[发明专利]用于生物质的热生物分解和脱水的方法和装置

说明书

本发明涉及用于来自脱水的生物残余物的有机材料的热生物处理的方法。本发明的目的是优化生物残余物的脱水并且还是确保生物残余物不含病原体(A级)且同时消除不良气味。用此方法，将生物残余物中相当部分的残余能量回收并且该方法实质上比先前已知方法是更节能的。

发明背景

热水解是已知的分解生物质的方法，使得其更适于用于诸如例如降解生物质的能量转化的生物过程。WO96/09882(Solheim)描述了用于在将生物质发送至用于产生生物质的消化罐之前，用相关冷却水解生物质的节能过程。相比于不用热预处理的消化，通过在消化之前将生物质水解，实现较大程度的消化、更多生物质和较好的脱水。该方法可以确保生物残余物的良好卫生，因为所有生物质已经在通常160℃下被处理持续多于20分钟。在消化罐之后，生物残余物的最终脱水仍旧是受限的，因为在消化罐中产生的生物质不被水解。在此生物质中，产生生物气的细菌通常组成5-15％的总生物质。这些细菌善于保持水分并且从而代表生物质脱水的问题。本发明解决此问题并且通过水解由消化罐产生的全部生物质改进最终脱水。

US2,131,711(Porteous)描述了用于热水解来自船上的排水系统的污泥/生物质的方法。通过将污泥加热至150℃，部分污泥被水解并且脱水被简化。Porteous没有描述消化罐中生物质的任何生物分解，也没有描述将生物质分解成小颗粒并且释放包含恶臭气体的闪蒸汽的蒸汽喷发。Porteous工艺在许多基于土地的处理设备上使用，但经历了关于气味的大问题。因为这种气味，所有这样的装置现在被关闭。与Porteous工艺相反，本发明对分解的生物质实施水解并且具有用于处理气味问题的三个处理步骤。这是本发明的主要目的之一。

这些先前已知的方法都不在消化罐之后水解/蒸汽喷发用于直接脱水使得通过生物气产生在消化罐中产生的生物质也被处理。

WO03043939A2和WO2008/115777A1(Lee)描述了一种方法，其中水解生物质并且将其脱水。干级分继续堆肥或燃烧，然而液相与其他有机液体流混合并且被引至消化罐。这不给出对在消化罐中产生的生物质的水解并且不导致来自消化罐的灭菌的生物残余物。

WO2009/16082A2(Schwarz)描述了两种可能的消化和热水解的配置。在第一可选方案中，水解过程被置于两个消化罐之间。在脱水之后，对干级分实施水解。将水解的干级分发送至新的消化罐，然而液相部分地直接进入最终储存或进入第二消化罐。将在第二消化罐中产生的生物质与从消化罐出来的生物残余物混合并且降低生物残余物的脱水潜能。在Schwarz描述的第二可选方案中，仅使用一个消化罐，在该可选方案中对来自消化罐的生物残余物实施脱水，于是全部或部分干级分被热水解并且被再循环至消化罐。将其余的干级分和液相发送至最终储存。在此可选方案中，没有将生物残余物灭菌并且在没有将消化罐中产生的生物质热水解下进行脱水。没有描述气味的处理。

US2012/0094363A1和WO2010/100281A1(Nawawi-Lansade)描述了和Schwarz一样的用于定位热水解步骤的两个可选方案。第一可选方案将热水解步骤置于两个消化罐之间。从而在没有将第二消化罐中产生的生物质水解下实施生物残余物的最终脱水。本发明仅用一个消化罐操作并且水解来自消化罐的全部生物质并从而实现非常高的脱水程度。Nawawi-Lansade的第二可选方案是与Schwarz相似的，因为热水解在来自消化罐的脱水之后进行。将液相和部分脱水的生物残余物发送至最终储存，然而将其余的脱水的生物残余物再循环至消化罐。将来自消化罐之后脱水的液相送回至处理设备。因此，Nawawi-Lansade在生物质被送出设备之前，没有水解在消化罐中产生的生物质。被送至最终储存的脱水的、降解的生物残余物也没有被灭菌。

发明目的

本发明的目的是优化来自消化罐的生物残余物的脱水以最小化脱水的生物残余物的运输，并且目的还是提高来自被引至消化罐的生物质的能量输出。本发明通过水解来自消化罐(10)的全部生物质、也水解消化罐中产生的具有酸形成的和甲烷形成的细菌的生物质而改进最终脱水。最后的最终脱水在高温下进行用于最优结果(16)。