用于进行微生物处理的设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种对散状材料进行微生物处理的方法和设备，其中，将大量散状材料装载到形成生物槽一部分的防水内衬中，所述生物槽包括传热装置，其位于所述散状材料之下和/或位于生物槽体积之内。通过周期性或间歇性地将水分配到所述散状材料以控制所述散状材料的水分含量，以便借助微生物提高所述散状材料内的微生物活性，所述微生物为所述散状材料内自然产生或根据所期望的结果被选择并导入所述散状材料。渗滤液回收装置用于收集从所述散状材料排出的渗滤液。监控所述散状材料内的温度及控制温度以便使其升高或降低以接近其目标温度，该目标温度与提高所述散状材料内存在的微生物的活性相关。该设备包括具有电子微处理器的控制器，所述控制器具有与温度检测器和水分检测器相关的输入端。优选该设备包括太阳能供电的热能和电能单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种对散状材料进行微生物处理的方法和设备，其中，将大量散状材料装载到形成生物槽一部分的防水内衬中，所述生物槽包括传热装置，其位于所述散状材料之下和/或位于生物槽体积之内。通过周期性或间歇性地将水分配到所述散状材料以控制所述散状材料的水分含量，以便借助微生物提高所述散状材料内的微生物活性，所述微生物为所述散状材料内自然产生或根据所期望的结果被选择并导入所述散状材料。渗滤液回收装置用于收集从所述散状材料排出的渗滤液。监控所述散状材料内的温度及控制温度以便使其升高或降低以接近其目标温度，该目标温度与提高所述散状材料内存在的微生物的活性相关。该设备包括具有电子微处理器的控制器，所述控制器具有与温度检测器和水分检测器相关的输入端。优选该设备包括太阳能供电的热能和电能单元。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于对散状材料(bulk materials)进行微生物处理的节能的设备和方法，所述散状材料如土壤、沙子、粒状矿石、水、有待进行生物处理的细分(sub-divided)的生物可降解废料，以及其它可能的能够微生物处理的细分的散状材料。本专利技术具体地但不是唯一地涉及能量充足的微生物处理，特别是利用自我维持的低成本槽内的可再生能源，其中使用生物处理来处置散状材料以便将它们净化或生物转化为更环保的产物或从中提取成分。该生物处理优选地涉及使用自然产生的微生物群/生物群落以便在散状材料内获得所需的生物活性。该微生物群落可以包括古细菌、真核生物，甚至病毒群落。在一个重要的应用中，本专利技术旨在对于污染的土壤、水或沙子的生物修复，例如被溢出的石油产品(诸如石油或汽油、航空燃料、柴油燃料)或其它外来污染物所污染。在本专利技术的许多方面，使用本专利技术能够以高效方式对出现散状材料的附近地区进行节能的微生物处理，从而通过使用再生能源改善某些情况下的碳排放。
技术介绍
众所周知，许多有益的微生物处理，特别是细菌处理，自然地发生，并且每个不同处理都涉及不同种/属的细菌的活性。然而，相关细菌中的催化速度也依赖于当时的物理-化学条件，特别是与温度和所处理的散状材料中存在的水分和氧气有关。因此，已经提出了许多不同的微生物处理，其中对于环境条件的至少某些控制是用于加速微生物活性。 而且，已经提出将所谓的“生物槽”(bio-cell)用于燃料/烃类污染的土壤现场的生物修复，并且其中以空气的形式供应氧气。大量各种人类活动导致如在采矿、工业和农业领域的污染，通常每种都会产生需要处置的相关废料。任何具有污染的场所都有道义(若非出于法律义务)从多种处理选项中以功效和成本为主要因素进行选择而作出决定。对于例如土壤等散状材料，很多国家几乎不考虑原位或现场的方法，尽管这些方法往往成本更低并且能够以较短的时间框架内完成且风险较小。在这方面，美国海军技术数据表TDS-2017-ENV (第2次修订版)中描述了这样的生物槽，其中可以利用添加水分和养分(例如氮和磷)来增强微生物活性，并且对于从在较大型容器中被处理的土壤中去除渗滤液做出了规定。该生物槽还用于通过使废气通过颗粒活性碳吸附系统来提取所释放的挥发性有机化合物。虽然提供了有效的生物修复手段，然而该出版物中所描述的生物槽耗能，并因此具有与之相关的相当大的运行成本。此外，这些生物槽在环境温度下工作，所述微生物活性与当时的温度相关。以至于，在冬季几个月中的温度大幅降低的某些天气情况下，生物修复现场在该年最冷的时段期间需要被关闭。应该注意，用于烃类降解的较为熟知的微生物处理是需氧的，其常见原因是有许多厌氧和甚至缺氧微生物，它们能够有效地生物修复土壤以及从细分矿石或类似物中提取有价值的组分。需要一种对散状材料进行微生物处理的方法，其中所述微生物处理是在增强微生物活性的条件下进行，因此，作为一般规则，减少微生物处理所用的时间来实现预定的结果O用于对具有上文所概述的通性的散状材料进行微生物处理的这类生物槽应当具有令人满意的成本效益。这类应用于散状材料的生物槽将优选地但不是必须地利用原位群落和微生物种类的代谢功能。这类生物槽将优选能够相对容易地从一个地点移动到另一个地点。还优选地，一种用于进行微生物处理的方法和装置，其中进行处理的一个目的是为了在至少特定情况下减少生态足迹(ecological footprint),具体但不排它地,在生物降解领域中。用于进行这种微生物处理的方法和装置，优选使用利用反馈数据来调整进料或物理化学参数以提高生物修复或生物活性的非现场控制(offsite control)或PLC控制。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种对散状材料进行微生物处理的方法，其中，将大量散状材料装载到形成生物槽一部分的防水内衬中，所述生物槽包括传热装置，所述传热装置位于所述散状材料之下和/或位于生物槽体积之内，其中，通过周期性或间歇性地将水分配到所述散状材料以控制所述散状材料的水分含量，以便借助微生物提高所述散状材料内的微生物活性，所述微生物为所述散状材料内自然产生或根据所期望的结果被选择并导入所述散状材料，以及渗滤液回收装置，其在使用时用于收集从所述散状材料排出的渗滤液，其中，监控所述散状材料内`的温度和根据需要加热或冷却所述传热装置，以便控制其温度，使散状材料的温度接近其目标温度，该目标温度与提高所述散状材料内存在的微生物的微生物活性相关。本专利技术的第一方面的进一步的特征，限定了所述微生物选自好氧，厌氧和缺氧类型；在好氧微生物的情况下，所述传热装置对进入进气装置内的空气进行加热或冷却，之后通过进气装置将其排入所述散状材料内，所述进气装置体现为热交换器，其中，根据由来自热源并通过所述热交换器循环流动的流体的温度，对进入所述进气装置内的空气进行加热或冷却；在需要冷却空气的情况下，利用合适的空调冷却；限定了所述传热装置包括具有热含量的由大量碌石和颗粒组成的热沉(heat sink),旨在所述热源或冷却源停止工作时保持普遍均匀的温度；以及限定了所述加热源或冷却源是可再生能源类型的加热源或冷却源，具体为太阳能吸热设备，最具体地为具有多个倾斜的真空吸热管的太阳能吸热设备。本专利技术的第一方面的进一步的特征，限定了所述目标微生物活动所需要的养分，除了空气中所含的氧之外一般为氮和磷，可选择地以固体材料的形式在将大量散状材料装载到所述生物槽的同时加入；限定了可替换地，或者额外，根据需要，借助分配到所述散状材料内的水来添加养分；限定了通过喷洒在所述散状材料的上表面来将水分配到所述散状材料；限定了所述水是循环利用的渗滤液，可选地与补偿水一起加入，添加的所述补偿水用于补偿损耗或用于补偿被去除的渗滤液流；限定了监控该渗滤液的养分含量，以及在渗滤液循环流动的情况下可能需要添加养分；以及限定了监控所述散状材料的水分含量，根据检测的水分含量控制分配到所述散状材料内的水。本专利技术的第一方面的进一步的特征，还限定了所述整个所述方法可选地在封闭环境中进行，方便地在适宜的被遮盖的隧道中进行，其中所述隧道与所述生物槽的防水内衬一起形成封闭体；限定了所述封闭环境具有出气口，可选地装配有用于从离开所述封闭环境的气体中提取能量的螺旋钻或涡轮；限定了任何排出的气体流经适当的净化器以去除其中任何有害成分；以及限定了与所述隧道相关联的伸缩隔离盖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·伊拉斯谟，伊斯塔瑞赛·凡赫尔登，
申请(专利权)人：自由州大学，
类型：
国别省市：