用于厌氧消化的系统和方法技术方案

提供了一种厌氧消化系统。该系统包括生物质存储容器和位于生物质存储容器上方的罩，其中罩在厌氧消化器的外边缘处密封。配重可以布置在罩的表面上，并且密封的边缘可以形成水收集区域。还可以包括附加系统，包括热管理、气体处理、能量存储和回收以及感测。能量存储和回收以及感测。能量存储和回收以及感测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于厌氧消化的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2020年7月15日提交的美国临时申请号为63/052,190的优先权，该申请的公开内容通过引用全文并入本文。


[0002]本公开内容总体上涉及厌氧消化和气态材料的相关处理，并且特别是涉及一种覆盖式厌氧消化系统及其安装或操作。

技术介绍

[0003]厌氧消化是一种可以用于将广泛的生物质材料转化为可用气体的过程，所述气体诸如为主要包括甲烷和二氧化碳(CO2)的气体。二氧化碳可以用于各种目的，诸如食品和工业处理。甲烷(其可能比二氧化碳更有价值)可以用作诸如石油和天然气之类的化石燃料的直接替代品。当甲烷从有机物(即生物质)的厌氧消化中产生时，其通常被称为生物甲烷。
[0004]生物甲烷可以用作燃料(例如，用于内燃机或燃料电池)，以提供动力(power)和热量。当生物甲烷被燃烧时，废气通常仅包括二氧化碳和水。原则上，所释放的二氧化碳的量等于使生物质自然有氧分解所释放的量；因此，以这种方式产生的甲烷实际上被视为零碳燃料。因此，利用生物质的厌氧消化来产生甲烷被认为是减少大气中二氧化碳水平并且有助于缓解气候变化的有效方法。题为“Anaerobic Digester and Mobile Biogas Processing Plant(厌氧消化器和移动式生物气体处理设备)”的专利申请PCT/IB2020/054392描述了一种厌氧消化器和某些气体处理装置和方法。
[0005]由于厌氧消化系统经常在户外或以其他方式暴露于自然元素(例如雨和雪)中，因此这种系统的操作和监测可能是困难的。因此，需要改进的厌氧消化系统和方法以及相关联的气体处理。

技术实现思路

[0006]根据实施例，提供了一种装置和系统，诸如消化器。该消化器可以是例如用于处理生物质的厌氧消化器。在某些方面，该消化器包括：生物质存储容器；位于生物质存储容器上方的罩；以及一个或多个位于罩的顶表面上的配重。罩和配重中的至少一个可以形成褶皱特征(例如，角部或其他边缘)。配重中的至少一个可以位于罩的中心，其中其他配重中的一个或多个布置在罩的每个角部处。在一些实施例中，罩(和/或存储容器)是矩形的或正方形的，并且配重在每个角部中形成褶皱角部。也可以使用其他具有角部的形状。消化器可以包括一个或多个子系统，该一个或多个子系统包括热管理系统、气体处理系统、状态监测系统、用于混合/热控制浆体的设备、水收集和管理系统和/或能量回收和存储系统。虽然在该示例中描述了一个或多个褶皱角部，但是一些实施例可以在没有褶皱角部的情况下实现。例如，这可以包括在其他位置(例如中央)的褶皱或根本没有褶皱。在一些实施例中，罩被配置为在生物质存储容器中产生的气体增加时从第一位置膨胀到第二位置。
[0007]根据实施例，提供了一种厌氧消化器，该厌氧消化器包括生物质存储容器(例如，具有一个或多个锥形侧壁的浆体贮留池)和位于生物质存储容器上方的罩。在某些方面，罩被密封在厌氧消化器的外边缘处，以形成水收集区域。水可以是例如雨水，并且罩可以是气体膜。在水覆盖一个或多个气体密封件的地方，可以对其进行监测，以指示泄漏。在某些方面，罩例如可以通过在罩上形成褶皱角部的配重管被保持就位。在一些实施例中，可以使用倾斜支架(例如，由沟槽环形梁的一部分形成)，从而支架被配置为将水限制在水收集区域中。厌氧消化器还可以包括一个或多个衬垫，诸如贮留池衬垫膜或浆体罩膜。在一些实施例中，至少一个膜(诸如附加中间膜)在甲烷和CO2之间能够选择性地渗透(selectively permeable)。然而，在一些情况下，至少一个膜对生物气体及其组成材料是不可渗透的(例如，贮留池衬垫和浆体罩都可以是不可渗透的)。在某些方面，罩、支架、浆体罩膜和贮留池衬垫膜全部被附接到安装柱，例如，利用一个或多个夹来附接。在一些实施例中，使用外膜夹和内膜夹。这可以防止生物气体与消化器的易受腐蚀的部分接触。厌氧消化器可以进一步包括一个或多个子系统，诸如气体过滤系统、热管理系统、监测系统、水再利用系统、能量回收系统和用于混合/热控制浆体的设备。
[0008]在一些实施例中，至少一个配重位于罩的顶表面上。配重可以是例如管或管道。配重可以被布置成在罩上产生张力并防止罩在风中摆动。在一些实施例中，在罩是矩形或正方形的情况下，至少一个配重形成罩的褶皱角部。附加地，可以在罩的每个角部中布置配重。然而，也可以使用其他配重，例如，在罩的中心区域中或在生物质存储容器的浆体膜上使用。在一些实施例中，配重管与厌氧消化器的水收集区域连接，并且被配置为将水从罩移到收集区域(或反之亦然)。
[0009]根据一些实施例，一种组装厌氧消化器的方法例如可以包括以下步骤：将罩放在存储容器上方；放置一个或多个配重(例如，以形成褶皱角部)；以及组装/附接任何热或水管理系统，或本文所述的其他系统。在一些方面，该方法还可以包括任选性地填充配重。该方法中的其他步骤可以包括：(i)挖掘或以其他方式制备具有锥形侧壁和/或衬垫膜的浆体贮留池；(ii)安装一个或多个气体膜，包括一个或多个半透膜；(iii)密封消化器；以及(iv)利用生物质填充消化器或以其他方式操作消化器，包括操作任何相关联的系统。这可以包括例如提取和处理安装之后在消化器中产生的气体。
[0010]根据实施例，提供一种用于厌氧消化器的热管理系统。该系统可以包括例如循环装置(例如，包括一个或多个泵)和连接到该循环装置的多个管。在该示例中，多个管可以包括：(1)在厌氧消化器罩的表面上的一个或多个管；和/或(2)在厌氧消化器的生物质存储容器的表面(例如，衬垫的表面)上或在厌氧消化器的生物质存储容器内的一个或多个管。也可以使用其他管。在一些实施例中，多个管被填充有水。循环装置可以被配置为将温水从厌氧消化器罩的表面流向生物质存储容器。这可以改善容器中的厌氧消化过程。类似地，该系统可以被配置为将温水从生物质存储容器表面流向罩。例如，这可以用来融化罩上的雪，因为雪会对消化器和/或其部件造成损害。
[0011]根据实施例，提供了一种状态感测和监测系统。例如，厌氧消化器或类似系统可以配备有这样的系统。这例如可以包括：生物质存储容器(例如，浆体贮留池)；位于生物质存储容器上方的罩(例如，气体膜)；和一个或多个传感器，一个或多个传感器被配置为指示厌氧消化器的气体或浆体状态(例如，水平)。在一些实施例中，厌氧消化器包括罩配重，并且
至少一个传感器是附接到配重上(例如，在配重内)的压力传感器。在一些实施例中，至少一个传感器是视线传感器(例如，相机或其他基于光学的装置)，该视线传感器被配置为监测罩或浆体膜的顶部水平。在一些实施例中，至少一个传感器是罩或浆体膜上的角度传感器阵列(例如，陀螺仪传感器的花彩串(festoon string))。附加地，该系统还可以包括处理电路(例如，处理器、存储器和发射器)，该处理电路被配置为基于来自一个或多个传感器的测量结果来确定并报告气体或浆体状态。报告可以是本地的，通过无线通道，使用互联网等。在某些方面，该系统的一个或多个传感器可以被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种厌氧消化器(100)，所述厌氧消化器包括：生物质存储容器(101)；位于所述生物质存储容器上方的罩(104)；以及位于所述罩的顶表面上的一个或多个配重(108)，其中，所述罩和至少一个所述配重形成了所述罩的褶皱部分。2.根据权利要求1所述的厌氧消化器，其中，所述罩是矩形的或正方形的，并且所述褶皱部分是所述罩的角部。3.根据权利要求1或2所述的厌氧消化器，其中，所述罩在所述厌氧消化器的外边缘处密封，以形成水收集区域。4.根据权利要求1至3中任一项所述的厌氧消化器，其中，所述生物质存储容器是具有一个或多个锥形侧壁和衬垫的浆体贮留池。5.权利要求1至4中任一项所述的厌氧消化器，其中，所述配重中的至少一个位于所述罩的中心，并且其中，配重被布置在所述罩的每个角部中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的厌氧消化器，其中，所述罩被配置为在所述生物质存储容器中产生的气体增加时从第一位置膨胀到第二位置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的厌氧消化器，其中，所述配重中的至少一个是空心管、实心管、填充岩石的管或填充水的管。8.根据权利要求7所述的厌氧消化器，其中，所述管连接到所述厌氧消化器的水收集区域。9.根据权利要求1至8中任一项所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为指示所述厌氧消化器的气体水平或浆体水平，其中所述一个或多个传感器包括：(i)附接到所述配重中的至少一个的压力传感器；(ii)视线传感器，所述视线传感器被配置为监测所述罩或浆体分离衬垫的顶部水平；或(iii)附接到所述罩或浆体分离衬垫上的角度传感器阵列。10.根据权利要求9所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：处理电路，所述处理电路被配置为基于来自所述一个或多个传感器的测量结果来确定并报告气体或浆体状态。11.根据权利要求1至10中任一项所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：位于所述生物质存储容器和所述罩之间的一个或多个气体膜或浆体分离衬垫。12.根据权利要求11所述的厌氧消化器，其中，所述膜中的至少一个在甲烷和二氧化碳CO2之间能够选择性地渗透，或其中，所述消化器进一步包括位于所述浆体分离衬垫的顶表面上的一个或多个附加配重。13.根据权利要求1至12中任一项所述的厌氧消化器，该厌氧消化器进一步包括：气体过滤系统，所述气体过滤系统被配置为处理从所述生物质存储容器中提取的酸性气体，
其中，酸性气体的处理包括去除硫化氢和CO2中的一种或多种。14.根据权利要求13所述的厌氧消化器，其中，所述气体过滤系统被进一步配置为向所述一个或多个气体膜和所述罩之间的区域提供精制生物气体。15.根据权利要求3至14中任一项所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：具有一个或多个气体密封件的安装柱，其中所述水收集区域覆盖所述安装柱处的所有气体密封件。16.根据权利要求15所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：倾斜的支架或梁，所述支架或梁被配置为将水限制在所述水收集区域中，其中，所述罩、所述支架或所述梁以及一个或多个膜全部利用一个或多个金属部件附接到所述安装柱上，并且其中，所述罩、所述支架或所述梁以及一个或多个膜被布置为使得在所述厌氧消化器中产生的生物气体不与任何金属部件接触。17.根据权利要求3至16中任一项所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：水回收和再利用系统，其中所述水回收和再利用系统被配置为将水从所述水收集区域引到第二系统，其中，所述第二系统是储水箱、清洗站、牲畜给水系统、灌溉系统中的一种或多种，并且其中，所述水回收和再利用系统包括夹在所述水收集区域和所述第二系统之间的水清洗台。18.根据权利要求1至17中任一项所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：热管理系统。19.根据权利要求18所述的厌氧消化器，其中，所述热管理系统包括循环装置，所述循环装置被配置为：(i)将温水从所述厌氧消化器罩的表面流向所述生物质存储容器；(ii)将温水从所述水收集区域流向所述生物质存储容器；或(iii)将温水从所述厌氧消化器的所述生物质存储容器表面流向所述罩。20.根据权利要求19所述的厌氧消化器，其中，温水流过所述配重中的至少一个。21.根据权利要求1至20中任一项所述的厌氧消化器，所述厌氧消化器进一步包括：能量存储和回收系统。22.根据权利要求21所述的厌氧消化器，其中，所述能量存储和回收系统包括气体压力驱动的发电机，所述发电机耦合到一个或多个存储容器并且被配置为利用来自所述一个或多个存储容器的气体产生动力，其中，所述发电机被配置为向厌氧消化器的存储区域提供废气，并且其中，所述存储区域位于所述生物质存储容器的所述罩的下面。...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：本纳曼恩服务有限公司，
类型：发明
国别省市：