生物廢物處理站的製作方法

2024-04-05 10:54:05 2

專利名稱：生物廢物處理站的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物廢物處理站。
背景技術：
每天，大量的有機廢物通過人的食物鏈、在農業中和通過工農業 部門而產生。這種有機廢物佔固體城市廢物的很大部分，是汙水的主 要成分，並構成工農業和其它產業的殘留物。
問題是怎樣處理這種廢物，以便防止它進入下水道和重新利用它。
通過微生物進行的有氧分解(堆肥處理)無疑是非常高效和經濟 的技術。目前已知的生物處理站大致通過將有機物質連續或成批量地 供給各種形狀的處理槽中而進行工作，在該處理槽中，有機物質通過 機械裝置來攪拌以便獲得均化狀態，並向前傳送，以便形成用於流入 廢物的空間；而且，處理後的物質保持良好通氣，以便保證向進行生 物處理的微生物很好地供給所需量的氧。
已知各種根據上述技術來工作的廢物處理站；不過，它們都有效 率有限的缺點。
例如，瑞典專禾U 7306001-4 (由Johnson Construction Company AB 於1974年4月27日提交)提供了一種處理槽，該處理槽有傾斜的基底，一組或多組螺旋推動器懸在該基底上面，並圍繞安裝在輥橋(mller bridge)上的水平軸線而樞軸轉動，該螺旋推動器降低至物質中並橫 過處理槽的整個長度，從流入壁至流出壁，從而使物質混合併向前傳 送，以便形成用於新廢物的空間。當螺旋推動器到達流出壁時，它們 繞鉸鏈樞軸轉動，從物質中拉出，然後往回朝著流入壁運動，在該流 入壁處，它們再次降低至物質中，以便開始新的循環。通過該螺旋推 動器自身泵送空氣以用於進行生物處理的微生物，，該螺旋推動器內 部為空心。
這種系統有多個嚴重的缺陷，例如損失大約50%的工作時間來 用於在各處理循環結束時使空閒的螺旋推動器橫過處理槽返回；由於 需要使螺旋推動器抽出和重新沒入物質中而使得物質從處理槽的流 入側向流出側非均勻前進；且必須使處理槽具有陡峭的傾斜基底，以 便幫助物質前進，因為否則將對螺旋推動器施加太大阻力，從而危及 系統的機械部件的正確操作。這樣損失時間將轉變成降低處理能力， 而物質的非均勻前進以及廢物達到足夠熟化程度所需的時間變化(大 約50%)可能完全改變處理性能，該處理性能通過熟化水平測量，並 與在處理槽中的所有顆粒(包括物質)花費的時間以及其它參數(例 如混合和通氣)緊密相連。
由Secit SpA在1983年10月18日提交的義大利專利23342提供 了一種與瑞典專利中所述類似的技術，其中螺旋推動器以與物質相 同的方向前進；螺旋推動器通過沿它們的軸線(與處理槽的基底垂直) 的運動而從位置中取出；且通過布置在處理槽底部的保護管路對物質進行通氣。
除了物質的非均勻前進(通過沿它們的軸線運行的螺旋推動器的 取出和重新沒入而糾正的缺陷)夕卜，並沒有對瑞典專利的其它缺陷進 行糾正，相反，它必然增加了還一缺點建築物必須足夠大，以便容 納整個站，該站相當高，以便能夠使螺旋推動器升高。
因為所有這種站都必須與外部充分密封(顯然由於對環境的影 響)，因此更高的建築物除了帶來的更高建造成本，還需要更高的操 作成本(因為更大量的空氣要在建築物內循環和然後除臭，，每小時 的空氣更換次數必須相同)。
歐洲專利申請EP0931035介紹了一種水平的矩形處理槽，要處理 的有機固體廢物通過傳送器皮帶或類似機械裝置而沿一個較長壁連 續或者成批量地供給該處理槽中；處理後的物質在相對側離開。在處 理槽的上面是具有觸輪(trolley)的橋，兩個螺旋推動器安裝在該觸 輪上，處於稍微傾斜的位置，且頂端指向流入側。螺旋推動器在處理 槽的流入側附近降低至物質中，然後通過該橋而橫過處理槽的整個長 度縱向運動。處理槽的底部提供有通風系統，該通風系統包括在供給 生物處理所需空氣的區域中分組的管道。
這種站有兩個主要缺點只有一個安裝螺旋推動器的觸輪，因此
該觸輪在流入側與生物物質接觸和在流出側與生物物質接觸，不過， 根據它在農業應用中的衛生需要，該流出側的生物物質必須為生物中 性。只使用一個觸輪用於螺旋推動器使得在流入側的未處理生物物質 與在流出側的物質接觸，因此導致對流出側物質的細菌汙染。類似的，在物質內部的溫度控制很難實現。達到高於特定最小值 的發酵溫度將保證產品的生產沒有細菌汙染。

發明內容
本發明涉及一種生物廢物處理站，目的是糾正影響上述發明的缺 陷，並對於初始投資和操作成本都很經濟。
本發明的主要目的是消除由於存在從流入側進入的生物物質而
對出來材料的細菌汙染；通過簡單和容易的可調節系統來保證處理物
質的可調節和均勻地前進；保證物質從處理槽連續和均勻地流出，而
不需要任何流出物清除儲存器；保證螺旋推動器的自清潔，且在工作 過程中連續除去不可避免地纏繞在螺旋推動器上的線和碎布；通過採
取簡單措施來使物質在處理槽中保持恆定高度，以便補償由於蒸發和 其它化學處理而減少的容積；連續除去可能在處理槽的底部堆積的固 體物質層(當它們長時間不受到螺旋推動器的攪拌時)；保證有機物 質的強制通氣，以便減少在裝有生物處理槽的建築物內的凝結，並用 於氧化生物物質，以便達到發酵溫度，該發酵溫度使得包含在流入側 的物質中的細菌變中性。
本發明基於這樣的原理，即通過機械工具例如螺旋推動器來對要 處理的廢物進行攪拌和精確傳送(就象人工進行)，從而產生一系列 土墩。
根據本發明，處理槽是水平的矩形槽，有機固體廢物通過傳送器 皮帶或任意其它機械裝置而沿一個較長壁連續或成批量地供給該處理槽中；處理後的物質在相對側離開。處理槽分成至少兩個處理盆 VI、 V2，各盆通過擋板B而與另一個分離。擋板B有兩個壁(Bl 和B2)， 一個朝著流入側，另一個朝著流出側，且各盆提供有至少一 個攪拌機械工具。
在處理槽上面是具有觸輪的橋，螺旋推動器安裝在該觸輪上，並 處於稍微傾斜的位置，且頂端朝著流入側。在各觸輪上可以以不同斜 度安裝一個或多個螺旋推動器，優選是相對於垂直軸線以在10°和50° 之間的角度傾斜。螺旋推動器在處理槽的流入側附近降低至物質中， 然後通過該橋而橫過處理槽的整個長度縱向運動。由於它們傾斜，因 此螺旋推動器犁過物質，從而形成縱向溝槽，並從處理槽中排出容積 等於溝槽容積的廢物。
根據該技術，廢物被縱向切割，因此分離第一土墩，然後，該第 一土墩越過處理槽壁流出。在該第一溝槽形成和到達處理槽壁之後， 該組螺旋推動器保留在廢物內部，並沿橋向流入壁運動，在該流入壁 處，它開始通過一連串溝槽而犁新的溝槽，從而形成另一土墩，直到 它到達處理槽的流入末端，在該流入末端處，螺旋推動器與新鮮的有 機物質嚙合，並產生用於流入廢物的排空空間。這時，完成循環的一 組螺旋推動器(通常在一天結束時)返回開始點，在該開始點，它保 持沒入物質內部，儘管需要時它可以從物質中取出，因為它通過樞軸 而安裝在橋上。
一系列的土墩保證廢物在螺旋推動器每次經過時規則前進；同 時，只通過很淺的溝槽隔開，從而達到處理槽容積的高度最優化。通過使用計算機和相應程序來控制溝槽的節距，可以使物質保持 恆定水平(否則物質的水平將會下降，由於蒸發和其它化學反應的影 響)，同時螺旋推動器的傾斜保證物質以想要的速度前進，從而保證 它在處理槽內保留合適時間。
通過計算機和合適程序以及傾斜的螺旋推動器，可以保證一系列 連續循環，從而攪動全部物質(向下至最低高度)，防止物質淤積， 因為過一會它將變成固體並使得空氣不能透過。
根據本發明，刀片安裝在螺旋推動器的杆的上部部分上，這樣， 與其它固定刀片相比，它能夠切割包含在物質中的任何線和碎布(該 線和碎布可能纏繞在旋轉部件上，並最終到達螺旋推動器的上部部 分)，因此避免任何人工清潔操作，該人工清潔操作需要使站停止。
而且，因為該組螺旋推動器在形成第一溝槽時將在相當短的時間 內確定一天循環中從處理槽流出的整個等效量，因此在隨後處理之前 需要較大的儲存器來儲存它，根據本發明，處理槽的流出側提供有沿 它的整個長度的平臺，廢物暫時儲存在該平臺上，同時在橋的邊緣上 的抽取器-批量處理器將在橋的整個前後運動中逐漸除去和批量處理 該處理後的廢物，同時在處理槽內形成溝槽。這形成可控制和容易調 節的流出，從而能夠直接供給隨後的機構，而不需要任何儲存器。根
據優選實施例，擋板B的壁B1 (即朝著流入側的壁)的斜度與螺旋 推動器的斜度相同。
通過從處理槽底部的特殊強制通氣系統和回收由生物處理產生 的熱量，可以獲得更多的優點(不僅對於生物處理，而且對於環境影響)，因此，能夠預熱用於在建築物中循環的空氣，以及大大減少空 氣量，且明顯有利於周圍的隨後除臭。
優選是，根據處理槽的寬度，處理槽的底部沿縱向分成特定數目 的區域，對於各盆V1、 V2至少三個區域；這些區域沿處理槽的整個 長度與有機物質的生物處理轉變的不同階段相對應，並對於各階段需 要不同量的空氣。各區域提供有特定組的管，這些管布置在處理槽的 底部並穿孔，以便使空氣能夠通過。
根據本發明處理有機固體廢物的方法包括使第一組螺旋推動器 平行於處理槽的流入側而前進，且在運行結束時與該側垂直地沿預定 軌跡前進，以便開始沿相反方向與流入側平行地再次前進，從而攪拌 和使材料運動，以便產生由平行於流入側的溝槽分開的一系列土墩， 該土墩在每個循環中都朝著流出側前進，且它的速度能夠使每一部分 物質都同時保持在處理槽的第一盆V1中。
螺旋推動器的運動將朝著在相鄰處理盆之間的分離擋板B推動
生物物質，從而使得所述物質能夠跨越它，並因此到達第二盆V2， 該第二盆V2提供有第二組螺旋推動器，該第二組螺旋推動器與第一 組一樣平行於處理槽的流入側而前進，且在運行結束時與該側垂直地 沿預定軌跡前進，以便開始沿相反方向與流入側平行地再次前進，從 而攪拌和使材料翻轉，以便產生由平行於流入側的溝槽分開的一系列 土墩，該土墩在每個循環中都朝著流出側前進，且它的速度能夠使每 一部分物質都同時保持在處理槽的第二盆V2中。然後循環可以在更
遠的一盆中重複，或者處理材料可以排出。在各循環結束時，優選地，螺旋推動器優選是可以從生物物質中 抽出，以便洗滌和去除汙染。


為了更清楚地解釋本發明，下面將參考附圖對優選實施例進行更 詳細地結構和功能說明，附圖中-圖l表示了處理槽的剖視圖； 圖2表示了處理槽和通氣系統的平面圖； 圖3表示了螺旋推動器的優選角度； 圖4表示了螺旋推動器沿處理盆內部的預定軌跡前進； 圖5表示了用於切割線的裝置； 圖6表示了抽出裝置的兩個實施例； 圖7表示了處理槽和容納它的建築物的剖視圖。
具體實施例方式
下面參考附圖，特別是參考圖1，有機物質2 (圖1中未示出) 通過傳送器皮帶或類似裝置而供給到處理槽1中，優選是以連續方 式。處理槽1的上面是橋5，兩個或更多觸輪沿該橋5運行， 一組一 個或多個螺旋推動器7安裝在該觸輪上，其特徵在於(i)它們繞它 們自身軸線旋轉，並由橋5運送而從處理槽1的末端運動至相對端； (ii)它們沿橋5而橫過處理槽1從一個末端運動至相對端；(iii)它 們可以通過繞它們的旋轉軸線8 (圖1中未示出)旋轉而翻轉，從而使它們能夠在需要時從有機物質中抽出。
圖3表示了螺旋推動器7的工作位置的優選實施例，該螺旋推動 器7儘管它們都掠過處理槽的底部，但是它們都有分離的末端部分， 以便保證更有效地攪拌有機物質的最低層。
圖4表示了處理槽的平面圖，且螺旋推動器從開始點9至端部點 10的運動方向為根據由虛線表示的階梯圖形。在從端部點10向開始 點9的運動結束時，螺旋推動器優選是通過使它們繞它們的軸線8旋 轉而從有機物質2中抽出，且該操作如前所述在處理循環結束時進 行，該處理循環通常持續一天，因為根據優選實施例，有機物質一天 混合一次。螺旋推動器7的翻轉主要用於使橋5能夠運動離開處理槽 1以便進行維護，或者運動至其它處理槽，因為相同的橋可以用於不 同的處理槽。
優選實施例包括兩個螺旋推動器7，這兩個螺旋推動器相互並排 縱向布置， 一個螺旋推動器追蹤溝槽，而另一個螺旋推動器完成工作。 螺旋推動器的整個運行都有效，且它們的階梯狀運動由計算機引導， 該計算機的程序用於多種不同循環，這些不同循環可以在階梯狀運動 中有很小變化，這樣，螺旋推動器的底端追蹤不斷變化的溝槽(與前 一個循環相比)，以便保證在有機物質的整個深度中犁過該有機物質。
如前所述，系統還提供有用於切割線和碎布的裝置，如圖5中所 示，該線和碎布纏繞在螺旋推動器上，並不可避免地將向上運動。
安裝在螺旋推動器的杆上的刀片11將通過安裝在螺旋推動器觸 輪6上的相對刀片來切割在旋轉過程中纏繞在螺旋推動器的杆上的線和碎布，否則將需要停止機器來切割。
圖6表示了抽出和批量處理有機廢物的裝置的兩個不同實施例。
第一裝置包括由伸縮臂14承載的圓形磨13，而第二裝置包括支 承在伸縮臂16上的螺旋供給器15。
這兩個裝置與橋5成一體地運動，並每次當橋到達處理槽的一個 末端以便改變它的方向時暫時穿過要抽出的有機廢物，以這種方式， 當螺旋推動器7犁過在處理槽1內部的有機物質2時，抽出和批量處 理裝置完成流出操作，從而當螺旋推動器運行新處理循環的第一路程 時，保證能除去足夠量的物質，例如以便形成用於流入物質的空間。
眾所周知，有機物質必須充分通氣，以便向進行生物處理的微生 物供給氧。
根據本發明，圖1和2所示的強制通氣系統通過從處理槽的底部 將空氣吹入有機廢物中而實現。因此，根據處理槽的寬度，處理槽的 底部被縱向地分成特定數目的區域；這些區域對應於沿處理槽的整個 長度生物處理轉變有機物質的各種階段，並對於各階段需要不同的空 氣量。各區域提供有特定組的管18，這些管18布置在處理槽的底部 並穿孔，以便使空氣能夠經過它們。
本發明的通氣系統的特徵在於，通過圖7中所示的管18進行的 通風將通過吸氣來進行，且在盆的各個部分中吸入的空氣不同。在中 心區域C中吸入的空氣量小於在相鄰區域中吸入的空氣量，另外，在 相鄰區域中的空氣量使得生物物質飽和氧。
而且，朝著流出側lb的前進的速度和在不同區域中的所述空氣量將選擇成這樣，在中心區域C中，物質達到在60和65T:之間的溫 度。這樣，在60-65"C下的處理時間等於有機廢物在各盆中的過渡時 間的1/3。中心區域C的相鄰區域處於45和55"C之間的溫度。.
圖7表示了處理槽和容納它的建築物的剖視圖，表示了用於有機 物質的強制通氣的管的剖面。它表示具有穿孔截面的管18布置在處 理槽的底部，保護裝置19覆蓋管的穿孔部分，導管20與各管18連 接，用於收集凝結物，且可透過材料層布置在管18和保護裝置19上， 以便防止與有機物質的任何接觸。而且，還表示了在盆VI和V2以 及中心通氣區域之間的分離擋板B。
標號17是位於處理槽外部的一個歧管，用於處理槽的特定區域 的管18從該歧管開始。標號19表示覆蓋管18的穿孔部分的保護裝 置，以便防止任何物質滲透，該物質滲透可能阻塞管。各歧管直接與 風扇連接，以便能夠將吸入空氣吹入處理槽的底部或從該處理槽的底 部吹出。當空氣吸入時，由於它相當熱(40-50°C)，因此它首先經過 一組換熱器，該組換熱器在該空氣用於使容納處理槽的建築物通風之 前將熱量傳送給新鮮空氣。
這種結構在受到冷和潮溼氣候影響的區域中或者在潮溼季節中 非常重要，因為預先加熱空氣將通過提高它的水蒸汽承載能力而大大 減少凝結，同時減少使建築物通風所需的空氣量。從環境影響的觀點 來看，這有多個優點，因為經過建築物的空氣有惡臭，需要在排出至 大氣中之前進行除臭；不過，因為除臭處理不能100%有效，因此需 要處理的空氣越少，它的汙染影響就越小。
權利要求
1、一種用於固體有機廢物的生物處理站，其供給至處理槽(1)中，該處理槽包括-水平底部(P)；-流入側(1a)；-流出側(1b)；-機械工具(7)，該機械工具具有傾斜旋轉軸線和總是指向流入側(1a)的尖端，該機械工具(7)使得有機廢物從流入側(1a)朝著流出側(1b)運動；-橋(5)，用於使機械工具(7)在處理槽(1)內部平行於流入側(1a)地運動；其特徵在於該處理槽(1)細分成至少兩個處理盆(V1、V2)，以便各盆通過分離擋板(B)與其它盆分開；擋板(B)有兩個壁(B1、B2)，一個壁朝著處理槽(1)的流入側(1a)，另一個朝著處理槽(1)的流出側(1b)；以及在處理槽(1)的各盆(V1、V2)中有至少一個機械工具(7)。
2、 根據權利要求1所述的生物處理站，其特徵在於，螺旋推動 器的軸線相對於垂直方向在10°和50°之間傾斜，且朝著流入側(la) 擋板(B)的壁(Bl)的斜度與機械工具(7)的旋轉軸的斜度相同。
3、 根據權利要求1或2所述的生物處理站，其特徵在於，機械`工具(7)是螺旋推動器。
4、 根據權利要求1~3任一所述的生物處理站，其特徵在於，在 處理槽(1)的各盆(Vl、 V2)中的機械工具(7)的旋轉軸線的斜 度不同。
5、 根據前述任一權利要求所述的生物處理站，其特徵在於，橋 (5)包括多個觸輪(6)，該觸輪(6)的數目等於盆的數目，在各觸輪上安裝至少一個螺旋推動器(7);以及螺旋推動器提供有刀片(11)和固定在觸輪(6)上的相反刀片 的系統。
6、 根據前述任一權利要求所述的生物處理站，其特徵在於，螺 旋推動器(7)距離處理槽(1)的底部(P)的最大高度至少等於在 處理槽的盆(Vl、 V2)之間的分離擋板(B)的高度。
7、 根據前述任一權利要求所述的生物處理站，其特徵在於，處 理槽(1)的底部(P)提供有通氣系統，該通氣系統包括管(18)， 該管(18)具有由空氣可透過的材料保護的穿孔部分(19)，且該管(18)根據生物處理所需的不同空氣量分組成對於各盆(Vl、 V2) 的至少三個區域。
8、 根據權利要求7所述的生物處理站，其特徵在於，各管(18) 鋪設在處理槽(1)的底部，並提供有用於收集凝結物的導管(20)， 該凝結物通過一個或多個歧管(17)排出。
9、 根據前述任一權利要求所述的生物處理站，其特徵在於，處 理槽(1)的流出側(lb)提供有安裝在橋(5)上用於抽出和分離有機物質的系統，所述系統獨立於機械工具(7)的操作。
10、 根據權利要求9所述的生物處理站，其特徵在於，所述系統 包括伸縮臂(14)，該伸縮臂有圓形磨(13)或螺旋供給器(15)。.
11、 一種應用於如權利要求1~10所述的生物處理站的用於生物 處理有機固體廢物的方法，所述方法包括以下步驟-連續或成批量地將廢物材料供給處理槽(1)中； -攪拌和使得所述材料從流入側(la)向流出側(lb)運動； 其特徵在於第一組螺旋推動器平行於處理槽(1)的流入側(la)前進，且 在運行結束時與該側垂直地沿預定軌跡前進，以便開始沿相反方向與 流入側平行地再次前進，從而攪拌和使材料向前運動，以便產生由平 行於流入側(la)的溝槽分開的一系列土墩，該土培在每個循環中都 朝著流出側(lb)前進，且它的速度能夠使每一部分物質都同時保持 在處理槽的第一盆(VI)中；螺旋推動器的運動將朝著在兩個相鄰處理盆之間的分離擋板(B)推動生物物質，從而使得所述物質跨越所述擋板(B);第二盆(V2)的螺旋推動器平行於處理槽(1)的流入側(la) 前進，且在運行結束時與該側垂直地沿預定軌跡前進，以便開始沿相 反方向與流入側平行地再次前進，從而攪拌和使材料運動，以便產生 由平行於流入側的溝槽分開的一系列土墩，該土墩在每個循環中都朝 著流出側(lb)前進，且它的速度能夠使每一部分物質都同時保持在 處理槽的第二盆(V2)中；重複上述階段，或者排出處理後的材料。
12、 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，通過管(18) 的通氣通過吸氣來進行，且吸入由各盆分成的各區域中的空氣流速不 同。
13、 根據權利要求12所述的方法，其特徵在於， -吸入中心區域C中的空氣流速小於吸入相鄰區域中的空氣； -在相鄰區域中的空氣量使得生物物質飽和氧；以及 -選擇朝著流出側(lb)的前進速度和在各盆(VI、 V2)的不同區域中的空氣量，以便在中心區域C中物質達到60和65'C之間的溫 度。
14、 根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，-在60 65-C溫度時的處理時間等於有機廢物在各盆中的過渡時 間的l/3;和/或-中心區域(C)的上遊和下遊的區域的溫度低於在中心區域(C) 中的溫度，優選為45 55t:溫度。
全文摘要
本發明涉及一種生物廢物處理站，該處理站1分成至少兩個處理盆V1、V2，各盆通過擋板B而與其它盆分離。擋板B有兩個壁B1和B2，一個壁朝著流入側，另一個壁朝著流出側，且各盆提供有至少一個機械攪拌工具，各盆提供有分成區域的通氣系統。
文檔編號C05F17/02GK101626996SQ200780037151
公開日2010年1月13日 申請日期2007年9月13日 優先權日2006年10月3日
發明者阿爾貝託·卡雷拉 申請人:Sct太陽雨神槍手技術有限公司