DE19909353A1 - Method and device for the preparation of a mixture of substances containing organic matter - Google Patents
Method and device for the preparation of a mixture of substances containing organic matterInfo
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Abstract
Offenbart ist ein Verfahren zur Aufbereitung eines Strukturanteile und Organik enthaltenen Stoffgemisches und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Erfindungsgemäß wird das Stoffgemisch impulsartig oder periodisch mit einer Kraft beaufschlagt, so daß die Bildung von Strömungskanälen für eine Auswaschflüssigkeit oder Prozessluft in einem Haufwerk verhinderbar ist.What is disclosed is a method for the preparation of a substance mixture containing structural components and organic matter and a device for carrying out this method. According to the invention, the mixture of substances is subjected to a pulse or periodically with a force, so that the formation of flow channels for a washout liquid or process air in a pile can be prevented.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Strukturanteile und Organik enthaltenden Stoffgemi sches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung insbesonders zur Durchführung dieses Verfah rens.The invention relates to a method for processing of a material mixture containing structural components and organic matter cal according to the preamble of claim 1 and Device especially for performing this procedure rens.
Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise zur Aufbe reitung von Restabfall eingesetzt. In der DE 196 48 731 A1 ist ein Abfallaufbereitungsverfahren beschrieben, bei dem der Restabfall in einem Perkolator aufbereitet wird. Durch eine derartige Perkolation oder Extraktion werden durch ein Extraktions- oder Waschmittel organische Bestandteile, an organische Substanzen sowie ggf. wasserlösliche Fettsäuren aus dem Abfall ausgewaschen. Der Rückstand wird aus dem Perkolator entnommen und nach einer sich anschließenden Trocknung einer Verbrennung zugeführt oder deponiert.Such a method is used for example treatment of residual waste. In DE 196 48 731 A1 describes a waste treatment process in which the remaining waste is processed in a percolator. By such percolation or extraction are indicated by a Extraction or detergent organic components organic substances and possibly water-soluble fatty acids washed out of the garbage. The backlog becomes from the Percolator removed and after a subsequent Drying supplied to a combustion or deposited.
Es zeigte sich, daß sich mit diesem Verfahren die orga nischen Substanzen nicht in dem erforderlichen Umfang aus dem Restabfall entfernen lassen.It was shown that the organization African substances not to the extent necessary have the remaining waste removed.
Die Nachteile dieses bekannten Abfallaufbereitungsver fahrens lassen sich durch das in der WO 97/27158 A1 offen barte Verfahren zur Behandlung von biologischen Abfällen ausräumen. Bei diesem Verfahren wird ein neuartiger Perko lator eingesetzt, bei dem der Abfall den Reaktor in Hori zontalrichtung (Längsrichtung) durchläuft und dem Perkola tionsprozeß eine biogene Reaktion durch Zuführung von Luft sauerstoff (Prozessluft) überlagert wird. The disadvantages of this known waste processing driving can be opened by the in WO 97/27158 A1 barte processes for the treatment of biological waste clear out. In this process, a new type of Perko used the waste in the reactor in Hori passes through the zonal direction (longitudinal direction) and the percola tion process a biogenic reaction by adding air oxygen (process air) is superimposed.
Durch die Zufuhr von Prozessluft werden die Zellen der Organik aufgebrochen und die freigesetzten organischen Sub stanzen durch die Auswaschflüssigkeit abtransportiert. Zur Vermeidung einer Kanalbildung innerhalb des Abfalls und zum Einbringen von Scherkräften ist im Reaktor ein Rühr- oder Umwälzwerk vorgesehen, durch das der Abfall in Vertikal richtung (parallel zur Durchströmungsrichtung der Auswasch flüssigkeit und der Prozessluft) durchmischt und auch in Transportrichtung bewegt wird.By supplying process air, the cells of the Organic broken down and the released organic sub punched away by the washing liquid. For Avoiding channel formation within the waste and to The introduction of shear forces in the reactor is a stirring or Circulation unit provided by which the waste in vertical direction (parallel to the flow direction of the washout liquid and the process air) mixed and also in Transport direction is moved.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß zur Führung und Durchmischung des Abfalls innerhalb des Reaktors ein erheblicher Aufwand betrieben werden muß, der die Investi tionskosten wesentlich beeinflußt. Ein derartig komplexer mechanischer Aufbau birgt auch die Gefahr eines Anlagenaus falls aufgrund einer Störung im Transportsystem des Reak tors in sich, so daß ein vergleichsweise hoher Aufwand zur Wartung des Reaktors betrieben werden muß. Derartige Aus fälle des Reaktors aufgrund der erforderlichen Wartung oder einer Störung in der Reaktorperipherie können jedoch nur durch Bereitstellen von entsprechenden Pufferräumen aufge fangen werden, in die der Abfall während der Stillstands zeit des Reaktor zwischengelagert werden kann.The disadvantage of this method is that for guidance and mixing the waste within the reactor considerable effort must be made by the Investi tion costs significantly affected. Such a complex one mechanical construction also harbors the risk of system outage if due to a fault in the transport system of the Reak tors in itself, so that a comparatively high effort for Maintenance of the reactor must be operated. Such out cases of the reactor due to the required maintenance or a disturbance in the reactor periphery can only by providing appropriate buffer spaces be caught in the waste during the stoppages time of the reactor can be temporarily stored.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung eines Strukturanteile und Organik enthaltenden Stoffgemisches sowie eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen bei minimalem vorrichtungstechni schen Aufwand ein hinreichender Abbau des organischen An teils erfolgt.In contrast, the invention is based on the object a process for the preparation of a structural part and Mixture of organic matter and a device to create, where with minimal device technology a sufficient breakdown of organic matter partly done.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 ge löst. This task is accomplished with regard to the procedure the features of claim 1 and in terms of Device by the features of claim 12 ge solves.
Durch die Maßnahme, das Strukturanteile und Organik enthaltende Stoffgemisch (beispielsweise Restabfälle) den Reaktor ohne wesentliche Längs- und Quervermischung durch laufen zu lassen und die Kanalbildung durch das Beaufschla gen des Stoffgemisches mit etwa parallel oder quer zur Bewegungsrichtung gerichteten Kräften zu verhindern, kann der Reaktor wesentlich einfacher als beim vorbeschriebenen Stand der Technik aufgebracht werden, da kein Rührwerk zur Quervermischung vorgesehen werden muß. Die Kräfte werden vorzugsweise vom Randbereich des Reaktors, beispielsweise über eine in geeigneter Weise ausgebildete Austragseinrich tung oder durch eingeblasenes Gas, vorzugsweise Druckluft eingeleitet. Insbesondere bei der Verwendung von Druckluft wird das Haufwerk auch mit Scherkräften beaufschlagt, über die die Oberfläche der Schüttung umgebildet und Stoffge mischpartikel aufgefasert werden.By the measure, the structural parts and organic containing mixture of substances (e.g. residual waste) Reactor without substantial longitudinal and transverse mixing to let run and the channel formation through the Beaufschla gene of the mixture with approximately parallel or transverse to Directional forces can prevent the reactor much easier than the one described above State of the art are applied, since no agitator for Cross-mixing must be provided. The powers will preferably from the edge region of the reactor, for example via a suitably designed discharge device tion or by blown gas, preferably compressed air initiated. Especially when using compressed air the pile is also subjected to shear forces which reshaped the surface of the fill and material mixed particles are unraveled.
Der Reaktor kann dabei als Perkolator und als Trockner eingesetzt werden, ohne daß es irgendwelcher Umbauten oder Umrüstungen bedarf.The reactor can act as a percolator and as a dryer be used without any modifications or Conversions are required.
Beim Einbringen der die Kanalbildung verhindernden Kräfte über die Austragseinrichtung wird das Stoffgemisch vorzugsweise zumindest teilweise im Umlauf geführt, so daß durch die den Umlauf bewirkenden Förderelemente Scherkräfte eingeleitet werden.When introducing the channel formation preventing The mixture of substances becomes forces via the discharge device preferably at least partially circulated so that due to the conveying elements causing shear forces be initiated.
Die erfindungsgemäße Strömungsführung erlaubt es, den Reaktor sehr kompakt auszubilden, wobei sämtliche Zufuhr- und Abfuhreinrichtungen am Kopf- bzw. Bodenteil des Reak tors angeordnet sein können.The flow guide according to the invention allows the To design the reactor very compact, with all feed and discharge devices on the top and bottom of the reak tors can be arranged.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Kräfte zur Veränderung einer Kanalbildung und die zur Oberflächenneubildung und zum Aufreissen der Parti kel erforderlichen Scherkräfte über ein Druckgas, vorzugs weise Druckluft aufgebracht, die vom Randbereich des Reak tors her in das Haufwerk (Schüttung) eingeblasen wird. Durch die Druckluft wird die Schüttung partial expandiert, so daß eine Oberflächenneubildung im Haufwerk erfolgt und die Partikel aufgrund der eingetragenen Scherkräfte aufge rissen werden - die Stoffaustauschfläche für den Aufschluß des Stoffgemisches durch den Luftsauerstoff und durch die Auswaschflüssigkeit wird erhöht.In a particularly preferred embodiment are the forces for changing channel formation and those for new surface formation and for tearing open the parts kel required shear forces on a compressed gas, preferred wise compressed air applied from the edge of the Reak is blown into the pile (bed). The bed is partially expanded by the compressed air, so that a new surface is formed in the pile and the particles due to the entered shear forces be torn - the mass transfer area for the digestion of the mixture of substances through the atmospheric oxygen and through the Wash-out liquid is increased.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Druckluft und die Prozessluft durch Düsen zuge führt, die im Fußteil und/oder im Bodenteil des Reaktors angeordnet sind.In a particularly preferred embodiment the compressed air and process air are drawn in through nozzles leads in the foot part and / or in the bottom part of the reactor are arranged.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn das Stoffge misch den Reaktor im wesentlichen vertikal (parallel zur Schwerkraftrichtung) oder horizontal durchläuft, so daß das Stoffgemisch etwa parallel oder in Querstrom zur Prozess luft geführt wird.According to the invention it is preferred if the substance mix the reactor substantially vertically (parallel to the Direction of gravity) or horizontally, so that the Mixture of substances approximately parallel or in cross flow to the process air is led.
In dem Fall, in dem der Reaktor als Perkolator verwen det wird, wird die Auswaschflüssigkeit vorzugsweise über einen Verteiler im Kopfteil des Reaktors zugeführt.In the case where the reactor is used as a percolator det, the washout liquid is preferably over a distributor in the top of the reactor.
Die Druckluft wird mit einem Druck von mehr als 2 bar, vorzugsweise mehr als 4 bar zugeführt, während die Prozess luft üblicherweise mit einem Druck von 0,5 bar beaufschlagt ist.The compressed air is at a pressure of more than 2 bar, preferably fed more than 4 bar during the process air is usually pressurized to 0.5 bar is.
Die Düsen zum Einbringen der Prozess- und/oder Druck luft sind vorteilhafter Weise individuell ansteuerbar, so daß ein bestimmtes Druckluftprofil über den Reaktorquer schnitt einstellbar ist.The nozzles for introducing the process and / or pressure air can advantageously be controlled individually, so that a certain compressed air profile across the reactor cross cut is adjustable.
Die Verwendung von Druckluft zum Einbringen von Scher
kräften und zur Verhinderung der Kanalbildung hat den
Vorteil, daß gleichzeitig der für den aerob ablaufenden
Prozeß im Haufwerk erforderliche Luftsauerstoff zugeführt
wird, so daß die Druckluft praktisch eine Doppelfunktion
erfüllt:
The use of compressed air to introduce shear forces and to prevent channel formation has the advantage that at the same time the atmospheric oxygen required for the aerobic process in the pile is supplied, so that the compressed air practically fulfills a dual function:
- 1. Zufuhr von Luftsauerstoff für den aeroben Abbau und1. Supply of atmospheric oxygen for aerobic degradation and
- 2. Eintragen von Scherkräften.2. Entering shear forces.
Bei einem einfacheren Ausführungsbeispiel werden die Kräfte zur Verhinderung einer Kanalbildung im Haufwerk beispielsweise durch eine Austrageinrichtung zugeführt, die am Bodenteil des Reaktors angeordnet ist. Diese Austragein richtung kann beispielsweise eine Kratzbodenanlage oder eine ähnliche, das Stoffgemisch schichtweise abführende Fördereinrichtung sein. Diese Variante hat den weiteren Vorteil, daß durch die Vorschubbewegung der Austrageinrich tung Zuführ- und Abführöffnungen im Bodenteil des Reaktors freigehalten werden, so daß die Auswaschflüssigkeit austre ten und Druck- bzw. Prozessluft in das Haufwerk eintreten kann. Als Austragseinrichtung kann auch ein Förderschneckenteppich, ein Walking-Floor, Silofräserein richtungen etc. verwendet werden. Diese Austragseinrichtun gen können selbstverständlich auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Druckluft verwendet werden.In a simpler embodiment, the Forces to prevent channel formation in the pile for example supplied by a discharge device which is arranged on the bottom part of the reactor. This discharge direction can be, for example, a scraper floor system a similar one that removes the mixture of layers in layers Be a conveyor. This variant has the other Advantage that by the feed movement of the discharge device tion supply and discharge openings in the bottom part of the reactor be kept clear so that the washing liquid escapes and compressed or process air enter the pile can. A can also be used as the discharge device Screw conveyor carpet, a walking floor, silo milling directions etc. are used. This discharge device gene can of course also in the above described embodiment used with compressed air become.
Da das Stoffgemisch den Reaktor vorzugsweise schicht förmig durchläuft, kann die Verweilzeit des Stoffgemisches innerhalb des Reaktors bei einer kontinuierlichen Prozeß führung sehr genau bestimmt werden, so daß die Durchlauf zeiten hinsichtlich des biologischen Abbaus optimierbar sind. Bei den eingangs genannten Lösungen konnte aufgrund der Längs- und Quervermischung mittels des Rührwerkes lediglich ein mittlerer Verweilzeitwert festgelegt werden.Since the mixture of substances preferably layers the reactor runs through formally, the residence time of the mixture of substances inside the reactor in a continuous process leadership can be determined very precisely, so that the pass times can be optimized with regard to biodegradation are. In the case of the solutions mentioned at the beginning, the longitudinal and transverse mixing by means of the agitator only an average dwell time value can be set.
Die beladene Prozessluft bzw. die beladene Druckluft werden einer Abgasreinigung zugeführt, bei der organische Bestandteile abgetrennt und die gereinigte Luft in den Prozeß zurückgeführt wird. The loaded process air or the loaded compressed air are fed to an exhaust gas purification system, in which organic Components separated and the purified air in the Process is returned.
Die Energiebilanz der Anlage läßt sich weiter verbes sern, wenn das beladene Auswaschmittel einer Abwasserreini gung zugeführt wird. Diese kann eine Biogasanlage enthal ten, in der die Umsetzung der Organik in Biogas erfolgt. Durch Energiekopplung des freigesetzten Biogases läßt sich der erfindungsgemäß Prozeß weitestgehend energieautark gestalten.The energy balance of the plant can be further improved if the loaded detergent of a wastewater treatment plant supply is supplied. This can include a biogas plant in which the organic is converted into biogas. By coupling the energy of the released biogas the process according to the invention is largely self-sufficient in terms of energy shape.
Bei der vorgeschriebenen Verfahrensführung wird das Or ganik enthaltende Stoffgemisch einer sogenannten Hydrolyse unterzogen, bei der durch Zusammenwirken der Luft und der Auswaschflüssigkeit das organische Material durch die aero be, thermophile Erwärmung durch die Luft gelöst und ange säuert und durch die Auswaschflüssigkeit abtransportiert wird. D. h. der Abbau der organischen Bestandteile erfolgt durch Einstellung einer gewissen Feuchtigkeit und durch Zu führung von Reinluft.In the prescribed procedure, the Or ganic-containing mixture of substances known as hydrolysis subjected to, by the interaction of the air and the Wash out the organic material through the aero be, thermophilic heating through the air loosened and turned on acidifies and transported away by the washing liquid becomes. That is, the organic components are broken down by setting a certain humidity and by closing guidance of clean air.
Die Weiterverarbeitung des Stoffgemisches sieht erfin dungsgemäß eine Trocknung des Rückstandes vor. Diese Trocknung kann mit minimalem energetischen Aufwand durch eine aerobe, thermophile Erwärmung des Rückstandes im Reak tor erfolgen. Dazu kann das Stoffgemisch entweder im Reak tor mit Reinluft beaufschlagt werden, so daß durch die re sultierende aerobe Erwärmung Wasserdampf über die zuge führte Luft ausgetragen und der Rückstand getrocknet wird. Die Trocknung und Hydrolyse in einem einzigem Reaktor setzt allerdings einen absatzweisen Betrieb voraus, so daß dies nur bei kleineren Anlagen in Frage kommen dürfte. Bei grö ßeren Anlagen wird ein eigener Reaktor (Trockner) zur aero ben, thermophilen Erwärmung des Rückstandes aus der Hy drolyse vorgesehen. Selbstverständlich können diese beiden Reaktoren in einem einzigen Behältnis in n-facher Folge nacheinander geschaltet werden, so daß sich mehrere Hy drolyse-/Trocknungsvorgänge hintereinander anschließen kön nen. The processing of the mixture of substances is invented according to a drying of the residue before. This Drying can be done with minimal energy an aerobic, thermophilic heating of the residue in the reak goal. To do this, the mixture of substances can either be in the reac clean air to be applied, so that by the right resulting aerobic warming water vapor over the led air discharged and the residue is dried. The drying and hydrolysis in a single reactor sets however, a batch operation ahead, so this should only be considered for smaller systems. With large Outer plants have their own reactor (dryer) for aero ben, thermophilic heating of the residue from the Hy drolysis provided. Of course, these two can Reactors in a single container in n-fold order can be switched in sequence, so that several Hy can connect drolysis / drying processes one after the other nen.
Die Energiebilanz der Anlage läßt sich weiter verbes sern, wenn das beladene Auswaschmittel einer Abwasserreini gung zugeführt wird. Diese kann eine Biogasanlage enthal ten, in der die Umsetzung der Organik in Biogas erfolgt. Durch Energiekopplung des freigesetzten Biogases läßt sich der erfindungsgemäße Prozeß energieautark gestalten.The energy balance of the plant can be further improved if the loaded detergent of a wastewater treatment plant supply is supplied. This can include a biogas plant in which the organic is converted into biogas. By coupling the energy of the released biogas make the process of the invention self-sufficient in terms of energy.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die derart auf bereitete Feststoffaktion nach der Hydrolyse und/oder der aeroben Trocknung einer Kompaktierung zugeführt wird. Dabei wird der einen gewissen Partikeldurchmesser aufweisende Feststoff in eine vorbestimmten geometrische Form, bei spielsweise Pellets oder Briketts gepreßt. Durch diese Kom paktierung erfolgt eine weitere Entwässerung des aufberei tenden Stoffgemisches, so daß nach der Kompaktierung ein trockenstabiler nicht mehr eluierbarer Körper vorliegt.It is particularly advantageous if it is based on this prepared solid action after hydrolysis and / or aerobic drying a compacting is supplied. Here becomes the one with a certain particle diameter Solid in a predetermined geometric shape, at for example pellets or briquettes pressed. Through this com a further drainage of the processing takes place tendency mixture of substances, so that after the compaction body that is dry and no longer elutable is stable.
Dieser Körper kann beispielsweise als Ersatzbrennstoff als Alternative zu fossilen Energieträgern oder in einer Deponie abgelagert werden.This body can be used as a substitute fuel, for example as an alternative to fossil fuels or in one Landfill to be deposited.
Die Hauptanwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dürfte bei der Behandlung vom Abfall liegen; prinzipiell läßt sich das Verfahren jedoch auch bei anderen Stoffgemi schen anwenden, die organische Bestandteile aufweisen.The main application of the method according to the invention should be in the treatment of waste; in principle However, the method can also be used with other materials Use organic ingredients.
Als Waschmittel wird üblicherweise Wasser eingesetzt, das beim erfindungsgemäßen Verfahren im Kreislauf gefahren wird. Die Luft für die Hydrolyse und thermophile Trocknung des Stoffgemisches kann im Gegenstrom zum Stoffgemisch oder aber auch im Gleichstrom geführt werden.Water is usually used as the detergent, that cycled in the method according to the invention becomes. The air for hydrolysis and thermophilic drying of the mixture of substances can be countercurrent to the mixture of substances or but can also be carried out in direct current.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche. Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Rechnungen näher erläutert. Es zeigen: Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims. Hereinafter are preferred embodiments of the invention based on schematic calculations explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Reaktor, in dem eine Hydrolyse eines organische Bestandteile enthaltenden Stoff gemisches erfolgt; Fig. 1 shows a section through a reactor in which a hydrolysis of an organic matter-containing substance mixture is carried out;
Fig. 2 einen Reaktor zur Durchführung einer aeroben, thermophile Trocknung; Figure 2 shows a reactor for carrying out an aerobic thermophilic drying.
Fig. 3 eine Anlage, bei der mehrere Hydrolyse- und Trocknungsreaktoren gemäß den Fig. 1 und 2 hintereinan der geschaltet sind; Fig. 3 shows a plant in which several hydrolysis and drying reactors according to Figures 1 and 2 are connected one behind the other;
Fig. 4 eine Vorrichtung, bei der in einem gemeinsamen Behältnis mehrere Reaktoren zur Hydrolyse und/oder Trocknung hintereinander geschaltet sind; Fig. 4 shows a device, in a common receptacle a plurality of reactors for hydrolysis and / or drying are connected in series in the;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 4 und die Fig. 5 is a plan view of the device of Fig. 4 and
Fig. 6 und 7 alternative Ausführungsformen eines Reak tors. FIGS. 6 and 7 show alternative embodiments of a reac tors.
Fig. 1 zeigt ein Verfahrensschema zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens. Demgemäß erfolgt die aerobe Hy drolyse (aerobe biogene Reaktion und Perkolation) in einem Reaktor 1, dem das aufzubereitende Stoffgemisch 2 über eine Materialeintrageinrichtung 4 zugeführt wird. Das aufzube reitende Stoffgemisch enthält einen hohen Anteil an Struk turmaterial und Organik. Derartige Stoffgemische treten beispielsweise bei Hausmüll, Biomüll, Gewerbemüll etc. auf. Fig. 1 shows a process diagram for explaining the method according to the invention and the device for carrying out the method. Accordingly, the aerobic hydrolysis (aerobic biogenic reaction and percolation) takes place in a reactor 1 , to which the mixture of substances 2 to be processed is fed via a material input device 4 . The mixture of substances to be treated contains a high proportion of structural material and organic matter. Such mixtures of substances occur, for example, with household waste, organic waste, commercial waste, etc.
Der Reaktor 1 ist als abgeschlossener Behälter ausge führt, so daß die im folgenden noch näher beschriebenen Stoffströme über Schleusen-, Ventileinrichtungen etc. zuge führt werden. The reactor 1 is out as a closed container, so that the material flows described in more detail below via locks, valve devices etc. are supplied.
Der eigentliche Reaktor 1 ist vorzugsweise ein Stahl- oder Betonbehälter, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel von oben mit dem Stoffgemisch (Restmüll) beschickt wird.The actual reactor 1 is preferably a steel or concrete container, which is loaded with the mixture of materials (residual waste) from above in the exemplary embodiment shown.
Ein substantieller Anteil der organischen Fraktion des Stoffgemisches besteht aus kurzkettigen Verbindungen, die meist an eine Oberfläche absorbiert sind. Wird diese Ober fläche von warmen Wasser umspült, werden auch primär nicht lösliche Verbindungen hydrolysiert und ausgewaschen. Der Hydrolysegrad hängt von der Aufenthaltszeit im Reaktor 1 ab. Die geruchsintensiven Komponenten des Stoffgemischs und die Hydrolyseprodukte sind gut wasserlöslich und können ausgewaschen werden. Mit der Perkolation erreicht man daher eine Reduktion der Organik und eine Desodorierung des Stoffgemisches. Mit der Auswaschflüssigkeit (Prozeßwasser) werden auch Feinsandpartikel ausgetragen. Der Reaktor 1 ist geruchsdicht verschlossen und die Abluft wird in dem fol genden noch näher beschriebenen Weise desodoriert.A substantial proportion of the organic fraction of the mixture consists of short-chain compounds, which are mostly absorbed on a surface. If warm water flows around this surface, primarily insoluble compounds are hydrolyzed and washed out. The degree of hydrolysis depends on the time spent in reactor 1 . The odor-intensive components of the mixture of substances and the hydrolysis products are readily water-soluble and can be washed out. Percolation therefore leads to a reduction in organic matter and deodorization of the mixture of substances. Fine sand particles are also discharged with the wash-out liquid (process water). The reactor 1 is odor-tight and the exhaust air is deodorized in the fol lowing manner described in more detail below.
Bei der Perkolation wird zusätzlich auch Prozessluft zugeführt, durch die der physikalisch-chemische Effekt der Wasserextraktion durch Steigerung des bakteriellen Abbaus verstärkt wird. Die Mikroorganismen beginnen in der aeroben Umgebung Exoenzyme auszuscheiden, welche partikuläre poly mere Komponenten zu Monomeren spalten und in Lösung brin gen.Process air is also used in percolation supplied by which the physico-chemical effect of Water extraction by increasing bacterial degradation is reinforced. The microorganisms start in the aerobic To excrete exoenzymes which are particulate poly Split other components into monomers and brine in solution gene.
Während der Perkolation werden ca. 10% der Inertstof fen (Glas, Keramik, Sand) freigesetzt, welche mit der Auswaschflüssigkeit ausgetragen werden. Die Abscheidung erfolgt in einem Sandklassierer, welcher gleichzeitig eine Nachspülung zur Sandwäsche erlaubt.During the percolation, about 10% of the inert fen (glass, ceramic, sand) released, which with the Wash liquid are discharged. The deposition takes place in a sand classifier, which is also a Rinsing allowed for sand washing.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Ein trageinrichtung 4 an dem in Schwerkraftrichtung gesehen oberen Endabschnitt des Reaktors 1 angeordnet. In the embodiment shown in FIG. 1, the carrying device 4 is arranged on the upper end section of the reactor 1 as seen in the direction of gravity.
Im unteren Bereich des Reaktors 1 ist zumindest eine Austrageinrichtung 6 ausgebildet, über die das aufbereitete und biologisch aufgeschlossene Stoffgemisch aus dem Reaktor 1 abführbar ist.At least one discharge device 6 is formed in the lower region of the reactor 1 , via which the processed and biologically digested mixture of substances can be removed from the reactor 1 .
Der Reaktor 1 hat desweiteren unterhalb (Darstellung nach Fig. 1) der Austrageinrichtung 6 einen Sammler 10, der von einem Reaktionsraum 12 über einen Siebboden 8 abge trennt ist. Die im folgenden noch näher beschriebene Aus trageinrichtung 6 ist derart ausgebildet, daß das auf dem Siebboden 8 liegende Stoffgemisch schichtförmig aus dem Re aktor abgeführt und die Öffnungen des Siebbodens 8 durch gängig gehalten werden.The reactor 1 also has below (representation according to FIG. 1) the discharge device 6 a collector 10 which is separated from a reaction chamber 12 via a sieve plate 8 . For the described in more detail below supporting device 6 is formed such that the mixture of materials lying on the perforated base 8 in layers discharged from the actuator Re and the openings of the sieve tray 8 are held throughout.
Im Sammler 10 münden ein Luftanschluß 14 und ein Auswaschflüssigkeits-Austritt 16. Im Kopfbereich des Reak tors 1 sind ein weiterer Luftanschluß 18 und ein Auswaschmittel-Verteiler 20 angeordnet.An air connection 14 and a washout liquid outlet 16 open into the collector 10 . In the head region of the reactor 1 , a further air connection 18 and a washout distributor 20 are arranged.
Die zur Perkolation oder Extraktion der organischen Be standteile des Stoffgemisches verwendete Auswaschflüssig keit (Wasser) wird über den Verteiler 20 in den Reaktor eingespeist und über den Austritt 16 abgezogen. Zur Verein fachung der Strömungsführung fällt der Boden 22 des Reak tors 1 zum Austritt 16 hin ab, so daß sich die Auswasch flüssigkeit im Bereich des Austritts 16 sammelt.The washout liquid used for percolation or extraction of the organic constituents of the substance mixture (water) is fed into the reactor via the distributor 20 and drawn off via the outlet 16 . To simplify the flow guidance, the bottom 22 of the reac tor 1 drops towards the outlet 16 , so that the washout liquid collects in the region of the outlet 16 .
Der in Fig. 1 untere Luftanschluß 14 ist mit einer Luftfördereinrichtung 24 verbunden. Je nach Bauart der Luftfördereinrichtung (Gebläse, Verdichter) läßt sich in nerhalb des Reaktors 1 eine Strömung 25 vom unteren Luftan schluß 14 zum oberen Luftanschluß 18 oder eine Strömung 27 in umgekehrter Richtung vom oberen Luftanschluß 18 zum un teren Luftanschluß 14 einstellen. D. h., entsprechend der Bauart der Luftfördereinrichtung 24 wird das im Reaktor 1 aufgenommene Stoffgemisch in der Darstellung gemäß Fig. 1 von unten nach oben oder von oben nach unten mit Luft durchströmt.The lower air connection 14 in FIG. 1 is connected to an air delivery device 24 . Depending on the design of the air conveying device (fan, compressor) can be adjusted of the reactor 1, a flow 25 from the lower Luftan circuit 14 to the upper air outlet 18, or a flow 27 in the reverse direction from the upper air connection 18 for un direct air connection 14 in nerhalb. That is, according to the design of the air conveying device 24 , the mixture of substances taken up in the reactor 1 is flowed through with air in the illustration according to FIG. 1 from bottom to top or from top to bottom.
Die Auswaschflüssigkeitsströmung erfolgt in Schwer kraftrichtung, d. h. von dem im Reaktor 1 oben angeordneten Verteiler 20 zum Austritt 16.The wash-out liquid flow takes place in the direction of the force of gravity, ie from the distributor 20 arranged at the top in the reactor 1 to the outlet 16 .
Die aus dem Reaktor 1 austretende Auswaschflüssigkeit wird über eine im folgenden noch näher beschriebene Abwas seraufbereitungseinrichtung 26 (Anaerobfilter) aufbereitet und dann im Kreislauf zurück zum Verteiler 20 geführt.The leaching liquid emerging from the reactor 1 is processed via a waste water treatment device 26 (anaerobic filter), which will be described in more detail below, and then recycled back to the distributor 20 .
Der auf dem Siebboden 8 aufliegende Rückstand wird als Materialaustrag 28 über die Austrageinrichtung 6 abgezogen und entweder als Produkt 30 einer weiteren Verarbeitung zu geführt oder aber als Umlaufgut 32 zur Eintrageinrichtung 4 zurückgeführt. Die Aufteilung des Materialaustrags 28 in Produkt 30 und/oder Umlaufgut 32 erfolgt über einen geeig neten Dosierer 34, der beispielsweise als Schieber, Klappe, Weiche etc. ausgeführt sein kann.The residue lying on the sieve tray 8 is drawn off as material discharge 28 via the discharge device 6 and either passed on for further processing as product 30 or returned to the entry device 4 as circulating material 32 . The distribution of the material discharge 28 into product 30 and / or circulating material 32 takes place via a suitable metering device 34 , which can be designed, for example, as a slide, flap, switch, etc.
D. h. durch geeignete Einstellung des Dosierers 34 kann ein Teil des Materialaustrages 28 als Umlaufgut 32 in den Reaktor 1 zurückgeführt werden, und dort zur Impfung des Stoffgemisches und somit zur Beschleunigung des biologi schen Abbaues eingesetzt werden.That is, by suitably adjusting the dosing device 34 , part of the material discharge 28 can be returned as circulating material 32 to the reactor 1 , and used there for inoculating the mixture of substances and thus for accelerating the biological degradation.
Desweiteren werden durch die Umlaufführung des ganzen oder eines Teils des Stoffgemisches über die Fördermittel Scherkräfte ins Umlaufgut eingebracht, so daß Oberflächen des Stoffgemisches neu gebildet und Partikel aufgefasert werden.Furthermore, by circulating the whole or part of the mixture of substances via the funding Shear forces introduced into the circulating material, so that surfaces of the mixture of substances newly formed and particles frayed become.
Zum besseren Verständnis sei nunmehr die einzelnen vor beschriebenen Bauelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung detaillierter erläutert. For a better understanding, the individual is now available described components of the device according to the invention explained in more detail.
Das eintretende Stoffgemisch 2 wurde zuvor in bekannter Weise mechanisch aufbereitet, so daß es eine vorbestimmte maximale Partikelgröße aufweist. Dieses aufbereitete Stoff gemisch 2 wird über geeignete Fördereinrichtungen, bei spielsweise Förderbänder 36 der Eintrageinrichtung 4 zuge führt, über die eine Verteilung des Stoffgemisches 2 über den Reaktorquerschnitt erfolgt. Beim gezeigten Ausführungs beispiel hat die Eintrageinrichtung 4 einen Querförderer 8, über den das Stoffgemisch in der Zeichenebene und quer zur Zeichenebene verteilt und über den Querschnitt verteilten Materialabwurftrichtern 40 dem Reaktor 1 zugeführt wird.The incoming mixture of substances 2 was previously mechanically processed in a known manner so that it has a predetermined maximum particle size. This processed substance mixture 2 is fed via suitable conveying devices, for example conveyor belts 36, to the entry device 4 , via which the mixture of substances 2 is distributed over the reactor cross section. In the embodiment shown, the input device 4 has a cross conveyor 8 , via which the mixture of substances is distributed in the plane of the drawing and transversely to the plane of the drawing and the material discharge funnels 40 distributed over the cross section are fed to the reactor 1 .
Durch Ansteuerung der Materialabwurftrichter 40 oder der Querförderer 38 wird das Stoffgemisch 2 schichtweise in den Reaktor 1 eingebracht, so daß praktisch auf dem Siebbo den 8 n-Schichten 42 übereinander liegend angeordnet sind.By controlling the material discharge hopper 40 or the cross conveyor 38 , the mixture of substances 2 is introduced in layers into the reactor 1 , so that the 8 n layers 42 are arranged one above the other practically on the Siebbo.
Die Füllhöhe H des Reaktors 1 ist so gewählt, daß sich der Verteiler 20 für die Auswaschflüssigkeit oberhalb des Haufwerks befindet. Der Verteiler 20 kann beispielsweise eine Vielzahl von über den Reaktorquerschnitt verteilten Sprühköpfen 44 aufweisen, über die die Auswaschflüssigkeit gleichmäßig über der obersten Schicht 42 verteilbar ist.The fill level H of the reactor 1 is selected so that the distributor 20 for the washout liquid is above the pile. The distributor 20 can, for example, have a multiplicity of spray heads 44 distributed over the reactor cross section, via which the washout liquid can be distributed uniformly over the top layer 42 .
Die Austrageinrichtung 6 ist bei dem in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel als Horizontalförderer ausge bildet, der derart ausgelegt ist, daß die jeweils untere, auf dem Siebboden 8 aufliegende Stoffgemischschicht in Ho rizontalrichtung abführbar ist. Bei dem dargestellten Reak tor 1 ist die Austrageinrichtung 6 als Schub- oder Kratzbo den ausgeführt, wie er beispielsweise in der WO 95/20554 A1 beschrieben ist. Derartige Schubböden werden beispielsweise in Klärschlammsilos, Kompostierungsanlagen etc. eingesetzt und sind aus dem Stand der Technik bekannt, so daß im fol genden lediglich die wesentlichen Bauelemente beschrieben werden. The discharge device 6 is formed in the embodiment shown in FIG. 1 Darge as a horizontal conveyor, which is designed such that the respective lower, resting on the sieve bottom 8 mixture layer in Ho rizontalrichtung can be removed. In the reactor 1 shown , the discharge device 6 is designed as a push or scratch floor, as described, for example, in WO 95/20554 A1. Such moving floors are used for example in sewage sludge silos, composting plants etc. and are known from the prior art, so that only the essential components are described in the fol lowing.
Gemäß Fig. 1 hat der Schubboden mehrere in Horizontal richtung (Ansicht nach Fig. 1) beabstandete Förderkeile 46, die auf einer Schubstange 48 angeordnet ist. Die Schub stange 48 läßt sich über einen Hydraulikzylinder 50 oder über eine sonstige Antriebseinrichtung parallel zu den Pfeilen 52, 54 in Fig. 1 hin und her bewegen.Referring to FIG. 1 has the pusher plate in a plurality of horizontal (view according to Fig. 1) spaced conveyor wedges 46, which is arranged on a push rod 48. The push rod 48 can be moved back and forth parallel to the arrows 52 , 54 in FIG. 1 via a hydraulic cylinder 50 or via another drive device.
Die zur Austragöffnung weisende vordere Fläche der För derkeile 46 ist als Vertikalfläche 56 ausgebildet, während die rückwärtige Fläche eine Schrägfläche 58 ist. Durch ent sprechende Ansteuerung des Hydraulikzylinders 50 wird die Schubstange 48 periodisch hin und her bewegt, wobei bei der Bewegung der Schubstange 48 in Pfeilrichtung 52 (nach links in Fig. 1) das Stoffgemisch der untersten Schicht entlang der Schrägfläche 58 aufgleitet und in dem Raum hinter dem betreffenden Förderkeil 46 zu liegen kommt. Bei der sich anschließenden Rückbewegung der Schubstange 48 in Pfeil richtung 54 wird dieses Material durch die Vertikalfläche 56 mitgenommen und nach rechts zum benachbarten Förderkeil 46 oder zur Austragsöffnung gefördert. D. h. die Höhe der Förderkeile 46 bestimmt die Schichthöhe des ausgetragenen Stoffgemisches. Um die Extraktionsbedingungen im Reaktor 1 konstant zu halten, entspricht die Schichtdicke des Materi alaustrags etwa der Schichtdicke des Materialeintrags, so daß die Füllhöhe H im wesentlichen konstant bleibt.The front surface of the discharge wedge 46 facing the discharge opening is designed as a vertical surface 56 , while the rear surface is an inclined surface 58 . By corresponding control of the hydraulic cylinder 50 , the push rod 48 is periodically moved back and forth, with the movement of the push rod 48 in the direction of arrow 52 (to the left in FIG. 1) the substance mixture of the bottom layer slides along the inclined surface 58 and behind in the room the relevant wedge 46 comes to rest. In the subsequent return movement of the push rod 48 in the direction of arrow 54 , this material is carried along by the vertical surface 56 and conveyed to the right to the adjacent conveyor wedge 46 or to the discharge opening. That is, the height of the conveyor wedges 46 determines the layer height of the discharged mixture. In order to keep the extraction conditions in the reactor 1 constant, the layer thickness of the material discharge corresponds approximately to the layer thickness of the material feed, so that the filling height H remains essentially constant.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann ein Teil des Materi alaustrags 28 als Impfstoff (Umlaufgut 32) zur Förderein richtung 36 oder direkt zur Eintrageinrichtung 4 zurückge führt werden. Prinzipiell ist auch möglich, den gesamten Materialaustrag 28 als Umlaufgut 32 zu fahren, so daß das Stoffgemisch den Reaktor 1 mehrmals durchläuft und erst nach beispielsweise 4 Durchläufen als Produkt 30 abgeführt wird.As already mentioned at the beginning, part of the material discharge 28 can be returned as a vaccine (circulating material 32 ) to the conveying device 36 or directly to the entry device 4 . In principle, it is also possible to run the entire material discharge 28 as circulating material 32 , so that the substance mixture passes through the reactor 1 several times and is only discharged as product 30 after, for example, 4 passes.
Der unterhalb der Austrageinrichtung 6 angeordnete Siebboden 8 hat eine Maschenweite Z, die in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Partikelgröße des aufzuberei tenden Stoffgemisches gewählt ist. Die Konstruktion des Schubstange 48 und der Förderkeile 46 ist so gewählt, daß der Siebboden 8 durch die Hin- und Herbewegung des Kratzbo dens gereinigt wird, so daß ein Zusetzen der Maschen ver hinderbar ist.The sieve tray 8 arranged below the discharge device 6 has a mesh size Z which is selected as a function of the composition and particle size of the mixture of substances to be processed. The construction of the push rod 48 and the conveyor wedges 46 is chosen so that the sieve plate 8 is cleaned by the reciprocating movement of the Kratzbo dens, so that clogging of the meshes can be prevented.
Durch den schichtförmigen Materialaustrag wird bewirkt, daß sich das Stoffgemisch in Vertikalrichtung schichtweise von oben nach unten (Fig. 1) durch den Reaktor 1 bewegt.The layered material discharge causes the mixture of substances to move in layers in the vertical direction from top to bottom ( FIG. 1) through the reactor 1 .
Wie bereits vorstehend erwähnt, kann die Luftförderein richtung 24 als Gebläse oder Verdichter ausgebildet werden, so daß sich unterschiedliche Luftströmungsrichtungen im Re aktor 1 einstellen lassen. In beiden Fällen sind die Ein tritts- und Austrittsbereiche des Reaktors 1 so gewählt, daß die Luft über dem gesamten Reaktorquerschnitt verteilt das geschichtete Stoffgemisch durchströmt. Diese Luftströ mung ist in der Darstellung nach Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet.As already mentioned above, the Luftförderein device 24 can be designed as a blower or compressor, so that different air flow directions in the actuator 1 can be set. In both cases, the entry and exit areas of the reactor 1 are chosen so that the air flows through the layered mixture distributed over the entire reactor cross section. This air flow is indicated in the illustration in FIG. 1 with dashed lines.
Die Auswaschflüssigkeit durchströmt das geschichtete Stoffgemisch entlang den durchgezogenen Pfeilen von oben nach unten und tritt durch den Siebboden 8 mit Organik be laden in den Sammler 10 ein. Die beladene Auswaschflüssig keit 60 wird über den Austritt 16 abgezogen und der Abwas seraufbereitungseinrichtung 26 zugeführt. Diese hat einen Störstoffabscheider 62, in dem Störstoffe 64, wie bei spielsweise Sand, Steine, Schwimmstoffe, Schwebstoffe etc. abgeschieden werden. Derartige Störstoffabscheider können beispielsweise einen Absetzbehälter und einen Skimmer zur Abscheidung der genannten Störstoffe 64 aufweisen.The wash-out liquid flows through the layered substance mixture along the solid arrows from top to bottom and enters through the sieve bottom 8 with organic loading in the collector 10 . The loaded wash liquid speed 60 is withdrawn via the outlet 16 and the waste water treatment device 26 supplied. This has an impurity separator 62 in which impurities 64 , such as sand, stones, floating materials, suspended matter, etc., are separated. Such contaminant separators can have, for example, a settling tank and a skimmer for separating the said contaminants 64 .
Die von den Störstoffen befreite und kolloidale organi sche Verbindungen in wässriger Phase enthaltende Auswasch flüssigkeit wird dann einem Anaerobfermenter 66, beispiels weise einer Biogas- oder Faulturmanlage zugeführt. In die ser anaeroben Abwasserbehandlung werden als Stoffwechselendprodukte Methan und Kohlendioxid und ggf. in geringen Mengen Schwefelwasserstoff gebildet. Dieses als Abbauprodukt erhaltene Biogas kann in geeigneten BHKW-Anla gen zu Strom und Wärme umgewandelt werden. Ein Teil der aus dem Biogas gewonnenen Energie wird in den erfindungsgemäßen Prozeß zurückgeführt, so daß dieser weitgehend energieautark geführt ist.The washout liquid which is freed from the contaminants and contains colloidal organic compounds in the aqueous phase is then fed to an anaerobic fermenter 66 , for example a biogas or digestion plant. In this anaerobic wastewater treatment methane and carbon dioxide and possibly small amounts of hydrogen sulfide are formed as metabolic end products. This biogas obtained as a degradation product can be converted into electricity and heat in suitable CHP plants. Part of the energy obtained from the biogas is returned to the process according to the invention, so that it is largely energy self-sufficient.
Vorversuche zeigten, daß bei der Behandlung von einer Tonne zugeführten Hausmülls ca. 80 Nm3 Biogas mit einem Energieinhalt von 6,5 kWh gewonnen werden können.Preliminary tests have shown that approximately 80 Nm 3 of biogas with an energy content of 6.5 kWh can be obtained from the treatment of one ton of household waste.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist dem Reaktor eine Abwasserreinigungsanlage zugeordnet. Alterna tiv könnte die Auswaschflüssigkeit auch in eine bestehende Kläranlage eingebunden werden oder direkt in die Kanalisa tion eingeleitet oder einem anderen Behandlungsschritt zu geführt werden. Als Zulauf würde dann Frisch- oder Be triebswasser oder ein schwach belastetes Abwasser benutzt.In the above-described embodiment, that is Reactor assigned to a wastewater treatment plant. Alterna The wash-out liquid could also be used in an existing one Wastewater treatment plant can be integrated or directly into the Kanalisa tion initiated or another treatment step be performed. Fresh or be driving water or a slightly contaminated wastewater used.
Im Anschluß an den Anaerobfermenter 66 schließt sich eine zweistufige aerobe Nachbehandlung 70 an, wobei Faul wasser aus der Biogasanlage zur Minimierung der Restfracht nachbehandelt und Stickstoff eliminiert wird.Following the anaerobic fermenter 66 is followed by a two-stage aerobic aftertreatment 70 , whereby foul water from the biogas plant is aftertreated to minimize the residual load and nitrogen is eliminated.
Das dabei entstehende befrachtete Abwasser 72 wird je nach Belastung und geltenden gesetzlichen Vorschriften an einer weiteren Behandlungsstufe zugeführt oder direkt in die Kanalisation eingeleitet. Die in der aeroben Biologie 70 gereinigte Auswaschflüssigkeit wird dann über den Ver teiler 20 dem Reaktor 1 zugeführt. Wie in Fig. 1 angedeu tet ist, kann ein Teilstrom des Faulwassers aus dem anaerob Fermenter 66 unter Umgehung der 2-stufigen aeroben Biologie 70 direkt dem Verteiler zugeführt werden, um katalytisch auf den biologischen Aufschluß im Reaktor 1 zu wirken. The resulting wastewater 72 is fed to a further treatment stage or discharged directly into the sewage system, depending on the load and applicable legal regulations. The scrubbing liquid cleaned in aerobic biology 70 is then fed via the distributor 20 to the reactor 1 . As indicated in FIG. 1, a partial flow of the digestion water from the anaerobic fermenter 66 can be fed directly to the distributor, bypassing the 2-stage aerobic biology 70 , in order to have a catalytic effect on the biological digestion in the reactor 1 .
Durch die erfindungsgemäße Strömungsführung innerhalb des Reaktors 1 stellt sich eine aerobe Hydrolyse ein, wobei durch die das Stoffgemisch 2 durchströmende Luft und die über die Auswaschflüssigkeit eingestellte Feuchtigkeit des Stoffgemisches eine aerobe, thermophile Erwärmung stattfin det, durch die die Zellen der Organik aufgebrochen und die freigesetzten organischen Substanzen durch die Auswasch flüssigkeit ausgetragen werden.Due to the flow guidance according to the invention within the reactor 1 , an aerobic hydrolysis occurs, whereby through the air flowing through the substance mixture 2 and the moisture of the substance mixture set via the wash-out liquid, an aerobic, thermophilic heating takes place, through which the cells of the organic matter are broken open and the released organic substances are discharged through the washout liquid.
Für den Abbau des organischen Materials ist zum einen der aerobe Abbau des verfügbaren Kohlenstoffes C zu CO2 (Kohlensäure) und zum anderen das Auswaschen der gelösten und angesäuerten Organik und der Abtransport über die Aus waschflüssigkeit verantwortlich. Aufgrund der aeroben, thermophilen Reaktion und des gleichzeitigen Abbaus der or ganischen Verbindungen steigt die Temperatur im Stoffge misch während des Extraktionsvorganges (beispielsweise auf ca. 40 bis 50°C) an. Durch diese Temperaturerhöhung wird Wasserdampf freigesetzt, der über die zugeführte Luft aus getragen wird. Dieser mit der Luft ausgetragene Wasserdampf kann als Kondensat der vorbeschriebenen Abwasserreinigung zugeführt werden.The decomposition of the organic material is due, on the one hand, to the aerobic decomposition of the available carbon C to CO 2 (carbonic acid) and, on the other hand, the washing out of the dissolved and acidified organic matter and the removal via the washing liquid. Due to the aerobic, thermophilic reaction and the simultaneous degradation of the organic compounds, the temperature in the substance mixture increases during the extraction process (for example to approximately 40 to 50 ° C.). This increase in temperature releases water vapor which is carried out via the supplied air. This water vapor discharged with the air can be fed as condensate to the wastewater treatment system described above.
Die aus dem Reaktor 1 abströmende Luft ist mit Kohlen dioxid als Abbauprodukt und dem durch die Erwärmung ent standenen Wasserdampf beladen. Die mit organischen Kompo nenten beladene Abluft kann einem Biofilter zugeführt wer den, in dem eine biologische Reinigung mittels aerober Mi kroorganismen erfolgt.The air flowing out of the reactor 1 is loaded with carbon dioxide as a decomposition product and the water vapor produced by the heating. The exhaust air loaded with organic components can be fed to a biofilter, in which biological cleaning takes place using aerobic microorganisms.
Als Auswaschflüssigkeit wird zunächst reines Wasser verwendet, das nach dem Anfahren der Anlage und dem Errei chen nahezu stationärer Prozeßparameter durch während der aeroben Behandlung aufgelöste Salze in einen sauren Zustand überführt wird. Die leichte Versäuerung des Wassers unter stützt die Auswaschung von löslichen organischen, anorgani schen Substanzen und wasserlöslichen Fettsäuren. Pure water is initially used as the wash-out liquid used that after starting up the plant and Errei Chen almost stationary process parameters through during the aerobic treatment dissolved salts in an acidic state is transferred. The slight acidification of the water below supports the washout of soluble organic, inorganic substances and water-soluble fatty acids.
Wie in Fig. 1 desweiteren dargestellt ist, wird das sich innerhalb des Reaktors 1 befindliche Stoffgemisch 2 durch die Hin- und Herbewegung der Förderkeile 46 mit stoß förmigen Impulsen beaufschlagt, so daß Scher-, Quer- und Längskräfte in das Stoffgemisch eingebracht werden, durch die etwa auftretende Strömungskanäle der Ausweichflüssig keit und der Luft zerstört werden. Die Größe dieser Kräfte ist dabei so ausgelegt, daß sie einerseits groß genug sind, um diese Kanäle und Kamine zu zerstören, andererseits je doch nicht zu einer Zerstörung des Schichtaufbaus führen.As further shown in Fig. 1, the mixture of substances 2 located inside the reactor 1 is subjected to shock-shaped impulses by the reciprocating movement of the conveyor wedges 46 , so that shear, transverse and longitudinal forces are introduced into the mixture of substances the flow channels of the evasive fluid and the air are destroyed. The magnitude of these forces is designed so that on the one hand they are large enough to destroy these channels and chimneys, but on the other hand they do not lead to any destruction of the layer structure.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden diese Impulse durch die Bewegung des Kratzbodens herbeigeführt. Alternativ könnten jedoch auch wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt andere Erreger zur Beaufschlagung des Stoffgemisches 2 mit Scherkräften und zur Zerstörung der Kanäle eingesetzt werden wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt.In the embodiment shown in FIG. 1, these impulses are brought about by the movement of the scraper floor. Alternatively, however, as shown in FIGS. 6 and 7, other exciters could also be used to apply shear forces to the mixture of substances 2 and to destroy the channels, as shown in FIGS. 6 and 7.
Nach der vorbeschriebenen Hydrolyse, d. h. dem Aufschluß der organischen Bestandteile und der Extraktion dieser Be standteile mittels der Auswaschflüssigkeit wird der Materialaustrag 28 einer Trocknung zugeführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn diese Trocknung als aerobe Trocknung erfolgt, da dann die Restfeuchte mit einem minimalen Energieaufwand verringerbar ist. Eine derartige aerobe Trocknung läßt sich beispielsweise bewirken, in dem die Zufuhr der Auswaschflüssigkeit über den Verteiler 20 unterbrochen wird, so daß das Stoffgemisch 2 nach der Hy drolyse lediglich noch von der Luft durchströmt wird. Durch die Durchströmung des feuchten Stoffgemisches 2 erfolgt ein weiterer aerober Abbau des noch verfügbaren Kohlenstoffes C zu Kohlendioxid. Desweiteren wird, ähnlich wie bei Hy drolyse aufgrund des mikrobiellen Umsatzes das Stoffgemisch erwärmt und dadurch Wasserdampf über die durchströmende Luft ausgetragen. Durch den aeroben Abbau des Kohlenstoffes und die Abführung des Wasserdampfes wird die Restfeuchte des Stoffgemisches reduziert, wobei sich der gewünschte Trockensubstratanteil auf einfache Weise durch die Dauer der aeroben Trocknung einstellen läßt.After the above-described hydrolysis, ie the digestion of the organic constituents and the extraction of these constituents by means of the wash-out liquid, the material discharge 28 is fed to drying. It has proven to be particularly advantageous if this drying is carried out as aerobic drying, since the residual moisture can then be reduced with a minimal expenditure of energy. Such aerobic drying can be effected, for example, by interrupting the supply of the washout liquid via the distributor 20 , so that the mixture of substances 2 after the hydrolysis is only flowed through by the air. The aerodynamic degradation of the still available carbon C to carbon dioxide takes place due to the flow through the moist substance mixture 2 . Furthermore, similar to hydrolysis, the mixture of substances is warmed due to the microbial conversion and water vapor is thereby discharged through the air flowing through. Due to the aerobic decomposition of the carbon and the removal of the water vapor, the residual moisture of the mixture of substances is reduced, and the desired proportion of dry substrate can be easily adjusted by the duration of the aerobic drying.
Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel werden somit die Hydrolyse und die aerobe Trocknung in einem einzigen Reaktor 1 durchgeführt. D. h., der Reaktor 1 läßt sich ohne Modifikation sowohl zum Trocknen als auch zum Perkolieren einsetzen, so daß ein einfacher Anlagenaufbau gewährleistet ist.In the exemplary embodiment described above, the hydrolysis and the aerobic drying are thus carried out in a single reactor 1 . In other words, the reactor 1 can be used for drying as well as for percolation without modification, so that a simple system construction is ensured.
Alternativ dazu könnte dem Reaktor 1 aus Fig. 1 ein Trockner gemäß Fig. 2 nachgeschaltet werden, dem der Mate rialaustrag 28 des Reaktors 1 zugeführt wird. Diese aerobe Trockner 74 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Reaktor 1 aus Fig. 1, d. h. das Stoffgemisch, in diesem Fall der Materialaustrag 28 wird über eine Eintrageinrich tung 4 in einem mit Schleusen versehenen Behälter einge führt und nach erfolgter aerober Trocknung über eine Aus trageinrichtung 6 abgeführt. Der Trockner 74 hat im Unter schied zum vorbeschriebenen Reaktor 1 mehrere Luftanschlüs se 14 senkrecht zur Zeichenebene übereinanderliegend ange ordnet, so daß die Luft flächig eingeblasen werden kann. Die Trocknungsluft kann wiederum im Gegenstrom oder im Gleichstrom zum Stoffgemischstrom geführt werden und wird entsprechend über Luftanschlüsse 14, 16 zu- bzw. abgelei tet.Alternatively, the reactor 1 from FIG. 1 could be followed by a dryer according to FIG. 2, to which the material discharge 28 of the reactor 1 is fed. This aerobic dryer 74 has essentially the same structure as the reactor 1 of Fig. 1, ie the mixture of substances, in this case the material discharge 28 is via a device 4 device in a lock provided and after aerobic drying via a Discharged from support device 6 . The dryer 74 has in the difference to the above-described reactor 1 several Luftanschlüs se 14 perpendicular to the plane one above the other, so that the air can be blown flat. The drying air can in turn be conducted in countercurrent or in cocurrent to the mixture flow and is accordingly supplied or discharged via air connections 14 , 16 .
Im Unterschied zum Reaktor aus Fig. 1 hat der Trockner 74 aus Fig. 2 keinen Verteiler 20 zum Aufbringen von Aus waschflüssigkeit.In contrast to the reactor from FIG. 1, the dryer 74 from FIG. 2 has no distributor 20 for applying washing liquid.
Beim aeroben Trockner 74 ist wiederum eine Teilrückfüh rung des am Ausgang des Trockners 74 anliegenden Trockengu tes 76 als Umlaufgut 78 und/oder die Abführung eines ge trockneten Produktes 80 vorgesehen. Das zu trocknende Stoffgemisch durchläuft den Trockner 74 vorzugsweise wie derum geschichtet, wobei die Kanalbildung durch impulsför mig aufgebrachte Scher-, Quer- und Längskräfte unterbunden wird. Selbstverständlich könnte dieses 2-stufige Verfahren auch durch zwei hintereinander geschaltete Reaktoren gemäß Figur ersten durchgeführt werden, wobei im ersten Reaktor die Hydrolyse durch Zuführung von Luft und Auswaschflüssig keit erfolgt, während im zweiten nachgeschalteten Reaktor 1 lediglich die aerobe Trocknung durch Zuführung von Luft er folgt.During aerobic dryer 74, in turn, is a Teilrückfüh tion of the signal at the output of the dryer 74 Trockengu tes 76 as circulation 78 and / or the discharge of a ge dried product 80 is provided. The mixture of substances to be dried passes through the dryer 74 preferably again layered, the channel formation being prevented by impulsive shear, transverse and longitudinal forces. Of course, this two-stage process could also be carried out by two reactors connected in series according to FIG. 1, the hydrolysis in the first reactor being carried out by supplying air and washing liquid, while in the second downstream reactor 1 it is only aerobic drying by supplying air .
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei Re aktoren 1a, 1b, 1c gemäß Fig. 1 mit drei Trocknern 74a, 74b, 74c gemäß Fig. 2 zusammengeschaltet sind. Demgemäß ist den drei Reaktoren 1a, 1b, 1c eine gemeinsame Förder einrichtung 36 zugeordnet, über die das Stoffgemisch 2 den einzelnen Reaktoren 1a, 1b, 1c zuführbar ist. Über geeig nete Dosiereinrichtungen 34 läßt sich wiederum der Stoff strom zu den einzelnen Reaktoren 1a, 1b, 1c einstellen. Fig. 3 shows an embodiment in which three actuators 1 a, 1 b, 1 c according to FIG. 1 are connected together with three dryers 74 a, 74 b, 74 c according to FIG. 2. Accordingly, the three reactors 1 a, 1 b, 1 c are assigned a common conveying device 36 via which the mixture of substances 2 can be fed to the individual reactors 1 a, 1 b, 1 c. Appropriate metering devices 34 can in turn be used to adjust the flow of material to the individual reactors 1 a, 1 b, 1 c.
Der Materialaustrag 28a, 28b, 28c aus den einzelnen Re aktoren 1a, 1b, 1c kann wiederum über den Dosierer 34 als Umlaufgut 34 zurückgeführt werden oder aber als Produkt 30 einer weiteren Verarbeitung oder als Materialaustrag 28 der aeroben Trocknung zugeführt werden. Dabei wird der Materialaustrag 28 aus den Reaktoren 1a, 1b, 1c über eine Fördereinrichtung 84 und geeignete Dosierer 34 den Trock nern 74a, 74b, 74c zugeführt.The material 28 a, b 28, 28 c from the individual Re actuators 1 a, 1 b, 1 c can again be fed back via the metering device 34 as circulation 34 or supplied as a product 30 for further processing or as material 28 of the aerobic drying become. The material discharge 28 from the reactors 1 a, 1 b, 1 c is fed via a conveyor 84 and suitable dosers 34 to the dryers 74 a, 74 b, 74 c.
Im Anlagenschema gem. Fig. 3 ist desweiteren vorgese hen, daß das Stoffgemisch 2 auch direkt, d. h. auch unter Umgehung der Reaktoren 1 der Trocknung zugeführt wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das vorliegende Stoffgemisch bereits einen erheblichen Anteil an Trocken substanz aufweist, so daß keine Naßwäsche mehr erfolgt. In the system diagram acc. Fig. 3 is also vorgese hen that the mixture 2 is also supplied directly, ie bypassing the reactors 1 of drying. This is the case, for example, if the present mixture of substances already has a considerable proportion of dry substance, so that wet washing is no longer carried out.
Der Materialaustrag aus den Trocknern 74, d. h. das Trockengut 76a, 76b, 76c wird dann entweder als Trockenpro dukt 86 weiterverarbeitet, als Umlaufgut 78 wieder der Trocknung zugeführt oder als Zwischenprodukt 88 einer Ein richtung 90 zur Entwässerung und/oder Kompaktierung zuge führt.The material discharge from the dryers 74 , ie the dry material 76 a, 76 b, 76 c, is then either further processed as a dry product 86 , fed as drying material 78 again, or supplied as an intermediate product 88 to a device 90 for dewatering and / or compacting .
Die Einrichtung 90 wird auch zur Weiterverarbeitung des Materialaustrages aus den in Fig. 1, 2 dargestellten Reaktoren/Trocknern verwendet. Die Einrichtung 90 kann bei spielsweise als Extruder oder Trocknungs-/Strangpresse aus gebildet werden, so daß durch die mechanische Einwirkung und die durch den Druckaufbau entstehende Wärme eine wei tere Entwässerung oder Trocknung des Zwischenproduktes 88 erfolgt.The device 90 is also used for the further processing of the material discharge from the reactors / dryers shown in FIGS. 1, 2. The device 90 can, for example, be formed as an extruder or drying / extrusion press, so that the mechanical action and the heat generated by the build-up of pressure result in a further drainage or drying of the intermediate product 88 .
In der Einrichtung 90 wird der extrahierte Restmüll auf einen TS-Gehalt von < 60% eingestellt. Bei einem bevorzug ten Ausführungsbeispiel enthält die Einrichtung 90 deswei teren eine Hochdruckpresse, über die das extrahierte, entwässerte Material pelletierbar ist. Dabei werden Dichten von 1,7 t/m3 erreicht. Der Energieaufwand zur Herstellung der Pellet beträgt ca. 1% des Energiegehaltes der Pellets, wenn man von einem mittleren Energiegehalt von 14 MJ/Kg ausgeht.In the device 90 , the extracted residual waste is adjusted to a dry matter content of <60%. In a preferred embodiment, the device 90 further contains a high-pressure press, via which the extracted, dewatered material can be pelletized. Densities of 1.7 t / m 3 are achieved. The energy expenditure for the production of the pellet is approx. 1% of the energy content of the pellets if one assumes an average energy content of 14 MJ / kg.
Je nach Ausgestaltung der Einrichtung 90 kann das ent wässerte Endprodukt 92 als Pellet, Brikett oder sonstiger kompaktierter Form vorliegen. Durch die vorbeschriebenen Verfahrensschritte läßt sich ein nicht eluierbares und nicht atmungsaktives Produkt herstellen, das sich durch ei nen hohen Anteil an Trockensubstanz auszeichnet, wobei im Unterschied zu den bekannten Verfahren keine thermische Fremdenergie zur Trocknung aufgewendet werden muß.Depending on the configuration of the device 90 , the dewatered end product 92 can be present as a pellet, briquette or other compact form. Through the above-described process steps, a non-elutable and non-breathable product can be produced, which is characterized by a high proportion of dry matter, and in contrast to the known processes, no external thermal energy has to be used for drying.
Das über die Einrichtung 90 entwässerte Material kann einer Nachtrocknung mittels Kompostierung oder Bandtrocknung unterzogen werden. Üblicherweise wurde bisher nach einer mechanisch-biologischen Aufbereitung von Müll eine Nachrotte angeschlossen, um einen zusätzlichen Abbau an organischem Material und eine Trocknung des ausgelaugten Restes zu erreichen. Die Nachrotte kann problemlos auf offener Miete erfolgen. Der Anteil an biogenem Material ist auch nach der Perkolation genügend hoch, so daß die Rotte temperatur innerhalb von 4 bis 6 Tagen auf 70°C ansteigt. Innerhalb von 10 bis 16 Tagen erreicht der so behandelte Rückstand einen TS-Gehalt von bis zu 80%. Da beim vorbe schriebenen Verfahren aufgrund der Biogasgewinnung und der Verstromung in einem Gasmotor Abwärme für eine Trocknung des Perkolationsrückstandes verfügbar wäre, kann auch ein platzsparendes Trocknungsverfahren als eine Nachrotte eingesetzt werden.The material dewatered via the device 90 can be subjected to post-drying by means of composting or belt drying. Up to now, post-rotting has usually been carried out after mechanical-biological treatment of garbage in order to achieve additional degradation of organic material and drying of the leached-out rest. Subsequent rotting can easily be done on open rent. The proportion of biogenic material is sufficiently high even after percolation so that the rotting temperature rises to 70 ° C. within 4 to 6 days. The residue treated in this way reaches a dry matter content of up to 80% within 10 to 16 days. Since waste heat would be available for drying the percolation residue in the process described above due to the biogas production and the electricity generation in a gas engine, a space-saving drying process can also be used as a post-rotting.
Die in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird gewählt, wenn ein kontinuierlicher Durchlaufbetrieb angestrebt wird. Bei großen Durchsatzleistungen kann die Anlage durch hinzu fügen von weiteren Modulen (Reaktoren 1, Trockner 74) er weitert werden.The arrangement shown in Fig. 3 is chosen when continuous continuous operation is desired. With high throughput rates, the system can be expanded by adding further modules (reactors 1 , dryer 74 ).
Die Fördereinrichtungen 36 und 84 und die Dosierer 34 (Materialumlenkung) sind derart ansteuerbar, daß die Rei henfolge der Befüllung, Entleerung oder durch Mischung (Umlaufgut) der einzelnen Reaktoren, Trockner in beliebiger Reihenfolge verändert werden kann.The conveyors 36 and 84 and the dosing device 34 (material deflection) can be controlled such that the sequence of filling, emptying or by mixing (circulating material) of the individual reactors, dryers can be changed in any order.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Be hälter 96 durch zwei Trennwände in drei Kammern oder Reak toren 1a, 1b, 1c aufgeteilt sind. Diese Kammern entsprechen den Einrichtungen gem. Fig. 1 und gem. Fig. 2 in denen die Hydrolyse und/oder die aerobe Trocknung durchführbar ist. Fig. 4 shows an embodiment in which a container 96 Be divided by two partitions into three chambers or reactors 1 a, 1 b, 1 c. These chambers correspond to the facilities acc. Fig. 1 and gem. Fig. 2 in which the hydrolysis and / or aerobic drying can be carried out.
Dem dichten Behälter 96 ist eine gemeinsame Förderein richtung 36 zugeordnet, über die das aufzubereitende Stoff gemisch 2 dem Behälter 96 zugeführt wird. Von der gemeinsa men Fördereinrichtung 36 wird das Stoffgemisch über die Do sierer 34 zu einem Querförderer 38 geführt, der beim ge zeigten Ausführungsbeispiel als Verteilerkran ausgeführt ist. Dieser hat einen Materialabwurf 40, der mittels des Verteilerkrans (Querförderers 38) über den gesamten Quer schnittsbereich des Behälters 96 bewegbar ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die Teilräume 1a, 1b, 1c des Behälters 96 geschichtet mit dem Stoffgemisch 2 beschickt werden können.The dense container 96 is assigned a common Förderein direction 36 , via which the substance to be prepared mixture 2 is supplied to the container 96 . From the common men conveyor 36 , the mixture of substances on the Do sizer 34 is guided to a cross conveyor 38 , which is designed as a distribution crane in the embodiment shown. This has a material drop 40 , which is movable by means of the distribution crane (cross conveyor 38 ) over the entire cross-sectional area of the container 96 . This ensures that the subspaces 1 a, 1 b, 1 c of the container 96 can be loaded with the mixture of substances 2 in layers.
Der Austrag des aufbereitenden Stoffgemisches (Materialaustrag 28 oder Trockengut 76) erfolgt über eine Austragseinrichtung 6, die beispielsweise, diejenige in Fig. 1 ausgeführt sein kann. Gemäß den in Fig. 4 darge stellten Varianten können auch mehrere Austrageinrichtungen 6a, 6b, 6c nebeneinanderliegend im Bodenbereich des Behäl ters 96 ausgebildet werden. Beim gezeigten Ausführungsbei spiel ist der Behälter 96 als Mehrkammertrockner ausge führt, so daß dieser mit Luftanschlüssen 14, 18 ausgeführt ist, wobei in Fig. 4 lediglich der oben liegende Luftan schluß 18 gezeigt ist. Auch bei dieser Variante ist vorge sehen, daß die Luft im Gleichstrom oder im Gegenstrom zum Stoffgemisch geführt ist. Der Behälter 96 konnte selbstver ständlich auch als Reaktor mit mehreren Teilkammern ausge führt werden. Selbstverständlich können auch die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Reaktoren/Trockner mit mehreren nebeneinanderliegenden Austragseinrichtungen 6 ausgebildet werden.The preparation of the mixture of substances (material discharge 28 or dry material 76 ) is discharged via a discharge device 6 which, for example, can be the one in FIG. 1. According to the variants shown in FIG. 4, several discharge devices 6 a, 6 b, 6 c can also be formed side by side in the bottom region of the container 96 . In the game shown Ausführungsbei is the container 96 leads out as a multi-chamber dryer, so that this is carried out with air connections 14 , 18 , in Fig. 4 only the overhead Luftan circuit 18 is shown. Also in this variant it is easily seen that the air is guided in cocurrent or in countercurrent to the mixture of substances. The container 96 could of course also be carried out as a reactor with several subchambers. Of course, the reactors / dryers shown in FIGS. 1 to 3 can also be designed with a plurality of discharge devices 6 lying next to one another.
Der Materialaustrag 28 kann über den Dosierer 34 wieder als Umlaufgut 32 zurück zur Fördereinrichtung 36 geführt werden oder aber als Produkt 30 abgeführt werden.The material discharge 28 can be fed back to the conveying device 36 via the dosing device 34 as circulating material 32 or can be discharged as a product 30 .
Fig. 5 zeigt zur Verdeutlichung der Verteilung des Stoffgemisches 2 eine Draufsicht auf den Behälter 36 aus Fig. 4. Demgemäß wird das Stoffgemisch 2 auf die Förder einrichtung 36, beispielsweise ein Förderband aufgegeben und über dieses einem Verteilerkran 38 zugeführt, der in Pfeilrichtung 100, 101 oberhalb der Trennwände 98, 99 be wegbar ist. Der Verteilerkran 38 trägt einen bewegbaren oder mehrere stationäre Materialabwürfe 40, so daß die ge samte Breite (vertikalen Fig. 5) der Teilkammern 1a, 1b, 1c überdeckbar ist. Fig. 5 of the material mixture 2 is to illustrate the distribution is a plan view of the container 36 of Fig. 4. Accordingly, the mixture of substances 2 means to the conveyor 36, for example, given a conveyor belt and fed to a distributor crane 38 about this, the, in the direction of arrow 100 101 above the partitions 98 , 99 can be moved. The distribution crane 38 carries a movable or several stationary material dumps 40 , so that the entire width (vertical Fig. 5) of the subchambers 1 a, 1 b, 1 c can be covered.
Das aufbereitete Stoffgemisch wird in Pfeilrichtung 102 aus dem Behälter 96 ausgetragen und dieser Materialaustrag 28 über eine geeignete Fördereinrichtung entweder als Pro dukt 30 oder als Umlaufgut 32 abtransportiert. Letzteres wird über ein Förderband zurück zur Fördereinrichtung 36 transportiert und dann nochmals in einen der Teilräume 1a, 1b, 1c eingebracht.The prepared mixture of substances is discharged from the container 96 in the direction of the arrow 102 and this material discharge 28 is transported away via a suitable conveying device either as a product 30 or as a circulating good 32 . The latter is transported back to the conveyor 36 via a conveyor belt and then introduced again into one of the compartments 1 a, 1 b, 1 c.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Kaminbildung durch die über die Austragseinrichtung 6 ins Haufwerk eingeleiteten Kräfte verhindert, die eine wellenförmige Vertikalbewegung in der Schüttung verursach ten und somit zu einer Neubildung der Schüttgutoberflächen und Zerstörung der Kanäle führte. In Abhängigkeit von der Güte des aufzubereitenden Stoffgemisches können die derart eingeleiteten Scherkräfte jedoch manchmal zu gering sein, um den erforderlichen mechanischen Aufschluß des Haufwerkes zu bewirken. Bei den vorbeschriebenen Reaktoren 1 wird dann der Anteil des Umlaufgutes 32 erhöht, so daß die zum Mate rialausschluß erforderlichen Scherkräfte über die Förder elemente zur Förderung des Umlaufguts 32 eingebracht wer den.In the above-described embodiments, the chimney formation was prevented by the forces introduced into the heap via the discharge device 6 , which caused a wavy vertical movement in the bed and thus led to a new formation of the bulk material surfaces and destruction of the channels. Depending on the quality of the mixture of substances to be processed, the shear forces introduced in this way can sometimes be too low to effect the required mechanical disintegration of the pile. In the above-described reactors 1 , the proportion of the material to be circulated 32 is then increased so that the shear forces required for the material exclusion are introduced via the conveying elements for conveying the material to be circulated 32 .
Diese Variante ist hinsichtlich des energetischen und Materialaufwandes immer noch wesentlich günstiger als der eingangs genannte Stand der Technik, bei dem Rührwerke im Reaktorinneren zum Einbringen der Scherkräfte verwendet werden. This variant is regarding the energetic and Material costs are still much cheaper than that State of the art at the beginning, in which agitators in Inside the reactor used to introduce the shear forces become.
Der energetische und apparatetechnische Aufwand läßt sich weiter verringern, wenn der erfindungsgemäße Reak tor/Trockner in der in den Fig. 6 oder 7 beschriebenen Weise ausgeführt wird.The energy and equipment expenditure can be further reduced if the reactor / dryer according to the invention is executed in the manner described in FIGS . 6 or 7.
Bei den in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen wurde die Prozessluft über einen oder mehrere Luftanschlüsse 14 in das Bodenteil des Reaktors 1 bzw. des Trockners eingeblasen wird und tritt dann durch den Siebboden 8 hindurch in die Schüttung (Haufwerk) ein. Im Unterschied dazu wird bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen die Prozessluft über eine Vielzahl von über den Querschnitt des Reaktors 1 verteilten Lanzen 110 eingeblasen, deren Düsen 112 im unte ren Bereich (Ansicht nach Fig. 6, 7) des Haufwerks 114 münden. Die Lanzen 110 durchsetzen dabei den Siebboden 8 und die Austragseinrichtung 6 - im vorliegenden Fall den Schubboden.In the exemplary embodiments described in FIGS . 1 and 2, the process air was blown in through one or more air connections 14 into the bottom part of the reactor 1 or the dryer and then enters through the sieve plate 8 into the bed (heap). In contrast to this, in the exemplary embodiments shown in FIGS . 6 and 7, the process air is blown in via a plurality of lances 110 distributed over the cross section of the reactor 1 , the nozzles 112 of which are in the lower region (view according to FIGS . 6, 7) of the pile 114 flow out. The lances 110 pass through the sieve tray 8 and the discharge device 6 - in the present case the push tray.
Die Prozessluft- oder Druckluft-Lanzen 110 sind über jeweils ein Steuerventil 116 mit einer Druckleitung 118 verbunden, die in einem Druckspeicher 120 mündet. Dieser ist an einen Kompressor 122 angeschlossen, über den Frisch luft oder von der Abluftaufbereitung (Biofilter) zurückge führte Luft 124 auf den Systemdruck, d. h. den Druck im Druckspeicher 120 bringbar ist. Die Steuerventile 116 sind an eine Prozeßsteuerung 126 angeschlossen und somit indivi duell auf- bzw. zusteuerbar.The process air or compressed air lances 110 are each connected via a control valve 116 to a pressure line 118 which opens into a pressure accumulator 120 . This is connected to a compressor 122 , via which fresh air or air 124 returned from the exhaust air treatment (biofilter) is brought to the system pressure, ie the pressure in the pressure accumulator 120 . The control valves 116 are connected to a process controller 126 and thus can be individually activated or closed.
Der Öffnungsquerschnitt der Steuerventile 116 kann da bei in Abhängigkeit von der Prozeßsteuerung 126 kontinuier lich verstellbar sein, so daß der Druck des Prozess- /Druckgases veränderbar ist.The opening cross section of the control valves 116 can be continuously adjustable as a function of the process control 126 , so that the pressure of the process gas can be changed.
Der Systemdruck im Druckspeicher 120 ist vorzugsweise auf einen Druck von mehr als 4 bar eingestellt. Beim voll ständigen Öffnen eines Steuerventils 116 einer Lanze 110 tritt Druckluft 128 aus der Düsenmündung nach oben (Ansicht nach Fig. 6, 7) aus und durchströmt das Haufwerk 114 in Vertikalrichtung mit dem Maximaldruck, wobei die Pfeile in den Fig. 6, 7 andeuten, daß sich die Druckluft 128 auch in Querrichtung abgelenkt wird. Das Haufwerk 114 wird im Durchströmungsbereich der Druckluft 128 partial aufgewir belt oder fluidisiert, so daß die Oberflächen der Schüttung neu gebildet und Kanäle zerstört werden. D. h., durch die eingepreßte Druckluft wird eine partiell Wellenbewegung 130 im Haufwerk 114 erzeugt, die sich von der Düse 112 der jeweiligen Lanze 110 weg durch das Haufwerk 114 hindurch nach oben bewegt. Durch diese Wellenbewegung wird das Stoffgemisch relativ zueinander bewegt, so daß die Oberflä chen der Partikel aufgerissen und somit die Stoffaustausch fläche erhöht wird. Da die Druckluft nur impulsartig einge preßt wird, sackt das Haufwerk 114 nach dem Schließen des Steuerventils 116 wieder zusammen, so daß wiederum Scher kräfte in das Haufwerk 114 eingeleitet werden, die zu einer nochmaligen Umbildung der Oberflächen und zur Zerstörung von Kanälen führen. Die aus dem Reaktor 1 austretende beladene Luft 123 wird einem Biofilter zugeführt.The system pressure in the pressure accumulator 120 is preferably set to a pressure of more than 4 bar. When a control valve 116 of a lance 110 is completely open, compressed air 128 emerges from the nozzle mouth upward (view according to FIGS. 6, 7) and flows through the heap 114 in the vertical direction with the maximum pressure, the arrows in FIGS. 6, 7 indicating that the compressed air 128 is also deflected in the transverse direction. The pile 114 is partially or fluidized in the flow area of the compressed air 128 , so that the surfaces of the bed are newly formed and channels are destroyed. In other words, the compressed air that is injected produces a partial wave motion 130 in the heap 114 , which moves upward away from the nozzle 112 of the respective lance 110 through the heap 114 . By this wave movement, the mixture of substances is moved relative to one another, so that the surface of the particles is torn open and thus the mass transfer area is increased. Since the compressed air is pressed in only in pulses, the aggregate 114 sags again after the control valve 116 is closed, so that shear forces are again introduced into the aggregate 114 , which leads to a renewed reshaping of the surfaces and the destruction of channels. The laden air 123 emerging from the reactor 1 is fed to a biofilter.
Durch die eingepreßte Druckluft werden prinzipiell zwei Wirkungen erzielt. Zum einen werden in der vorbeschriebenen Weise Scherkräfte in das Haufwerk 114 eingeleitet, zum anderen wird auch die zur Hydrolyse und/oder Trocknung erforderliche Prozessluft zugeführt, so daß praktisch Scherkrafteintrag und Prozessluftzufuhr kombiniert sind. Modellrechnungen zeigten, daß sich durch die erfindungsge mäße Druckluftzufuhr der Energiebedarf gegenüber einem herkömmlichen Reaktor mit Rührwerk um bis zu mehr als 50% verringern läßt.In principle, two effects are achieved by the compressed air. On the one hand, shear forces are introduced into the pile 114 in the manner described above, and on the other hand the process air required for hydrolysis and / or drying is also supplied, so that practically shear force input and process air supply are combined. Model calculations showed that the supply of compressed air according to the invention allows the energy requirement to be reduced by up to more than 50% compared to a conventional reactor with an agitator.
Die Prozeßsteuerung 126 und die Steuerventile 116 sind derart ausgelegt, daß sich der Druck der Prozess-/Druckluft über der Zeit verändern läßt, so daß beispielsweise über einen vorbestimmten Zeitintervall lediglich Prozessluft mit geringem Druck (0,5 bar) zugeführt wird, die für die Trocknung oder Hydrolyse benötigt wird, jedoch zu keinem nennenswerten Scherkrafteintrag in das Haufwerk 114 führt. In Abhängigkeit von der Schütthöhe und der Qualität des aufzubereitenden Stoffgemisches wird dann intermittierend Druckluft mit vergleichsweise hohem Druck (< 4 bar) zuge führt, um die vorbeschriebene Scherkräfte einzubringen und Kanalbildungen zu vermeiden.The process control 126 and the control valves 116 are designed in such a way that the pressure of the process / compressed air can be changed over time, so that, for example, only process air with low pressure (0.5 bar) is supplied over a predetermined time interval, which is necessary for the Drying or hydrolysis is required, but does not lead to any noteworthy shear force input into the pile 114 . Depending on the dumping height and the quality of the mixture of substances to be processed, compressed air with a comparatively high pressure (<4 bar) is then intermittently supplied in order to introduce the shear forces described above and to avoid channel formation.
Die Ventile 116 der Vielzahl von Drucklanzen 110 des Reaktors 1 können auch auf einanderfolgend angesteuert werden, so daß das Haufwerk von einer "Expansionswelle" durchsetzt wird, die sich in der Darstellung gemäß den Fig. 6 und 7 parallel zur Zeichenebene oder senkrecht zur Zeichenebene bewegt.The valves 116 of the plurality of pressure lances 110 of the reactor 1 can also be controlled in succession, so that the pile is penetrated by an "expansion wave" which moves parallel to the drawing plane or perpendicular to the drawing plane in the illustration according to FIGS. 6 and 7 .
Im übrigen entspricht das in Fig. 6 dargestellte Aus führungsbeispiel den vorbeschriebenen Ausführungsbeispie len. D. h., das Stoffgemisch 2 wird über die Eintragsein richtung 4 von oben geschichtet in den Reaktor 1 einge bracht und durchwandert diesen, wobei der Schichtaufbau durch die Druckluftzufuhr und die daraus resultierende Teilfluidisierung des Haufwerkes im wesentlichen unverän dert bleibt. Das aufbereitete Stoffgemisch wird dann über die Austragseinrichtung 6, d. h. einen Schubboden abgeführt und den weiteren Aufbereitungsschritten zugeführt.Otherwise, the exemplary embodiment shown in FIG. 6 corresponds to the exemplary embodiments described above. In other words, the mixture of substances 2 is introduced through the entry device 4 from above into the reactor 1 and migrates through it, the layer structure remaining essentially unchanged by the compressed air supply and the resulting partial fluidization of the pile. The processed mixture of substances is then discharged via the discharge device 6 , ie a moving floor, and fed to the further processing steps.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Stoffgemisch 2 an der Fig. 7 linken Stirnseite des Reaktors 1 zugeführt und an der gegenüberliegenden Seite des Reaktors 1 nach unten hin abgeführt. Demzufolge durchwandert das Stoffgemisch den Reaktionsraum 12 mit einem vertikal angeordneten Schichtaufbau, wie er mit den Bezugszeichen l1 bis ln gekennzeichnet ist. D. h., das Stoffgemisch bewegt sich in Horizontalrichtung (l) durch den Reaktor, während es bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel in Vertikalrichtung durch den Reaktor bewegt wird.In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the mixture of substances 2 is fed in on the left end face of the reactor 1 in FIG. 7 and discharged downward on the opposite side of the reactor 1 . Accordingly, the mixture of substances travels through the reaction space 12 with a vertically arranged layer structure, as is identified by the reference numerals l 1 to l n . In other words, the mixture of substances moves through the reactor in the horizontal direction (1), while in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6 it is moved through the reactor in the vertical direction.
Ansonsten entsprechen die in den Fig. 6 und 7 darge stellten Ausführungsbeispielen den vorherbeschriebenen Ausführungsbeispielen, so daß hinsichtlich der sonstigen Bauelemente auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen wird. Der Einfachheit halber wurden bei den Fig. 6 und 7 füreinander entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugs zeichen wie bei den Fig. 1 bis 5 verwendet.Otherwise, the exemplary embodiments shown in FIGS . 6 and 7 correspond to the previously described exemplary embodiments, so that reference is made to the previous statements with regard to the other components. For the sake of simplicity, the same reference characters as in FIGS. 1 to 5 have been used in FIGS. 6 and 7 for corresponding components.
Mit einfachen Worten gesagt, wird bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen das beim Stand der Technik verwendete Rührwerk durch ein "Druckluftrührwerk" ersetzt, wobei der Druck der Druckluft derart gewählt wird, daß der Schichtaufbau im wesentlichen erhalten bleibt. Durch die individuelle Ansteuerbarkeit der über den Querschnitt des Reaktors 1 verteilten Steuerven tile 116 kann das Haufwerk 114 gezielt mit Druckstössen beaufschlagt werden, so daß der Scherkrafteintrag prozeßab hängig, d. h. in Abhängigkeit von der Güte des aufzuberei tenden Stoffgemisches und von der Verweildauer im Reaktor 1 mit Druckluft bzw. Prozessluft beaufschlagbar ist. Der Anmelder behält sich vor, auf die in den Fig. 6 und 7 sowie 1 bis 5 dargestellten Varianten unabhängige An spruchssätze zu richten.Put simply, in the exemplary embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the agitator used in the prior art is replaced by a “compressed air agitator”, the pressure of the compressed air being chosen such that the layer structure is essentially retained. By the individual controllability of the distributed over the cross section of the reactor 1 Steuerven tile 116 the aggregate 114 may be selectively pressurized bumps, so that the shear forces prozeßab dependent, ie, depending on the quality of the aufzuberei Tenden material mixture and on the residence time in the reactor 1 with Compressed air or process air can be supplied. The applicant reserves the right to direct independent claim sets to the variants shown in FIGS . 6 and 7 and 1 to 5.
Offenbart ist ein Verfahren zur Aufbereitung eines Strukturanteile und Organik enthaltenen Stoffgemisches und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Erfin dungsgemäß wird das Stoffgemisch impulsartig oder peri odisch mit einer Kraft beaufschlagt, so daß die Bildung von Strömungskanälen für eine Auswaschflüssigkeit oder Prozess luft in einem Haufwerk verhinderbar ist.A method for the preparation of a Structural components and organic matter contained mixture of substances and an apparatus for performing this method. Erfin accordingly, the mixture of substances becomes impulsive or peri odisch with a force so that the formation of Flow channels for a washout liquid or process air in a pile can be prevented.
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