專利名稱：對生物質(zhì)進行物理和生物處理的方法以及實施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對生物質(zhì)(biomasse)進行物理和生物處理的方法和實施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，城市、工業(yè)和農(nóng)業(yè)源的流出物可以利用這些流出物中自然存在或非自然存在的微生物(細菌等)通過生物方法進行處理。
生物處理的原理是將有機流出物轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水，并放出熱量。該原理會有物質(zhì)損失(perte de matière)。
因此在生物處理時，微生物從有機流出物中吸取營養(yǎng)，從而能夠?qū)⑦@些有機流出物分解。微生物(也叫做生物質(zhì)或生物料漿)的數(shù)量隨著有機流出物的降解而增加。
根據(jù)所采用的生物處理的類型，存在著或多或少但始終不能忽略數(shù)量的生物質(zhì)。
所述生物質(zhì)構(gòu)成殘渣，其具有的(農(nóng)業(yè)等)價值成本或消除(焚燒等)成本越來越高。
生物處理時，一般通過利用微生物的自然老化(25到30天)來實現(xiàn)生物質(zhì)的降解。
所述自然死亡的微生物被更年輕的微生物吸收(消耗)。在每個周期，物質(zhì)量將減少并產(chǎn)生二氧化碳、水和熱。
一種用于減少生物質(zhì)生成的技術(shù)在于通過破壞這些生物質(zhì)，來縮短微生物的生命周期。
一種破壞技術(shù)在于使這些微生物在連續(xù)流類型的過程中承受高壓，如文件WO 01/016037和WO 00/07946中所教導(dǎo)的。實際上，這種破壞是不完善的。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供可以改進生物質(zhì)破壞的方法。本發(fā)明的另一目的是將致病微生物或不希望的微生物轉(zhuǎn)換成普通微生物。這些致病微生物例如可能存在于制藥工業(yè)的流出物中，以及存在于醫(yī)療中心等的流出物中。
利用對有機流出物進行物理和生物處理的方法即可達到本發(fā)明的這些目的，在該類型的方法中，在至少一生物處理區(qū)內(nèi)通過微生物分解所述有機流出物，其特征在于[13]-a)回收來自所述生物處理的一生物質(zhì)批組；[14]-b)用該生物質(zhì)批組(fraction de biomasse)充填一壓縮儲存器；[15]-c)隔閉該壓縮儲存器；[16]-d)將該壓縮儲存器置于特高壓力下(利用或未利用氣體的存在)，以便毀壞或破壞處于所述批組中的微生物；[17]-e)使該壓縮儲存器重新降至大氣壓；并且[18]-f)將經(jīng)過如此處理的所述批組重新注入所述生物處理區(qū)中，或者重新注入一個或多個其他的生物處理區(qū)中。
與現(xiàn)有技術(shù)的方法相反，符合本發(fā)明的方法是一種批量方法，這種方法允許封裝每批量的生物質(zhì)，并將其帶到明顯高于現(xiàn)有技術(shù)中壓力的壓力下。因此，對微生物的破壞有效得多。
根據(jù)該方法的其他選擇性特征[21]-利用或不利用氣體，使所述的生物料漿批組承受一介于380bar到10 000bar之間的壓力；[22]-多次依次實施所述步驟a)至f)；[23]-在所述步驟a)與b)之間將所述的生物質(zhì)批組增稠。
本發(fā)明還涉及一用于實施上述方法的壓縮儲存器，該儲存器包括一具有高機械強度的主體，所述主體在兩端部被兩個封塞封閉，密封部件設(shè)置成用于保證該主體被這些封塞密封封閉，所述的各個封塞被所述生物質(zhì)批組的輸入部件或者輸出部件從一側(cè)穿過，閥門部件設(shè)置用于選擇性地封堵所述的輸入部件或輸出部件，所述兩個封塞的至少之一被特高壓力下的液體注入部件穿過。
根據(jù)該壓縮儲存器的其他選擇性特征[26]-所述閥門部件包括閥門和被所述封塞予以保持的閥座；[27]-所述密封部件包括在所述閥座周圍的墊件、以及楔子，所述楔子被所述封塞束緊，以便施加一徑向支靠著所述閥座的作用力；[28]-所述閥門安裝在動作管上，所述液體可在所述動作管內(nèi)部流動。
本發(fā)明還涉及一實施符合如上所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備的特征在于它包括[30]-一生物處理區(qū)；[31]-一符合前面所述的壓力儲存器；[32]-輸送部件，其將所述生物質(zhì)批組從所述處理區(qū)輸送到所述壓縮儲存器中；[33]-加壓部分，其將所述壓縮儲存器置于特高壓力下；以及[34]-輸送部件，其將所述生物質(zhì)批組從所述壓縮儲存器向所述處理區(qū)或向其他生物處理區(qū)輸送。
根據(jù)該設(shè)備的其他選擇性特征[36]-所述特高壓力施加部件包括一泵，該泵能夠利用或不利用氣體產(chǎn)生一介于380bar到10 000bar之間的壓力；[37]-該設(shè)備包括一增稠系統(tǒng)，該增稠系統(tǒng)間置于所述處理區(qū)與所述輸送部件之間。
為了更好地表示本發(fā)明，附圖1和2示意性地表示可以實施符合本發(fā)明的所述方法的設(shè)備的兩個例子。
至于圖3和4，它們分別為可以作為圖1和2設(shè)備一部分的格腔式破碎機(désintégrateur cellulaire)的立面圖和軸向剖面圖。
具體實施例方式正如可以在圖1中看到的，該設(shè)備包括一處理區(qū)1，該處理區(qū)典型地由一生物反應(yīng)器(如法國專利申請n°97 00116中所教導(dǎo)的)構(gòu)成。
該設(shè)備另外包括一格腔式破碎機3，該破碎機包括一壓縮儲存器5和一與該儲存器進行流體連通的加壓系統(tǒng)7。
加壓系統(tǒng)7可以包括一特高壓泵，該泵能夠在儲存器5內(nèi)產(chǎn)生一介于380bar到10 000bar的壓力。
該儲存器5本身一方面通過一供應(yīng)系統(tǒng)9、且另一方面通過一排出系統(tǒng)11與處理區(qū)1進行流體連通。
通過13，將一種待處理的有機流出物引入到生物處理區(qū)1中。生物處理區(qū)1含有能夠使有機流出物降解的微生物。
因而在處理區(qū)1內(nèi)部進行生物降解的過程。
上述過程一旦完成，則使供應(yīng)系統(tǒng)9投入運行，以便將位于處理區(qū)1中的一生物質(zhì)批組(fraction de biomasse)充填到壓縮儲存器5中。
當(dāng)儲存器5被充滿時，隔閉該儲存器，并使加壓系統(tǒng)7投入運行，以便給儲存器5施加壓力。
在該壓力升高的作用下，位于儲存器5內(nèi)的微生物的膜被破壞或破裂，因此將這些微生物轉(zhuǎn)換為簡單的惰性有機物。
一旦完成該操作，使加壓系統(tǒng)7停止，并通過一大氣壓回復(fù)系統(tǒng)14使位于儲存器5內(nèi)的有機物重新降低到常壓。
然后使排出系統(tǒng)11投入運行，以便將該生物物質(zhì)輸送到處理區(qū)1內(nèi)或送往另一處理區(qū)。
將所有這些操作重復(fù)必需的次數(shù)。
正如通過上面的描述了解到的，使一生物質(zhì)批組在一封閉圍腔內(nèi)承受一特高壓力，這可以非常有效地毀壞或破壞處于該批組中的微生物的膜，且因此這些微生物處于減小為簡單的惰性有機物的狀態(tài)。
當(dāng)所述惰性有機物被注入到一生物處理區(qū)中時，它將作為其他活的微生物的養(yǎng)料。
所述的其他微生物通過消耗該惰性有機物而將該惰性有機物基本轉(zhuǎn)換為它們生長發(fā)育所需的蛋白質(zhì)，以及二氧化碳、水和熱，其中所述水被重新排到生物處理區(qū)中。
因此在每個周期，生物質(zhì)的總質(zhì)量得以減少。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上面描述的并示于圖1的實施例。該實施例作為非限定性的示例給出。
因此，例如可以將從生物處理區(qū)1中提取的所述生物質(zhì)批組收集到一增稠系統(tǒng)17(見圖2)中，然后再將其送到格腔式破碎器3的壓縮儲存器5內(nèi)。
由于消除了生物質(zhì)的一部分水，這樣對于一相同的體積，可將最多量的微生物輸送到所述格腔式破碎器中。
作為單純的示例，圖3和4中表示一可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)適用的格腔式破碎器3的例子。
該破碎器包括一例如為柱形的壓縮儲存器5，該儲存器由一高機械強度的材料例如鋼制成。
壓縮儲存器5在其兩端部被封塞15、17封閉，所述封塞15、17例如由鋼制成，并且它們借助適當(dāng)?shù)穆菁y被旋擰到儲存器5中。
儲存器5的內(nèi)表面優(yōu)選地包括一不銹金屬襯套18。
一閥座19、21固定在每個封塞位于儲存器5內(nèi)側(cè)的表面上。
一特高壓力式墊件23、25位于每個閥座19、21與儲存器5的不銹金屬襯套18之間。
儲存器5的內(nèi)表面與襯套18之間有兩個楔形零件27、29，封塞15、17在這兩個楔形零件上施加軸向推力，襯套18借助于所述軸向推力貼靠著墊件23、25，因此增強了儲存器5的密封性。
一待處理的生物質(zhì)批組的輸入管道31或輸出管道33穿過每個封塞15、17及每個閥座19、21，這些管道分別與供應(yīng)系統(tǒng)9和排出系統(tǒng)11連接。
空心管35、37位于管道31、33的內(nèi)部，閥門(或活門)39、41位于所述空心管的端部，這些閥門本身又被這些空心管穿過。
可以通過泵7(見圖1和2)供給這些空心管以特高壓力下的液體(如水)。
這些空心管另外還允許通過一大氣壓回復(fù)活門14(見圖1和圖2)，將儲存器5置于大氣壓力下。另外，可以考慮在這些空心管上連接測壓傳感器和取樣插頭(prise d′échantillons)。
另外，這些空心管35、37例如可以通過帶有作動筒的馬達43、45被軸向地促動，借助于此，所述閥門39、41可以遠離或貼靠它們各自的閥座19、21，因此允許儲存器5選擇性地與管道31、33連通(并因此使該儲存器連通大氣)，或者關(guān)閉該儲存器。
為了進行格腔式破碎機3的充填，打開兩閥門39、41，這樣允許所述的經(jīng)管道31進入的待處理生物質(zhì)批組將剛被處理過的生物質(zhì)批組經(jīng)由管道33驅(qū)離。
然后關(guān)閉兩閥門39、41，并通過空心管35、37的其中之一或通過這兩個管道在特高壓力下注入液體，這會在處理過程中導(dǎo)致所述生物質(zhì)批組的微生物遭到破壞。
此后，逐漸打開閥門39，以使儲存器5的壓力下降至大氣壓，并且可以重新開始下一周期。
權(quán)利要求
1.對有機流出物進行物理和生物處理的方法，在該類型的方法中，在至少一生物處理區(qū)(1)內(nèi)通過微生物分解所述有機流出物，其特征在于-a)回收來自所述生物處理的一生物質(zhì)批組；-b)用該生物質(zhì)批組充填一壓縮儲存器(5)；-c)隔閉該壓縮儲存器(5)；-d)將該壓縮儲存器(5)置于特高壓力下(利用或未利用氣體的存在)，以便毀壞或破壞處于所述批組中的微生物；-e)使該壓縮儲存器(5)重新降至大氣壓；并且-f)將經(jīng)過如此處理的所述批組重新注入所述生物處理區(qū)(1)中，或者重新注入一個或多個其他的生物處理區(qū)中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用或不利用氣體，使所述生物料漿批組承受一介于380bar到10000bar之間的壓力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，多次依次實施所述步驟a)至f)。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述步驟a)與b)之間將所述的生物質(zhì)批組增稠。
5.用于實施權(quán)利要求1至4中任一項所述方法的壓縮儲存器(5)，該儲存器包括一具有高機械強度的主體，所述主體在兩端部被兩個封塞(15、17)封閉，密封部件(23、25)設(shè)置成用于保證該主體被這些封塞(15、17)密封封閉，所述的各個封塞(15、17)被所述生物質(zhì)批組的輸入部件或者輸出部件從一側(cè)穿過，閥門部件(39、41)設(shè)置成用于選擇性地封堵所述的輸入部件或輸出部件，所述兩個封塞(15、17)的至少之一被特高壓力下的液體注入部件穿過。
6.如權(quán)利要求5所述的儲存器(5)，其特征在于，所述閥門部件包括閥門(39、41)和被所述封塞(15、17)予以保持的閥座(19、21)。
7.如權(quán)利要求6所述的儲存器，其特征在于，所述密封部件包括在所述閥座(19、21)周圍的墊件(23、25)、以及楔子(27、29)，所述楔子被所述封塞(15、17)束緊，以便施加一徑向支靠著所述閥座(19、21)的作用力。
8.如權(quán)利要求6或7所述的儲存器，其特征在于，所述閥門(39、41)安裝在動作管上，所述液體可在所述動作管內(nèi)部流動。
9.實施權(quán)利要求1至4中任一項所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括-一生物處理區(qū)(1)；-一符合權(quán)利要求5至8中任一項所述的壓縮儲存器(5)；-輸送部件(9)，其將所述生物質(zhì)批組從所述處理區(qū)(1)輸送到所述壓縮儲存器(5)中；-加壓部件(7)，其使所述壓縮儲存器(5)置于特高壓力下；以及-輸送部件(11)，其將所述生物質(zhì)批組從所述壓縮儲存器(5)向所述處理區(qū)(1)或向另一生物處理區(qū)輸送。
10.如權(quán)利要求9所述的用于實施權(quán)利要求2所述方法的設(shè)備，其特征在于，所述特高壓力施加部件包括一泵(7)，該泵能夠利用或不利用氣體產(chǎn)生一介于380bar到10000bar之間的壓力。
11.如權(quán)利要求9或10所述的用于實施權(quán)利要求4所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一增稠系統(tǒng)(17)，該增稠系統(tǒng)間置于所述處理區(qū)(1)與所述輸送部件(9、11)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及對有機流出物進行物理和生物處理的方法，在該類型的方法中，在至少一生物處理區(qū)(1)內(nèi)通過微生物分解所述有機流出物。根據(jù)所述方法a)回收來自所述生物處理的一生物質(zhì)批組；b)用該生物質(zhì)批組充填一壓縮儲存器(5)；c)隔閉該壓縮儲存器(5)；d)將該壓縮儲存器(5)置于特高的壓力下(利用或未利用氣體的存在)，以便毀壞或破壞處于所述批組中的微生物；e)使該壓縮儲存器(5)重新降至大氣壓；并且f)將經(jīng)過如此處理的所述批組重新注入所述生物處理區(qū)(1)中，或者重新注入一個或多個其他的生物處理區(qū)中。
文檔編號C02F3/12GK101039745SQ200580035088
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者A·C·M·G·布朗 申請人:加爾布菲爾法國公司