CN101993263B - 一种建造并操作好氧废料处理系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于诸如堆肥系统的好氧废料处理系统，包括一个可移动的推压壁(20)，这种可移动的推压壁(20)优选为集装箱(10)的一部分。好氧废料处理系统在使用时，废料紧靠可移动的推压壁(20)堆积，形成废料堆(60)。废料可用可移除的柔软外罩(70)覆盖，后者优选为液密但能透气的盖子(70)。将可移除的柔软外罩覆盖在废料堆(60)上或打开所使用的展开装置(30)可以方便地操作可移除的柔软外罩。

Description

一种建造并操作好氧废料处理系统的方法

本申请是申请日为2005年3月22日，中国申请号为“200580016308.4”(国际申请号为“PCT/EP2005/003055”)的“好氧废料处理系统”的分案申请。

技术领域

本发明涉及好氧废料处理系统。

背景技术

堆肥化是一种有氧废料处理过程，这是有机物经过微生物分解生成可用来改善土壤或用作肥料的终端产品“堆肥”的一个过程。它是应对家庭或工业生产，如鱼或肉类加工时产生的有机废料的一种方法，已知的处理有机废料的方法包括废料焚烧或填埋。在过去几年中，立法规定有机废料必须在填埋或焚烧之前先进行处理。好氧废料处理系统早已为人们所熟知，包括小范围的处理系统，如庭院中的堆肥堆，或者大范围的处理系统，如工业堆肥场都随处可见。堆肥系统还可以用来减少填埋前废料的数量。另一种好氧废料处理系统则涉及土壤修复。

世界人口的不断增加导致产生的废料，包括有机废料越来越多。人多需要的食品也多，因此，对于改良土壤和肥料，如堆肥的要求也与日俱增。

作为商业运作的有氧废料处理过程，例如堆肥化都需要实现利润最大化。目前商业经营者们通常都是从地方当局或从废料生产者本身处置废料的入场费中得到一点点收入，。当然，他们也可以将最终产品作为肥料出售。不过，其利润最大化还是应该来自废料处理过程中对物料通过量的优化，通过提高生产的堆肥数量和改进堆肥的质量，通过为微生物提供最佳的环境以便对有机废料进行分解才能实现这一目标。

对于工业化有氧废料处理场的操作方式而言，本领域存在着固定型和可移动式两种堆肥系统。这两种工业化好氧废料处理系统都不得不通过最大限度地降低灰尘、生物气溶胶和臭气而减少排放。工业堆肥场不得不在适应巨大数量有机废料的同时还要尽可能地降低成本。从经济效益而论，工业堆肥场必须在最短的时间内建成堆肥系统，这个因素对于需要减少系统的装载时间的可移动式堆肥系统尤其重要。因此，提供方便运输的部件和快速建造可移动式堆肥系统是十分理想的。

典型固定型工业系统，如图5所示的室外堆肥化包括一个通风系统、一个控制装置和一个柔软的(织物)外罩，常常还有一个实心的混凝土墙。一个靠着实心混凝土墙和此类围墙的用动力铲堆积的有机废料堆常被称做“推压壁”推压壁push wall，这种办法可以有效地处理大量的有机废料。为废料堆装上盖子的展开(deployment)装置通常安置在混凝土墙上，这样在最低的高度操作盖子时施加在盖上的机械应力最小。然而，安置这些调展开装置十分麻烦，需要花费较长的时间，特别是在缺少设备和气候条件不佳的情况下尤其如此。另外，推压壁只有一面可以用来堆靠有机废料，因其另一面通常用来放置通风和控制设备。

除了堆积有机废料之外，推压壁还具有其它的用途，如作为围栏或阻止他人窥视堆肥场的屏障。

建造这样的固定型堆肥场通常涉及成本较高、费时的土建工作，例如准备地基和浇灌混凝土。有时还需要从当地政府取得计划允许书，也是十分费时费钱。很明显，上述这种固定型堆肥场是一种无法移动的堆肥场。也就是说，一旦需要迁址时，它无法从一地迁移到另一地。因此，一旦需要将场地搬移到另一地方时，曾经用于设备上的一大笔投资资金就等于永远丧失了。

英国专利GB-A-1502217介绍了一种设备和方法，使其堆肥系统以一种简单和经济的方式将大量废料堆制成肥料并可降低必需的投资和运行成本。在专利‘217中的堆肥系统是一种固定型堆肥系统，在堆肥发生地之间有两个边墙，从堆肥堆两面的开口处可进入堆肥场地。在堆肥堆两道平行墙之间堆积有堆肥，放置的堆肥从侧面的开口处送出。平行的边墙不能用作动力铲堆积堆肥时所使用的墙面。因此，GB-A-1502217专利所公开的堆肥系统没有推压壁。

英国专利GB-A-1597354涉及堆肥堆中温度分布的问题。在专利‘354中未提到该堆肥系统可以移动，在其介绍的一个实施例中，一道低的隔断墙是该专利固定型堆肥系统的一个组成部分。所以，该隔断墙也是不可移动的，它将不同堆肥状态下的堆肥分隔开来。然而堆积的堆肥的高度要比隔断墙高，所以这道隔断墙也不是推压壁。在专利‘354中指出：废料物质的自由表面与大气中的空气自由接触，因此废料上不存在盖子。

可移动式堆肥系统则被认为是既是室外也是室内的解决方案。美国专利US-B-6 383 803(可改变气流的可移动式堆肥系统)介绍了一个由鼓风机、进气导管、排放管道和通风管构成的成套设备，可以输送到堆肥场地并进行安装。这样，堆肥堆可以装配通风管，控制堆肥堆的通风。

可移动式堆肥系统也已作为一种家庭设备。英国专利GB-A-1427331介绍了这样一种家用堆肥系统。在专利‘331中，堆肥如同在家用堆肥系统中通常所述那样被堆肥系统围绕。由于堆肥通常是手工存放到堆肥箱中，没有必要使用推压壁来吸收因动力铲将堆肥推到推压壁所产生的负荷或吸收几米高的堆肥堆的负荷。

如US-B-6 383 803专利的图1所示，将有机肥料堆积在平面场地要比将它们紧靠推压壁堆积效率低，且花费更多的时间，使用推压壁可提高空间的效率(在同一面积上可加工更多数量的废料)。

德国专利DE-C-3209565介绍了一种可提高空间效率的可移动式堆肥系统。堆肥堆积在三道墙内，这三道墙是由两道平行的边墙和一道前墙，共同组成一个U字形。在堆肥系统限定的区域内，堆肥堆积在一起，在堆肥过程中，废料在自身重量作用下压缩在一起。三道墙可以滑动打开，以便回收废料。该专利所介绍的系统的效率较典型的固定型堆肥系统低，因为废料必须从堆肥系统开口的一面插入到系统之中，从而使动力铲的工作区域缩小。据介绍，该专利建造的堆肥系统是一个轻质的、优选用金属网格制造的堆肥系统。这种建造结构可以使废料在其自身重量下挤压在一起，但是，这种轻质系统不适合用于使用动力铲将废料挤压到墙边堆积的堆肥系统。

可移动式堆肥系统也可设计为室内系统。为了保护环境和提供稳定的工艺条件，堆肥是在一个封闭的集装箱中加工的。使用货物集装箱进行堆肥的移动模块化系统业已问世。德国专利DE-C-198 33 624(有机废料物质的加工)介绍了一种包括可移动的加工集装箱的模块成套设备，在集装箱中有机废料分解成基质供进一步加工或沉积到垃圾场上。堆肥工艺的设备包括一个模块总成，用来对可移动的加工集装箱中初期的通风、厌氧发酵、脱水和干燥实施过程控制。这种加工集装箱称做“生物选择渗滤器”(BSP)，它包括有堆肥过程中所需的能量和供应设施。在一个优选的实施例中，BSP是一个20英尺长经过改装的标准货物集装箱。注意，尽管在原始文献中是说20英寸货物集装箱，从上下文中很明显是指20英尺货物集装箱。该货物集装箱装配有输送钩、一个主动式抽水系统和吸入式的通风系统、穿孔的边墙、一个被动式抽水系统的基座和一个压力通风系统。

由于堆肥过程是在20英尺长的货物集装箱中进行，德国的这个专利‘624所介绍的系统不适合室外系统所需要的大规模堆肥。堆积的有机废料的数量受到货物集装箱容量的限制，这种堆肥的生产成本超过了室外堆肥系统生产堆肥的生产成本。

德国专利申请书DE-A-19724462和DE-A19930223也介绍了在封闭的集装箱中实施堆肥，因此也出现了业已在德国专利DE-C-198 33 624中所述的类似问题，如可供堆肥的有限容积。将废料放入集装箱也十分困难，因为只有在一个侧面有一个小的开口。德国专利申请书DE-A-19724462介绍了将已堆制的物质进行二次堆肥，它建议在堆肥系统之外将肥料堆高，然后再将堆积的肥料输送到堆肥系统中。该专利说明书中没有提到推压壁，二次堆肥时堆肥堆积的高度应比集装箱高，因此需要使用机械工具来堆积这些肥料。

德国专利申请DE-A-19930233也没有介绍推压壁，因为所述的堆肥系统是采用在封闭的集装箱内堆肥的方法来进行堆肥。。该申请介绍的是一个封闭的集装箱，它并未明确说明如何将肥料装填到封闭的集装箱中，但它建议从集装箱的顶部实施装填。

美国专利US-A-4146382介绍了一种在堆肥堆中生成通道的系统，可以改善堆肥堆中的空气循环。该专利也没有介绍可以使用诸如动力铲用来挤压废料的推压壁，其堆积肥料的过程也同样体现了业已在美国专利US-B-6 383803所述的低效率的问题。

使用盖层覆盖室外的堆肥堆是应对室外系统因灰尘、生物气溶胶和臭气而产生的排放问题以及如何提供更加稳定的工艺环境的一种方法。用盖子将堆肥盖起来为室外在容器内堆肥提供了一种办法，盖子可以是透气的也可以是不透气的。已有多种不同的系统运用盖子覆盖堆肥堆的方法来进行堆肥，例如，欧洲专利申请EP-A-0 863 856介绍了一种堆肥系统，它具有一片拥有大量堆肥材料和不受气候影响的盖子的区域。这种不受气候影响的盖子能适应大量的堆肥材料，可保护它们不受环境因素的影响。它们还能规定堆肥环境，使其在堆肥加工期间的环境条件能得到控制。根据该专利申请的介绍，这种不受气候影响的盖子是不透气的。

德国专利DE-C-42 31 414介绍了一种覆盖堆肥堆的透气盖子材料。该专利介绍的盖子是由一种透气但不渗水的膜构成的。

文献EP-A-0 863 856和DE-C-42 31 414均未提及使用可提高堆肥场地效率的推压壁。

对于使用盖子的好氧废料处理系统而言，其问题之一是这种盖子的尺寸。大型有机废料堆需要使用大规模盖子，而此种盖子因为其重量实在太重而导致无法轻易移动。从技术角度来说，建造由多个小盖子拼接起来的大型盖子是完全可能的，但这需要额外时间和精力。因此，大规模的盖子最好是使用于工业化的好氧废料处理，只有使用机械调展开装置才能对付这样的大规模盖子。这种调展开装置如能设置在比废料堆顶部更高的地方，其运转最为理想，因为这样可以避免因盖子与废料堆之间的阻力而产生的机械应力。所以，调展开装置都是安装在旁边堆积有有机物质的推压壁上。静止的水泥推压壁不能从一地迁移到另一地，对临时项目而言，它是不恰当的投资。因此，与可移动的推压壁结合，又能使机械展开装置安装在能方便处理大规模盖子的较高位置，才是一个在技术上最优化，在经济上最有效的好氧废料处理系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种建造并操作好氧废料处理系统的方法，该系统是易于处理、高效的可移动系统。

本发明的目的通过一种建造并操作好氧废料处理系统的方法实现，该系统包括一个在使用时废料紧贴而堆积的推压壁，此时该推压壁是静止的，将通风空气带入废料的通风系统，电器设备，控制装置和一个用来将可移除的柔软的外罩覆盖废料的展开装置，该方法包括以下步骤：将集装箱放置在基本不渗透的表面上；将推压壁安装在集装箱的外侧；将通风管放置在基本不渗透的表面上；将通风管连接到集装箱内的通风机上；将具有可移除的柔软外罩的展开装置安装在所述集装箱的顶面上；紧贴所述推压壁在所述基本不渗透的表面上堆积废料以形成废料堆，以及用可移除的柔软外罩覆盖所述废料堆。

在好氧废料处理系统中使用可移动的推压壁可使场地的空间得到有效的利用，如同一个典型的固定型堆肥场地。可移动的推压壁能支撑一大堆紧靠移动推压壁堆积得高高的废料，当其应用到好氧废料处理系统中时，推压壁是静止的，还能吸收动力铲抵靠可移动推压壁而堆积和挤压有机废料推压壁时所产生的负荷。此外，它还能使好氧废料处理场在短期内建成，从而降低业主经营好氧废料处理场的成本，这对于为了对付季节性波动，如水果采摘期间需要立即建造一块场地来说，则具有特别的优势，可以避免用来建造永久性场地的投资。本发明的系统还可以用于突发事件区域，如战争地带或人权危机地区，这些地区急切地需要使用废料处置系统来减少、稳定和净化有机废料，从而减少流行疾病和传染病的传播。一旦不再需要它们时，这种系统可以拆除，再放到其它地区重新组装。

本发明的好氧废料处理系统还进一步具有这样的优点：可容许使用者在试验的基础上进行建造，不用大笔投资便可以测试该技术。对于一些具有极端气候条件的地区和一些必须首先测试系统的适合度或是否要调节其操作条件的情况时，此点则显得尤为有利。另外，鉴于本发明的好氧废料处理系统可建造在废料产生地的附近，大大缩减了对废料的运输。

柔软外罩的一个优点是其在尺寸方面的灵活性，它可以随时更改，如加长或加宽以应对额外数量的废料，可以容纳需要处理的最大数量的废料。它还可以调节尺寸，以便对不同成分构成的废料堆采用不同的时间进行加工，这对某些类型的废料，如在夏季割下的杂草或废料的组成有所变化时尤为重要。最后，这种柔软盖子的尺寸的可变性还能做到对堆肥堆的不同部分加入不同的添加物，以确保处理过程能更加可靠地进行，同时减少排放。

可移动的推压壁可以由模块化部件组成，该部件可以连接起来而构成推压壁。如果事先对待处理的废料数量不是十分清楚或因季节性波动(如捕鱼)使待处理废料的数量变动较大时，此点特别有利。一旦需要时，本发明的系统可轻易地根据需要而扩大或缩小。

通过提供一个包括推压壁在内的集装箱能够使得快速建成好氧废料处理系统成为现实，该推压壁在好氧废料处理系统建成后成为一个固定部件。。该系统具有既是移动型又是固定型系统的优点，不会有固定型系统因地方改变时而存在的问题。

在一个优选的实施例中，可移动的推压壁是可以传送的。可移动式推压壁可使好氧废料处理系统从一地更加方便、快速、可靠地运输到另一地，并可以如上述讨论所指出的不受建造好氧废料处理系统施工现场的气候条件的影响。

在另一个优选的好氧废料处理系统实施例中，可移动的推压壁包括一个或多个集装箱的一部分或多个部分。作为推压壁的组成部分的集装箱可以是各式不同的形状，能有助于解决组建好氧废料处理场地过程中的各种问题，包括集装箱的推压壁可以不需要诸如混凝土墙的坚硬地基，集装箱可充当好氧废料处理系统部件的运输工具，随后又可以在现场作为推压壁的组成部件，这对需要尽快建成好氧废料处理系统的突发事件区域有特殊的作用。此外，集装箱还可用做服务区，可以为推压壁的组成部分之一的电器设备提供空间，保护设备免受不良环境的影响，不使设备遭到盗窃、破坏。

本发明还介绍了通过组装可移动的推压壁建设好氧废料处理场的工艺。在另一个优选的实施例中，建设好氧废料处理场的工艺包括采用一个或多个集装箱将有氧废料处理场所需的设备输送到有氧废料处理场，一个或多个集装箱的部件随后可用作废料堆的推压壁。

附图说明

图1显示了具有盖子展开装置和通风管的集装箱；

图2显示了含有废料堆的集装箱；

图3显示了一个好氧废料处理系统；

图4(a)到图4(d)显示了建造好氧废料处理系统的过程；

图5显示了在先技术的堆肥系统。

具体实施方式

图1显示了位于一个铺平场地130上的货物集装箱10，该货物集装箱优选40英尺长的ISO货物集装箱。用于可移除的柔软外罩——本实施例中是一盖子70的展开装置30安装在集装箱10的顶面140上。盖子70优选为不透液(如水密)但可透过气体(如透气)，集装箱的一个或两个侧面用适合的、固定的集装箱底板加固，从而形成一个结实的推压壁20。为废料堆通风的通风管40敷设在铺平场地130上，连接到集装箱10内的通风设备50上，而不是连接到铺平场地上。用诸如高密度聚乙烯或PVC制造的防水油布铺在地面上，铺平场地130可以是混凝土或沥青地面。

集装箱，如典型的货物集装箱，例如通常所说的ISO集装箱，是建造推压壁20的优选部件。ISO集装箱是根据诸如DIN ISO 668的ISO标准建造的标准货物集装箱，这种集装箱方便操作、堆叠和运输。本发明优选的货物集装箱是40英尺长的ISO集装箱1AAA(按照DIN ISO 668标准)。

如前对在先技术的介绍，过去为了支撑堆积废料堆的机械负荷，必须为狭窄墙构建一个地基。具有较大底座的集装箱能够对付这样的机械负荷，不必预先准备地基。

货物集装箱10本身是可以输送的。为了将废料处理系统的组件输送到场地或从场地输送出来，本发明的货物集装箱10具有本身即为一个输送单元的优点。在这种输送单元中，诸如盖子70和展开装置30等的组件可以存储在其中。

图2显示了图1中在操作状态下的好氧废料处理系统中的货物集装箱10。废料(如有机废料或其它物质)紧靠推压壁20在通风管40上面堆积，形成废料堆60。废料堆60是用动力铲贴紧推压壁20堆积的，废料堆60在推压壁底部处宽约5-8米长，其长度可高达50米，高度可达2.5米。必须注意，这种废料也可能是从土壤改良项目中收集来的污染土壤。

运行有氧废料处理场时，货物集装箱10还能进一步完成多种工作。好氧废料处理场可能需要电器设备，如数据处理设备(如图3中的100)和/或通风设备50。这类设备均可以安装在货物集装箱10中，并可不受气候的影响。通风设备50安装在货物集装箱10内可以做到隔音，减少对环境的噪声。这种设备可在现场安装货物集装箱10之前完成安装。在运行工业化好氧废料处理场时，还必须为工作人员设置一个工作房(80)，货物集装箱10可以提供足够的空间供工作人员作为工作房(80)使用。

图3显示了货物集装箱10中安装的电器设备，包括图中未画出的、带有保险丝和接线盒的配电箱。在货物集装箱10中，还有数据处理设备100，例如模拟/数字计算机和数字/模拟转换器以及控制器，还可能提供有发电机和/或太阳能电池板(图未示)，以确保废料处理工艺的运行不受电源故障的影响。在货物集装箱10中还有一个区域是工作人员的工作房80，这个工作房80中陈列有一个桌子和一把椅子，并可以加热。货物集装箱10中还有一个如图1所示供摆放通风机的间隔室，该间隔室是按隔音的要求建造的。所有这些设备都是在货物集装箱10输送到铺平场地130之前安装完毕的。

图3中的废料堆60用盖子70覆盖，盖子70可透气和/或不渗漏液体，同时空气经通风机50输送到废料堆60。空气既可以通过在铺平场地130上铺设通风管的方式，也可以使用预先安装的、布置在地面中的通风渠鼓送到废料堆60中。检查诸如氧含量、温度和湿度参数的测试探头90伸入到废料堆60之中。测试探头90输出检测的废料堆60中的氧含量、温度和湿度的数据。数据处理设备100通过处理测试探头的数据监测和控制好氧废料处理工艺。运用一个橡皮软管，如消防水龙带使盖子70的边向下，这种软管装有水或防冻液，并与盖边的夹紧装置连接防止旋转。

好氧废料处理工艺结束后，可以使用数据处理设备100所监测和记录的测试探头的数据对工艺进行评价，盖子70可用展开装置30盘绕起来，这种盘绕可在电机的帮助下完成，然后堆肥可以进一步加工。

在输送好氧废料处理系统期间，操作盖子70的展开装置30和盖子70本身都是用特别适合的固定件固定在货物集装箱10之内，而适合的底板也已固定在货物集装箱10的一侧或两侧20。

图4显示了建造一个新的好氧废料处理场的主要步骤。在图4(a)中，由一辆集装箱车110运送的货物集装箱10放置在诸如铺平场地130的地方，放置时如有需要可使用吊车。诸如配电箱、通风设备50和数据处理设备100等设备均是在生产场地预先安装到货物集装箱10中作为货物集装箱10的预装配件，这是在货物集装箱10输送到好氧废料处理场之前进行的。其它一些设备，如通风管(40)和操作盖子70的展开装置30，是放置在货物集装箱10中输送到好氧废料处理场的。图4(b)显示用铲车120将展开装置30从货物集装箱10中取出。在图4(c)中，展开装置30被铲车120举到货物集装箱10的顶面(140)，然后用预先安装的栏杆或框架将其固定在货物集装箱10上。图4(d)显示了通风管(40)的组装。通风管40可以以分解的零部件(150)形式置于货物集装箱10中输送，以适合在货物集装箱10中装配。通风管40的分解零部件150从货物集装箱10中取出，分置在铺平场地130上，重新连接起来，并连接到通风机50上。

附图标号一览表

10	货物集装箱
		20	推压壁
30	展开装置
		40	通风管
50	通风机
		60	废料堆
70	盖子
		80	工作室
90	测试探头
		100	数据处理设备
110	集装箱车
		120	铲车
130	铺平场地
		140	货物集装箱的顶面
150	通风管的分解零部件

Claims (4)

1.一种建造并操作好氧废料处理系统的方法，该系统包括一个在使用时废料堆(60)紧贴而堆积的推压壁(20)，此时该推压壁(20)是静止的，将通风空气带入废料的通风系统(40，50)，电器设备，控制装置(100)和一个用来将可移除的柔软的外罩(70)覆盖废料的展开装置(30)，该方法包括以下步骤：

将集装箱(10)放置在基本不渗透的表面上；

将推压壁(20)安装在集装箱(10)的外侧；

将通风管(40)放置在基本不渗透的表面上；

将通风管(40)连接到集装箱(10)内的通风机(50)上；

将具有可移除的柔软外罩(70)的展开装置(30)安装在所述集装箱(10)的顶面上；

紧贴所述推压壁(20)在所述基本不渗透的表面上堆积废料以形成废料堆(60)，以及

用可移除的柔软外罩(70)覆盖所述废料堆(60)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括将可移除的柔软外罩(70)的侧面下压在所述基本不渗透的表面上的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于还包括将测试探头(90)伸入到废料堆(60)中的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于还包括通过将防水油布铺在地面上以提供基本不渗透的表面的步骤。

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