[发明专利]采用提高了所供入原料品质的技术以制备生物气的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备生物气的方法和装置，其采用了使供料至其中的原料品质得到提高的特定技术。

背景技术

在制备生物气的过程中，通常使用有机废弃物和生物质作为原料。但是，根据有机废弃物的种类，这样的主要原料含有大量的使制备生物气中所用微生物的活性劣化的抑制性物质（例如氨、硫化物、盐、重金属等）。这些抑制性物质主要以水中的溶解物的形式（液态）存在，而不会存在于固体部分中。

当将有机废弃物（固相和/或液相）直接引入厌氧消化反应器中时，存在于有机废弃物的液相中的抑制性物质将使微生物的活性劣化，并使生物气的生产率显著下降，由此导致消化反应器停止运转（shut-down）。此外，由于固相中的有机废弃物被供料至厌氧消化反应器中，因此，需要很长的停留时间来分解所述有机废弃物，并且会产生多种问题，例如增加消化反应器的容量和/或设备成本。

同时，由于厌氧微生物生长缓慢，因此为了保持所需量的微生物，由此使将要生成的生物气的量最大化，在厌氧消化过程中，厌氧微生物必须在厌氧消化反应器中停留很长时间。但是，常规的厌氧消化反应器具有相对较小的容量并且不能使微生物在其中长时间停留，因此不能保证具有所需量的微生物。因此，产生的生物气的量可能下降，由此遭遇故障或厌氧消化反应器的功能受损。

发明内容

发明的目的

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于制备生物气的方法和装置，包括：通过固液分离，从供料至厌氧消化反应器的原料中除去抑制性物质，由此适当地保持用于产生生物气的微生物所需的活性之后，仅将固相泥浆引入厌氧消化反应器。

发明的概要

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于制备生物气的装置，包括：厌氧消化反应器，其中，原料的一部分被供料至所述厌氧消化反应器，其中该部分不含抑制性物质；第一固液分离器，其中，原料的另一部分被供料至所述第一固液分离器，其中该另一部分含有抑制性物质，并且所述第一固液分离器将该另一部分分离成不含所述抑制性物质的固相物质和含有所述抑制性物质的液相物质；水解反应器，其对得自所述第一固液分离器的所述固相物质实施水解，并随后将经处理的物质供料到所述厌氧消化反应器中；以及泥浆浓缩器，其将得自所述第一固液分离器的所述液相物质和所述厌氧消化反应器的废液（滤液）浓缩。

优选的是，上述装置还包括第二固液分离器，其对由所述厌氧消化反应器所供料的经消化的废弃物实施固液分离，从而将所述液相物质供料到所述泥浆浓缩器中。

根据本发明，还提供了一种用于制备生物气的方法，包括：（a）将包含抑制性物质的原料的一部分分离成不含所述抑制性物质的固相物质和含有所述抑制性物质的液相物质；（b）使在步骤（a）中产生的所述固相物质水解；（c）对不含所述抑制性物质的所述原料的另一部分以及在步骤（b）中形成的经水解的物质进行厌氧消化，从而产生生物气；以及（d）使在步骤（a）中分离出的所述液相物质和在步骤（c）中通过厌氧消化形成的废液进行膜分离，从而使之浓缩。

根据本发明，在将固液分离器中分离出的固相泥浆引入所述厌氧消化反应器之前，可以通过使所述泥浆水解（通过高温、高压或臭氧处理等），将包含在所述泥浆中的固相物质转化成液相物质。随后，通过水解而转化成液相物质的溶解物（有机物质）被引入厌氧消化反应器，在所述厌氧消化反应器中，溶解物在短时间内被厌氧微生物降解/吸收，由此能够有效和高效地制备生物气。

此外，将固液分离器中的含有大量厌氧微生物的处理液（滤液）引入泥浆浓缩器（即，膜分离装置），接着将厌氧微生物及其浓缩物分离，从而产生浓缩的泥浆。将这样的浓缩泥浆返回至厌氧消化反应器中或原料储存箱中，由此维持厌氧消化反应器中的大量的厌氧微生物，并能够使微生物在其中长时间存在。

附图简要说明

根据以下详细说明并结合附图，本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点将更易于理解，其中：

图1是示出了根据本发明的用于制备生物气的装置的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图更详细地描述本发明。

图1示意性地示出了本发明的用于制备生物气的装置的结构。本发明的用于制备生物气的装置具有以下构造：第一固液分离器10、水解反应器20、厌氧消化反应器30、第二固液分离器40和泥浆浓缩器50依次设置。