本发明专利技术提供用于厌氧消化动物废物，同时生产并回收生物气的环境温度厌氧消化器系统。该厌氧消化器系统包括用于厌氧消化动物废物同时产生生物气的具有充分柔性的囊，并将生物气传输到至少一个生物气储存容器、生物气应用装置或它们的组合，在优选方式中，所述具有充分柔性的囊在其顶面含有废物入口、消化液出口、一个或多个泥渣进入口和生物气出口。在没有能量消耗和很少的资本费用条件下，所述厌氧消化器系统可经济地、简便地、可靠地并有效地用于处理动物废物，因此使典型地由动物废物引起的污染最小化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及污染控制，更具体而言，涉及用于动物废物处理，同时生产和回收生物气的改进的厌氧消化器系统。
技术介绍
家畜圈养设施产生大量可对环境和人类健康造成严重危害的动物废物。例如，动物废物组分(比如有机物、氮、磷、病原体和金属)可降低水质、空气质量、并不利地影响人类健康。例如，有机物含有高含量的生物可降解有机物，当排放到地表水中时，将争夺并耗尽现有的有限量的溶解氧，导致鱼类死亡和其他不良影响。类似的来自氮和磷的养分载荷可导致地表水的富营养化。因此，在美国通过清/^水兹^Q在其他发达国家，动物废物可能不排放，而是作为商品肥料的补充最终施用于土地上。在许多其他拥有大量家畜的国家没有这些要求，动物废物会不利地影响环境质量。例如，有越来越多地证据表明在多个全球流域中存在着由家畜废物排入地表水引起水污染，并且现在还有证据表明这些排放影响比如在南中国海、泰国湾和墨西哥湾的沿海水域质量。动物废物还影响空气质量，这包括臭气和温室气体的散放。所述废物还含有当传播给人类时，可不利地影响人类健康的病毒、细菌、原生动物和寄生虫，在很多情况下，其中一些是危及生命的。已经使用了多种技术方法不同程度地减少这些危害。最基本地，将所述废物储存起来并以农艺速率(agronomicrate)施用到土地上，以降低养分载荷和可能的径流(run-offpotential)。然而，粪肥储存不能稳定所述废物，因此不能减少臭气、病原体或需氧物质。较复杂的方法可采用预处理、初级、二级、和三级处理过程的组合，以使管理与环境和人类健康相关的问题的水平相对较高。当二级和三级处理被认为是降低需氧量、减少病原体、将氮和磷转换成植物可吸收形式(特定的氨氮和磷酸盐)的初级处理时，初级处理是必需的第一步。植物可吸收形式的营养确保了当相对于农作物类型以农艺速率进行施用时，可预期高水平的吸收。家畜和其他高强度有机物的初级处理中使用典型的厌氧工艺，因为与好氧方法相比，它们在经济上是理想的。厌氧工艺将粪肥转换成多种最终产物，包括消化液和生物气。根据家畜类型、气候和用水，在商业上已经使用了不同的厌氧系统。用于稀释粪肥处理的最常用的厌氧系统之一是厌氧处理塘。在所述塘或任何其他不混合的系统中，物质分层为固体和液体组分。泥渣(生物降解固体)积聚在所述塘的底部，由沉降的不能生物降解的和固定的粪肥组分，以及活性和死亡的微生物细胞组成。泥渣是黑色、中等粘度的， 一般为约10固体％和卯液体％，并且营养素、细菌和有机物的含量高。泥渣是生物厌氧降解的副产品或有机物质的生物降解组分。泥渣可用人工移出或用为较高含量固体应用(即10—15固体％)设计的泵清除。泥渣上面的层是液层。此液体，即消化液的固体含量低(通常0.3 — 0.6固体％)，营养素量中等，并易于用灌溉泵抽吸。如果所述液体和泥渣混杂，取决于工艺用水、降雨量和系统中泥渣的比例，固体含量介于<1% — 8%。消化液和泥渣将含有初始粪肥中的所有剩余的(没有挥发到空气的)氮、磷、钾、微量营养素和金属。这些可进一步处理或施用到土地上。不利想的是，厌氧处理塘虽在稳定有机物方面有效，但作为幵放系统可散发臭气、挥发性有机化合物(VOC)和许多其他有害组分到空气中。这些气体由甲烷(变暖潜能是二氧化碳23倍的温室气体)；氨气和在细颗粒物质(烟雾)形成中是必要气体的VOC，以及臭气化合物硫化氢(高浓度条件下也可致死)组成。然而，当由约70%甲烷组成的该生物气在各种类型的厌氧消化器中收集并利用其能量时，通过降低能源消耗它可以提供经济益处，同时减少各种消毁甲垸和硫化氢的燃烧过程对空气的影响。在各种用途当中，该生物气可用于燃烧来提供热量或用于发电机的燃料。所述热和电可用在农场上或售给他人。这里所用的"连续式生物气系统"指将生物气连续供给生物气燃烧装置(比如火炬和发动机)以供其运转。"储存式生物气系统"指储存生物气供间歇燃烧和使用。世界上使用有很多种厌氧消化器系统和多种规模。这些包括简单的不6加热系统(比如加盖的处理塘)，和较复杂的加热到约100°F或更高温度的系统。保持较高的恒温减小了处理和稳定废物所需的反应器体积。传统的厌氧消化器系统一般包括下列组件粪肥转移和混合坑，由钢、玻璃纤维、混凝土、泥土或其他适合的材料(如果需要包括还加热和混合设备)制成的消化器，生物气处理和传输，以及气体终端应用(燃烧)设备(比如发电设备)。常用的厌氧消化器根据运转模式和温度，也可需要有效的操作监控。常用的厌氧消化器系统还需要适当设计和尺寸设计，以保持担负废物处理和稳定化的重要菌群，从而维持长期可预测的性能。尺寸设计要求基于水力停留时间(HRT)和加载速率，其中操作温度影响这些尺寸设计参数。这些因素(尺寸、材料、操作要求)影响消化成本，这可能是资本十分密集的，并且在某些经济体和农场规模上可能不能承受或如果没有有经验的技术人员可能是行不通的。可承受能力和可操作性的问题在发展中国家或经济转型国家中尤为突出。这些国家主要位于南北纬35。之间，那里农场规模范围可能是非常小的家庭农场到非常大的集体生产导向型农场。此范围可包括每个饲养场5-100,000头猪或1-10,000头奶牛的农场规模。这些区域也显示出由人口大幅增长和高人口密度造成的严重的环境退化迹象，特别是水和人类健康。这些区域在不同程度上促进了用以控制成本的由一系列当地可取得的材料构成并在环境温度下运行的各种厌氧消化器，和用于较大规模的农场的较昂贵且操作复杂的系统的研究。在许多情况中，这些较小的系统采用耐用性和使用期有限的低质量材料来控制成本，而较大规模的系统可能成本-效益不合算或不可移动。此外，主要用于较小规模的系统的尺寸设计方法基于反应器体积，来满足家庭或农场的日常气体需求(生物气为约20立方英尺/人/天)。此方法一般导致仅能部分地稳定废水，因为菌群受到冲洗、短流和/或过高加载速率的作用。而且，这些系统积聚固体，而没有考虑到这些固体的移出。固体和/或泥渣积聚减小了反应器体积和HRT，并增大加载速率，导致气体产量降低、气流中的C02浓度增大和/或系统失效。这些系统的运转记录显示较差的性能。尽管在市场上提供可负担的技术是重要的，具有同时提高人和动物健康的环境和卫生条件性能的质量也是重要的。因此，需要新的改进的用于处理动物废物的厌氧消化器系统和方法，其可预测、有效、耐用、可负担、操作简便、轻便、人工效率高、环境友好、并且在位于南北纬35。间的热带和亚热带地区中是基本上全年可靠的，其中这些区域的平均环境温度(当处于海平面或稍高时)为约65°F或更高，可使消化器被动加热。还需要用于小、中等和大规模农场的初级废物处理和生物气生产的新的、改进的厌氧消化器和方法。还需要可与提高环境性能(相对于空气、水和人类健康质量)的二级和三级处理结合的新的厌氧消化器系统和方法。另外需要有助于控制由家畜废物造成的空气和水污染、保护公众健康并为废物用作可再生能源提供可能性的、新的、改进的厌氧消化器系统和方法。本专利技术满足了这些需要并具有其他相关的优点。
技术实现思路
本专利技术涉及厌氧消化器系统，其包含在生物气生产和回收条件下，厌氧消化动物废物的具有充分柔性的囊。所述具有充分柔性的囊在其顶面上具有一个或多个废物入口、消化液出口、泥渣进入口和生物气出口。厌氧消本文档来自技高网...
【技术保护点】
环境温度厌氧消化器，其包含： 具有充分柔性的囊，其由增强土工膜材料构成，并具有一个或多个废物入口、消化液出口、生物气出口和泥渣进入口； 其中基于南北纬３５°之间选定的纬度，设计所述具有充分柔性的囊的尺寸，使得在６５℉或更高的温度 下，其总体积能够保持每１，０００ｆｔ↑［３］的最大每日挥发性固体（ＶＳ）加载速率或最小水力停留时间（ＨＲＴ）两者中的较大者。
【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：KF罗斯，
申请(专利权)人：由美国环境保护署署长代表的美利坚合众国政府，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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