处理有机废物的方法和装置，包括其厌氧消化和消化物的堆肥制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在设备中发生的用于处理有机废物的连续过程，所述用于处理有机废物的过程包括在至少一个消化室中发生的对所述废物的第一部分进行的厌氧消化过程，以及在至少一个堆肥室中发生的对所述废物的第二部分进行的需氧堆肥过程，用于处理有机废物的过程包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理有机废物的方法和装置，包括其厌氧消化和消化物的堆肥


[0001]本专利技术涉及挥发性或非挥发性有机物质和废物的生物处理领域。这些有机物质和废物可以有各种来源，例如屠宰场、厨房和餐桌废物、植物或农业、林业或工业来源的木质产品。它们可以是液体(例如来自乳制品或葡萄酒行业的浆液或废料)或者是固体(例如内脏、废谷物、水果渣或家庭废物和类似废物的可发酵部分等)。更具体地，本专利技术涉及用于有机物质的厌氧消化过程以及需氧堆肥过程，但最重要的是这两种处理模式在单个站上的连接。
[0002]因此，本专利技术涉及一种将甲烷化过程和用于堆肥有机物质和废物的过程连接在单个装置中的新的方法。本专利技术还涉及用于实施该方法的新的装置。

技术介绍

[0003]WO 2017/109398(JUA Group)描述了通过生物消化对有机废物和污水进行生物处理的设备和方法。众所周知，通过生物消化处理有机物质首先受到细菌生态学的限制，该技术试图实现建立和维持这种类型生物氧化所特有的微生物的有利生态系统的目的。因此，生物消化器是一个反应器，它容纳并维持严格厌氧微生物的种群，这些微生物在水存在的情况下在由液体或固体物质形成的有机底物上生长和繁殖。这些特定的微生物种群基本上具有生物氧化活性，但是在没有空气氧的情况下。只有当这种营养型中典型的三种细菌群落形成平衡的生态系统，使得在细菌合成代谢过程(水解、酸化和乙酸形成作用)中作为废物产生的大部分还原等价物(碳原子和氢原子)最终以甲烷(CH4，甲烷生成)结束时，反应才可能发生。
[0004]相关的细菌种类复杂且相对多样，但它们的生物化学特征及其生态学的主要特征已是众所周知的。它们通常分类为三组：水解和发酵细菌、产乙酸细菌和产甲烷细菌。
[0005]由厌氧生物反应器构成的人造生态系统的管理需要动态干预，以确保一些基本的物理化学条件；例如pH、温度和氧化/还原电位以及营养需求。可消化碳的可用性对于在存在挥发性脂肪酸(通常缩写为VFA)或额外的铵存在时避免致命性抑制以及优化甲烷生产尤为关键。
[0006]厌氧生物消化过程中的关键参数是pH、温度、氧化/还原电位以及营养和代谢供应。
[0007]厌氧消化的最佳pH值约为中性。其为每种细菌种群的最佳pH值的结果；酸化细菌的pH值在5.5至6之间，产乙酸菌的pH值倾向于接近中性，而产甲烷菌在6至8之间的pH范围内具有最大活性。然而，甲烷化可以发生在微酸性或碱性介质中。
[0008]产甲烷细菌群的活性与温度密切相关。可以定义两个最佳温度范围：嗜温区(35℃至38℃之间)和嗜热区(55℃至60℃之间)，在这些温度的任一侧活性均降低。大多数细菌物种已经被隔离在嗜温性环境中，但厌氧消化步骤的所有营养组都具有嗜热性物种，其使用与具有类似或更高性能的嗜温性细菌相同的代谢途径。然而，其仍然可以在不同于最佳温
度的温度下工作，并且具有较低的性能。
[0009]氧化/还原电位代表系统的还原状态，它影响产甲烷细菌的活性。事实上，除了缺氧之外，这些细菌还需要低于330mV的氧化/还原电位来启动它们的生长。氧化还原电位(Eh)是自然环境的生物电活性的指标；它越低，就越表明在所考虑的环境中可用于生化交换的高水平能量。腐殖质对氧化还原电位有积极影响。
[0010]就营养和代谢需求而言，与任何微生物一样，形成产甲烷菌群的各种细菌都需要足够的大量元素(C、N、P、S)和微量元素供应用于其生长。可以从描述细胞组成的原始公式(C5H9O3N)开始粗略地评估大量元素的需求。对于产甲烷细菌，培养基中的碳含量(以化学需氧量(COD)表示)、氮和磷COD/N/P的比例必须至少等于400/7/1。铵是他们氮的主要来源。一些物种固定分子氮，而另一些物种则需要氨基酸。氮的需求量占生物质挥发性干质量的11％，磷的需求量为氮的1/5。
[0011]产甲烷细菌具有高水平的Fe
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S蛋白，其在电子传递系统和辅酶的合成中发挥重要作用。此外，细胞中硫的最佳浓度在1mM至2mM(mmol/L)之间变化。这种菌群通常使用还原形式的硫，如硫化氢。产甲烷菌吸收矿物形式的磷。
[0012]一些微量元素是产甲烷菌生长所必需的。尤其是镍、铁和钴。事实上，它们是参与其代谢的辅酶和蛋白质的成分。镁是必不可少的，因为它在甲烷合成的最终反应中起作用，以及钠在三磷酸腺苷(ATP)合成的化学渗透过程中也是必不可少的。
[0013]有一些生长因子可以刺激某些产甲烷菌的活性：脂肪酸、维生素以及复杂的混合物，例如酵母提取物或蛋白胨胰蛋白酶。
[0014]总之，尽管如今已经正确地掌握模拟生物消化过程的宏观模型，以至于可以概括地预测甲烷产生的程度和形式以及消化物的组成，但这些过程仍然难以实施。事实上，如果希望处理给定的有机污水、家庭废物和类似废物的可发酵部分或某些工业有机废物或来自农业部门的废物，或者其他输入的混合物(共消化)，那么每次都应致力于将该过程实现最佳生产率，因为每种底物对应一个最佳微生物生态系统，生化产量窗口很窄。换言之，挑战在于设计和实施一种甲烷消化器，其投资少且运营成本低，但在细菌资源方面是完全通用的，不管输入的限制条件如何变化，都能确保高甲烷生产率。
[0015]厌氧条件下的生物反应器是一种人工制品，其试图在给定时间和/或给定位置优化给定微生物菌落的生活条件，从而在最短的生物滞留时间内富集，因此在最小生物反应器体积中，由置于水溶液中或更一般地在不存在气态氧的情况下的底物的消化产生甲烷的最大产量。生物消化器由四个主要部件组成：密封且通常隔热的室、搅拌或混合装置、消化物加热装置以及底物、消化物和沼气的入口/出口装置。
[0016]根据所实施的过程，可以区分这种反应器中的两种主要类型的生态系统：固定生物质和游离生物质。
[0017]在固定生物质消化器中，该室不仅用于容纳底物并将其与空气隔离，还用于将厌氧细菌菌落固定在合适的载体上。一些液相技术使用浸没在助熔剂中的自主固定细胞。通常，这种方法的优点在于，尽管处理过的底物流永久或连续输送，但仍保持细菌菌株的可用性，所需的目的是不必重新开始细菌接种或避免通过化学输入使菌群专门化。可以使用几种类型的固定方法，例如，在接种前将底物或部分进入的底物造粒，并使其在生物消化器的室内循环。
[0018]一般来说，有机废物或物质的生物氧化操作必须符合若干有效性和生物安全标准，这些标准通过进行关键设置和调整而设定。因此，在游离或固定的生物质消化器中，使用了活性生物质强化过程，这是由汁液的加热和循环引起的，也可能是由微量元素和pH校正剂的添加引起的。该方法是适应性的，并且依赖于细菌菌群自发地根据环境的限制(特别是对于大量营养物质存在的方面)进行专门化的能力。通过“外部”热(维持在38℃的嗜温条件或55℃的嗜热条件下)、化学物质(中和酸或碱性pH)和机械(输送、流化和混合)作用，可增强生物质的适应性，其可随流量的顺序或连续流动自由离开室，并根据生态系统的限制条件进行进化。因此，一般来说，生物消化器需要对由传感器提供的指示进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在设备中发生的用于处理有机废物的连续过程，所述用于处理有机废物的过程包括在至少一个消化室中发生的对所述废物的第一部分进行的厌氧消化过程，以及在至少一个堆肥室中发生的对所述废物的第二部分进行的需氧堆肥过程，其中用于处理有机废物的过程：
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在所述厌氧消化过程完成后，收集消化物和沼气，
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在所述需氧堆肥过程完成后，收集堆肥和腐殖质渗滤液，
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将至少一部分所述消化物进料到所述需氧堆肥过程中，
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将至少一部分所述腐殖质渗滤液进料到所述厌氧消化过程中。2.根据权利要求1所述的过程，其中将部分所述腐殖质渗滤液进料到所述需氧堆肥过程中。3.根据权利要求1或2所述的过程，其特征在于：所述有机废物的所述第一部分主要包括挥发性有机废物，其选自由以下各项形成的组：屠宰场废物、乳制品废物、酿酒废物、鱼类加工废物、肉类加工废物、稳定的牲畜废物、厨房和餐桌废物、源自农业食品工业的有机废物，和/或所述有机废物的所述第二部分主要包括结构化有机废物，主要包括木质素、纤维素、半纤维素和/或角蛋白类型的有机聚合物，和/或，其中所述有机废物的所述第二部分主要包括选自由以下各项形成的组的废物：锯切废物(例如锯屑或锯木厂的木材废物)、切碎的森林废物、切碎的木材废物或产品、棕色纸板、各种来源的切碎的植物(例如修剪、清理、收集的枯叶)、各种农业废物(例如秸秆)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的过程，其特征在于，所述需氧堆肥过程在设有第一热交换器的至少一个堆肥室中进行，所述堆肥室通过所述第一热交换器将传热流体加热到第一温度，和/或所述需氧消化过程在设有第二热交换器的至少一个消化室中进行，所述至少一个消化室通过所述第二热交换器在低于所述第一温度的第二温度下通过所述传热液体加热。5.根据权利要求1至4中任一项所述的过程，其特征在于，所述有机废物的所述第一部分在被冷却且被输入所述厌氧消化室之前，在热预处理室中在高于45℃且优选在50℃至80℃之间的温度下进行热预处理，所述热预处理室优选设有第三热交换器。6.根据权利要求5所述的过程，其特征在于，由所述第一热交换器加热的所述传热流体的至少一部分被输送到所述第二热交换器中。7.根据权利要求1至6中任一项所述的过程，其特征在于，优选在至少一个纯化步骤之后，所述沼气将燃料供应到设有第四热交换器的燃烧器，所述第四热交换器加热传热液体，所述传热液体与所述第二热交换器和/或所述第三热交换器热连通。8.根据权利要求1至7中任一项所述的过程，其特征在于，所述燃烧器与电能发生器能量连通，所述电能发生器优选地向所述设备的至少一部分供应电能。9.一种配置为执行根据权利要求1至8中任一项所述的过程的设备，其包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：JL，
申请(专利权)人：朱亚公司，
类型：发明
国别省市：