專利名稱：采用提高了所供入原料品質(zhì)的技術(shù)以制備生物氣的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備生物氣的方法和裝置，其采用了使供料至其中的原料品質(zhì)得到提聞的特定技術(shù)。
背景技術(shù)：
在制備生物氣的過程中，通常使用有機廢棄物和生物質(zhì)作為原料。但是，根據(jù)有機廢棄物的種類，這樣的主要原料含有大量的使制備生物氣中所用微生物的活性劣化的抑制性物質(zhì)(例如氨、硫化物、鹽、重金屬等)。這些抑制性物質(zhì)主要以水中的溶解物的形式(液態(tài))存在，而不會存在于固體部分中。當將有機廢棄物(固相和/或液相)直接引入?yún)捬跸磻?yīng)器中時，存在于有機廢棄物的液相中的抑制性物質(zhì)將使微生物的活性劣化，并使生物氣的生產(chǎn)率顯著下降，由此導致消化反應(yīng)器停止運轉(zhuǎn)(shut-down)。此外，由于固相中的有機廢棄物被供料至厭氧消化反應(yīng)器中，因此，需要很長的停留時間來分解所述有機廢棄物，并且會產(chǎn)生多種問題，例如增加消化反應(yīng)器的容量和/或設(shè)備成本。同時，由于厭氧微生物生長緩慢，因此為了保持所需量的微生物，由此使將要生成的生物氣的量最大化，在厭氧消化過程中，厭氧微生物必須在厭氧消化反應(yīng)器中停留很長時間。但是，常規(guī)的厭氧消化反應(yīng)器具有相對較小的容量并且不能使微生物在其中長時間停留，因此不能保證具有所需量的微生物。因此，產(chǎn)生的生物氣的量可能下降，由此遭遇故障或厭氧消化反應(yīng)器的功能受損。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于制備生物氣的方法和裝置，包括通過固液分離，從供料至厭氧消化反應(yīng)器的原料中除去抑制性物質(zhì)，由此適當?shù)乇３钟糜诋a(chǎn)生生物氣的微生物所需的活性之后，僅將固相泥漿引入?yún)捬跸磻?yīng)器。發(fā)明的概要為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于制備生物氣的裝置，包括厭氧消化反應(yīng)器，其中，原料的一部分被供料至所述厭氧消化反應(yīng)器，其中該部分不含抑制性物質(zhì)；第一固液分離器，其中，原料的另一部分被供料至所述第一固液分離器，其中該另一部分含有抑制性物質(zhì)，并且所述第一固液分離器將該另一部分分離成不含所述抑制性物質(zhì)的固相物質(zhì)和含有所述抑制性物質(zhì)的液相物質(zhì)；水解反應(yīng)器，其對得自所述第一固液分離器的所述固相物質(zhì)實施水解，并隨后將經(jīng)處理的物質(zhì)供料到所述厭氧消化反應(yīng)器中；以及泥漿濃縮器，其將得自所述第一固液分離器的所述液相物質(zhì)和所述厭氧消化反應(yīng)器的廢液(濾液)濃縮。
優(yōu)選的是，上述裝置還包括第二固液分離器，其對由所述厭氧消化反應(yīng)器所供料的經(jīng)消化的廢棄物實施固液分離，從而將所述液相物質(zhì)供料到所述泥漿濃縮器中。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于制備生物氣的方法，包括Ca)將包含抑制性物質(zhì)的原料的一部分分離成不含所述抑制性物質(zhì)的固相物質(zhì)和含有所述抑制性物質(zhì)的液相物質(zhì)；(b)使在步驟(a)中產(chǎn)生的所述固相物質(zhì)水解；(c)對不含所述抑制性物質(zhì)的所述原料的另一部分以及在步驟(b)中形成的經(jīng)水解的物質(zhì)進行厭氧消化，從而產(chǎn)生生物氣；以及Cd)使在步驟(a)中分離出的所述液相物質(zhì)和在步驟(c)中通過厭氧消化形成的廢液進行膜分離，從而使之濃縮。根據(jù)本發(fā)明，在將固液分離器中分離出的固相泥漿引入所述厭氧消化反應(yīng)器之前，可以通過使所述泥漿水解(通過高溫、高壓或臭氧處理等)，將包含在所述泥漿中的固相物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液相物質(zhì)。隨后，通過水解而轉(zhuǎn)化成液相物質(zhì)的溶解物(有機物質(zhì))被引入?yún)捬跸磻?yīng)器，在所述厭氧消化反應(yīng)器中，溶解物在短時間內(nèi)被厭氧微生物降解/吸收，由此能夠有效和高效地制備生物氣。 此外，將固液分離器中的含有大量厭氧微生物的處理液(濾液)引入泥漿濃縮器(即，膜分離裝置)，接著將厭氧微生物及其濃縮物分離，從而產(chǎn)生濃縮的泥漿。將這樣的濃縮泥漿返回至厭氧消化反應(yīng)器中或原料儲存箱中，由此維持厭氧消化反應(yīng)器中的大量的厭氧微生物，并能夠使微生物在其中長時間存在。附圖
簡要說明根據(jù)以下詳細說明并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他目的、特征以及其他優(yōu)點將更易于理解，其中圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于制備生物氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式在下文中，將結(jié)合附圖更詳細地描述本發(fā)明。圖I示意性地示出了本發(fā)明的用于制備生物氣的裝置的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的用于制備生物氣的裝置具有以下構(gòu)造第一固液分離器10、水解反應(yīng)器20、厭氧消化反應(yīng)器30、第二固液分離器40和泥漿濃縮器50依次設(shè)置。首先，用于制備生物氣的原料分為不含抑制性物質(zhì)的部分和含有抑制性物質(zhì)的另一部分，其中，將不含所述抑制性物質(zhì)的前者直接引入?yún)捬跸磻?yīng)器30中，而通過第一固液分離器10和水解反應(yīng)器20將含有所述抑制性物質(zhì)的后者供料至同一厭氧消化反應(yīng)器30。第一固液分離器10將含有所述抑制性物質(zhì)的原料分成固相物質(zhì)(不含所述抑制性物質(zhì))和液相物質(zhì)(含有所述抑制性物質(zhì))。將從所述原料中分離出來的固相物質(zhì)(不含所述抑制性物質(zhì))引入水解反應(yīng)器20中，在所述水解反應(yīng)器20中，所述固相物質(zhì)在高溫和高壓下進行水解(或者同時向其中添加氧化劑)，隨后將其轉(zhuǎn)化成液相物質(zhì)并供料至厭氧消化反應(yīng)器30。另一方面，從第一固液分離器10中所述原料中分離出來的液相物質(zhì)(含有抑制性物質(zhì))沒有被引入?yún)捬跸磻?yīng)器30中，而是被供料至位于所述裝置末端的泥漿濃縮器50中，由此防止由于抑制性物質(zhì)的存在而導致厭氧消化反應(yīng)器的效率下降。
由于厭氧消化反應(yīng)器30的濾液(廢液)含有大量的固體(TS 10%至20%)，因此為了降低對泥漿濃縮器50的負荷，所述廢液首先進入第二固液分離器40。第二固液分離器40對廢液進行固液分離，以將由此分離出的液相物質(zhì)供料至泥漿濃縮器50，同時將經(jīng)脫水的濾餅作為固體物質(zhì)排放出去。因此，僅將在第一和第二固液分離器10和40中分離出的負荷減小的廢水引入泥漿濃縮器50中，而含有大量厭氧微生物的濃縮泥漿被返回至厭氧消化反應(yīng)器30或原料儲存箱中。另一方面，泥漿濃縮器50可以包括膜分離裝置等。當在第一固液分離器10中分離含有抑制性物質(zhì)的原料以制備液相物質(zhì)時，也產(chǎn)生了溶解的有機物質(zhì)。但是，如下表I所示，由于溶解有機物質(zhì)的可溶性化學需氧量(SCOD)大大低于總化學需氧量(TC0D)，因此溶解的有機物質(zhì)基本上不會影響生物氣的產(chǎn)量。常規(guī)有機廢棄物的特性如表I所示，各種物質(zhì)對厭氧微生物的抑制性及其濃度如表2所示。表I 常規(guī)有機廢棄物的特性
￥1I動物廢棄物I食物廢棄物
pH6.085702
TCODcr(g/L)~ 164. 8207.6
S CODcr (g/L) 75.2106. O
NH4-N (g/L) 4 8 70
Cr (g/L)ΤΓ87 5
TS (%)δΓδ14.8
VS (%)θΓθΤΓθ表2各種物質(zhì)對厭氧微生物的抑制性及其濃度
物質(zhì)抑制濃度(mg/L)
氨1，500
紳1.6
I
00權(quán)利要求
1.一種用于制備生物氣的裝置，包括厭氧消化反應(yīng)器，其中，原料的一部分被供料至所述厭氧消化反應(yīng)器，其中該部分不含抑制性物質(zhì)；第一固液分離器，其中，所述原料的另一部分被供料至所述第一固液分離器，其中所述另一部分含有所述抑制性物質(zhì)，并且所述第一固液分離器將該另一部分分離成不含所述抑制性物質(zhì)的固相物質(zhì)和含有所述抑制性物質(zhì)的液相物質(zhì)；水解反應(yīng)器，其對得自所述第一固液分離器的所述固相物質(zhì)實施水解，并隨后將經(jīng)處理的物質(zhì)供料到所述厭氧消化反應(yīng)器中；以及泥漿濃縮器，其將得自所述第一固液分離器的所述液相物質(zhì)和所述厭氧消化反應(yīng)器的廢液濃縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，還包括第二固液分離器，以對由所述厭氧消化反應(yīng)器所供料的經(jīng)消化的廢棄物實施固液分離，從而將液相物質(zhì)供料至所述泥漿濃縮器中。
3.一種用于制備生物氣的方法，其包括以下步驟(a)將包含抑制性物質(zhì)的原料的一部分分離成不含所述抑制性物質(zhì)的固相物質(zhì)和含有所述抑制性物質(zhì)的液相物質(zhì)；(b)使在步驟(a)中產(chǎn)生的所述固相物質(zhì)水解；(C)對不含所述抑制性物質(zhì)的所述原料的另一部分以及在步驟(b)中形成的經(jīng)水解的物質(zhì)進行厭氧消化，從而制備生物氣；以及Cd)使在步驟(a)中分離出的所述液相物質(zhì)和在步驟(c)中通過厭氧消化形成的廢液經(jīng)過膜分離，從而使之濃縮。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備生物氣的方法和裝置，其能夠提高所供入的原料的品質(zhì)。在所述原料中，不含抑制性物質(zhì)的部分被直接引入?yún)捬跸磻?yīng)器中，而含有所述抑制性物質(zhì)的另一部分被引入第一固液分離器中，并被分離成不含所述抑制性物質(zhì)的固相物質(zhì)和含有所述抑制性物質(zhì)的液相物質(zhì)。將所述第一固液分離器中的固相物質(zhì)水解后供應(yīng)到厭氧消化反應(yīng)器中。所述厭氧消化反應(yīng)器中的廢液和所述第一固液分離器中的液相物質(zhì)通過泥漿濃縮器而被濃縮。通過對原料進行固液分離，僅將除去了抑制性物質(zhì)的固相泥漿供料至厭氧消化反應(yīng)器中，由此適當?shù)乇３至擞糜谥苽渖餁獾奈⑸锏乃杌钚浴?br> 文檔編號C10L3/08GK102933508SQ201180027629
公開日2013年2月13日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者陰榮鎮(zhèn), 吳祺亮, 金樟圭, 石憲, 劉明眾, 李龍 申請人:富康科技株式會社