CN101981175A - 用于生物材料连续热水解的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对污泥进行连续热水解的方法，其是通过将污泥供给到管式反应器中，接着使所述反应器中的温度和压力升高。不利用热交换器或类似单元来冷却污泥，而是通过将水引入到污泥中来冷却污泥。

Description

用于生物材料连续热水解的装置及方法

技术领域

本发明涉及对生物材料进行连续热水解的装置及方法。

背景技术

在世界大多数地区中，源自家庭、工业处理以及农业的废水在排放到小溪、小河和河流之前要进行生物处理。之所以这样做，目的在于防止某些生物成份污染所述小溪、小河和河流。

这种处理可以是生物降解工艺，其中，生物粒子被降解。然而，某些生物粒子与其他生物粒子相比更难于降解，由此众所周知的是，通过对含生物物质的生物材料进行加热并使其保持在约140-160摄氏度一段预定时间(例如至少半个小时)来处理生物材料，以加速降解过程。这种处理通称为热水解，使得生物材料(其呈现对生物降解依赖)转变成可容易降解的材料。

这种热水解通常以分批进行处理，其中，多批污泥经历热水解并随后供给到消化器。然而，所希望的是能以连续工艺进行所述热水解。

EP1198424中公开了这种连续工艺的例子，该专利给出了一种方法，其中带有1-20％的干固物含量的污泥被供给到反应器中。在130-180摄氏度的温度下且在3-10巴的压力下，污泥保留在反应器中5-60分钟时间。

随后，处理过的生物材料利用热交换器来冷却，以确保污泥的温度充分低到避免破坏消化器中的细菌。为了回收能量，热交换器通常布置成在将污泥供给到反应器中之前对污泥进行预热。

另外的背景技术可在WO 96/09882、WO2006/027062、WO92/06925和WO 2004/096866中找到。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于连续热水解的系统，其适于处理带有至少20％的干固物含量的污泥。

此外，本发明实施例的目的在于提供一种用于连续热水解的系统，其中无需热交换器来冷却污泥。

此外，本发明实施例的目的在于提供一种系统，其中生物材料的冷却使得在管式反应器的内表面上没有或几乎没有粒子沉淀。

此外，本发明实施例的目的在于提供一种系统，其适于防止粒子沉淀在与热水解用反应器连接的供给管路中，诸如蒸汽供给管路。

在第一方面，本发明涉及一种对管式反应器中的包含有机材料的污泥进行连续热水解的方法，通过以下步骤连续地进行：

-将所述有机材料供给到所述反应器的进料区中，以增加压力并在不使所述有机材料沸腾的情况下允许温度在100摄氏度以上；

-在蒸汽供给区中将蒸汽供给到反应器中，以使所述温度升高到100度以上的温度；

-保持所述反应器中的压力一段预定时间；

-在冷却区中将水供给到所述反应器中，以使所述温度降低到100度以下，以及；

-在输出区中将有机材料输出。

依据本发明的所述系统的一个优点在于，没有或者几乎没有诸如蓝铁矿和/或鸟粪石之类的物质的沉淀发生。由于溶解度随着温度降低而降低，当生物材料冷却到使得给定化学物质的浓度达到过饱和的程度时，通常发生这种沉淀。过饱和通常将导致化学物质充分沉淀一定量，以使所述物质达到它的新饱和水平。

在本发明中，通过喷射冷却水来冷却污泥，并由此使管式反应器内的生物材料冷却，而不是沿着管式反应器的内表面冷却生物材料。在常规系统中，借助适于对管式反应器的一个或一个以上的内表面进行冷却的热交换器，来冷却生物材料，由此与所述表面接触的污泥被冷却。然而，随着所述内表面被冷却，随着生物材料被冷却并超过(pass)上述温度，处于与所述变冷的内表面接触的区域中的污泥将使粒子沉淀在所述表面上。结果就是，为了正常工作，必须经常清洁这种系统。

本发明的另一优点在于，当生物材料在污泥供给入口下游的位置处变得较稀时，供给到所述系统中的生物材料的干固物含量可以更高。由于干固物含量的水平较高，所以，与公知系统(包括用于将生物材料冷却至适于在随后的消化器中处理的合适温度的热交换器)相比，本发明的系统的容量大。

本发明的再一优点可在于，高温和增加的压力可引起期望的化学反应，例如长链碳分子的酶催化水解。

在本发明的上下文中，术语“生物材料”应理解为任何源自生物的材料，且可包括有机材料。例如来自工业处理的废物、来自农业/畜牧业处理的废物(包括粪便和屠宰场的废物)、以及对家庭、工业和/或农业/畜牧业的废水进行处理而获得的污泥。

在大多数实施例中，管式反应器是细长的，以允许将生物材料以预定速度供给到一端中、并在保持处理温度和压力的同时逐渐移动到管式反应器内。将认识到的是，对于给定的供给速率(每单位时间的质量)，假定反应器的长度保持相同，相比于更细的反应器，对于更粗的反应器而言，停留时间更长。另外，将认识到的是，对于给定的供给速率，反应器的粗细(直径)和长度确定所述停留时间。

管式反应器可包括至少一个水平部，生物材料沿水平方向在所述水平部内流动；和/或至少一个竖直部，生物材料沿竖直方向在所述竖直部内流动。作为实例，整个管式反应器可沿水平方向延伸，或者整个管式反应器可沿竖直方向延伸。

在一个实施例中，竖直部设置在水平部的上游，而蒸汽供给区设置在竖直部的下部。与蒸汽供给区域设置在水平部中相比，由于蒸汽相对于生物材料的浮力，将蒸汽供给区设置在竖直部的下部中使得蒸汽和生物材料以更好的方式混合。原因在于，当蒸汽供给区设置在水平部中时，蒸汽和生物材料可具有分成两层(上层包含蒸汽而下层包含生物材料)的趋势。

在本发明的上下文中，管式反应器的术语“竖直部”应指的是反应器具有竖直几何分量的任何部分。由此，竖直部将沿着与水平方向垂直的方向延伸。

在一个具体实施例中，即当竖直部精确竖直地设置时，“竖直部”仅具有竖直几何分量而无任何水平几何分量。在其他实施例中，竖直部可相对于竖直定向以0-90度的不同角度设置。相对于竖直方向例如成30度、例如成45度、例如成60度。

在本发明的上下文中，管式反应器的术语“水平部”应指的是反应器的具有水平几何分量的任何部分。由此，水平部将沿着与竖直方向垂直的方向延伸。

在一个具体实施例中，即当水平部精确水平地设置时，“水平部”仅具有水平几何分量而无任何竖直几何分量。在其他实施例中，水平部可相对于水平定向以0-90度的不同角度设置。相对于水平方向例如成30度、例如成45度、例如成60度。

静态或动态混合器可设置在蒸汽供给区的下游区域中，以提高蒸汽和生物材料的混合。一个效果在于温度均匀。将认识到的是，当蒸汽供气区设置在水平部中时，这种静态或动态混合器是极为有利的。此外，将认识到的是，将静态或动态混合器设置在竖直部中，将使蒸汽和生物材料以改良的方式进行混合。

蒸汽供给区可设置在竖直部的下半部中，例如在下三分之一中、例如在下四分之一中、例如在下五分之一中。在一个实施例中，蒸汽供给区设置在竖直部的底部。

在一个实施例中，多个静态和/或动态混合器设置在蒸汽供给区和冷却区之间。这种混合器可均匀分布(即基本等距离间隔开)，或者所述混合器可成组地设置。所述多个混合器可包括两个混合器、三个混合器、四个混合器、五个混合器、六个混合器、或十个混合器。在一个实施例中，反应器的管设计成使得所述管的内容物沿着所述管的整个长度被混合。这可以通过将多个混合器设置成以小间距(例如10cm、例如20cm、例如30cm、例如40cm、例如50cm、例如1m)间隔设置而得以实现。

所述反应器可适于防止冷却水沿所述反应器的上游方向回流。这可以通过将单向阀设置在冷却区的上游来实现。可替代地或作为补充的是，在反应器的水平部中，于冷却区的上游可设置例如竖直壁的限制件。这种限制件可以设置在反应器的下部。可替代地或作为补充的是，反应器可在冷却区的上游形成竖直部。

在一个实施例中，反应器包括第一竖直部和第二竖直部，在第一竖直部和第二竖直部之间设置有水平部，使得第一竖直部设置在水平部的上游而第二竖直部设置在水平部的下游。在该实施例中，蒸汽供给区可设置在第一竖直部的下部，而冷却区可装置在第二竖直部中(例如在第二竖直部的下部)。在可替代实施例中，另一水平部可设置在第二水平部的下游，而冷却区设置在该另一水平部中。

在一个实施例中，管式反应器的长度处于5-50米范围，例如处于10-40米范围、例如处于20-30米范围。在一个实施例中，管式反应器的直径处于50-500mm范围，例如处于100-400mm范围、例如处于200-300mm范围。

在本发明的上下文中，术语“连续热水解”应理解为这样的处理过程，其中在新的未处理的生物材料被供给到所述系统中而同时已处理的生物材料从所述系统中排出时进行热水解的过程中。

供给到管式反应器中的蒸汽的压力可以在2巴以上，例如在5巴以上、例如在10巴以上、例如在15巴以上，或者例如在20巴以上。

在一个实施例中，管式反应器设计成允许预定停留时间在5分钟以上，例如在20分钟以上、例如在30分钟以上、例如在45分钟以上、例如在60分钟以上、例如在90分钟以上、例如在180分钟以上。

在一个实施例中，所述方法包括步骤：将化学试剂供给到所述反应器的至少一个化学品供给区中。在一个实施例中，化学品供给区设置在蒸汽供给区的上游。或者，化学品供给区可设置在蒸汽供给区的下游。在又一实施例中，化学品供给区设置在冷却区的上游和/或化学品供给区设置在冷却区的下游。喷射的化学品可以为可喷射的碱(例如NaOH)，该碱可以喷射成推进长链有机物(例如生物料的木质纤维成分和微生物细胞壁成分)水解反应。可替代地或者作为补充的时，碱可以喷射成使水解在降低的温度(例如120摄氏度)和降低的压力(例如7巴)下进行。

当所述装置用于对来自食品工业或城市活动的脂类废物(例如脂肪废物)进行预水解时，可添加所述碱。

在另一实施例中，对于从生物材料中去除重金属，可添加用于酸化的化学品。酸性条件下的水解可以溶解例如工业废水处理厂的生物材料中所吸附的金属。在热水解之后，可从固相部分中分离出液相，以允许单独沉淀并从液体中去除金属，从而在pH中和之后允许将固相运送到厌氧消化器中。

在又一实施例中，喷射的化学品为氧化剂，例如H₂O₂或O₃或过醋酸。氧化剂可以包括或可以不包括无机酸或用于pH调整的碱。提供氧化剂可以减少某些有机物(例如BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)或氯化成分(例如多氯联苯(PCB))的毒性作用。由此，通过依据本发明的装置和/或方法，由于有害有机物(例如PCB)而农耕土地不能接受的扩散的生物材料可被去除毒性。

在一个实施例中，在冷却区中将水供给到反应器中，以实现以下至少一个方面：

-使得生物材料的温度降低到100摄氏度以下的温度；以及

-获得处理后的生物材料所需的干固物含量。

在一个实施例中，将水供给到冷却区，从而稀释浓度，以获得适于在随后的在消化器中处理的预定干固物含量。这种预定干固物含量可以是15％％以下的干固物含量，例如在12％以下、例如在9％以下、例如在6％以下。将认识到的是，生物材料的理想的干固物含量取决于随后的消化器，并且在多数实施例中的干固物含量必须选择成避免氨中毒的风险。

在一个预定实施例中，冷却水供给到冷却区中，以将生物材料稀释至约9％的干固物含量。

应注意的是，相对于在进料区处供给到管式反应器中的生物材料的水平/百分比而言，在蒸汽供给区中添加蒸汽也导致干固物含量的水平/百分比下降。

在一个实施例中，冷却水供给到冷却区，以使温度降低到100摄氏度以下，例如在80摄氏度以下、例如在60摄氏度以下、例如在50摄氏度以下、例如在40摄氏度以下。

供给到冷却区中的水可以处于1-100摄氏度范围，例如处于10-50摄氏度范围。供给到所述系统中的水可以为自来水和/或处理过的水(例如处理过的废水)。

将认识到的是，在多数实施例中，蒸汽供给区设置在冷却区的上游，以在冷却污泥之前允许使污泥的温度升高。

在一个实施例中，反应器包括例如彼此连续地设置的一个以上的冷却区。作为实例，两个或两个以上的冷却区可设置在反应器的竖直部中，例如设置在上述的第二竖直部中。另外，所述反应器可包括例如彼此连续地设置的一个以上的蒸汽供给区。作为实例，两个或两个以上的蒸汽供给区可设置在反应器的竖直部中，例如设置在上述的第一竖直部中。

在一个实施例中，有机材料从进料区经由蒸汽供给区和冷却区而连续地供给到输出区。

在一个实施例中，所述反应器设计并控制成使得当有机材料从蒸汽供给区供给述冷却区时经过的预定时间段最小。所述预定时间可以为至少20分钟，例如至少30分钟、例如至少45分钟、例如至少60分钟。在一个实施例中，所述预定时间可以处于20-120分钟范围，例如处于30-60分钟范围。

所述系统可包括控制器，控制器用于控制进料速度、供给到系统中的蒸汽的温度和压力、供给到系统中来冷却生物材料的冷却水的温度和压力中的一个或一个以上。

在一个具体实施例中，喷射出的蒸汽的量针对为废物材料/污泥的入流来调整，以获得所需温度。

如前所述，本发明提供了一种系统，其中可将具有大的干固物含量的生物材料供给到所述系统中，例如有机材料提供了1-50％的干固物含量，例如在供给到进料区中的污泥中的10-40％的干固物含量。在另一实施例中，生物材料限定了污泥的至少20％，例如至少25％、例如至少30％、例如至少35％、例如至少40％。

将认识到的是，在喷射蒸汽的情况下，生物干固物含量的百分比稍稍降低。

在一个具体实施例中，随着在管式反应器中的处理，具有约9％的干固物含量的液态污泥可进入到消化器中。一旦位于消化器中，污泥可具有至少一周的停留时间，例如至少两周、例如至少四周。

在一个实施例中，用于保持管式反应器内压力的设置在管式反应器的出口的区域中。所述用于保持压力的装置适于允许在保持所需压力的同时将生物材料经由出口从管式反应器中排出。换言之，在不使压力降落到管式反应器中进行处理所需的最小压力以下的情况下，所述用于保持压力的装置适于将生物材料经由出口从管式反应器中排出。所述用于保持压力的装置可以采取压力阀的形式，例如包括除非压力处于预定水平之上否则将阀关闭的弹簧偏压部件。在替代实施例中，所述用于保持压力的装置采用螺杆泵(progressing cavity pump)形式，螺杆泵设置成旋转，以在保持所需最小压力的同时将生物材料从管式反应器中移出。

在本发明的第二方面，本发明涉及一种对含有机材料的污泥进行连续水解的装置，所述装置包括管式反应器，所述管式反应器带有：

-用于将污泥供给到所述反应器的进料区中的入口；

-用于将蒸汽供给到所述反应器的蒸汽供给区中的入口；

-用于将冷却水供给到所述反应器的冷却区中的入口；以及

-允许处理过的污泥从所述反应器中排出的出口。

依据所述第二个方面的本发明可包括依据所述第一方面的本发明的特征和/或部件的任意组合。

作为实例，所述装置可包括所述控制单元，控制单元适于控制蒸汽供给到蒸汽供给区中，以升高压力，并且在所述管式反应器中的生物材料不沸腾的情况下允许温度在100摄氏度以上。

作为另一实例，所述反应器可包括如在本发明第一方面所述的静态或动态混合器。作为又一实例，所述反应器可包括如所述第一方面所述的水平部和/或竖直部。

可替代地或者作为补充的是，所述控制单元适于控制冷却水供给到冷却区中，以使温度降低到100摄氏度以下的值。

在一个实施例中，所述反应器包括用于将化学试剂供给到所述反应器的化学品供给区中的入口。

在一个实施例中，所述反应器适于防止冷却水沿所述反应器的上游方向回流。

来自第一方面的且也适用于本发明第二方面的上述实例仅为例子，且第一方面的任何特征和/或部件均适用于第二方面。

在第三方面，本发明涉及一种分别依据第一方面和第二方面的所述方法和/或装置的使用，其用于制备用于制造生物制品(例如生物燃料、生物化学品或生物聚合物)的生物材料。

当制造这些制品时，原生物料可能难于转换成有价值的制品，且由此通常在这种制品制造中的第一步可为原生物料热水解。这种使用原生物材料的热水解成分的使用使得它们更能顺从于化学和/或生物转变成最终生物制品。

该水解处理在在100-200摄氏度范围的温度下和/或1-12巴压力和/或预定时间内(例如0-5小时)进行。此外，所述处理可带有或不带有增加水性化学品处理，且具有先前提及的生物材料的固体浓度。

在第四方面，本发明涉及分别依据第一方面和第二方面的方法和/或装置的使用，其用于对生物材料进行巴式灭菌(pasterization)。

在一个实施例中，巴式灭菌处理包括步骤：将生物材料加热到预定温度(例如70摄氏度以上的温度)。此外，所述巴式灭菌处理可包括步骤：保持所述温度预定时间段(例如一个小时)。

附图说明

现在将参照附图进一步详细说明本发明，在附图中：

图1公开了依据本发明的连续热水解用系统的实施例；

图2公开了依据本发明的管式反应器；以及

图3公开了依据发明的管式反应器的实施例。

具体实施方式

图1公开了用于处理生物材料的污泥处理系统100。污泥处理系统100包括贮存器102，贮存器102适于盛装生物材料且与生物材料供给系统102流体地连接。生物材料的温度可以处于0-100摄氏度的范围。生物材料可以具有占生物材料至少20％的干固物含量。污泥处理系统100还包括管式反应器106和消化器108。贮存器102经由管式反应器106和冷却器110(冷却器110是可选的且对于所述系统的功能而言不是必需的)流体地连接至消化器108。管式反应器106包括：污泥入口112，污泥可通过污泥入口112供给到管式反应器106中；以及污泥出口114，在预定处理时间段(例如5分钟至5小时、例如30分钟、例如60分钟、例如2小时、例如3小时、例如4小时)之后，污泥通过污泥出口114从管式反应器106中排出。

在一个实施例中，管式反应器的长度为5-50米，例如为10米、例如为20米、例如为30米、例如为40米。在一个实施例中，管式反应器的直径处于50-500mm的范围，例如为100mm、例如为200mm、例如为300mm、例如为400mm。在本发明的一个实施例中，管式反应器的直径为1米，例如为2米、例如为3米、例如为4米、例如为5米。在本发明的一个实施例中，管式反应器的长度为100米，例如为200米、例如为300米、例如为400米、例如为500米。

在使用过程时，盛装在贮存器102中的污泥通过送料器116而供给到管式反应器106中，该送料器116用于将污泥经由污泥入口112供给到管式反应器106中。

送料器116可适于将污泥强制性地送入到管式反应器106中，从而增加了管式反应器106内的压力。将认识到的是，当反应器内的压力增加时，在不引起污泥沸腾的情况下，管式反应器106内的污泥的温度可升高至100摄氏度以上的温度。

污泥处理系统100包括蒸汽供给入口118，蒸汽通过蒸汽供给入口118供给到管式反应器106中，从而使得温度增加到100摄氏度以上的温度。当管式反应器106中的压力通过送料器116已经增加时，在不引起管式反应器106中的内容物沸腾的情况下，温度可以升至100摄氏度以上的点。在一些实施例中，将供给到管式反应器106中的蒸汽在至少15巴的压力下供给到管式反应器106中。

在一个实施例中，消化器108中产生的气体的至少一部分被用于加热水，以产生蒸汽。因此，气体的至少一部分经由气体供给系统111供给到蒸汽发生器109中。

在将污泥从污泥入口112朝污泥出口114供给的同时，由于出口压力阀120的原因，可使管式反应器内保持预定压力。所述预定压力必须高得足以避免沸腾，因为管式反应器106中的内容物的沸腾将破坏反应器。

此外，管式反应器106包括相对于环境温度对管式反应器106进行绝热的构件。因此，在污泥从污泥入口112朝污泥出口114的行进过程中，污泥可保持基本相同的温度，而无需进一步对所述过程进行加热。

在多数实施例中，出口压力阀120下游的压力等于或基本等于大气压力。因此，将认识到的是，污泥的温度必须在通过出口压力阀120之前下降，以防止污泥沸腾。将认识到的是，温度应降到比所述系统的场所处于大气压力下的沸点(即在海平面处100摄氏度)低的点。

为了降低污泥的温度，污泥处理系统100包括一个或一个以上的用于将冷却水加入到污泥中的冷却水入口122。如前所述，加入冷却水的一个好处在于能降低温度。另一好处在于，与不添加水且专门通过热交换器来冷却污泥的常规系统相比，进入到管式反应器106的污泥的干固物含量可以更高。

通过添加冷却水，经过依据本发明的系统供给的污泥被冷却，这使得污泥变稀。因此，将认识到的是，在依据本发明的系统中，冷却水入口122上游的干固物含量必要地必须更高。由此，本领域技术人员将容易领悟到，对于从相应系统中排出的污泥中的相同浓度的干固物含量而言，供给到本发明的系统中的污泥的浓度将比常规系统高。

将认识到的是，供给到冷却水入口122中的冷却水可以为自来水、处理过的水或者将对消化器108中正常进行的处理不造成干扰或阻止的任何其他类型的水。

在一个实施例中，供给到管式反应器106中的污泥的干固物含量约为19％，且温度升至至少150摄氏度。在后面的实施例中，停留时间(即污泥保持在管式反应器106中的时间段)处于半小时或一小时的范围内。在后面的实施例中，处于冷却水入口122下游的污泥的干固物含量约为9％，且温度约为80摄氏度。

在一些实施例中，系统包括冷却器110，冷却器110用于使处理过的污泥的温度更进一步降低。冷却器110可采用热交换器的形式，热交换器用于回收来自污泥的热能，使得所述热能可用于加热污泥，例如在将污泥供给到污泥入口112之前。

在所述系统中，最后的处理步骤是，将污泥供给到消化器108中，在消化器108中开始细菌学处理，以便生物降解污泥。

为了将处理过的污泥与已盛装在消化器108中的污泥混合，污泥处理系统100可包括搅拌器124。可替代地或者作为补充的是，污泥处理系统100可包括再循环系统126，再循环系统126适于将已存在于消化器108中的污泥与从管式反应器106中排出的污泥混合。

因为已存在于消化器108中的污泥的温度通常将低于从管式反应器106中排出的污泥的温度，所以所述再循环系统还将有助于进一步冷却从管式反应器106中排出的污泥。

作为实例，从管式反应器106中排出的污泥和已存在于消化器108中的污泥可以以1∶19的关系混合(即从管式反应器106中排出的污泥中的每一份与已存在于消化器中的污泥中的19份混合)。如果从管式反应器106中排出的污泥的温度为80摄氏度，而从消化器108中再循环的污泥的温度为55摄氏度，则从再循环系统进入到消化器中的污泥的温度约为56摄氏度，即比已存在于消化器108中的污泥的温度高了一度。

将认识到的是，为了防止由于进入消化器108中的污泥的温度较高而导致消化器108中的污泥的温度逐渐增加，消化器108必须相应地绝热，或者必须相应地调整从管式反应器106中排出的污泥的温度。

此外，所述系统可包括防止沉淀物(鸟粪石、或蓝铁矿、或钙)沉淀在与管式反应器106流体地连接的供给管路中(即在蒸汽供给入口118和/或冷却水入口122和/或污泥入口112中)的构件128。这种沉淀可在所述系统关闭的过程中发生。构件128可适于将油(例如植物油)泵送到所述入口中，从而当一个或一个以上的所述供给入口减压时，污泥将不回退到所述入口中，且由此当污泥被冷却时不可能在所述入口导致沉淀。构件128可以是可自动控制的和/或可人工控制的。将认识到的是，由于矿物油的低价格，构件128提供了保持最昂贵的入口的简单便宜方式。

图3公开了管式反应器106的实施例，其中，反应器106包括竖直部130和水平部132。在图3的实施例中，竖直部130设置在水平部132的上游。此外，在图3的实施例中，这两个部130、132相对彼此成直角设置，从而竖直部不具有任何水平几何分量134，而水平部不具有任何竖直几何分量136。

管式反应器包括污泥入口112和两个蒸汽供给入口118，生物材料通过污泥入口112进行供给，两个蒸汽供给入口118的下面一个设置在竖直部130的下三分之一中、而上面的一个设置在竖直部130的下二分之一中。

此外，管式反应器106包括设置在冷却水入口122下游的出口压力阀120。为了防止冷却水的回流，防回流构件138设置在冷却水入口122的上游。在图3的实施例中，防回流构件138以障碍物形式设置在管式反应器106的下部。然而，如前所述，构件138可设置成单向阀。

Claims (18)

1.一种对管式反应器中的包含有机材料的污泥进行连续热水解的方法，通过以下步骤连续地进行：

-将所述有机材料供给到所述反应器的进料区中，以便增加压力并且在不使所述有机材料沸腾的情况下允许温度在100摄氏度以上；

-在蒸汽供给区中将蒸汽供给到所述反应器中，以便使温度升高到100度以上的温度；

-保持所述反应器中的压力一段预定时间；

-在冷却区中将水供给到所述反应器中，以便使所述温度降低到100度以下，以及；

-在输出区中将所述有机材料输出。

2.依据权利要求1所述的方法，包括步骤：将化学试剂供给到所述反应器的化学品供给区中。

3.依据权利要求1或2所述的方法，其中，供给到所述冷却区中的水的温度处于1到100度之间。

4.依据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述管式反应器包括：至少一个水平部，生物材料在所述水平部内沿水平方向流动；和/或至少一个竖直部，生物材料在所述竖直部内沿竖直方向流动。

5.依据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述蒸汽供给区设置在所述冷却区的上游。

6.依据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述有机材料从所述进料区经由所述蒸汽供给区和所述冷却区连续地供给至所述输出区。

7.依据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应器设计并控制成使得，当所述有机材料从所述蒸汽供给区供给到所述冷却区时所经过的预定时间段最小。

8.依据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤：

估计供给到所述管式反应器中的生物材料中的干固物含量；以及

-将水供给到所述冷却区中，以便确保从所述管式反应器中排出的处理过的生物材料的干固物含量处于预定水平。

9.依据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述有机材料限定了供给到所述进料区中的污泥中1-50％的干固物含量。

10.依据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述有机材料限定了供给到所述进料区中的污泥中至少20％的干固物含量。

11.一种对包括有机材料的污泥进行连续水解的装置，所述装置包括管式反应器，所述管式反应器带有：

-用于将污泥供给到所述反应器的进料区中的入口；

-用于将蒸汽供给到所述反应器的蒸汽供给区中的入口；

-用于将冷却水供给到所述反应器的冷却区中的入口；以及

-允许处理过的污泥从所述反应器中排出的出口。

12.依据权利要求11所述的装置，其中，所述反应器包括用于在所述反应器的化学品供给区将化学试剂供给到所述反应器中的入口。

13.依据权利要求11或12所述的装置，其中，所述装置包括控制单元，所述控制单元用于控制：

-将污泥供给到所述污泥进料区，以便升高压力并且在所述管式反应器中的生物材料不沸腾的情况下允许温度在100摄氏度以上；以及

-将蒸汽供给到蒸汽供给区，以便使温度升高。

14.依据权利要求13所述的装置，其中，所述反应器用于防止所述冷却水沿所述反应器的上游方向回流。

15.依据权利要求13或14所述的装置，其中，所述控制单元用于控制冷却水供给到所述冷却区中，以便使温度降低到100摄氏度以下的点。

16.依据权利要求11-15中任一项所述的装置，其中，用于蒸汽的入口设置在用于冷却水的入口的上游。

17.依据权利要求13-16中任一项所述的装置，还包括用于确定进入到所述管式反应器中的生物材料的干固物含量的构件；其中，所述控制装置用于将冷却水供给到所述冷却区中，以便确保从所述管式反应器中排出的生物材料具有预定的干固物含量。

18.依据权利要求11-17中任一项所述的装置，还包括防止在所述装置的一个或一个以上的所述入口中沉淀的构件，所述构件用于当所述反应器关闭时将油供给到入口中。

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