CN1761621A - 用于垃圾处理的方法和混合反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用来机械和生物地处理废料，特别是垃圾的方法，其中设有用于对去除了有机组分的处理用水进行脱氮的物理化学处理过程(PCA)，本发明还涉及一中带有固体床、污泥排出装置和用来破碎漂浮覆盖层的装置的混合反应器。

Description

用于垃圾处理的方法和混合反应器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1和21前序部分的用于处理废料，特别是垃圾的方法和混合反应器。
背景技术
例如由PCT/EP02/09855已知这种类型的方法。这种垃圾处理方法的问题是在生物处理时所用的处理用水的处理。这种水带有必须在引入净化装置/下水道之前去除的有机物。希望循环使用处理用水，其中去除有机物的处理水级分作为循环水回输，用以进行生物处理。
但是已经证明，在传统的解决方案中，只有利用很高的装置技术上的花费，才能降低到无故障地进行处理过程所要求的以及法律规定所要求的有机物组成成分的最低浓度以下。
发明内容
与此不同，本发明的目的是，提供一种用来处理废料的方法和混合反应器，这种方法中使处理用水的处理比常规方案简单。
按照本发明这个目的通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求21特征的混合反应器来实现。
因此本方法包含一个处理用水的处理步骤，在此步骤中对去除了有机物的处理用水进行脱氮(Entstickung)，从而脱氮的处理用水可重新输送给处理过程或进行进一步的处理。
这种脱氮最好在一带有一气提塔的气提装置(Strippereinrichtung)内进行，向气提塔内沿喷入的废水的逆流的方向吹送空气，并在它后面连接一催化剂塔，以使氨气转化成氮。
另一种可供选择的方案设想一种带气提塔的气提装置，向气提塔内沿喷入的处理用水的逆流的方向喷入饱和蒸汽，并在所述气提塔后面连接一冷却器，以冷凝排出的蒸汽混合物。
也可以选择将多个相同或不同的气提装置相互组合在一起。
如果在气提装置前添加碱液(Lauge)，还可以进一步改进处理过程的效率。通过碱液提高处理用水的pH值并使氨气溶解在处理用水中。
用本发明的处理用水的处理方法可以处理来自渗滤、物质溶解器(Stofflser)(搅碎器)或一厌氧(anaerob)过程的浑浊水或排出水。迄今为止，处理用水的处理方法必须分别和废料生物处理的类型相匹配。
可以通过超滤进一步减少处理用水中的固体成分。这种超滤过程可以配设氯化物、磷酸盐等的沉淀物。
处理用水的生物学处理最好借助于混合反应器进行，所述混合反应器在其底部侧有一污泥/淤渣(Schlamm)排出装置、在其顶部侧有一用来粉碎所形成的漂浮层的装置。
为了对所形成的生物气体/沼气(Biogas)进行脱硫，在反应器顶部可以喷入空气或氧气。
为了改善物质交换过程，混合反应器可以配备一气体压入装置，通过所述装置周期性地对所形成的污泥床施加压力。
在一定的处理条件下，通过浮选(Flotation)分离一部分固体是有利的。
在混合反应器内处理带有有机物的处理用水前，对所述带有有机物的处理用水进行砂洗是特别有利的。
在砂洗后面可以连接一砂子沉降和沉淀装置，以便滤掉留下的最细的砂子，并使盐、惰性物质等的沉淀不在混合反应器内进行。
可以在筛分阶段分离固体、漂浮物和纤维。
紧接着混合反应器内进行的处理用水处理之后的物理化学处理(PCA)可以包括一逆渗透(过程)，以从处理用水中分离浑浊水、盐等。
附图说明
下面借助于示意图详细说明本发明的优选实施例。其中：
图1示出用来用渗滤或搅碎装置进行需氧垃圾处理的方法的原理图，
图2示出在带有接着的分离步骤的渗滤或搅碎中固体和水的处理，
图3示出PCA装置的第一实施例，
图3.1示出在第一PCA废水处理后的两个气提塔的前后顺序连接，
图4示出PCA装置的第二实施例，
图5示出按图3和4的方案的组合，
图6示出用混合反应器处理垃圾的方法方案的总体视图，
图7示出带有连接在前面的砂沉降和沉淀反应器的混合反应器，
图8示出用来进行厌氧垃圾处理的带一发酵装置的方法方案的局部视图，以及
图9示出图2中所示方法的一种变型方案。
具体实施方式
图1示出用于对环境造成负担的、特别具有50％至65％的干燥物质含量(TS-Gehalt)的废料的需氧处理的方法方案，例如垃圾、大厨房下脚料、食品工业下脚料、蔬菜和其它重新生长的有机废料、污水污泥和发酵污泥和来自饮料制造的生物残余物—例如含糖糊状物(Maischen)—的处理。
对环境造成负担的有机物质1通过直接输入2或者通过渗滤装置4或搅碎装置5的连接在前面的机械处理装置3输入。
机械处理装置3具有筛分、分选和粉碎步骤，其中筛分级分3.1在颗粒尺寸为50mm至250mm时最好输送给渗滤装置4，而在颗粒尺寸＞250mm时最好输送给粉碎装置5。在筛分级分3.1的最大颗粒尺寸约为50mm时，它最好输送给一干发酵装置6(图8)。为了分离高热值、大表面的物质，如薄膜、纸板和纸，设置一筛分溢出装置3.2。同样还设有用于筛分和分选步骤的装置3.3，以分离出不同颗粒尺寸的杂质，如例如机械零件、木条，黑色金属和有色金属，以及惰性物质和矿物等。分离出来在固体物质根据其特性的不同进行后续处理15或重新利用。例如含金属的固体可以送回炼钢工业，木材类固体送回造纸工业，以及将矿物质或矿物存放在弃置场(Deponie)。
渗滤装置4可以是一按德国专利DE19648731A1的渗滤装置，其中在一渗滤器内洗去废料级分的有机组分，残余物在干燥后例如进行焚烧，此外还可以采用带一卧式箱形或圆柱形渗滤器的箱式渗滤装置，例如在WO97/27158中所示的那样，以及按德国专利DE10142906A1的沸腾渗滤装置，按照这个专利渗滤器在处理用水的沸腾区内工作。
在渗滤器或容器4、5内设置一可旋转的机械搅拌装置4.1，以使物料堆(Haufwerk)循环滚动和混合。在容器4.5的顶部加入冲洗水9.4，利用所述冲洗水将有机物从物料堆中洗出，然后作为带有大量有机物的排出水4.3从容器4.5的底部排出。出口设置在一筛网底部4.2的下游，以避免固体物质流出。
去除了有机物的固体物质4.4通过提取装置从容器4.5中取出，并输送给具有一分选压力机10以及一沉浮分离装置14的分离步骤(图2、9)。排出水4.3直接输送给沉浮分离装置14。
通过输入的冲洗水9.4和含大量有机物的排出水4.3的量以及在容器4.5内的逗留时间或停留时间确定容器4.5中的平均TS含量，并且所述TS含量大致为20％至35％。根据装置的不同停留时间为2至50小时。
可选用的搅碎或物质溶解装置5具有一搅碎容器5.5，在它里面设一高速运行的搅拌装置5.1，以粉碎所输入的含大量有机物的物质1。物料堆中的有机物由用从顶部输入的冲洗水9.4稀释并通过搅拌装置5.1的剪切力进入溶液/溶解。
大面积的轻物质5.3通过位于上部的机械排出装置5.2排出，以进行后续处理15。排出装置5.2设计成叉状，这里表示成筛网。溶解的有机物和固体5.4一起通过底部的提取装置排出，并将其输送给分选压力机10和连接在它后面的沉浮分离装置14。
通过输入冲洗水9.4将搅碎容器5.5内的TS含量调整到5％至10％。在搅碎装置5内物质溶解和分离过程进行约1至3个小时。
在分选压力机10和沉浮分离装置14中产生的物质流5.7和9.3(分别)作为残余物流5.7输送给后续处理15和(作为)去除了固体物质的含大量有机物的液体9.3输送给按本发明的生物气体装置9(图1、6、7)。
由残余物流5.7可以获取黑色和有色金属或可利用的矿物质和矿物，从而按规定的存放标准—例如Z2—存放在弃置场内的。此外富含有机物的混合物可以被过滤，以进行生物后续处理，如堆制肥料，例如直至实现等效的鉴定证明或在专门设置的弃置场的存放标准，并滤出杂质，以进行处理。
带有有机物的液体9.3输送给一生物气体装置9(图1、6、7)，以进行厌氧分解。这里通过这样的方法使液体9.3去除所携带的物质(entfrachten)，即借助于甲烷细菌使有机成分转化，并通过一气体发生管7输送给生物气体燃烧装置8，用以产生能量。
去除了有机物的发酵水离开生物气体装置9，并作为吸收性的冲洗水9.4输送给冲洗过程4、5作为处理用水。
冲洗水9.4的一个支流9.6输送给一超滤装置13，和/或一倾析器(Dekanter)和/或一筛带压力机或一机械式边缝过滤器。这时产生的固体-水混合物16.1作为压块16.2输送给后续处理15，并可以部分地作为接种污泥(Impfschlamm)16.3掺入来自沉浮分离装置14的含有有机物的液体9.3。在超滤装置13中产生的压力水16输送给按本发明的物理化学处理装置(PCA装置)21、22、23、24进行脱氮。
压力水16在PCA装置21、22、23、24中去除氮。这时产生这样的物质流，所述物质流作为无盐水或渗透物23.5输送给含有有机物的液体9.3，或作为净化的无盐工作水23.6输送给沉浮分离装置14。所产生的其它物质流，例如氨水浓缩物24.2被储存起来，并例如用于大型火力设备(Groβfeuerungsanlage)如热电站和垃圾焚烧设备的脱氮。所产生的固体物质23.3输送给后续处理15。在PCA之后存在的含氮废气22.13和净化的水蒸汽24.5排放到环境中。参照图3，3.1、4和5连同连接在前面的超滤装置13对按本发明的脱氮进行详细说明。
图2示意性地示出在带有图1中的连接在后面的分离步骤10、14的渗滤或搅碎装置4、5中的方法流程。
原则上在渗滤装置4和搅碎装置5后面的固体物质流4.4、5.4的路线是相同的。主要的区别在于，在渗滤装置4后面不必连接沉浮分离装置14，从而将物质流输送给生物气体装置9，相反对于搅碎装置5沉浮分离装置14是必需的，以便将浆状物(固体)从物质流5.4中滤出。但是下面为了简化在这两种方法中都中间连接有沉浮分离装置14。
另一个区别在于，在搅碎装置5中不产生输送给沉浮分离装置14的排出水4.3，而是取而代之形成轻物质5.3，所述物质输送给后续处理15。
在渗滤器4中渗滤后，渗滤出的固体4.4输送给分选压力机10，排出水4.3输送给组合的浮选和沉浮分离装置14。在分选压力机10中将压块12与废水10.1分开，并将其输送给后续处理15。
在搅碎处理4中，轻物质5.3输送给后续处理15，固体物质5.5同样输送给分选压力机10。
分选压力机10的没有大块固体的废水10.1输送给一混合器14.1.5，在该混合器中，废水借助于一鼓风机14.1.4与空气混合，接着以轻微的过压通过底部的吹入装置14.1.6将其吹入沉浮分离装置14的分离池14.1。由于废水10.1富含空气和以过压吹入，与已知的压力卸荷浮选相比极大地提高了分离能力和分离速度。
渗滤器4的含有有机物的排出水4.3在顶侧输送给分离池14.1，在那里排出水和废水10.1混合，并且将漂浮物14.1.1和沉降物14.1.2从这种混合水中分离出来。
漂浮物14.1.1浮起并形成一漂浮覆盖层。通过位于上部的机械装置14.1.3取出漂浮物14.1.1，并通过输送管14.1.7将其输送给分选压力机10，以附加地进行脱水。
沉降物14.1.2—如砂子、石头和金属件—在分离池14.1内向下沉降，并通过一排出和输送装置14.1.8排出。根据应用目的的不同它们被通过输送管14.1.9输送给一后续处理15或通过输送管14.1.10引入清洗阶段14.2，以分离砂子和惰性物。
在清洗阶段14.2内，根据存放法规Z2，通过冲洗使砂子去除有机物，以将其用作建筑材料，例如用于道路建设。在一带一圆锥形底面的有利的立式圆塔形容器内沉降物或者砂子-液体混合物14.1.2通过输送管14.1.10从顶侧加入容器内，并借助于通过加入装置14.2.6加入的PCA-装置21，22，23，24的净化的工作水23.6清洗。为了减少工作水23.6的消耗，可以在混合器14.1.5内通过一鼓风机14.1.4给工作水23.6掺入空气。空气和工作水23.6可以连续或断续地以及相互分开地加入容器。
这里已经证明，如果在容器内使用一未示出的尤其是缓慢运行的搅拌装置，以便在砂子液体混合物内引入剪切力，从而便于有机物与砂子分离，则是有利的。
砂子14.2.2在容器内向下沉降，有机物组分14.2.1漂浮在上面，并作为有机物-工作水混合物14.2.3排出。去除了有机物的砂子14.2.9通过排出和输送装置14.2.8从底侧排出，用作建筑材料，或加到压块12中并进行后续处理15。
含大量有机物的废水14.1.11由分离池14.1输送到一筛分阶段14.3。
将两个含有有机物的液流14.1.11、14.2.3通过输入管14.2.7混合地引入筛分阶段14.3。筛分阶段14.3最好具有一内部设有涂层的具有约0.5至1.5mm网眼尺寸的滚筒筛或振动筛14.3.1，从而分离出包含在液流14.2.7中的纤维，残余物和塑料颗粒。这时所产生的糊状物质14.2.10被排出，并通过一输送装置14.2.4和输送管14.2.5、14.2.6输送给分选压力机，以进行脱水。可选地，糊状物质14.2.10也可以通过输送管14.2.5、14.2.11重新输送给渗滤装置4。
通过筛14.3.1并积聚在底部的沉浮分离装置14的含大量有机物的液体9.3按图1输送给生物气体装置9，其中生物气体装置9的去除了有机物的发酵水一方面作为吸收性的冲洗水9.4重新输送给渗滤装置4或搅碎装置5，另一方面作为支流9.6流过超滤装置13和PCA装置21、22、23、24。
图3详细示出本发明优选的PCA装置。超滤装置13的压力水16在热交换器17内加热到必要的处理温度。为了提高pH值，向加热的压力水18内添加碱液19，从而使压力水18内的氨以溶解状态存在。在一气提装置22中借助于预热的空气22.2处理混合水20，以使氨气以约90％的效率从水中分离出来。
气提装置22具有一气提塔22.1，在上部区域借助于喷淋装置22.4将混合水20加入气提塔。喷入的混合水20在气提塔22.1内向下流动，其中为了扩大交换面在气提塔22.1内装入一填充体包22.6。同时通过进气鼓风机引入的加热空气22.2按逆流流过混合水22。在理想情况下，通过一热交换器22.7将空气22.2加热到和混合水20相同的温度。通过逆向流动的预热空气分离/释放出包含在混合水20中的氨，作为含氨的废气22.3离开气提塔22.1。去除了氨的水22.5积聚在气提塔22.1底部，并被输送给一逆渗透器23。为了达到约90％的气提效率，最好将混合水20的pH值提高到＞10，并且混合水20和加热的空气22.2的温度调整到60℃。
将废气22.3输送给一催化剂塔22.8，以气态存在的氨在催化剂塔内分解，并还原成氮气，而氢氧化成水。在开始时借助于加热器22.9将催化剂塔22.8预热到必要的工作温度。如果在废气22.3中存在足够的氨，则进一步的过程可以自热地进行，即包含在废气22.3中的有害物质提供了必要的反应热。如果在压力水16中的铵含量至少为约2000mg/l，便可满足这个条件。如果铵含量下降到2000mg/l这个大致的边界值以下，则必须输入热能。
废气22.3作为用水蒸汽饱和的并带有氮气的残余空气22.11离开催化剂塔22.8。残余空气22.11在一冷却器或冷凝器22.12内冷却，并在此后作为含氮N2的废气22.13排到环境中。
去除铵的部分作为冷凝物22.10离开催化剂塔22.8，所述冷凝物输送给逆渗透器23。
在逆渗透装置23中，通过分子薄膜技术，借助于容器23.1中的高压装置23.2挤压气提塔22.1的水22.5中的和催化剂塔22.8的冷凝物22.10中的有害物质穿过薄膜。水分子作为所谓的渗透物23.5实际上无盐地离开容器23.1。这种渗透物23.5可以例如部分地作为工作水23.6用在上述清洗阶段14.2中，或混入引入生物气体装置9中的含有大量有机物的液体9.3中(图1和6)。盐分子和其它杂质连同污水23.3作为浓缩物23.4离开容器23.1。接着将所述浓缩物23.4干燥，例如通过在一真空沸腾干燥装置中进行蒸发，然后将其输送给后续处理15。
按照图3.1，也可以将多个气提塔22前后顺序连接。在两个气提塔22、22’前后顺序连接时，氨含量可以降低99％。
含有氨的混合水20输送给第一气提塔22.1，在第一净化步骤后排出去除了最多90％氨的水22.5。通过泵22.5.1将这种水22.5输送到第二气提塔22.1’，在那里对其进行一个净化步骤，接着去除了最多99％氨的水22.5’到达逆渗透器23。两个气提塔22.1、22.1’的含氨废气22.3、22.3’输送给上述催化剂塔22.8。
图4表示一用来处理压力水16的PCA装置21的另一个实施例的原理图，所述压力水具有最多约2000mg/l的铵含量、约5000mg/l的氯化物含量和约2000mg/l的化学需氧量(CSB含量)。
在热交换器17中加热超滤装置13的压力水16，并在混入用来提高pH值的碱液19的情况下将其作为加热的混合水20从顶测输送给气提塔21.1。混合水20通过喷淋装置21.4喷入气提塔21.1并向下运动，这里其物质交换面通过填充体包21.6扩大。同时逆向喷入饱和蒸汽21.2，所述蒸汽例如借助于一蒸汽发生器或垃圾蒸汽发生器21.7产生，通过这样引入蒸汽，混合水20中的铵最多可以减少99％。将铵从混合水20中洗出，含氨的废蒸汽21.3输送给一个具有冷却器塔或冷凝塔24.1的冷却装置24。含氨的废蒸汽21.3被冷却，得到具有约25％氨的氨水浓缩物NH4OH 24.2。所述浓缩物24.2放在一储存器24.3内，并可以如参照图1已经说明过的那样，用于大型火力设备如热电站和垃圾焚烧设备24.4的脱氮。这里氨气喷入燃烧部，并由此抑制NOx的形成。
可选地，也可以使浓缩物24.2干燥，例如通过在一真空沸腾干燥装置中蒸发，接着将其输送给后续处理15。
在冷凝时分离出来的、基本上无氨的水蒸汽24.5排入环境中。
去除了氨的水21.5在底侧从气提塔21.1中排出，并输送给前面所述的逆渗透器23。
图5示出图3和4的原理图的组合，其中废水中的铵含量同样最多可下降99％。此外，所产生的氨废水浓缩物24.2减少到不造成处理问题的量。
这个组合具有两个串联连接的气提装置22、21。如由图3可知，在第一气提装置22中将加热的空气21.2吹入气提塔21.1，如由图4可知，在第二气提装置22中，向气提塔21.1内喷入饱和蒸汽21.2。
第一气提塔22.1的含氨废气22.3输送给一气提催化器22.8。去除了氨的水22.5与气提催化器22.8的冷凝液21.10混合，并作为混合水20.1通过泵22.5.1输送给第二气提装置21的气提塔21.1。
如前所述，第二气提塔21.1的含氨废蒸汽21.3输送给冷却装置24，并在那里冷凝。含氨的水21.5按上述方法输送给逆渗透器23。
图6表示垃圾处理的方法方案，主要具有一渗滤装置4或搅碎装置5和一用于在冲洗处理过程4、5中产生的富含溶解的有机物和残存原料的液体9.3的物质分离和处理装置10、14，液体9.3输送给按本发明的混合反应器9。
在已知生物气体装置中液体9.3在充分混合的一级到两级的搅拌容器反应器中发酵，这时有机物转变成生物气体，通常采用机械搅拌系统或气体压入循环系统作为搅拌装置。液体9.3在这种搅拌容器反应器内的逗留时间为约18至24天。
与这种已知方案不同，在本发明的混合反应器9中约2至4天的逗留时间便足够了。此外本发明方案有利的是，利用沉浮分离装置14(参见图2)形式的预处理阶段可将从搅碎装置5中分离出来的液体9.3同样输送给混合反应器9，因为这个预处理阶段14已充分地将固体从液体9.3中滤出。
混合反应器9具有一绝缘的圆柱形容器9.1。在底侧通过一喷入装置9.3.3这样地在容器9.1的横截面上喷入预处理的液体9.3，以形成约2m/h的上升速度。借助于甲烷细菌从喷入的液体9.3.2中分离出来的有机组分在混合反应器9内向下沉降，并在那里形成一污泥床9.2.1。污泥床9.2.1用作发酵阶段和用来沉淀例如惰性物质、氯化物和磷酸盐的反应床。通过污泥排出装置9.8从容器9.1中排出掺有沉淀的惰性物质和盐的排出污泥9.10。通过在液体9.3进入混合反应器9之前混入的沉淀剂9.7促进沉淀。
为了促进物质转化，即促进甲烷气的分解和更好地净化含有机物的液体9.3.2，在一填充体包或一由散料或块状单元组成的固体床9.2内布置甲烷细菌。物质转化的增加特别是基于反应面扩大和反应活性的细菌污泥的固定。反应面达到约200m2/m3至300m2/m3。
污泥排出装置9.8具有至少一个带刮除件的滑动底板装置9.8.1和至少一个螺杆输送机9.8.3。滑动底板装置9.8.1表示成液压缸活塞单元9.8.2的活塞杆，刮除件固定在此活塞杆上。其中，活塞杆的每次移出运动中—即图6中向右的运动—将排出污泥9.10输送给螺杆输送机9.8.3。可通过阀9.8.4关闭螺杆输送机9.8.3的排出口。
去除了有机组分的液体通过顶部从容器9.1中排出，并作为冲洗水9.4输送给渗滤装置4或搅碎装置5，以及作为支流9.6输送给带有相连的PCA装置21、22、23、24的超滤装置14。
为了避免由漂浮物9.11.1形成漂浮覆盖层，在聚积在容器9.1内的喷入的液体9.3.2的表面下方附近设置一水平搅拌装置9.11。水平搅拌装置9.11可以用垂直搅拌装置等代替。
为了对污泥床9.2.1和填充体包9.2施加剪切力，周期性地用一鼓风机或压缩机9.15通过管道9.14和气体压入喷嘴9.14.1喷入气体9.14.2。所述气体最好从输送给生物气体燃烧装置的生物气体中提取出来。这种气体喷入起抑制在填充体包9.2内形成通道的作用，并使老的死亡的细菌污泥从填充体包9.2中释放出来，并根据重量的不同作为漂浮物9.11.1浮起或作为沉降物与排出污泥9.10一起排出。
为了使生物气体脱硫，在顶部设置一脱硫腔9.12。在该腔内通过带有流量控制装置的鼓风机9.13喷入空气或氧气9.13.2。为了避免生物气体-空气混合物爆炸，空气成分最大为2.0％。通过这样喷入空气，生物气体中的硫作为元素硫9.13.1沉淀，所述元素硫形成在漂浮覆盖层9.11.1的表面上。元素硫9.13.1不能再溶解，并在混合反应器9内向下沉降，在那里它和排出污泥9.10一起排出。
从冲洗水9.4中分出一支流9.6并将该支流输送给超滤装置13。在超滤装置13之后，将铵含量为约1000mg/l至3000mg/l的压力水16输送给PCA装置21、22、23、24，在这里如上所述地进行脱氮(图3、3.1、4和5)，并作为脱氮的工作水23.6将其重新混入含有机物的液体9.3。
在超滤装置13中产生的TS含量为约4％至8％的固体-水混合物16.1作为压块16.2输送给后续处理15，和/或作为用于混合反应器9的接种污泥16.3同样混入含大量有机物的液体9.3。
此外支流9.6用作用来调整工作温度的循环水9.5。这里循环水9.5在热交换器9.5.1中加热，并与含有机物的液体9.3混合。
图7示出一种按图1和6的用于利用生物气体装置9’处理垃圾的方法的可选方案的原理图，所述装置的前面连接砂子沉降和沉淀反应器25。前面连接这样的反应器25有这样的优点，即砂子沉降和沉淀过程不在混合反应器9中进行，因此可以省去结构上复杂的污泥排出装置9.8。
试验表明，砂子沉降时间约为1小时，沉淀时间最多延续5分钟。因此容器25.1的尺寸和几何形状按至少1小时的停留时间设计。
砂子澄清和沉淀反应器25具有一带一用来强制引导容器25.1内的液流的浸入壁25.2的圆柱形容器25.1。浸入壁25.2从容器盖向底侧的螺杆形排出装置25.4的方向延伸，其中在浸入壁25.2和排出装置25.4之间形成一用于液流的流道。
含有有机物的液体9.3与沉淀剂9.7混合，并将其输入容器25.1。液体9.3绕浸入壁25.2流动，这时砂子和沉淀的产物，例如氯化物如磷酸盐积聚在容器底部上，并被排出装置25.4作为排出污泥9.10排出。
去除了砂子和沉淀的产物的液体9.3.1从顶侧由容器25.1中排出，并将其输送给混合反应器9，以进行上述的进一步处理。
代替隔壁25.2也可以采用混合装置或者将混合装置与隔壁25.2相组合。特别是在存在重金属的情况下，采用混合装置是有利的，因为重金属需要较长的接触时间，其中可以在容器25.1的输入管内附加设置混合装置。
图8示出用来利用渗滤装置4或搅碎装置5处理垃圾的可选方案。这里所示的方法建立在采用干式发酵装置6的基础上。因此这个方法方案没有设置按本发明的混合反应器9。
发酵装置6具有一用来实施在隔绝空气情况下的发酵过程—即厌氧发酵—的发酵容器。例如在瑞士公司Kompogas AG(www.kompogas.ch)的系统中、奥地利的Baustoff und Recycling Verband(BRV，www.brv.at)、Branko和法国公司Valorga Int.SAS(www.stainmuller-valorga.fr)采用了这种类型的发酵容器。
在Kompogas和BRV的方案中，在混入在用厌氧细菌接种的情况下从发酵过程中取出的接种剂6.4的情况下，以及在用处理用水10.2稀释后，含有机物的物质1的机械处理3的筛分级分或新垃圾3.1用泵和输送装置6.3通过顶部的送料管6.5加入发酵容器。发酵物6.7通过搅拌装置6.1周期性地循环，并通过机械作用输送到一位于下部的出口处。通过一未示出的外壳加热器和一未示出的送料管6.5内的热交换器保持处理热。
在Dranko和Valorga的方案中，和按Kompogas和BRV方案的装置一样，在新鲜垃圾3.1在掺入接种剂6.4和处理用水10.2的情况下接种和稀释，并借助于泵和输送装置6.3通过送料管6.5将其送入发酵容器并使之循环。
和Kompogas及BRV的方案不同，Dranko/Valorga的发酵容器6设计成钢或混凝土结构的立式圆柱形元件，在内腔中没有机械搅拌装置。在Branko的方案中，循环只通过泵和输送装置6.3进行。在Valorga的方案中，通过一带有底部附近的喷枪6.2的气体压入系统进行循环，通过喷枪用＞8bar的冲击压力对发酵物6.7进行冲击式的加载。
在Dranko和Valorga的方案中，过程温度通过外壳加热器和泵及输送装置6.3或送料管6.5内的热交换器，以及将蒸汽直接喷入新鲜垃圾3.1来调整。
根据发酵装置6，由发酵过程厌氧产生生物气体的过程在发酵容器内进行，其中所形成的生物气体在顶部通过气体发生管7输送到气体燃烧装置8。
可以由这种具有约55％至65％的甲烷成分的生物气体通过成组热电站(Blockheizkraftwerk)产生热量和电能，可选地，生物气体也可以输送给直接燃烧装置，或通过专门的具有甲烷浓缩处理的气体处理过程获取气态车用燃料。
按Kompogas的方案，在停留至少18天后，和在Valorga的方案中最多25天后，发酵物6.7作为发酵块6.6离开发酵容器，并输送给至少两个分离阶段10、11，以产生可处理的废水。
第一分离阶段通常是一分选压力机10，在所述压力机中从含有机物的废水10.1中分离压块12，并将压块添加给后续处理15。废水10.1具有至少＞12％的TS含量，并将其输送给第二分离阶段11。废水10.1的一个支流作为处理用水10.2混入新垃圾3.1。
第二分离阶段同样可以是一分选压力机11。第二分离阶段11的压块12.1同样可以输送给后续处理15。第二分离级11的废水11.1以开头所述的方法输送给超滤装置13。
来自超滤装置13的固体-水混合物16.1作为压块16.2与前面的分离阶段10、11的压块12、12.1混合，并输送给后续处理15。这时混合物可以具有35％至45％的TS含量。超滤装置13的最多具有5％的TS含量的压力水16输送给按本发明的PCA装置21、22、23、24，以进行净化和脱氮(图3、3.1、4、5)。
前期试验表明，在一定的垃圾成分时，可采用一种比按图2的方法方案简单的方法来处理所产生的物质流。在图9中示出了这种简化的方法。这种方法在机械处理3、渗滤或搅碎装置4、5和分选压力机10上基本上相当于在图2中所述的实施例，因此对所述分离阶段不再说明。
在分选压力机10之后存在的废水10.1以及在渗滤中产生的排出水4.3在所述简化的方法中不再输送给分离池14.1，而是直接输送给清洗阶段14.2。包含在废水10.1和排出水4.3中的砂子在容器中向下沉降，有机组分14.2.1向上浮起，并作为有机物-工作水混合物14.2.3排出。
在要求干净砂子14.2.9的情况下用工作水或公共用水(Gemeindewasser)23.6进行有机物的冲洗。在砂子上可能附着有机污物的情况下，采用来自筛分阶段14.3的去除了纤维和砂子的含有机物的废水9.3作为清洗水，这种水输送给生物气体反应器9，以制造生物气体。
去除了有机物的砂子14.2.2通过排出和输送装置14.2.8排出，并作为物质流14.2.9(根据洗涤剂的不同或多或少地去除了有机物)根据流动转向器/混合器14.1.12的阀的调整状态不同而用作建筑材料等，或进行后续处理15。
有机物-工作水混合物14.2.3输送给筛分阶段或漂浮物和纤维材料分离装置14.3。将含有机物的液流14.2.3和通过输送管14.2.5回输的来自设置在筛分阶段14.3下游的分选压力机14.3.2的压力水14.3.3输送给阶段14.3。输送给筛分阶段14.3的压力水14.3.3的成分又通过一流动转向器/混合器14.1.12来调整。这种压力水可选地或同时也可以输送给清洗阶段14.2或渗滤器4或搅碎装置5。
通过如在按图2的方法方案中所用的筛分阶段14.3，无砂子和沉淀物的含有机物的水通过缝隙尺寸/网眼尺寸为0.5至1.5mm的筛网(滚筒筛或振动筛)去除纤维和漂浮物。这种糊状物质14.2.10通过上述分选压力机14.3.2脱水，可选地，通过物料转向器14.1.12单独收集所述物质，或将其输送给后续处理15。压力水14.3.3—如上所述—通过输送管14.2.5根据污染程度不同重新输送给筛分阶段14.3、清洗阶段14.2，或输送给渗滤装置4或搅碎装置5。
如上所述，此时将在筛分阶段14.3，在底部上形成的基本上无固体物质的含有机物的液体9.3输送给生物气体装置9或部分回输给清洗阶段。
用来处理处理用水的各个部件实际上可以任意组合。本申请人保留对各组件(14.1、14.2、14.3、9、21、22、23、24、25)及其组合和按图1-9的装置分别提出独立的权利要求的权利。
本发明公开了一种用来机械和生物地处理废料、特别是垃圾的方法，其中设置一的物理化学处理装置(PCA)，用于对去除了有机组分的压力水进行脱氮，并公开了一带有固体床，污泥排出装置和用来搅碎漂浮覆盖层的装置的混合反应器。
附图标记表
1         含有机物的物质           2         直接输入
3         处理装置                 3.1       筛分级分、新垃圾
3.2       筛分溢出装置             3.3       用于筛分和分选步骤的装
                                             置
4         渗滤装置                 4.1       搅拌装置
4.2       筛网底部                 4.3       排出水
4.4       固体物质                 4.5       容器
5         搅碎装置                 5.1       搅拌装置
5.2       排出装置                 5.3       轻物质
5.4       固体物质                 5.5       搅碎容器
5.7       残余物流                 6         发酵装置
6.1       搅拌装置                 6.3       泵和输送装置
6.4       接种剂                   6.5       送料管
6.6       发酵块                   6.7       发酵物
7         气体发生管               8         生物气体燃烧装置
9         生物气体装置，混合反应   9’                 带有连接在前面的砂沉降
          器                                 反应器的生物气体装置
9.1       容器                     9.2       填充体包、固体床
9.2.1     污泥床                   9.3       含有机物的液体
9.3.2     喷入的液体               9.3.3     喷入装置
9.4       去除了有机物的冲洗水     9.5       循环水
9.5.1     热交换器                 9.6       支流
9.7       沉淀剂                   9.8       污泥排出装置
9.8.1     滑动底板装置             9.8.2     液压缸活塞单元
9.8.3     螺杆输送机               9.8.4     阀
9.10      排出污泥                 9.11      水平搅拌装置
9.11.1    漂浮物                   9.12      脱硫腔
9.13       鼓风机                   9.13.1    元素硫
9.13.2     空气、氧气               9.14      管道
9.14.1     气体压入喷嘴             9.14.2    气体
9.15       鼓风机，压缩机           10        分选压力机
10.1       废水                     10.2      处理用水
11         分选压力机               11.1      废水
12         压块                     12.1      压块
13         倾析器、筛带压力机、超   14        沉浮分离装置
           滤装置，过滤装置(机械
           边缝式过滤器)
14.1       分离池                   14.1.1    漂浮物
14.1.10    输送管                   14.1.11   废水、液流
14.1.12    流动转向器/混合器(阀)    14.1.2    沉降物
14.1.3     机械装置                 14.1.4    鼓风机
14.1.5     混合器                   14.1.6    吹入装置
14.1.7     输送管                   14.1.9    输送管
14.2       清洗阶段                 14.2.1    有机组分和漂浮物
14.2.2     砂子和重物               14.2.3    有机物-工作水混合物，液
                                              流和漂浮物
14.2.4     输送装置                 14.2.5    输送管
14.2.6     加入装置                 14.2.7    加入管
14.2.8     排出和输送装置           14.2.9    去除了有机物的砂子
14.2.10    糊状物                   14.2.11   输送管
14.3       筛分阶段                 14.3.1    滚筒筛或振动筛
14.3.2     用于漂浮和纤维的分选压   14.3.3    压力水
           力机
14.3.5     脱水的漂浮物和纤维       15        后续处理
16         压力水                   16.1      固体-水混合物
16.2    压块                     16.3    接种污泥
17      热交换器                 18      加热的压力水
19      碱液                     20      混合水
20.1    混合水                   21      气提装置
21.1    气提塔                   21.2    饱和蒸汽
21.3    含氨的废蒸汽             21.4    喷淋装置
21.5    去除了氨的水             21.6    填充体包
21.7    蒸汽发生器，垃圾蒸汽发   22      气提装置
        生器
22’           第二气提装置             22.1    气提塔
22.1’       第二气提塔               22.2    空气
22.3    废气                     22.3’       含氨废气
22.4    喷淋装置                 22.5    去除了氨的水
22.5    水                       22.5.1  泵
22.6    填充物包                 22.7    热交换器
22.8    催化剂塔                 22.9    加热器
22.10   冷凝物                   22.11   残余空气
22.12   冷凝器                   22.13   含氮废气
23      逆渗透器                 23.1    容器
23.2    高压装置                 23.3    固体物质
23.4    浓缩物                   23.5    渗透物
23.6    工作水                   24      冷却装置
24.1    冷却和冷凝塔             24.2    氨水浓缩物
24.3    储存器                   24.4    用于在大型火力设备中的
                                         脱氮
24.5    无氨水蒸汽               25      砂子沉降和沉淀反应器
25.1    容器                     25.2    隔壁
25.3    砂子、沉淀的产物         25.4    排出装置

Claims (22)

1.用来处理废料，特别是垃圾的方法，包括
-机械地处理垃圾
-生物地处理垃圾，通过输入处理用水(10.2、9.4、14.2.11)溶解和/或去除有机组分
-通过使有机组分与处理用水(4.3、14.1.10、14.1.11)分离来处理含有机物的处理用水(4.3、14.1.10、14.1.11)，其特征为：
处理用水的处理步骤包含一物理化学处理(PCA；21，22，23，24)，以对去除了有机组分的处理用水(9.6)进行脱氮。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为：PCA具有至少一个气提装置(21，22，22’)，以分离溶解在处理用水(16)中的氨气。
3.按权利要求2所述的方法，其特征为：将处理用水(20)喷入一气提塔(22，22’)内，并在这里用空气以逆流喷射所述处理用水。
4.按权利要求3所述的方法，其特征为：采用一用来使氨气转化成氮和水的催化剂塔(22.8)。
5.按权利要求2所述的方法，其特征为：处理用水(20.1)喷入气提塔(21)内，并在这里以逆流向所述处理用水喷射饱和水蒸汽。
6.按权利要求5所述的方法，其特征为：采用一用来将氨气转化成氮和水的冷却器(24)。
7.按权利要求2至6之任一项所述的方法，其特征为：一带有空气输入装置的气提装置(22)与一带有空气输入装置的第二气提装置(22’)或一带有饱和蒸汽喷入装置的气提装置(21)串联连接。
8.按权利要求2至7所述的方法，其特征为：在气提装置(21、22、22’)的上游向处理用水(18)加入碱液(19)。
9.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：PCA包含一用来分离有害物质、盐等的逆渗透器(23)。
10.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：生物处理在渗滤装置(4)、搅碎装置(5)或发酵装置(6)中进行。
11.按权利要求10所述的方法，其特征为：在PCA装置(21，22，23，24)的前面连接一处理用水(9.6)的超滤装置(13)。
12.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：处理用水(9.3)的处理包括氯化物、磷酸盐等的沉淀。
13.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：处理用水(9.3)的生物处理在一带有固体床(9.2)的混合反应器(9)内进行，所述反应器具有一污泥排出装置(9.8)和/或用来破碎漂浮覆盖层的装置(9.11)。
14.按权利要求13所述的方法，其特征为：采用一用来将空气/氧气(9.13.2)喷入混合反应器(9)顶部的装置(9.13)。
15.按权利要求13或14所述的方法，其特征为：混合反应器(9)具有一气体压入装置(9.15)，以周期性地给所形成的污泥床(9.2.1)和固体床(9.2)施加剪切力。
16.按权利要求13，14或15所述的方法，其特征为：在混合反应器(9)的脱硫腔(9.12)内对所形成的生物气体进行脱硫。
17.按包含权利要求11和12的组合的方法，其特征为：在超滤装置(13)中产生的固体-水混合物(16.1)的一部分作为接种污泥(16.3)在下游添加给沉淀物。
18.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：处理用水(4.3)的处理包括用来排出固体物质的浮选分离(14)。
19.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：处理用水(14.1.10)的处理包括一设置在处理用水的生物处理之前的砂洗阶段(14.2)和/或筛分阶段(14.3)，以分离漂浮物和纤维。
20.按上述权利要求之任一项所述的方法，其特征为：在砂洗(14)后面设置一砂子沉降和沉淀装置(25)，以使最细的砂子沉降和使磷酸盐、惰性物质等沉淀。
21.特别是用来实施按上述权利要求之任一项所述的方法的混合反应器，具有一固体床(9.2)、一污泥排出装置(9.8)和一用来破碎漂浮覆盖层的装置(9.11)。
22.混合反应器，具有一脱硫腔(9.12)和一用来喷入空气/氧气的喷入装置(9.13)，以对所形成的生物气体进行脱硫。
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