專利名稱：固體有機廢物的厭氧發(fā)酵方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在反應池中厭氧發(fā)酵有機固體物質(zhì)的方法，其中厭氧池中含有有機固體物質(zhì)和厭氧液體，將漂浮在產(chǎn)甲烷液體上的一層漂浮物從上述反應池的進料端排向排放端，且在漂浮層下面的產(chǎn)甲烷液體中引發(fā)產(chǎn)甲烷反應，并將液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上。
美國專利US-A-4334997描述了這種方法。
固體廢物特別可包括蔬菜、水果、花園廢物、家庭廢物以及有機工業(yè)廢物。
使用發(fā)酵法凈化污水和加工糞肥已經(jīng)有幾十年了。發(fā)酵不僅能產(chǎn)生生物氣體，還能使污水或污泥穩(wěn)定化。然而，也越來越多地用發(fā)酵法處理農(nóng)業(yè)-工業(yè)廢物和家庭廢物(如蔬菜、水果和花園廢物)。
當采用完全混合式反應器或塞流式反應器時，待發(fā)酵處理的廢物和微生物(產(chǎn)甲烷污泥)的停留時間是相等的。然而，產(chǎn)甲烷菌的生長速度相當?shù)?，結(jié)果使微生物的停留時間和待發(fā)酵物質(zhì)的停留時間都比較長(20-30天)。這要求反應池比較長。盡管已知有些系統(tǒng)將發(fā)酵物質(zhì)和產(chǎn)甲烷微生物的停留時間分開了，但這些系統(tǒng)通常使用了帶有復雜的發(fā)酵物質(zhì)和產(chǎn)甲烷微生物分離系統(tǒng)的多個反應器。使這些系統(tǒng)產(chǎn)量，運行費用也高。
在上述美國專利說明書的方法中，移動和排放漂浮層不在產(chǎn)甲烷液體區(qū)中進行。換句話說，漂浮層和產(chǎn)甲烷污泥的停留時間互不相同。噴射在漂浮層的液體是無氧水，它對漂浮層只有運輸?shù)墓δ?。要將液體劇烈地噴射在漂浮層上和漂浮層中，以進行混合，結(jié)果漂浮層的固體被噴到產(chǎn)甲烷液體中，以減小漂浮層的厚度。在每一種情況下，都不可能使漂浮層中的成分發(fā)酵。有漂浮層是很麻煩的事，因此要盡可能地使它薄。并盡可能快地從反應器中排走漂浮層。
本發(fā)明的目的是在漂浮層中產(chǎn)生可控的發(fā)酵反應。
為實現(xiàn)這一目的，前述方法的特征在于，從漂浮層下面的產(chǎn)甲烷區(qū)，抽取液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上，以便在漂浮層中引發(fā)發(fā)酵反應，并借助于滲透作用，從漂浮層除去發(fā)酵產(chǎn)物酸，把它們輸送到漂浮層下面的產(chǎn)甲烷區(qū)，使漂浮層以可控的方式移動以使得漂浮層中發(fā)生上述發(fā)酵反應。
可以在反應器的外面使固體廢物與厭氧污泥相混合，但是優(yōu)選地在反應器的混合段進行上述混合。
在混合過程中，周期性地除去下沉的重物質(zhì)。
須將厭氧污泥保持所希望的溫度，以達到適宜的發(fā)酵效能。在有中溫細菌存在的情況下，意味著溫度要在大約30-40℃之間，而在有高溫細菌存在的情況下，溫度最好在大約55-65℃之間。
根據(jù)本發(fā)明，借助于輕固體物質(zhì)的自發(fā)漂浮和微生物的自發(fā)下沉，可使所述的兩種物質(zhì)分離開，這兩種物質(zhì)分別以它們各自的時間充分發(fā)酵。重要的一點是將來自產(chǎn)甲烷區(qū)的液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上，由此在漂浮層中進行發(fā)酵。
產(chǎn)甲烷區(qū)產(chǎn)生的生物氣體向上流動，鼓泡穿過漂浮層，結(jié)果，一方面，增強了漂浮作用，另一方面，使漂浮層發(fā)生了混合和破裂。如果從產(chǎn)甲烷區(qū)排走液體，可以加強這種混合作用，這種方法還能改進固體物質(zhì)的吸入和混合。
1-2米厚的漂浮層受到某種程度的破壞，如果在不同的地點，通過將生成的生物氣體注入反應器底部，可使至少一部分生物氣體循環(huán)，反應器中的物質(zhì)能更充分地混合。
在反應器中，漂浮層中發(fā)酵物質(zhì)的停留時間大約為5天。在這段時間里，采用機械方式使漂浮層向反應器的排放端移動。
在反應器的排放端，漂浮層被推到形成水封的擋板下方，或借助于另一種機械方式排走?？梢哉{(diào)節(jié)擋板，以便調(diào)整漂浮層的厚度。
本發(fā)明還涉及一種采用上述方法的反應器，該反應器包括一個帶進料端和排放端的反應池，進料端用于使固體廢物與厭氧液體進行混合，排放端用于使漂浮層漂浮在產(chǎn)甲烷液體上；使漂浮層從進料端向排放端移動的裝置；將液體噴射在漂浮層中和/或漂浮層上的裝置；以及借助于水封，將漂浮層排出反應器的裝置，在排放端液體與位于漂浮層下面的污泥是分開的。
從上述美國專利US-A-4334997可以知道這種反應器。
為了能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法，將液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上的裝置與從漂浮層下面產(chǎn)甲烷區(qū)抽取液體的管線是相連的。
在這種情況下，可設置用于排放反應器中生成的生物氣體的裝置，它們安裝在反應器底部的不同位置上。
使漂浮層移動的裝置可以包括水力轉(zhuǎn)動葉片，它沿漂浮層向前移動的方向用鉸鏈固定，在上述鉸接葉片的移動過程中，葉片只能在漂浮層中作向下的直線移動，并且，當它到達大約垂直位置時，會向上移動到伸出漂浮層的位置，最后，轉(zhuǎn)動到初始位置。葉片還可以沿著平行四邊形的路徑作機械運動，即沿反應器排放端的方向順序斜向前，斜向后上方，最后沿反應器進料端方向運動。
下面根據(jù)展示本發(fā)明反應器的附圖
詳細描述本發(fā)明的內(nèi)容。
附圖顯示的頂部密封的反應器1由混合部分2和發(fā)酵部分3組成。
一個輸送固體有機廢物如蔬菜、水果和花園廢物的傳送帶4設置在轉(zhuǎn)筒篩5的上面，借助于其排放端打散固體有機廢物，轉(zhuǎn)筒篩5能夠從廢物中分離出非常粗糙的物質(zhì)，如樹枝、汽車輪胎和混凝土塊，穿過轉(zhuǎn)筒篩的物質(zhì)構(gòu)成了發(fā)酵材料。非常粗糙的物質(zhì)落入貯存區(qū)6，其它材料穿過篩孔和水封進口7落到混合部分2中。在上述部分中，石頭、玻璃、陶瓷、金屬和粗砂沉到底部，反應器中新到達的待發(fā)酵組分和產(chǎn)甲烷微生物混合在一起。然后，在混合部分，借助于加熱/混合單元8，將該混合物加熱到25-70℃的溫度范圍內(nèi)，優(yōu)選地是30-40℃(中溫)之間或55-65℃(高溫)之間。加熱/混合單元由雙層垂直套管噴嘴組成，熱水從其管口中流出。借助于一個抓斗9經(jīng)常性地將沉淀并覆蓋在混合部分底部的沉淀物排走。
在發(fā)酵部分3中，發(fā)生了生物轉(zhuǎn)變，結(jié)果，借助于因生物氣體氣泡的上升而產(chǎn)生的纖維物質(zhì)的上升和漂浮，而形成了厚度為1-2米的漂浮層10。借助于水力驅(qū)動葉片11沿反應器排放端14的方向推動上升漂浮層，其排放端也是水封的。在上述排放端之前有一個擋板13和柱塞12，用于推動漂浮層10的發(fā)酵物質(zhì)從擋板下面穿過擋板13流向水封14，使其落入排放區(qū)。葉片11沿漂浮層向前的方向鉸接轉(zhuǎn)動，同時，作向下的直線移動。當所述的葉片到達垂直位置時，它們向上移動，并轉(zhuǎn)向初始位置。
漂浮層中的物質(zhì)在大約5天長的、從進口7到出口12的運動過程中，有機物質(zhì)被水解和酸化，同時漂浮層中生成了甲烷。當pH值在6-7之間時，固體物質(zhì)如淀粉和蛋白質(zhì)被生物轉(zhuǎn)化成溶解物質(zhì)如糖、乙酸和氨基酸。由于萬一漂浮層被高度酸化，生物分解過程將會停止，因此酸化產(chǎn)物不能積累。通過穿過緩沖液體漂浮層的滲透，借助于管線16和濾網(wǎng)17從產(chǎn)甲烷區(qū)排走緩沖液體，而從漂浮層向產(chǎn)甲烷區(qū)下部排放酸化產(chǎn)物，并借助于管線18和噴頭19使緩沖液體再回流到漂浮層中和/或漂浮層上。排走液體有助于漂浮層中的發(fā)酵。
在漂浮層10的下面，溶解的酸化產(chǎn)物在產(chǎn)甲烷微生物的作用下被轉(zhuǎn)變成生物氣體。所述的生物氣體向上流動，并在鼓泡穿過漂浮層之后，借助于管線20離開反應器，由此引起了額外混合和漂浮層的斷裂。結(jié)果，不會形成表殼、靜區(qū)或死區(qū)。
借助于管線20使生物氣體流到罐21中，在這里去除泡沫。從這里，借助于排放管22使氣體流向例如一個發(fā)生器。管線22的支管23引走部分生物氣體，在使生物氣體穿過壓縮器24之后，使它回到多條開口位于反應器最底部的管線27中。上述額外的生物氣體加劇了產(chǎn)甲烷區(qū)的混合，并由此加劇了漂浮層的破裂。
借助于管線16從產(chǎn)甲烷區(qū)排走的液體，除了用于上述穿過漂浮層的滲透以外，還能夠用于改善發(fā)酵物質(zhì)的供應和混合(見管線25)，以及用于噴洗通過抓斗9收集的物質(zhì)(見管線26)。
漂浮層的酸度在6-7之間，產(chǎn)甲烷污泥的酸度在7-8之間。
上述反應器和方法最重要的優(yōu)點是，無需復雜裝置，就可使物質(zhì)在漂浮層和產(chǎn)甲烷區(qū)的停留時間不同。在漂浮層，物料的停留時間大約是5天，而在產(chǎn)甲烷區(qū)，停留時間取決于于物質(zhì)的含量(通常小于7％)，例如可以是20天。此外，漂浮層本身的發(fā)酵作用也加強了。
發(fā)酵后排放的物質(zhì)例如可以被處理成混合肥料。
對從產(chǎn)甲烷區(qū)排放的污泥進行離心分離，結(jié)果一方面分離成水，另一方面分離成固體物質(zhì)和產(chǎn)甲烷菌。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以作各種改進和補充。
權(quán)利要求
1.厭氧發(fā)酵有機固體物質(zhì)的方法，在反應池中有固體物質(zhì)和厭氧液體的混合物，其中使漂浮在產(chǎn)甲烷液體上的一層物質(zhì)從進料端移向所述的反應器的排放端，在漂浮層下面的產(chǎn)甲烷液體中引發(fā)發(fā)酵反應，并將液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上，其特征在于從漂浮層下面的產(chǎn)甲烷區(qū)，抽取液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上，以在漂浮層中引發(fā)發(fā)酵反應，并借助于滲透作用，從漂浮層除去發(fā)酵產(chǎn)物酸，并把它們輸送到漂浮層下面的產(chǎn)甲烷區(qū)，使漂浮層以可控的方式移動，在漂浮層中發(fā)生上述發(fā)酵反應。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在反應器的混合段混合固體廢物和厭氧污泥。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在混合過程中，周期性地除去下沉的重物質(zhì)。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于來自產(chǎn)甲烷區(qū)的液體也用于改進固體物質(zhì)的吸入和混合。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于通過在反應器底部的不同位置注入所述的生物氣體，至少使部分生物氣體循環(huán)。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于采用機械裝置使漂浮層移向反應器的排放端。
7.實施上述權(quán)利要求之一所述方法的反應器，包括一個帶進料端和排放端的反應池，進料端用于使固體廢物與厭氧液體進行混合，排放端用于使漂浮層漂浮在產(chǎn)甲烷液體上；一個使漂浮層從進料端向排放端移動的裝置；一個將液體噴射在漂浮層中和/或漂浮層上的裝置；以及借助于水封，將漂浮層排出反應器的裝置，在排放端液體與位于漂浮層下面的污泥是分開的，其特征在于將液體噴射到漂浮層中和/或漂浮層上的裝置與從漂浮層下面產(chǎn)甲烷區(qū)抽取液體的管線是相連的。
8.如權(quán)利要求7所述的反應器，其特征在于用于排放反應器中生成的生物氣體的裝置安裝在反應器底部的不同位置上。
9.如權(quán)利要求7或8所述的反應器，其特征在于機械裝置以可控的方式，使反應器中生成的漂浮層移向反應器的排放端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體有機廢物的厭氧發(fā)酵方法和裝置，使固體廢物與液態(tài)物料尤其是厭氧污泥相混合，將混合物的溫度加熱到25-70℃之間，優(yōu)選地是30-40℃(中溫)之間和55-65℃(高溫)之間。借助于輕物料的上升和漂浮，通過在反應器中進行上述混合，固體物料層(10)漂浮在產(chǎn)甲烷區(qū)上。上述漂浮層從反應器的進料端(7)或混合段(2)向排放端(14)移動，在漂浮層中發(fā)生了固體物質(zhì)的水解和酸化。借助于排放端(14)排放發(fā)酵后的漂浮層，在漂浮層下的產(chǎn)甲烷區(qū)，液體和污泥的停留時間是不相同的。
文檔編號B09B3/00GK1158635SQ9519494
公開日1997年9月3日 申請日期1995年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月7日
發(fā)明者梅內(nèi)·萬多克, 耶勒·法貝爾 申請人:帕奎斯固體廢物處理公司, 環(huán)球環(huán)保工程有限公司