[發明專利]高效能量轉換和有機廢物的處理

無效

• 申請號: 92103675.2
• 申請日: 1992-04-16
• 公開（公告）號: CN1084058C
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發明（設計）人: Ｍ·Ｓ·徐;Ｉ·Ｗ·魏
• 申請（專利權）人: 茲特克公司
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊厚昌

本發明主要涉及電化學燃料電池，特別是涉及利用有機物，諸如動物排泄物來產生電能的技術領域。

有機廢物的每年累積量十分巨大。例如，僅在臺灣豬糞便的年累積量估計可超過1千萬噸。除了出于環境需要對它們進行處理之外，人們已經意識到這類廢物可能變成有價值的能源。

許多有機廢物含有各種各樣的物質，這些物質經過適當的處理后，便能被轉變為甲烷或沼氣(CH₄)。生成甲烷的傳統生物處理過程，例如厭氧發酵(也稱為菌致分解)，就是將有機物質在適當的溫度、環境壓力和幾乎中性pH值的條件下轉變為甲烷和二氧化碳。典型的厭氧發酵是在沒有諸如氧、硝酸鹽、硫酸鹽等外生的電子受體參加的情況下，通過一系列細菌或微生物相互作用完成的。傳統的厭氧發酵經常用于廢水處理。

甲烷微生物(即甲烷生成細菌)在生成甲烷的分解過程中的作用已經為人們所研究。然而，因為甲烷微生物所分解的基質的數量有限，要通過菌致分解使復雜的有機基分解為甲烷，還需要另外的有機物，因此一個典型的菌致分解器一般裝有發酵細菌，乙酰原菌(Acetogenic?bacteria)和甲烷微生物的混合物。

發酵菌將水解的聚合物(溶解的糖、縮氨酸和長鏈脂肪酸)轉變為有機酸和酒精半成物。這些半成物通過乙酰原菌的作用被轉化為氫、二氧化碳和乙酸，此后再由甲烷菌將氫、二氧化碳和乙酸轉化為甲烷。其中，酸和酒精半成物轉化為甲烷的時間長于氫和二氧化碳轉化為甲烷的時間。

目前，用有機廢物的甲烷生產潛力僅一小部分被利用作為能源，此外，用已知方法生產甲烷之后，殘留有機物成為僅經部分處理的混合物，其化學性質上不穩定，生物性質上不安全，這種混合物通常被用作為一種不合適的肥料。

因此，本發明的目的是提供一種比現有方法更有效的，將有機物諸如動物排泄物轉變為電能的方法。本發明的另一個目的是提供一種能在轉換過程中產生更少污染的方法。

本發明給出了一種將諸如動物糞便等有機物轉化為電能的方法，從而達到了諸發明目的。本方法包括由一定量的有機物產生諸如甲烷的生物可燃氣的步驟，及將它們轉化，用于發電的步驟，這種轉化可通過燃燒或燃料電池方法來實現。

在一個實施例中，本發明的一個特色就是用一厭氧過濾器從有機物中生成甲烷。產生的甲烷通過一個裝置，例如高效固體氧化燃料電池，再產生電能。使用厭氧細菌過濾器和固體氧化燃料電池的特殊優越性將在下面給出詳細的介紹。

為了有利于甲烷的產生，本發明的一個實施例包括將采集的有機物分成液體和固體部分的步驟。分開的液體部分流經厭氧性的過濾器可以產生生物可燃氣。為增加效率，固體部分被進一步經菌致分解器處理，該分解器不僅能使固體有機物產生更多生物可燃氣，而且能將固體又進一步分成液體和一種混合物。二次產生的液體又經過厭氧性過濾器產生更多的生物可燃氣，而固體混合物適用于保持土壤肥沃。

為提高菌致分解器的工作效率，可將其放在暖房環境中，處于20-55℃的溫升范圍內，暖房最好是使用太陽能來維持上述要求的溫升。人們已發現將分解器置于此溫度范圍可增加生物可燃氣的產量。

本發明的再一個實施例包括這樣的步驟即在產生氣體之前，先增稠所采集的有機物，并將其分離成液體和泥狀物兩部分。在此實施例中，液體通過厭氧性過濾器產生生物可燃氣，而泥狀部分通過菌致分解器產生生物可燃氣。經過菌致分解器之后，泥狀部分再一次被固一液分離器處理，分離出來的固體被用作混合肥料，而分離出的液體被再一次送入循環系統。

本發明的另一個實施例包括：液體經過厭氧過濾后，再使其通過一個滴漏器和最終凈化器，以得到一種廢液，該廢液具有適合的低生化耗氧量(BOD)和總懸浮體(TSS)。廢液可以直接流入到河水中或用于灌溉，因為它們已符合污染控制的標準。經這些步驟處理后，從液體部分所得到的泥狀成份被送到菌致分解器以產生更多的生物可燃氣。

本發明的上述這些和其他一些優到點特通過說明書及附圖變得更清楚。

圖1是流程圖，描述了按本發明技術方案將有機廢物轉變為電能的實施例的步驟。

圖2A、2B和2C是適于與本發明方法同時使用的高效固體氧化燃料電池的多面視圖。

圖3是一個流程圖，展示了按本發明技術方案將有機廢物轉化為電能的另一實施例的步驟。