[發(fā)明專利]用于生物處理有機廢物和污水的設備和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680082272.8
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108698871B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 讓-呂克·薩盧斯特羅
• 申請（專利權）人: 朱亞集團
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F3/28;C12M1/107
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司 11112
• 代理人: 高釗;李小山

本發(fā)明的設備包括：?第一罐(1)，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的分離機構(15)以限定中心隔室或管路(11)、外圍隔室或環(huán)(12)，以及位于罐的底部的用于攪拌和生物化學交換的隔室(16)，所述用于攪拌的隔室包括攪拌機構(17)；?第二罐(2)，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的分離機構(25)以限定中心隔室或管路(21)、外圍隔室或環(huán)(22)，以及位于罐的底部的用于攪拌和生物化學交換的隔室(26)，所述用于攪拌的隔室包括攪拌機構(27)；?用于將待處理廢物供入第一環(huán)的機構(ALIM)；?用于將部分處理過的廢物從第一管路轉移到第二環(huán)的機構(T)；?用于將處理過的廢物排出第二管路的機構(EVAC)；?用于將廢物從第一環(huán)循環(huán)到第二管路的機構(4、43、44)，其有利地為氣動機構。

技術領域

本發(fā)明涉及一種通過生物消化處理有機廢物和污水的設備，以及運行該設備的方法。本發(fā)明涉及一種在具有活塞型半連續(xù)進料的多相消化器中有機底物、廢物和污水生物甲烷化方案的優(yōu)化，所述消化器在嗜熱條件下可接受高含量揮發(fā)性有機材料。本發(fā)明特別涉及構成該設備的不同元件的幾何形狀，以及這些構成元件之間的交換動力學。

背景技術

通過生物消化處理有機材料首先受到這樣的生物學限制：該技術試圖實現(xiàn)建立并維持對這類生物氧化特有的微生物有利的生態(tài)系統(tǒng)的目的。簡單地說，可以認為生物消化器在生物反應器系統(tǒng)中接收并維持嚴格厭氧微生物群，使得其在包含廢物或更一般而言液體或置于液體中的固體材料組成的有機底物上生長和繁殖。大多數(shù)情況下，在空氣中不存在氧氣的情況下，這些特定的微生物群會產(chǎn)生生物氧化活性。只有當這種營養(yǎng)學中典型的三種細菌群形成平衡的生態(tài)系統(tǒng)時才能進行反應，從而最終在甲烷(CH₄，甲烷生成)中發(fā)現(xiàn)在細菌合成代謝過程(水解，然后嗜酸芽胞桿菌和乙酸生成)中作為廢物產(chǎn)生的大多數(shù)還原等價物(碳原子和氫原子)。所涉及的細菌種類復雜且相對多樣，但它們的生物化學特征和其生態(tài)學的主要分支是已知的。

它們通常分為三組：

-水解和發(fā)酵細菌。

-產(chǎn)乙酸細菌。

-產(chǎn)甲烷細菌。

因此厭氧生物反應器所形成的人造生態(tài)系統(tǒng)的管理需要動態(tài)干預，以確保某些物理-化學條件，如pH值、溫度和氧化還原電位以及營養(yǎng)需求。

-pH值：厭氧消化的最佳pH值位于中性附近。其為各細菌群最適宜pH值的結果：酸化細菌的pH值在5.5和6之間，產(chǎn)乙酸細菌的pH值接近中性，而產(chǎn)甲烷細菌在pH值為6至8的范圍內具有最大活性。然而，甲烷化可能發(fā)生在微酸性或堿性介質中。

-溫度：產(chǎn)甲烷細菌群的活性與溫度密切相關。可以定義兩個最佳溫度范圍：嗜溫區(qū)(35℃左右)和嗜熱區(qū)(55℃至60℃之間)，這些溫度的任一側的活性均降低。大多數(shù)細菌物種已經(jīng)被隔離在嗜溫環(huán)境中，但厭氧消化步驟的所有營養(yǎng)群都具有嗜熱性物種，其使用與具有相似或優(yōu)異性能的嗜溫性細菌相同的代謝途徑。然而，其仍然可以在非最佳溫度的不同溫度下工作，并且具有較低或較高的性能水平。

-氧化還原電位：該參數(shù)表示系統(tǒng)的還原狀態(tài)，其影響產(chǎn)甲烷細菌的活性。實際上，這些細菌除了缺氧之外，還需要小于330mV的氧化還原電位以開始生長。

-營養(yǎng)和代謝需求：與任何微生物一樣，構成產(chǎn)甲烷細菌群的各種細菌都需要足夠的大量元素(C、N、P、S)和微量元素供其生長。可以從描述細胞成分的原始化學式(C₅H₉O₃N)來粗略地評估宏觀元素的需求。對于產(chǎn)甲烷細菌，培養(yǎng)基中的碳含量(以化學需氧量或COD表示)、氮含量和磷含量的比例COD/N/P必須至少等于400/7/1。

其主要氮源為氨。某些物種可固定氮分子，而其他物種需要氨基酸。氮的需求量占生物質揮發(fā)性干重的11％，磷的需求量為氮的1/5。