[发明专利]有机材料的加压再循环

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机材料的加压再循环。更特别地，本发明的目的是实现城市固体废物的有机部分(OFMSW)在用于OFMSW的消化并从中产生生物气的系统中的加压再循环，从而提高该系统的经济意义。

背景技术

已知的是，固体有机废料可以在厌氧或有氧条件下处理，以产生具有生物活性的稳定的最终产物，该最终产物例如，可以被用作园林堆肥。该过程分别通过厌氧或需氧微生物的作用完成，厌氧或需氧微生物能使有机废料新陈代谢从而产生生物活性的稳定的最终产物。

同样已知的是，固体有机废料的有氧分解在有氧气存在的情况下进行。由于在有氧分解过程中产生的一些能量以热的形式释放，废料的温度会上升，在环境条件下通常会达到约75℃。固体最终产物通常含有丰富的硝酸盐，而硝酸盐对于植物来说是容易生物利用的氮源，这使得最终产物特别适合作为肥料。

还已知的是，固体有机废料的厌氧消化在无氧环境下进行。当有机材料被加热至嗜温或嗜热细菌生效的温度时，无氧微生物代谢被认为是最优的。无氧微生物代谢过程引起生物气的产生，其中主要是甲烷和二氧化碳。该过程的固体产物通常含有丰富的铵盐。这种铵盐是不容易生物利用的，因此通常在有氧分解会发生的环境下被处理。在这种方式中，该材料被用来产生生物可利用的产物。

通常，有机废料的生物降解系统要么是需氧过程，要么是厌氧过程。然而，还有少数系统结合了厌氧和需氧生物降解过程。德国专利4440750和国际专利申请PCT/DE1994/000440(WO1994/024071)中的方法分别描述了厌氧发酵装置和需氧堆肥装置的结合。重要的是，这些系统描述了分开的不相关联的用于需氧和厌氧生物降解过程的容器。

国际专利申请PCT/AU00/00865(WO01/05729)描述了一种改进的方法和装置，其中，克服了在先的方法和装置的大多数低效能部分。改进的方法和装置的特点在基本层面上是，通过用于提升有机废料的温度的初级需氧步骤，厌氧消化步骤和后续的需氧处理步骤，在一个单独的容器中对有机废料进行连续处理。在厌氧消化步骤中，含有微生物的工艺用水或接种物被加入容器中，以创建适合内容物高效的无氧消化和产生生物气的条件。加入的接种物还有助于热和质量传递以及提供用于防止酸化的缓冲能力。接着，空气被通入容器中的残留物中，以创建有氧降解条件。进一步描述的是，在厌氧消化过程中加入的水可以来自于一个相连的经历过厌氧消化的容器。

考虑到容器的相对大小，OFMSW受到相对较高且变化的固结压力，这导致在厌氧消化中引入的液体的能力渗透到容器中的材料的所有部分中的能力降低。这使得OFMSW中的生物气产量降低。因此，需要将OFMSW在厌氧消化中再循环，以提高液体渗透到OFMSW中的能力，进而有望实现较高的生物气产量。

OFMSW在单个容器中通过厌氧消化和需氧堆肥阶段的连续处理为其带来一些挑战，部分原因在于该过程重要的“分批”性质。也就是说，与在不同的阶段将OFMSW简单地输送到另一容器中的其他现有过程相比，需要注意保证在另一阶段完成时，条件转变为最适合每个阶段的条件。这需要一定量的时间用来完成这些转变。一个这种有问题的转变是厌氧消化到需氧堆肥的变化。为了使这种变化尽可能快地发生，需要对固体进行脱水。

最后，还希望在厌氧消化到需氧堆肥转变之后，维持一定的水分含量。这进一步期望能够在不需要在大气中打开反应容器的情况下实现这种转变。本发明的一个目的是基本上克服现有技术的前述问题，或者至少提供一种有用的替代方案。

Sib Co.，Ltd的韩国专利10-0722407公开了一种高压和高温的需氧消化器，用于处理高强度废水，包括家畜排泄物。其说明书描述了一个气升式反应器，该气升式反应器利用通过中心柱或“循环进口管”的下降的液流。据说升高的压力是用于加强氧气的转移和溶解，存在的高温好气性微生物的新陈代谢用来加热循环的液体。进一步地，据说这能在3-5天内处理“高浓度有机废水”。特别地，这是在需氧消化器容器中循环的水或液体。这通过强制对流或者“空气提升”实现。该韩国专利中描述的消化器没有提供一种对于固体材料在压力下的循环的解决方案。

关于背景技术的前述讨论的目的仅在于便于理解本发明。该讨论并不是承认任何涉及到的材料是或曾经是在本申请的优先权日前的普通公知常识的一部分。

在本发明的说明书和权利要求书中，除非另有说明，“包括”一词或者其变形将被理解为包含一个或一组所述的个体，但并不排除还包括其它一个或一组个体。

发明内容