellenwände 8d ausgeführt, die vorzugsweise verstellbare Lamellen enthalten. Sie sind vorzugsweise so ausgeführt, dass sie sich annähernd über die gesamte Höhe, mindestens aber über drei Viertel der Höhe eines Reaktionsraumes 4 erstrecken. Vorteilhafterweise sind die Lamellen abschnittsweise, beispielsweise in vertikalen Abschnitten von ca. 0.5 bis ca. 1 m Höhe, sowohl getrennt von einander als auch gemeinsam in Bezug auf die Anstellwinkel verstellbar. Die Anzahl solcher Lamellenwände 8d als Stützelemente hängt von der Grosse der gesamten Vorrichtung sowie von der Schichtdicke des Reaktionsraumes 4 ab. Bei kleineren Anlagen kann eine einzige Lamellenwand 8d ausreichend sein, zumeist sind jedoch zwei bis etwa fünfzehn solcher Lamellenwände, die parallel oder versetzt zueinander angeordnet sein können, innerhalb eines Reaktionsraumes vorhanden. Ähnlich wie bei den spiral- oder schneckenartigen Stützelementen 8b ist es auch hier möglich, durch Bewegung der Lamellen Materialbrücken zu brechen und so für einen gleichmässigen und/oder beschleunigten Weitertransport des behandelten Materials innerhalb des Reaktionsraumes 4 und/oder für einen verbesserten Austrag des Materials aus dem Behälter 2 hinaus zu sorgen.
Einen wichtigen Beitrag zur Abstützung und Druckverteilung des Füllgutes im Randbereich des Reaktionsraumes leisten auch die Lamellenwände 3a, 3b, deren Lamellen 10, 10a, 10b so ausgeführt und befestigt sind, dass sie mit ihren Unterkanten in den Reaktionsraum 4 hinein reichen, während ihre Oberkanten vom Reaktionsraum weg nach oben in die Lufträume 5, 6 weisen. In der einfachsten und kostengünstigsten Ausführungsform sind die Lamellen 1 0, 1 0a, 10b in einem gewünschten Anstellwinkel starr montiert, beispielsweise an einem Gestell mit im richtigen Winkel eingeschnitten Nuten eingelegt und angeschweisst.
Im einfachsten Fall sind die Lamellen 10, 10a, 10b in Form geradliniger, flacher Blechstreifen einer Dicke von etwa 0.2 bis etwa 0.8 mm ausgeführt. Es versteht sich aber von selbst, dass zur Erzielung einer besseren Tragfähigkeit und Verwindungssteifigkeit der Lamellen auch konvex gekrümmte oder in spezielle Profilform gepresste Lamellenstreifen eingesetzt werden können. Auch in Bezug auf das verwendete Material ist die vorliegende Lamellenkonstruktion, wie übrigens auch der gesamte Reaktionsbehälter, keineswegs auf Metall, insbesondere rostfreien Stahl, Aluminium, oder verzinktes Eisenblech, beschränkt. Vielmehr können beispielsweise auch geeignete Kunststoffe, die der chemischen, thermischen und mechanischen Belastung standhalten, aber auch Holz eingesetzt werden.
In einer äusserst leistungsfähigen Ausführungsform, insbesondere bei grossen Anlagen, besteht die Lamellenkonstruktion aus Lamellenwänden 3a, 3b mit mehreren, vorzugsweise drei bis zehn, mindestens jedoch zwei horizontalen und vorzugsweise auch vertikalen Abschnitten, die gemeinsam und/oder unabhängig voneinander bezüglich der Anstellwinkel der Lamellen 10, 10a, 10b eingestellt werden können. In horizontaler Richtung wird durch die Unterteilung in zwei oder mehrere Abschnitte hauptsächlich der Druckbelastung auf die einzelnen Lamellen Rechnung getragen, um zu verhindern, dass lange Lamellen verwendet werden müssen, die sich durchbiegen oder gar dauerhaft verformen könnten. Dies könnte sonst unter anderem auch zu einer eingeschränkten Drehbarkeit der Lamellen in der beweglichen Ausführungsform führen und sowohl bei drehbaren als auch bei starren Lamellen unerwünschten Materialaustrag aus dem Reaktionsraum in die Lufträume hinaus bewirken oder zumindest begünstigen. Es erlaubt dem Betreiber einer solchen Vorrichtung aber auch das gezielte Einstellen bestimmter Verfahrensbedingungen und -zustände in verschiedenen Bereichen des Reaktionsraumes 4.
So erlauben es beispielsweise die vertikalen Abschnitte im Zusammenwirken mit verstellbaren Lamellen 1 0, 10a, 10b den Reaktionsraum 4 in vertikale Zonen unterschiedlicher Fermentations-, Hygienisierungs- und/oder Trocknungszustände gezielt zu unterteilen. Diese Vorteile einer Zoneneinteilung mit unterschiedlicher, dem jeweiligen Verfahrenszustand angepasster Belüftung über die Anstellwinkel der Lamellen 10, 10a, 10b kommt einer halbkontinuierlichen Betriebsweise, d.h. einem Betrieb mit in gewünschten Intervallen stattfindender teilweiser Entleerung und Nachfüllung, besonders entgegen. Sie hat aber auch Vorteile für den diskontinuierlichen Batch-Betrieb, wo es durch eine solche Konstruktion ermöglicht wird, den Kopfbereich des Reaktionsraumes 4, der nach dem Einfüllen und Absetzen des Materials, insbesondere auch während des mikrobiologischen Abbauprozesses, frei von Füllgut sein kann, durch Schliessen der Lamellen 10a des obersten Abschnittes weitgehend abzudichten. Damit kann verhindert werden, dass die Zuluft aufgrund des geringeren Luftwiderstandes bevorzugt durch diesen Teil des Reaktionsraumes strömt und die Reaktorleistung verschlechtert oder gänzlich zum Erliegen bringt.
Die Lamellen 10, 10a, 10b sind bezüglich ihrer Abmessungen innerhalb weiter Grenzen variabel. In der Praxis sind sie jedoch für die meisten Anwendungsfälle etwa 5 bis etwa 30 cm breit und etwa 0.2 bis etwa 0.8 cm dick. Ihre Länge ist beliebig; sie können bei kleinen Anlagen beispielsweise nur ein Länge von 0.5 m oder weniger aufweisen, bei grossen Anlagen hingegen auch eine Länge von 10 m und mehr. Allerdings ist es dann notwendig, die Lamellen über ihre Länge einmal oder mehrmals durch tragfähige Einrichtungen zu unterstützen, um eine unerwünschte Verformung der Lamellen durch z.B. Verbiegen oder Knicken zu verhindern.
Gut bewährt hat sich insbesondere eine Lamellenbreite von etwa 12 bis etwa 1 5 cm bei einer Lamellendicke von 0.5 cm. Der vertikale Abstand der übereinander angeordneten Lamellen bezogen auf Punkte gleicher Lage, beispielsweise von Oberkante zu Oberkante, beträgt etwa 5 bis etwa 20 cm, wobei aus konstruktiven wie auch verfahrenstechnischen Gründen ein vertikaler Abstand von etwa 10 cm besonders vorteilhaft ist, speziell in Verbindung mit Lamellen von etwa 12 bis etwa 15 cm Breite. Im Falle von Ausführungsformen ohne zusätzliche Gitter oder Netze (siehe weiter unten) in den Öffnungen der Lamellenwände, ist es wichtig, dass vertikaler Lamellenabstand, Lamellenbreite und Anstellwinkel so auf einander abgestimmt sind, dass bei gewähltem Anstellwinkel die Oberkante jeder Lamelle auf mindestens gleicher Höhe wie die Unterkante der nächsten, darüberliegenden Lamelle, vorzugsweise sogar höher, liegt. Auf diese Weise wird ein Höchstmass an Materialrückhaltung im Reaktionsraum 4 bei gleichzeitig optimaler Belüftbarkeit erzielt.
Für die meisten Betriebszustände, bei denen eine Luftdurchströmung beabsichtigt ist, führen Anstellwinkel der Lamellen von etwa 40 bis etwa 70 Grad, gemessen von der Horizontalen, zum gewünschten Erfolg. Es kann jedoch aus Gründen einer besonderen Betriebsweise vorteilhaft sein, die Anstellwinkel innerhalb getrennt einstellbarer Abschnitte ausserhalb dieser Werte zu wählen, um beispielsweise absichtlich eine reduzierte oder erhöhte Luftdurchströmung solcher Abschnitte zu bewirken. Es ist dem Fachmann klar, dass Mikroorganismen zur Verwertung von Mischsubstraten je nach biologischer Abbaubarkeit der Materialien einen unterschiedlichen Sauerstoffbedarf haben. Diesem Umstand kann mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit verstellbaren Lamellen auf relativ einfache Weise gezielt Rechnung getragen werden, ohne die Gebläseleistung verändern oder womöglich ein zusätzliches, separates Gebläse einsetzen zu müssen. Gegebenenfalls ist zuluftseitig ein Ausgleichsventil für überschüssige Zuluft vorzusehen, um einen konstanten Luftstrom durch jene Zonen des Reaktionsraums zu führen, wo die Lamellen nicht verstellt wurden.
Gitter oder Netze, welche die Öffnungen zwischen den Lamellen 10, 10a, 10b, vor allem in der unbeweglichen Ausführung, bedecken, sind zwar grundsätzlich nicht notwendig, verleihen jedoch ein zusätzliches Mass an Sicherheit, sodass selbst bei sehr flach eingestelltem, d.h. weit öffnendem Anstellwinkel, beispielsweise 35 Grad oder weniger, eine sichere Materialrückhaltung innerhalb des Reaktionsraumes 4 gewährleistet bleibt. Solche Gitter oder Netze haben eine Maschenweite von etwa 0.2 bis etwa 6 cm, vorzugsweise von etwa 0.5 bis etwa 3 cm und bestehen aus Metall oder einem geeigneten, mechanisch belastbaren Kunststoff, der unter den gegebenen Einsatzbedingungen chemisch resistent ist und Temperaturen bis ca. 100° C unbeschadet und ohne Minderung seiner mechanischen Eigenschaften aushält.
In einer weiteren Ausführungsform werden vertikale Abschnitte ausserdem noch durch verstellbare Horizontalelemente 1 1 a, 1 1 b gebildet, insbesondere solche, die röhrenförmig und um ihre Längsachse drehbar sind und sich über die ganze oder annähernd die ganze Länge des Reaktionsraumes erstrecken. Es handelt sich dabei vorzugsweise um Elemente elliptischen, drei- oder mehreckigen Querschnitts, die in einer oder mehreren horizontalen Ebenen so angeordnet sind, dass sie im wesentlichen parallel nebeneinander liegen und in wenigstens einer Drehposition den Reaktionsraum in zwei oder mehr übereinanderliegende, vorzugsweise wenigstens annähernd geschlossene, Abschnitte unterteilen. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass dieser Effekt auch durch andere Ausführungsformen der Horizontalelemente, beispielsweise durch horizontal angeordnete Jalousiekonstruktionen oder gegeneinander verschiebbare Spaltenböden (Spaltenbreite vorzugsweise mindestens 20 cm) und dergleichen, erzielbar ist.
Durch solche Horizontalelemente in Schliessposition 1 1 b kann beispielsweise Füllgut eines unteren Abschnittes zurückgehalten werden, während durch Verdrehung der Horizontalelemente einer darüberliegenden Ebene in eine Öffnungsposition 1 1 a eine offene Verbindung zwischen zwei zuvor getrennten Abschnitten hergestellt wird, wodurch beispielsweise Füllgut aus einem oberen Abschnitt in einen darunterliegenden - gegebenenfalls gesteuert und wohldosiert - vordringen kann. Dadurch wird es beispielsweise möglich, die Volumensverminderung beim Absetzen des eingefüllten Materials auszugleichen und/oder - falls gewünscht - Zonen unterschiedlicher mikrobiologischer Aktivitäten, Hygienisierung und/oder Trocknung einzurichten und/oder aufrecht zu erhalten.
Es ist dadurch beispielsweise auch möglich, dass ein unterer Abschnitt bereits eine Trocknungsphase durchläuft, während in den darüberliegenden Abschnitten noch mikrobiologisch abgebaut und hygienisiert wird. Im Zusammenspiel mit verstellbaren Lamellen lässt sich auf diese Weise eine ausgeklügelte Betriebsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung bewerkstelligen. Aus geometrischen Gründen finden solche röhrenförmigen Horizontalelemente 1 1 a, 1 1 b in der Praxis nur in Vorrichtungen mit geradlinigen Lamellenwänden , d.h. mit rechteckigen oder quadratischen Reaktionsräumen, Verwendung.
Je nach Art und Beschaffenheit des eingesetzten Füllgutes, z.B. partikelf ör- mig, granulatartig, faserförmig, pastös, kompakt, locker etc., sowie nach Art der Befüllung, z.B. dichte Befüllung mit Granulat unterschiedlicher Korngrössen oder gemischte Befüllung mit pastösem Material und auflockerndem Strukturmaterial wie Holzspänen, Häckselgut, Rindenschnitzel und dergleichen, kann die Schichtdicke ( = Breite) des Reaktionsraumes 4 innerhalb relativ grosser Bereiche variieren. In der Praxis sind zumeist Schichtdicken von etwa 50 bis etwa 250 cm sinnvoll anwendbar, wobei beispielsweise für pastöses Füllgut, insbesondere bei grösseren Anlagen, eine Schichtdicke von etwa 60 bis etwa 1 20 cm vorzuziehen ist, während man beispielsweise für Material geringerer Dichte und gleichzeitig hoher Festigkeit durchaus Schichtdicken von bis zu 250 cm und mehr bei bester Verfahrensökonomie erfolgreich einsetzen kann. Die untere Grenze der Schichtdicke des Reaktionsraumes 4 wird - ungeachtet der Verfahrensökonomie - auch durch den Platzbedarf der Lamellenwände und der Inneneinbauten des Reaktionsraumes, sowie durch einen erforderlichen Mindestabstand der Lamellenwände zwecks mechanischer Befüllbarkeit des Reaktionsraumes 4 mittels herkömmlicher Befülleinrichtungen mitbestimmt.
Während die erfindungsgemasse Vorrichtung mitsamt ihren Einrichtungen grundsätzlich in beliebiger Grosse gebaut werden kann, ist in den meisten Fällen ein Behälter 2 mit Lamellenwänden 3a, 3b von maximal etwa zehn Metern Höhe bei einer Behälterbreite von etwa drei bis vier Metern für ein Paar Lamellenwände bzw. von etwa sechs bis sieben Metern für zwei Paare ausreichend. Für die Klärschlämme, organischen Reststoffmengen und/oder sonstigen organischen Abfälle kleinerer und mittelgrosser Verursacher ist in vielen Fällen sogar ein Behälter von lediglich etwa drei bis etwa vier Metern Höhe bereits ausreichend. Bei Behältern mit weniger als ein Meter hohen Reaktionsräumen wird häufig bereits eine Wirtschaftlichkeitsgrenze unterschritten, sodass deren Vermarktung auf Schwierigkeiten stösst, was allerdings nichts an deren prinzipieller Funktionstüchtigkeit ändert.
Es hat sich darüber hinaus aus strömungstechnischen Gründen als vorteilhaft erwiesen, den Abluftraum oder - im Falle von mehr als einem Abluftraum - die Ablufträume in Richtung zur Abluftleitung hin trichterförmig zu erweitern, was im Falle einer Ausführung mit zwei Reaktionsräumen und zentrifugaler, also von einem innenliegenden Zuluftraum nach aussen zu den beiden Ablufträumen gerichteter, Luftdurchströmung durch entsprechend nach aussen geneigte Behälterwände erreicht wird. Dadurch wird ein möglicher Abluftstau verhindert und somit auch der Bodenbereich der Reaktionsräume ausreichend entlüftet. Andernfalls sind die Ablufträume so zu dimensionieren, dass bei den zu erwartenden Luftmengen ein Abluftstau nicht eintreten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemasse Vorrichtung aus einem wärmeisolierten, rechteckigen oder quadratischen Bioreaktorbehälter 1 3 mit zwei Paaren von zumindest annähernd planparallelen Lamellenwänden 14a, 14b, 14c, 14d, insbesondere solchen gleicher Grosse und Geometrie, d.h. mit zwei Reaktionsräumen 1 5a, 15b im wesentlichen rechteckigen horizontalen Querschnitts. Grundsätzlich sind jedoch Ausführungsvarianten mit drei und mehr, vorzugsweise einer geraden Anzahl, solcher Reaktionsräume 15a, 1 5b ebenfalls machbar, wobei derartige Anlagen jedoch gewisse konstruktive und kostenmässige Nachteile aufweisen.
Ebenso grundsätzlich herstellbar, jedoch mit z.T. erheblichen konstruktiven und/oder verfahrenstechnischen Nachteilen behaftet, sind Ausführungsformen mit einem oder mehreren ringförmig geschlossenen Reaktionsräumen 30, 31 , gleichgültig ob dreieckigen, mehreckigen oder runden Querschnitts. Bei derartigen Anlagen sind die zwei luftdurchlässigen Lamellenwände 29a, 29b, 32a, 32b jedes Paares im wesentlichen konzentrisch ineinander angeordnet, vorzugsweise konzentrisch um eine gedachte, vertikale Längsachse des Reaktorbehälters herum.
Die konstruktiven Nachteile betreffen im Fall mehreckiger, ringförmig geschlossener Reaktionsräume 30, 31 hauptsächlich den Aufwand zur Herstellung von vielen kurzen anstelle von wenigen langen Lamellenwänden sowie von gebogenen Lamellen bei runden oder elliptischen Reaktionsräumen. Verfahrenstechnische Nachteile entstehen unter anderem dadurch, dass durch die ringförmig geschlossene Form der Lamellenwandanordnung stets eine Querschnittsverengung in zentripetaler Richtung gegeben ist, was zu den eingangs erwähnten Problemen des Standes der Technik führen kann. Ausserdem können im Bereich der Ecken 33 der mehreckigen, ringförmig geschlossenen Ausführungsformen schlecht belüftete oder unbelüftete Totzonen entstehen, was in jedem Fall unerwünscht ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei Paaren planparalleler Lamellenwände wird eine gleichbleibende Schichtdicke der beiden Reaktionsräume 1 5a, 1 5b gewährleistet, ohne den Nachteil einer Querschnittsverengung in Kauf nehmen zu müssen. Es ist dabei grundsätzlich möglich, die Zuluft von den beiden aussenliegenden Lufträumen 1 6a, 1 6b nach innen in einen Abluftraum zu führen oder umgekehrt. Die zentripetale - also von aussen nach innen gerichtete - Luftdurchströmung hat jedoch gewisse Vorteile, insbesondere in Hinblick auf das Sammeln der warmen Abluft im Kopfraum 1 7a des Abluftbereiches 1 7 sowie in Hinblick auf den Einbau eines Wärmetauschers und/oder Kondensatfängers in den Abluftbereich 1 7.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich der Behälter 1 3 - in erster Linie zur Aufnahme und Austragung des fertig behandelten Materials - unterhalb des innenliegenden, horizontalen Behälterbodens 1 9 trichterförmig nach unten und mündet in eine verschliessbare Auslassöffnung 21 . Zwischen Behälterboden 19 und Auslassöffnung 21 besteht ein Luftraum 20, der mit mindestens einer Zuluftleitung 22 in Verbindung steht. Der Behälterboden 1 9 ist im Bereich ausserhalb der Abluftzone 1 7, also im Bereich der darüber befindlichen Zuluft- und Reaktionsräume 1 5a, 1 5b, luftdurchlässig ausgebildet, insbesondere in Form eines perforierten Bodens mit perforierten Klappen 25 zur Entleerung des Behälters. Die Zuluft wird in den Raum 20 unterhalb des Behälterbodens 19 eingebracht, strömt zwangsweise durch die Löcher des perforierten Bodens und durchdringt von unten und über die Zuluftbereiche 1 6a, 1 6b die Reaktionsräume 1 5a, 1 5b. Die Anströmung von unten hat den besonderen Vorteil, dass auch das organische Material im Bodenbereich, das häufig zu Verklumpung neigt und dadurch schlechter mit Luft versorgt wird, ausreichend belüftet und aufgelockert wird.
Die erfindungsgemasse Vorrichtung enthält ausserdem, vorzugsweise in jeder Ausführungsform, im Behälterboden 1 9 im Bereich der Reaktionsräume 1 5a, 1 5b mindestens je eine, vorzugsweise mindestens je zwei verschliessbare Öffnungen, insbesondere Klappen 25, die einerseits dem Auflagedruck durch das Füllgut standhalten und andererseits eine einfache Entleerung des Bioreaktorinhalts ermöglichen.
Die Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung enthält je Zuluftraum wenigstens eine Zuluftleitung 22 und je Abluftraum wenigstens eine Abluftleitung 23, sowie Gebläse, Ventile, Klappen, etc. in einer Anordnung, die es ermöglicht, den Luftstrom durch die Reaktionsräume zwischen den Lamellenwänden wahlweise zu drücken oder zu saugen oder beides, d.h. zuluftseitig zu drücken und abluftseitig zu saugen. In vielen Anwendungsfällen hat sich eine Kombination aus zuluft- und abluftseitig installierten Saug-Zug- Gebläsen zusammen mit steuerbaren Ventilen als am besten geeignet erwiesen, um einen möglichst gleichmässigen Luftstrom durch die Reaktionsräume führen zu können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Zuluftleitung 22 ausserdem eine regel- und/oder steuerbare Verbindung 28 zur Abluftleitung 23 und/oder zu mindestens einer Fremdluftquelle. Dies ist für solche Fälle von grossem Vorteil, wo beispielsweise ein gewünschter Anteil der feuchtigkeitsbeladenen Abluft über die Zuluftleitung noch einmal rezirkuliert werden soll, oder wo beispielsweise geruchsbeiastete Fremdluft, z.B. aus Stallungen, desodoriert werden soll. In diesem Fall fungiert die erfindungsgemasse Vorrichtung gleichzeitig als Biofilter.
Eine besonders energiesparende Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung enthält ausserdem einen Wärmetauscher (in den Abbildungen nicht dargestellt), der die Abwärme aus der Abluft möglichst rasch auf die kühlere Zuluft überträgt. Damit sind zwei Vorteile auf einmal vereint: Die feuchtigkeitsbeladene, warme oder bis zu 80 °C heisse Abluft wird durch die kühlere Zuluft abgekühlt, die Feuchtigkeit kondensiert und wird entweder in ein bestehendes Kanalnetz abgeleitet oder - falls erforderlich - zumindest teilweise zur Befeuchtung der Zuluft wiederverwendet. Die Zuluft wird dabei vorgewärmt und unterstützt auf diese Weise die biologischen Abbauprozesse, welche vorzugsweise unter meso- bis thermophilen Bedingungen, insbesondere bis etwa 80 ° C, ablaufen. Durch auf einander abgestimmte Steuerung der Gebläse und Ventile in der Zuluft- und Abluftleitung wird im Normalfall eine Durchströmung der Reaktionsräume in Richtung zur Behältermitte hin erzwungen. Die Strömungsrichtung kann jedoch, falls dies für bestimmte Anwendungszwecke gewünscht ist, umgekehrt werden.
Befüllt wird der Bioreaktor vorzugsweise von oben über eine Förder- und Verteileinrichtung, die das Füllgut über dicht verschliessbare Öffnungen, insbesondere Einfüllklappen 24, gleichmässig in den Reaktionsraum verteilt.
Die erfindungsgemasse Vorrichtung mit zyklisch geschlossenen Lamellenwänden bzw. Reaktionsräumen enthält in einer weiteren Ausführungsform eine Einrichtung zum Austragen von fermentiertem und/oder getrocknetem Material. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um einen mechanisch arbeitenden Austragräumer, der je nach Art der erfindungsgemässen Vorrichtung am Behälterboden angebracht ist (in den Abbildungen nicht dargestellt) und das behandelte Material vom Behälterboden zur Entleerungsöffnung transportiert.
Wie die meisten Geräte dieser Art enthält auch die erfindungsgemasse
Vorrichtung Temperatur-, pH-, Feuchtigkeits-, CO2- und/oder 02-Sonden, die an verschiedenen Stellen der Reaktionsräume und/oder Lufträume angebracht sind, sowie neben steuerbaren Einrichtungen wie beispielsweise Transport- und Fördereinrichtungen, Ein- und Auslassventilen, Klappen, Gebläsen, etc. ausserdem wenigstens eine Regel- und/oder Steuereinheit welche es ermöglicht, den Betrieb der Anlage vollautomatisch ablaufen zu lassen. Insbesondere ist es dadurch auch möglich, im Zusammenspiel mit den ver¬ schiedenen steuerbaren Elementen, Intensität und Geschwindigkeit der Fer¬ mentation und/oder Trocknung je nach Art des Füllgutes optimal einzustellen und gegebenenfalls Korrekturen der Belüftung und/oder Ent- bzw. Befeuch¬ tung vorzunehmen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Beispiels weiter erläutert werden. Es versteht sich von selbst, dass das Beispiel nur der zusätzlichen Information dient und keine Einschränkung auf eine spezielle Ausführungsform darstellt.
Beispiel 1 ; Aerobe Teilfermentation mit anschliessender Trocknung
Im nachfolgend beschriebenen Verfahren wird Belebtschlamm aus einer kommunalen Abwasserreinigungsanlage durch eine schnelle, aerobe Teilfermentation zu organo-mineralischem Dünger umgewandelt und bei Temperaturen bis zu 80 °C weitgehend keimfrei gemacht (hygienisiert) sowie anschliessend in situ auf eine Restfeuchte von weniger als 1 5 Gew. % getrocknet. Damit ist das Produkt unbegrenzt lagerbar, weitgehend frei von unangenehmen Gerüchen und enthält - neben dem mineralischen Anteil - noch immer einen wertvollen Anteil an - insbesondere langsamer abbaubaren - organischen Verbindungen.
Es ist jedoch möglich und vorgesehen, dass je nach Bedarf auch ein anderes Endprodukt mit der erfindungsgemässen Vorrichtung hergestellt werden kann, beispielsweise ein hygienisierter Dünger oder Bodenverbesserer aus ungiftigem, ausgefaultem Klärschlamm. Bei solchen Produkten überwiegt naturgemäss die Bedeutung des mineralischen Anteils gegenüber dem organischen Restanteil. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung kann man aber auch wasserhaltige Reststoffe mit nur geringem oder gar keinem bzw. biologisch nicht verfügbarem organischen Anteil behandeln, d.h. zumindest hygienisieren und/oder trocknen, beispielsweise zum späteren Endlagern oder Verbrennen industrieller Schlämme oder schwermetallreicher Klärschlämme.
Bei Behandlung sonstiger organischer Reststoffe oder Abfälle wird ein weitgehender aerober Abbau der biologisch verfügbaren Materie im wesentlichen durch Verlängerung der Verweilzeit des Materials im Bioreaktor, zusammen mit einer genau abgestimmten Belüftung, erzielt. Es lässt sich dabei - je nach Wunsch - ein nahezu beliebiger Abbaugrad des Materials erreichen.
Das organische Material, in diesem Fall nicht ausgefaulter, kommunaler Klärschlamm, wird mittels einer Presse zu strangförmigem Granulat geformt und über ein Förderband zu einer Verteileinrichtung transportiert, welche sich langsam über den beiden parallelen Reaktionsräumen 15a, 15b hin und her bewegt. Das Füllgut wird dabei durch die geöffneten Einfüllklappen 24 des Bioreaktorbehälters 1 3 hindurch lose in die Reaktionsräume 15a, 15b mit den Trägerelementen 27 und den Stützelementen 26, in diesem Fall an Seilen aufgehängte, flache Zylinder mit etwa 5 cm Höhe und etwa 10 cm Durchmesser, eingefüllt. Im diskontinuierlichen Betrieb wurde zuvor der gesamte Behälter 1 3 von fertig behandeltem Material der vorherigen Charge entleert, wobei zur Unterstützung der Entleerung die elastisch aufgehängten Seile 27 mittels einer Vibriervorrichtung vibriert wurden. Geringe Mengen an Restmaterial, welche an den Lamellen 1 8 und den Stützelementen 26 anhaften, sind keineswegs störend, sondern leisten als Impfmaterial zur Beschleunigung des Starts des mikrobiologischen Abbaus in der nachfolgenden Charge einen positiven Beirag.
Die Lamellen 1 8 der Lamellenwände 14a, 14b, 14c, 14d, die die beiden Reaktionsräume 15a, 15b bilden, sind in einem Winkel von 50 Grad (bezogen auf die Horizontale) angestellt und verhindern so wirksam, dass während des Füllvorganges Material aus den Reaktionsräumen hinaus fällt oder hinaus gedrückt wird. Bei diesem Anstellwinkel waren die Oberkanten der Lamellen auf gleicher Höhe wie die Unterkanten der jeweils darüberliegenden Lamellen.
Im Falle einer halbkontinuierlichen Betriebsweise wird stets nur soviel frisches Füllgut in den oberen Bereich der Reaktionsräume 1 5a, 1 5b nachgefüllt, als fertig fermentiertes und getrocknetes Material über die Klappen 25 am Boden 1 9 und die Bodenauslassöffnung 21 abgezogen wird. Für diese Betriebsweise sind - neben abschnittsweise versteilbaren Lamellen - allerdings spezielle Einrichtungen von grossem Vorteil oder sogar notwendig, wie beispielsweise Horizontalelemente 1 1 a, 1 1 b, die durch Verdrehung oder Verschiebung einen oberen Abschnitt eines Reaktionsraumes gegenüber einem darunterliegenden weitgehend abschliessen können. Ein solches Abschliessen des Kopfraumes nach unten hin kann beispielsweise während des Nachfüllvorganges eine unerwünschte Abkühlung und/oder Entfeuchtung des darunter befindlichen Materials verhindern und unerwünschten Luftaustritt mit allenfalls unangenehmen Gerüchen zumindest erheblich vermindern.
Sobald der Füllprozess abgeschlossen ist, beginnt die mikrobiologische Phase. Die Schieber und Klappen 24, 25 in Behälterdeckel und -boden werden ge¬ schlossen. Das Füllgut liegt lose in den Reaktionsräumen 1 5a, 1 5b zwischen den Lamellenwänden 14a, 14b bzw. 14c, 14d und den Stützelementen 26. Eine bestimmte Zuluftmenge wird nun über einen Zuluftraum 20 unterhalb des Behälterbodens 1 9 mittels eines zuluftseitig installierten Gebläses eingeblasen, strömt durch die Perforation des Behälterbodens 19 und der Klappen 25 hindurch und wird - unterstützt von einem abluftseitig installierten Saug-Zug- Gebläse - sowohl von unten wie auch von der Seite über die Lamellen 1 8 in die Reaktionsräume 15a, 15b hinein, durch die lose Schüttung des organischen Materials hindurch und weiter in den Abluftraum 1 7 gesaugt. Der Luftstrom übernimmt die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen und transportiert Wärme, CO2 und Feuchtigkeit durch die Lamellen 18 hinaus in Richtung Abluftraum 1 7. Dieses Gemisch aus verbrauchter Luft und Wasserdampf wird über eine Rohrleitung 23 abgesaugt. Es hat sich als günstig erwiesen, die Abluft anschliessend zwecks weiterer Desodorierung durch ein Torffilter zu führen, in welchem ebenfalls Mikroorganismen angesiedelt sind, und danach gegebenenfalls in einen Kamin. Im Bedarfsfall kann jedoch mindestens ein Teilstrom dieser Abluft in den Zuluftstrom rezirkuliert werden, um so Feuchte- und Temperaturbedingungen optimal einzustellen.
Die Mikroorganismen zerlegen die verschiedenen organischen Substanzen, vorrangig Zucker, Fettsäuren und Eiweissverbindungen in CO2 und Reststoffe, wobei Wärme entsteht. Diese Wärme treibt die Feuchtigkeit an die Oberfläche des Füllgutes, von wo sie von der vorbeistreichenden Luft mitgenommen wird und an einem Wärmeaustauscher im zentralen Abluftbereich 1 7 des Behälters 1 3 (nicht dargestellt) durch die kältere, beispielsweise mit etwa 20-25°C ankommende Zuluft abgekühlt, zum Grossteil kondensiert und abgeführt wird. Da im Normalfall nur sehr geringe Mengen an Verunreinigungen wie z.B. Ammoniak im Kondensat anzutreffen sind, ist das Kondensat, welches einen pH-Wert von etwa 7.8 bis 8 aufweist, problemlos in die Kanalisation einzuleiten. Das verbleibende Luft- Wasserdampfgemisch geht, wie zuvor beschrieben, in den Kamin.
Die benötigte Luftmenge wird anhand der Messwerte einiger Temperatur-, CO2- und Feuchtigkeitssonden im Inneren des Reaktors ermittelt und über ein steuerbares Ausgleichsventil in der Zuluftleitung 22, sowie gegebenenfalls durch Veränderung der Gebläseleistung und/oder Verstellen des Anstellwinkels der Lamellen 18, gesteuert. Je nach Art des Füllgutes kann der Prozess ausserdem durch wenigstens teilweise Rezirkulation der noch feuchten oder bereits kondensierten Abluft über die Verbindungsleitung 28 unterstützt und/oder verlängert werden.
Die von den Mikroorganismen produzierte Abwärme erhöht kontinuierlich die Temperatur des Füllguts und es erwärmt sich auch die durchströmende Luft langsam bis auf 80 ° C. Dadurch steigt wieder die Aufnahmefähigkeit für Wasserdampf, was in einer anschliessenden Trocknungsphase vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Falls aufgrund eines zu geringen Anteils an verwertbarer organischer Materie die Eigenerwärmung durch die Mikroorganismen allein nicht ausreicht, um die Hygienisierungstemperatur von etwa 70 bis 80 ° C zu erreichen und zu halten, muss die Zuluft, trotz Vorerwärmung durch einen abluftseitig installierten Wärmetauscher, gegebenenfalls zusätzlich beheizt werden.
Sobald sich der biologische Abbauprozess seinem Ende nähert, beginnt die Temperatur im Reaktionsraum zu sinken. Je nach Art des Füllgutes kann die mikrobiologische Phase, d.h. die Teilfermentation, bereits nach wenigen, beispielsweise 10 bis 15 Stunden, oder aber erst nach einigen Tagen abgeschlossen sein. Im nachfolgenden Trocknungsprozess, der sich im wesentlichen nahtlos an die abklingende biologische Phase anschliesst, wird mittels eines Saug-Zug-Gebläses Trocknungsluft durch das behandelte Füllgut gesaugt. Zu diesem Zweck wird entweder Frischluft eingesetzt oder Fremdluft, wie beispielsweise geruchsbeladene Abluft aus einem Faulturm, einer Produktionshalle oder einem Tierstall, in einem beliebigen Verhältnis hinzugemischt oder gänzlich anstelle von Frischluft verwendet. Dabei werden die organischen Geruchsstoffe der Fremdluft durch die Biofilter-Wirkung der Mikroorganismen in den Reaktionsräumen 15a, 15b entfernt und die Fremdluft auf diese Weise desodoriert. Nach einer Trocknungsphase von zumeist ca. 5 bis 10 Stunden erreicht das behandelte, in diesem Fall fermentierte und hygienisierte, Füllgut eine Endfeuchte von unter 15% und ist damit unbegrenzt haltbar. Sobald die gewünschte Endfeuchte erreicht ist, wird die Beheizung der Zuluft abgestellt und eine rund einstündige Abkühlungsphase eingeleitet. Zu diesem Zweck wird unbeheizte Zuluft durch die Reaktionsräume gesaugt und so das Füllgut auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Anschliessend werden die letzten Gebläse abgestellt, die Deckel- und Bodenklappen geöffnet, der Behälter 13 mit Unterstützung durch die erwähnte Vibriereinrichtung entleert und eine weitere Menge frischen Füllguts in die Reaktionsräume 1 5a, 1 5b eingefüllt. Der Prozess kann von neuem beginnen.
In der Versuchsanlage konnte festgestellt werden, dass alle unangenehm riechenden Bestandteile des organischen Ausgangsmaterials umgewandelt wurden und das Endprodukt keine Geruchsbelästigung verursacht. Das hier beschriebene Verfahren wurde mittels eines einfachen Prozessteuergerätes weitgehend vollautomatisch abgewickelt und über ein ebenfalls einfaches Prozessleitsystem überwacht.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zur aeroben Behandlung, Konditionierung und/oder Trocknung von feuchtem, vorzugsweise zumindest teilweise organischem, Material im wesentlichen fester oder pastöser Natur, basierend auf
- einem Behälter (2, 13) mit unterteiltem Innenraum, in welchem Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) angeordnet sind, wobei der Innenraum durch mindestens ein Paar luftdurchlässiger Wände so unterteilt ist, dass die einander zugewandten Seiten der Wände (Innenseiten) eines solchen Paares einen Reaktionsraum (4, 1 5a, 1 5b,
30, 31 ) bilden, während die einander abgewandten Seiten (Aussenseiten) mindestens einen Zuluftraum (5, 1 6a, 1 6b) und mindestens einen Abluftraum (6, 1 7) bilden, sowie
- weiteren Zusatzeinrichtungen, insbesondere Transport- und Fördereinrichtungen, Befüll- und Entleervorrichtungen, Luftleitungen,
Gebläsen, Ventilen, Klappen, Schiebern, Steuer- und Regeleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Wände im wesentlichen aus einer jalousieartigen Lamellenkonstruktion (3a, 3b, 14a, 14b, 14c, 14d, 29a, 29b, 32a, 32b) bestehen, bei der die Lamellen (10, 10a, 10b, 1 8) in vorgegebenen
Anstellwinkeln, Abständen, Längen und/oder Breiten angeordnet sind, und b) die Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) innerhalb des Reaktionsraumes (4, 1 5a, 1 5b, 30, 31 ) räumlich verteilt und so versetzt angeordnet sind, dass sie eine Verminderung des auf dem feuchtigkeitsbeladenen
Material lastenden Druckes bewirken und auf diese Weise eine aufgelockerte Schüttung ermöglichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die luftdurchlässigen Wände (3a, 3b, 14a, 14b, 14c, 14d, 29a, 29b, 32a, 32b) eine Höhe von etwa 1 bis etwa 10 m, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 6m, aufweisen und der Abstand zwischen den Wänden eines Paares etwa 50 bis etwa 250 cm, insbesondere etwa 60 bis etwa 1 20 cm beträgt.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (10, 10a, 10b, 1 8) mit ihren Unterkanten zum Reaktionsraum (4, 1 5a, 1 5b, 30, 31 ) hin und mit ihren Unterkanten zum Reaktionsraum (4, 15a, 15b, 30, 31 ) hin und mit ihren Oberkanten vom Reaktionsraum weg weisen, eine Länge von etwa 0.5 bis etwa 10 m, eine Breite von etwa 5 bis etwa 30 cm und eine Dicke von etwa 0.2 bis etwa 0.8 cm aufweisen und vorzugsweise in einem Anstellwinkel von etwa 40 bis etwa 70 Grad, insbesondere 50 Grad, bezogen auf die Horizontale, angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (10, 10a, 1 0b, 18) in einem vertikalen Abstand von etwa 5 bis etwa 20 cm, vorzugsweise etwa 10 cm, so übereinander angeordnet sind, dass sich die Oberkante jeder Lamelle auf mindestens gleicher Höhe befindet wie die Unterkante der jeweils unmittelbar darüber liegenden Lamelle.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (1 0, 1 0a, 10b, 1 8) in ihren Anstellwinkeln verstellbar sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkonstruktion (3a, 3b, 14a, 14b, 14c, 14d, 29a, 29b, 32a, 32b) in vertikaler und/oder horizontaler Richtung mindestens zwei, vorzugsweise drei bis zehn, Abschnitte enthält, die gemeinsam und/oder unabhängig voneinander in Bezug auf die Anstellwinkel der Lamellen veränderbar sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lamellen (1 0, 10a, 1 0b, 1 8) zusätzlich Gitter oder Netze mit einer Maschenweite von etwa 0.2 bis etwa 6 cm, vorzugsweise von etwa 0.5 bis etwa 3 cm, angebracht sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) etwa 0.5 bis maximal etwa 10%, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 6%, des Behältervolumens einnehmen.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) auf Trägerelementen (9, 27) angebracht ist und zusammen mit diesen etwa 0.5 bis maximal etwa 10%, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 6% , des Behältervolumens einnimmt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (9, 27) Seile, Stangen oder Ketten und die Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) symmetrisch oder asymmetrisch geformte Körper, insbesondere Würfel, Zylinder, Kegel, Teller, Platten, Kugeln und/oder spiralförmige Elemente sind.
1 1 . Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) in Form vertikal angeordneter Spiralen oder Schnecken (8b), gegebenenfalls mit abschnittsweise unterbrochener Spiralbahn, ausgeführt ist.
1 2. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) als jalousieartige Lamellenkonstruktion (8d), vorzugsweise mit verstellbaren Lamellen, ausgeführt ist, wobei diese Lamellenkonstruktion (8d) aus mindestens einer, vorzugsweise aus zwei bis fünfzehn jalousieartigen Lameilenwänden besteht, die sich in vertikaler Richtung vorzugsweise wenigstens über drei Viertel der Höhe des Reaktionsraumes erstrecken und gegebenenfalls Abschnitte enthalten, die gemeinsam und/oder unabhängig voneinander in Bezug auf die Anstellwinkel der Lamellen veränderbar sind.
1 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) eine horizontale Erstreckung von etwa 5 bis etwa 35 cm, vorzugsweise von etwa 1 0 bis etwa 20 cm, aufweisen, in einem vertikalen Abstand von etwa 10 bis etwa 100 cm, insbesondere etwa 20 bis etwa 50 cm und vorzugsweise in einem Seitenabstand von etwa 20 bis etwa 80 cm, insbesondere etwa 30 bis etwa 50 cm, zueinander angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralen oder Schnecken (8b) eine Spiralbahn von etwa 5 bis etwa 35 cm Breite, einen Durchmesser von etwa 10 bis etwa 80 cm und vorzugsweise eine Ganghöhe von etwa 10 bis etwa 1 00 cm aufweisen.
1 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Behälters (2, 13) durch wenigstens ein Paar, vorzugsweise eine gerade Anzahl von Paaren, geradliniger luftdurchlässiger Wände (3a, 3b, 14a, 14b, 14c, 14d), vorzugsweise gleicher Grosse und Geometrie, unterteilt ist und die Reaktionsräume (4, 15a, 1 5b) einen im wesentlichen rechteckigen horizontalen Querschnitt aufweisen.
1 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 5 dadurch gekennzeichnet, dass sie innerhalb der Reaktionsräume dreh- oder verschiebbare Horizontalelemente (1 1 a, 1 1 b) enthält, die in wenigstens einer Dreh- oder Verschiebeposition den Reaktionsraum in zwei oder mehr übereinanderliegende, vorzugsweise wenigstens annähernd geschlossene, Abschnitte unterteilen.
1 7. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalelemente (1 1 a, 1 1 b) röhrenförmige Elemente elliptischen, drei- oder mehreckigen Querschnitts sind und in einer oder mehreren horizontalen Ebenen so angeordnet sind, dass sie im wesentlichen parallel nebeneinander liegen, um ihre Längsachse drehbar sind und über die ganze oder annähernd die ganze Länge eines Reaktionsraumes (4, 15a, 1 5b) verlaufen.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2, 1 3) unterhalb des Behälterbodens (1 9) einen, vorzugsweise sich trichterförmig verjüngenden, Luftraum (20) enthält, in den mindestens eine Zuluftleitung (22) mündet, und dass der Behälterboden ( 19) im Bereich ausserhalb des mindestens einen Abluftraumes (6, 1 7) luftdurchlässig ausgebildet ist.
1 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden ( 1 9) im Bereich des mindestens einen Reaktionsraumes (4, 15a, 15b, 30, 31 ) wenigstens eine verschliessbare Öffnung, vorzugsweise wenigstens eine Klappe (25), aufweist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) und/oder Trägerelemente (9, 27) beweglich angeordnet und gegebenenfalls mit einer Vibrationseinrichtung verbunden sind.
21 . Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2, 13) mit mindestens einer Zuluftleitung (22) und mindestens einer Abluftleitung (23) ausgerüstet ist, von denen wenigstens eine mit einem Wärmetauscher verbunden ist, wobei die Zuluftleitung (22) vorzugsweise ausserdem über eine regel- und/oder steuerbare Verbindung (28) zur Abluftleitung (23) und/oder zu einer Fremdluftquelle verfügt.
22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 4, dadurch gekennzeichnet, dass die luftdurchlässigen Wände (29a, 29b, 32a, 32b) jedes Paares ringförmig geschlossen und im wesentlichen konzentrisch ineinander angeordnet sind und einen horizontalen Querschnitt dreieckiger, mehreckiger oder runder Form aufweisen, wobei gegebenenfalls die Paare konzentrisch um eine gedachte vertikale Längsachse des Behälters herum angeordnet sind.
23. Verfahren zur aeroben Behandlung, Konditionierung und/oder Trocknung von feuchtem, vorzugsweise zumindest teilweise organischem, Material im wesentlichen fester oder pastöser Natur, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- und Entlüftung der Reaktionsräume (4, 15a, 1 5b, 30, 31 ) durch Veränderung von Gebläseleistungen und/oder Verstellen von Ventilen in den Zu- und Abluftleitungen (22, 23) und/oder durch Verstellen des Anstellwinkels der Lamellen ( 10, 10a, 1 0b, 1 8) gesteuert wird.
24. Verfahren gemäss Anspruch 23 mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 8 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel der Lamellen ( 10, 10a, 10b, 1 8) abschnittsweise verschieden eingestellt wird.
25. Verfahren gemäss Anspruch 23 oder 24 mit einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 6 bis 22 mit in wenigstens zwei Ebenen angeordneten Horizontalelementen (1 1 a, 1 1 b), dadurch gekennzeichnet, dass durch Drehung oder Verschiebung der Horizontalelemente einer Ebene zwei übereinander liegende Abschnitte eines Reaktionsraumes (4, 1 5a, 1 5b) miteinander in Verbindung treten, während die Horizontalelemente der zweiten Ebene die sich anschliessenden Abschnitte getrennt halten.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bewegung der Lamellen ( 10, 10a, 10b, 1 8), Stützelemente (8a, 8b, 8c, 8d, 26) und/oder Trägerelemente (9, 27) Materialbrücken, welche sich zwischen benachbarten Stützelementen ausgebildet haben, gebrochen werden und dadurch ein Weitertransport des behandelten Materials innerhalb der Vorrichtung und/oder ein Austrag desselben aus der Vorrichtung unterstützt wird.
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