專利名稱：用于低污染排放地存儲可生物降解材料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如何通過在材料中通氣但不是在需氧狀態(tài)下的方法來獲得可生物降解材料的低污染排放的存放。其中，通氣率要與待存儲材料中的生物活性相適應(yīng)，從而使得沒有甲烷排放出來。
背景技術(shù)：
由于使用或在環(huán)境下的暴露，可生物降解性材料通常含有大量形形色色的微生物群落，它們在各種環(huán)境下都會完全或部分地生物降解這些材料。這也就意味著，在這些材料存儲時，會自發(fā)地進(jìn)行生物降解作用。這一點對于具有一定含量生物有機(jī)材料的廢料來說尤甚，它們只是由于其來源而含有相應(yīng)濃度的微生物。
倘若導(dǎo)入足夠量的氧氣，則結(jié)合在有機(jī)材料中的碳就會轉(zhuǎn)化為細(xì)胞質(zhì)和二氧化碳。這些產(chǎn)物相當(dāng)于地球大氣中的自然界的代謝產(chǎn)物。但是，若導(dǎo)入的氧量不足以保證需氧行為，那么就會發(fā)生無氧的生物降解過程，而這最后可能導(dǎo)致生成甲烷。一旦生成了甲烷，在材料露天存放時就會排放出甲烷來，甲烷是一種在環(huán)境空氣中有著一定爆炸危險的氣體并且具有很高的潛在溫室效應(yīng)能力。因此，就要努力揭開含有生物活性材料的存儲容器并接著進(jìn)行廢氣收集和處理，或者如果是含水的廢料混合物則要使材料在絕氧環(huán)境下發(fā)酵并因此實現(xiàn)可控地獲得甲烷。
可生物降解材料經(jīng)常是不連續(xù)產(chǎn)生的或者對于其生物利用來說要間歇式預(yù)處理。因此，為進(jìn)行最佳或均勻地對后續(xù)的生物反應(yīng)器進(jìn)行供料，就需要將材料進(jìn)行暫時存放。如果接著要進(jìn)行需氧處理則就要對材料進(jìn)行通氣的存放。但如果材料應(yīng)要處于絕氧環(huán)境中，則顯而易見要在隔絕空氣條件下存放，因為需氧性存放需要較高的能量消耗以對材料進(jìn)行通氣，并且會導(dǎo)致使?jié)撛诘男纬杉淄榈奈镔|(zhì)一定量地反應(yīng)生成二氧化碳。
若在絕氧條件下存儲材料，則可絕氧條件下生物降解的材料會歷經(jīng)一系列的降解反應(yīng)。對于有機(jī)固體，這一系列的反應(yīng)就由固體的水解，酸化溶解的中間產(chǎn)物(成酸)，形成的酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜?、氫以及二氧化?乙酸生成)和最后形成甲烷(甲烷生成)這些步驟組成。對于各個轉(zhuǎn)化步驟都分別要求特定的微生物菌種。如果這一系列的相互獨立的反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，即各個反應(yīng)步驟的反應(yīng)速率都相等，則系列步驟的分步驟的產(chǎn)物可以進(jìn)一步地使用并使得中間產(chǎn)物沒有堆積。結(jié)果便是，可生物降解的有機(jī)碳轉(zhuǎn)變成甲烷和二氧化碳。
但是，所參與的微生物菌種其各不相同的活性也可能會導(dǎo)致中間產(chǎn)物的堆積。大多數(shù)時候，那些溶解的、可生物降解的材料的自發(fā)性絕氧分解會導(dǎo)致基材中有機(jī)酸的堆積，因為成酸有機(jī)物的活性明顯要高于生成甲烷的活性。當(dāng)所堆積的有機(jī)酸的量耗盡了緩沖能力時，結(jié)果就會導(dǎo)致pH值下降，而這又會造成甲烷生成微生物的活性降低。這種不平衡的結(jié)果就是得到一種其降低的pH值完全抑制了甲烷生成的酸化材料。割草的青貯料就是對于這種穩(wěn)態(tài)過程來說的一個來自農(nóng)業(yè)方面的典型例子。
然而，可生物降解有機(jī)材料的可完全絕氧地生物降解作用的這種自行抑制作用也總有其極限，條件是當(dāng)可生物降解材料主要以顆粒狀和不可溶狀態(tài)存在于基材混合物中時，當(dāng)易于酸化的組分的潛力降低，緩沖能力很高并且甲烷生成的微生物密度提高時。如果是這種情況，則所形成的有機(jī)酸會被緩沖掉并且基材混合物中的pH值基本不會下降，這就會使得甲烷生成活性保留并且無氧生物分解作用的一定速率的步驟將稱為水解過程(Noike等(1985)厭氧消化中的碳水化合物降解特性和限速步驟(Characteristics of Carbohydrate Degradation andthe Rate-limiting Step in Anaerobic Digestion)，生物技術(shù)和生物工程(Biotechnology and Bioengineering)27，1482-1489頁)。
在生產(chǎn)實踐中，這些條件例如是針對由各個收集物組成的生物廢料的無氧發(fā)酵過程而給出的。由于季節(jié)原因，這些廢料會暫時性地含有較少量的溶解且易于發(fā)酵的有機(jī)物但是有著顯著量的顆粒狀生物材料(例如花房廢料)。另外，在發(fā)酵之前通常用工藝用水將這些廢料搗爛成糊(EP 0520 172，DE 198 33 776，DE 199 07 908)。這種工藝用水優(yōu)選通過搗爛的廢料糊脫水而得到。因此，就能形成更高的甲烷生成微生物的密度以及較高的緩沖能力。緩沖能力是在有機(jī)材料的發(fā)酵過程中自身通過形成碳酸氫鹽，實質(zhì)上是碳酸氫銨而形成的。在工藝用水中可以廣泛地發(fā)現(xiàn)4-8g/l的TAC值(總堿容量值)。結(jié)果是，在絕氧存放懸浮液時自發(fā)形成有機(jī)酸的作用過于微弱從而實質(zhì)上不能降低pH值，而工藝用水的甲烷生成活性則足夠作為固體水解的結(jié)果，使所形成的有機(jī)酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?。因此，在存儲容器中可由一部分有機(jī)碳制得甲烷和二氧化碳。
若在存儲懸浮液時形成了甲烷，則顯而易見要將存儲容器與沼氣收集步驟相連接。這種技術(shù)方案記載在EP 1 280 738中。但是該實施方案的缺點是，由于將存儲容器與沼氣收集體系相連接，所以沼氣的質(zhì)量波動就會大為加強。由于其中充斥著絕氧的水解和酸化反應(yīng)，所以形成于存儲容器中的沼氣的特點就是甲烷含量很低并且二氧化碳含量較高。另外，要在很短時間內(nèi)將具有通常波動很強烈的體積流的材料導(dǎo)入到該存儲容器中，但是要將所存儲的材料相對均勻地抽取出來。結(jié)果便是填充狀態(tài)強烈地?fù)u擺不定。
若將材料導(dǎo)入到存儲容器中，則貧甲烷的沼氣就會從容器中出來排擠到沼氣收集體系中。很短的時間內(nèi)，除了沼氣之外還能由腐敗反應(yīng)器中形成具有較低甲烷含量的高沼氣體積流，這會招致在實際生產(chǎn)的沼氣中甲烷含量瞬時下降。在結(jié)束存儲容器中的裝料之后，那里的填充狀態(tài)(Füllstand)就會下降并且導(dǎo)致來自存儲容器中的沼氣流完全枯竭。這就造成了實際制得的沼氣中甲烷含量急劇升高。沼氣中甲烷含量的這種強烈波動招致熱值也在相同程度內(nèi)波動。因為沼氣利用體系是基于沼氣的熱值進(jìn)行設(shè)計的，所以這種熱值波動會招致沼氣利用時的操作障礙，而這些障礙只有通過安裝相應(yīng)較大體積的氣體存儲器才能避免。但是，較大的沼氣存儲體積提高了投資和操作成本。此外，存儲容器與沼氣收集體系相連也導(dǎo)致了沼氣中平均甲烷含量的下降并因此導(dǎo)致質(zhì)量的劣化。
例如，當(dāng)發(fā)酵70t來自各種家庭每天的收集物的生物廢料時，會產(chǎn)生約7,200m3/d的沼氣體積流。這種沼氣生產(chǎn)分配于全天則為300m3/h的平均體積流和產(chǎn)生約60體積％的甲烷含量。但是，廢料的預(yù)處理是間歇式進(jìn)行的并且所生產(chǎn)的廢料懸浮液以約160m3/h的體積流量排空到存儲容器中。由于排擠，這會產(chǎn)生160m3/h的額外的沼氣流和約20體積％的甲烷含量。這就導(dǎo)致了很短時間內(nèi)就能出現(xiàn)460m3/h的沼氣體積流和約46體積％的甲烷含量。沼氣的熱值也很快地下降幾乎25％。
DE 198 33 776中顯示了在腐敗作用之前串接懸浮液存儲器的必要性。但是其中并沒有啟示如何避免從懸浮液存儲器中排放出氣體。在EP 1 280 738中記載了存儲容器與沼氣或腐敗氣收集過程相連接。但是，這種連接在沒有提供足夠的腐敗氣存儲體積的前提下會由于強烈的熱值波動而導(dǎo)致腐敗氣利用時的操作困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于低污染排放地存放生物可降解材料。這種存儲能實現(xiàn)對其后連接的過程步驟進(jìn)行均勻的供料。通過通氣抑制甲烷生成并減少存儲容器或廢氣導(dǎo)入設(shè)備中形成爆炸性氣體混合物的潛在危險。對通氣過程的調(diào)節(jié)要使得通氣率與所存儲材料中的生物活性相適應(yīng)，并使氣體導(dǎo)入量最小，從而通過需氧的物質(zhì)反應(yīng)最小化甲烷生成潛力的損失以及最小化能量的消耗。


以下根據(jù)對方法實施方式和裝置實施例的描述來更詳盡地闡述本發(fā)明。
圖1本發(fā)明方法過程的流程圖(方塊圖)；圖2帶有通氣率控制的本發(fā)明方法的流程圖；
圖3具有另一替代的通氣率控制實施方式的本發(fā)明方法的流程圖；圖4具有再一替代的通氣率控制實施方式的本發(fā)明方法的流程圖；圖5本發(fā)明方法的例示性過程控制的流程圖；圖6簡化的過程控制的流程圖；圖7優(yōu)選的實施方式圖；圖8另一優(yōu)選的實施方式圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，送入用于供料的區(qū)域(1)內(nèi)的可生物降解的材料(11)可供在其后的過程中進(jìn)行處理。這里也可以任選對材料進(jìn)行必要的預(yù)處理，以保證其后的過程步驟能無障礙地進(jìn)行操作。將供入的或還經(jīng)過調(diào)節(jié)的材料(21)導(dǎo)入到貯存容器(2)中并在那里暫時存放。用來自供料和預(yù)處理區(qū)域(1)的材料填裝貯存容器(2)的過程只是根據(jù)供料和預(yù)處理步驟的需求來進(jìn)行。從存儲容器(2)供料入反應(yīng)器(31)以進(jìn)行無氧發(fā)酵(3)?？缮锝到獠牧蠌馁A存容器(31)排出的過程只是根據(jù)發(fā)酵步驟(3)的需求進(jìn)行。將環(huán)境空氣(22)導(dǎo)入到貯存容器(2)中，以避免絕氧地存儲生物活性材料。也可以向存儲容器中導(dǎo)入工業(yè)空氣或工業(yè)氧以代替環(huán)境空氣。過量的空氣和由生物活性形成的氣體(23)從貯存容器(2)中排出。將來自存儲容器的廢氣(41)導(dǎo)入到廢氣凈化過程(4)中并在凈化后作為純凈氣體(42)排放出。如果在廢氣(41)中不含有氣味濃烈或損害性的成分，則也可以將其直接排出。
在一個優(yōu)選的實施方式中，將一部分貯存容器(23)的廢氣回導(dǎo)到存儲容器(2)中。支流(24)的回導(dǎo)會使得導(dǎo)入的空氣(22)更好地分散并且通過混合容器內(nèi)容物而改善物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。
通氣的調(diào)節(jié)可以根據(jù)廢氣中的甲烷測量或容器中的氣相來手工地或者在在線甲烷測量時直接通過規(guī)則算法來進(jìn)行。其中，在探察廢氣或貯存容器的氣相中的甲烷時提高通氣率。這種提高過程要逐步地并根據(jù)甲烷濃度的升高來進(jìn)行。若再也測量不到甲烷，則又要逐步地緩慢降低通氣率。
圖2所示為帶有通氣控制的方法的優(yōu)選方式。根據(jù)前接過程步驟的需要將可生物降解的材料(21)導(dǎo)入到存儲容器(2)中。另外，將貯存容器的內(nèi)容物導(dǎo)入到后接的過程步驟中去(31)。利用鼓風(fēng)機(jī)(241)將氣體從貯存容器的氣相中抽取出來(24)，并且在存儲容器的底部區(qū)域借助于分散系統(tǒng)(242)再將其均勻分散地導(dǎo)入。另一鼓風(fēng)機(jī)(221)經(jīng)由分散系統(tǒng)(242)將空氣導(dǎo)入到貯存容器(2)中去，以避免容器中出現(xiàn)絕氧情況。
在另一可替代的最優(yōu)化方式中可以棄用氣體回導(dǎo)步驟(24)。如果通過相應(yīng)地構(gòu)造分散系統(tǒng)(242)鼓風(fēng)機(jī)(221)的必需推送功率足以保證空氣(22)能足夠地分散，則就可以是這種情況。
在貯存容器(2)的氣體排出管(23)中或者在氣體循環(huán)管(24)中利用氣體分析設(shè)備(5)測量存儲容器(2)的氣相中的甲烷含量。根據(jù)甲烷測量設(shè)備(5)的測量值來控制輸送裝置(221)的空氣送進(jìn)功率。若測量儀器(5)顯示含有甲烷，則提高輸送裝置(221)的送進(jìn)功率直至不能再測得有甲烷。若在一定的時間段內(nèi)利用氣體分析儀(5)不能偵測到甲烷，則將輸送裝置(221)的空氣送進(jìn)功率逐步緩慢地回復(fù)直至再次能測得甲烷。接著將輸送裝置(221)的空氣送進(jìn)功率再提高一個固定的數(shù)值。為了能根據(jù)氣相中的甲烷測量結(jié)果來調(diào)節(jié)輸送裝置(221)的空氣送進(jìn)功率，可以使用PID調(diào)節(jié)器或模糊控制器。
通氣率的調(diào)節(jié)也可利用氧化還原電勢作為指導(dǎo)值來進(jìn)行。相應(yīng)的流程圖如圖3所示。利用輸送裝置(241)從貯存容器(2)中取出一股支流并導(dǎo)入到氧化還原測量單元(6)中。氧化還原測量單元(6)的出口回導(dǎo)到存儲容器(2)中。
若氧化還原電勢低于預(yù)設(shè)的預(yù)定值，則逐步提高(221)的送進(jìn)功率。若氧化還原電勢超過預(yù)定值，則逐步降低(221)的送進(jìn)功率。這里，氧化還原電勢的預(yù)定值根據(jù)針對各個可生物降解基材和各個操作過程作出的經(jīng)驗值來確定。這種確定過程可以在實驗室試驗中或者在工業(yè)設(shè)備的開車階段進(jìn)行。迄今以來的經(jīng)驗表明，為有效控制通氣，氧化還原電勢的預(yù)定值應(yīng)在-220至0mV之間。
通過測量氣相中的甲烷含量并結(jié)合貯存容器內(nèi)容物的氧化還原電勢測量，可以實現(xiàn)對通氣率進(jìn)行更精確的控制(圖4)。根據(jù)氧化還原電勢與預(yù)定值的偏差和根據(jù)甲烷濃度的升高量來控制輸送裝置(221)的空氣送進(jìn)功率。如果以測量裝置(6)測得的氧化還原電勢低于預(yù)設(shè)的預(yù)定值或者如果利用氣相分析儀(5)在貯存容器(2)的氣相中測得了甲烷，則要提高(221)的送進(jìn)功率。若利用兩個測量儀器分析到了超越臨界值的情況，則要強烈升高(221)的送進(jìn)功率。(221)的送進(jìn)功率的升高要根據(jù)氧化還原電勢和甲烷含量的變化來適應(yīng)性調(diào)節(jié)。若氧化還原電勢超過了預(yù)定值并且如果在貯存容器的氣相中測不到甲烷，則要根據(jù)氧化還原電勢的改變逐步降低(221)的送進(jìn)功率。
針對有機(jī)廢料構(gòu)成的漿料的存放所作的試驗結(jié)果表明，通氣過程有效地降低了溫室氣體甲烷的生成。在試驗中同時采用了經(jīng)通氣和未經(jīng)通氣的貯存容器中并且在存放各批料的同時計算出廢氣中的平均甲烷含量。下表列出了試驗結(jié)果。很明顯，從某一足夠的通氣率開始，在廢氣中就不會再測得甲烷了。

TM＝存儲材料的干燥質(zhì)量在經(jīng)通氣的貯存容器中對氧化還原電勢的測量表明甲烷的形成和氧化還原電勢之間存在著相關(guān)性。氧化還原電勢的升高導(dǎo)致了甲烷生成率的下降。在試驗中，若氧化還原電壓高于約-100mV則測不到甲烷氣體產(chǎn)生。
圖5例示了一種用于控制本發(fā)明方法過程的運算法則。為控制鼓風(fēng)機(jī)(221)的推送功率，氣體分析儀的測量值可用于確定廢氣中的甲烷濃度并且測量裝置可用于確定所存儲的材料中的氧化還原電勢?？刂品▌t如下1.若在貯存容器的廢氣中測得甲烷，則將鼓風(fēng)機(jī)(221)的推送功率提高一個經(jīng)計算的百分比。將該百分比定義為所測得的甲烷值與常數(shù)K1的乘積。在經(jīng)過一段確定的等待時間之后，重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
2.若在存儲容器的廢氣中鑒別不到甲烷，則檢測氧化還原電勢。若該值低于-100mV，則存在著形成甲烷的危險。因此，將鼓風(fēng)機(jī)(221)的推送功率提高一個特定的百分比K2并且在經(jīng)過一段確定的等待時間之后，重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
3.若氧化還原電勢超過了-20mV，則所存儲材料的通氣率會不必要地較高并且鼓風(fēng)機(jī)(221)的推進(jìn)功率可下降一個特定的百分比值K3。在經(jīng)過一段確定的等待時間之后，重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
4.若在貯存容器的廢氣中測不到甲烷并且存儲材料的氧化還原電勢在-100至-20mV之間，則重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
簡化控制的運算法則由圖6給出，該算法只是基于貯存容器的廢氣中的甲烷測量1.若在貯存容器的廢氣中測得甲烷，則I.將鼓風(fēng)機(jī)(221)的推進(jìn)功率提高一個經(jīng)計算的百分比值。將該百分比定義為所測得的甲烷值和常數(shù)K1的乘積。在經(jīng)過一段確定的等待時間之后，重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
II.將計時器T設(shè)置為零。
在經(jīng)過一段確定的等待時間之后，重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
2.若在貯存容器的廢氣中偵測不到甲烷，則檢測計時器T的流逝時間T1。若流逝時間T1大于臨界時間T2，則存儲材料的通氣率會不必要地較高并且I.使鼓風(fēng)機(jī)(221)的推送功率下降一個確定的百分比K3和II.將計時器T設(shè)置為零。
在經(jīng)過一段確定的等待時間之后，重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
3.若在存儲容器的廢氣中檢測不到甲烷并且流逝時間T1小于臨界時間T2，則重復(fù)實際值/預(yù)定值的比較。
實施例實施例1若是存儲具有泵送的材料，則在本發(fā)明裝置(圖7)的一個優(yōu)選實施方式中，利用泵將材料輸入(21)和排出(31a)。根據(jù)水壓Einbindung的不同，可以使用離心泵或壓唧泵(211；311)。排除過程也可替代地利用控制環(huán)節(jié)(312)通過重力作用(31b)進(jìn)行。為循環(huán)貯存容器(2)的內(nèi)容物，從廢氣流(23)中取出一股支流并利用壓縮器(241；例如壓力壓縮器)經(jīng)由一個噴槍(Lanzen)系統(tǒng)(242)輸送到所存儲的材料中去。將噴槍系統(tǒng)圍繞著容器底面中心同心設(shè)置。由于氣泡上升產(chǎn)生強有力的環(huán)流(243)，且該環(huán)流能保證容器內(nèi)容物完全地徹底混合。由上供料的噴槍系統(tǒng)的優(yōu)點是，為了維修噴槍系統(tǒng)而可以不必將容器排空，而是可以將噴槍系統(tǒng)向上移出容器。在壓縮器(21)的抽吸側(cè)，鼓風(fēng)機(jī)(221；例如通風(fēng)機(jī))將所需的空氣(22)輸入到氣體循環(huán)流中。另一鼓風(fēng)機(jī)(511；例如通風(fēng)機(jī))從廢氣流(23)中抽取出另一股支流(51)并將其輸入到甲烷測量儀器(5；例如紅外吸收測量)中。
實施例2如果是存儲不可泵送但可流淌的材料，則在一個優(yōu)選實施方式(圖8)中，利用推送螺桿(211；311)將材料輸入(21)和排出(31)。為將空氣通入存儲容器(2)的內(nèi)容物中，則從廢氣流(23)中取出一股支流并利用輸送組件(241；例如旋轉(zhuǎn)壓縮器)回導(dǎo)到容器中。通過其上運行排料螺桿的存儲容器(2)的底部縫隙板或孔板(242)進(jìn)行通氣過程。該過程中，橫截縫隙板的排料螺桿的輸送流會避免縫隙板阻斷。在縫隙板以下的容器區(qū)域上設(shè)置一個監(jiān)視孔(244)。這能實現(xiàn)對縫隙板以及通過縫隙板落下的材料的排出過程進(jìn)行監(jiān)視。在輸送組件(241)的壓力側(cè)有一個噴嘴或隔板(245)，且經(jīng)由其的低壓區(qū)域可將環(huán)境空氣(22)抽吸進(jìn)來。利用空氣吸入管中的控制環(huán)節(jié)(221)可以調(diào)節(jié)所導(dǎo)入的空氣流。鼓風(fēng)機(jī)(511；例如通風(fēng)機(jī))從廢氣流(23)中抽出另一股支流(51)并將其導(dǎo)入到甲烷測量儀(5；例如導(dǎo)熱性測量)中。
優(yōu)點本發(fā)明的方法實現(xiàn)了低成本和低污染排放地存儲可生物降解材料。甲烷生成的抑制帶來了如下改善存儲容器實現(xiàn)了對其后連接的方法步驟進(jìn)行更為均勻的供料。也實現(xiàn)了更高的聚集時間和更小的通量率以及更為均衡的沼氣生產(chǎn)。另外，存儲容器不必與后接的腐敗過程的沼氣收集步驟相連。由此就能明顯減少沼氣中的甲烷含量的波動并且平均甲烷含量更高。兩個因素提高了用于沼氣利用和最小化所需的沼氣貯存體積的方法步驟的效率。其具有以下經(jīng)濟(jì)利益沼氣存儲和沼氣利用的成本很小，因為沼氣生產(chǎn)更為均勻，并且沼氣利用的程度更高，因為沼氣質(zhì)量更為均勻。
通過調(diào)節(jié)通氣過程最小化空氣輸入量。由此，通過絕氧的物質(zhì)反應(yīng)以及用于通氣的能量消耗而使甲烷生成潛力的損失最小化。這一點保證了由其后連接的步驟到絕氧的發(fā)酵過程中有著最大的能量收益。
在貯存容器中或在廢氣傳輸設(shè)備中形成爆炸性氣體混合物的潛在危險獲得了降低。由此可以降低添設(shè)安全工業(yè)設(shè)備的成本。
通過這種使存儲容器從沼氣收集系統(tǒng)中脫離出來的可行方案即能減少沼氣傳輸設(shè)備并由此減少外部(Ex)-保護(hù)區(qū)域。
(按照條約第19條的修改)1.在沼氣反應(yīng)器中利用可生物降解物質(zhì)借助特別是水解、產(chǎn)乙酸作用和甲烷生成作用來產(chǎn)生沼氣的方法，其中將待用的基材在導(dǎo)入到用于緩沖的沼氣反應(yīng)器中之前導(dǎo)入到貯存容器(2)中，貯存容器要與導(dǎo)入其中的基材的生物活性相適應(yīng)，并且可控地通過再循環(huán)形成于貯存容器中的廢氣并在混有能阻礙甲烷生成和域形成爆炸性氣體混合物的空氣或氧或工業(yè)空氣的條件下對貯存容器進(jìn)行通氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，經(jīng)由噴嘴或隔板(245)將環(huán)境空氣吸入到循環(huán)氣流(24)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，測量貯存容器(2)的廢氣中或貯存容器(2)的廢氣循環(huán)過程中的甲烷含量，并據(jù)此來調(diào)節(jié)貯存容器(2)的通氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，利用紅外吸收或?qū)嵝詠頊y量甲烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，測量貯存介質(zhì)的氧化還原電勢，并據(jù)此調(diào)節(jié)貯存容器(2)的通氣過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將貯存介質(zhì)的氧化還原電勢保持在-220至0mV之間。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，根據(jù)貯存容器的廢氣中甲烷含量和貯存介質(zhì)的氧化還原電勢來調(diào)節(jié)貯存容器(2)的通氣過程。
8.用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法的裝置，其具有前接于用于沼氣發(fā)生的生物反應(yīng)器的貯存容器(2)，并且還具有連接在貯存容器上的輸送機(jī)構(gòu)(24，241，221)，用以利用由貯存容器回送而來的廢氣可控地對貯存容器進(jìn)氣，并且是在混有空氣或氧的條件下并要與導(dǎo)入到貯存容器內(nèi)的基材的生物活性相適應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，設(shè)置壓縮空氣系統(tǒng)用于對貯存容器(2)進(jìn)氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，設(shè)置氧氣壓力容器以對貯存容器進(jìn)氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置分配裝置(242)，其將含氧的氣流分配于貯存介質(zhì)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置輸送裝置(511)，其將一部分的貯存容器(2)廢氣流導(dǎo)入到甲烷測量步驟中。
權(quán)利要求
1.用于存儲可生物降解材料的方法，由具有通氣裝備的存儲容器構(gòu)成，其特征在于，通過控制存儲容器中的通氣而抑制相關(guān)的甲烷氣體的形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將一部分存儲容器的廢氣回導(dǎo)到存儲容器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在存儲容器的廢氣中測量甲烷含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在存儲容器的廢氣回導(dǎo)過程中測量甲烷含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，根據(jù)存儲容器的廢氣中的甲烷含量來調(diào)節(jié)存儲容器的通氣過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)在存儲容器的廢氣中測得甲烷時，提高存儲容器的通氣率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，測量存儲介質(zhì)的氧化還原電勢。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)存儲介質(zhì)的氧化還原電勢調(diào)節(jié)存儲容器的通氣過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)存儲介質(zhì)的氧化還原電勢低于下限值時提高存儲容器的通氣率，并且當(dāng)存儲介質(zhì)的氧化還原電勢超過上限值時降低存儲容器的通氣率。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，根據(jù)存儲容器的廢氣中的甲烷含量和存儲介質(zhì)的氧化還原電勢來調(diào)節(jié)存儲容器的通氣過程。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，存儲介質(zhì)的氧化還原電勢位于-220至0mV之間。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過導(dǎo)入氧進(jìn)行通氣。
13.實施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，具有通氣的存儲容器，其特征在于，利用推送裝置(221)來對存儲容器(2)進(jìn)氣，且其通量可以控制。
14.實施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，具有通氣的存儲容器，其特征在于，通過導(dǎo)入(22)來自壓縮空氣體系中的工業(yè)空氣來對存儲容器(2)通氣。
15.實施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，具有通氣的存儲容器，其特征在于，通過導(dǎo)入(22)來自壓力容器的氧對存儲容器(2)進(jìn)氣。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求13-15中一項或多項所述的裝置，其特征在于，分配裝置(242)將含氧氣流分配于存儲介質(zhì)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，分配裝置(242)由多個氣體噴槍(Gaslanzen)構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，將氣體噴槍從上方導(dǎo)入到容器中。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，分配裝置(242)由縫隙板或孔板構(gòu)成。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求13-19中一項或多項所述的裝置，其特征在于，推送裝置(241)將一部分存儲容器(24)的廢氣流回導(dǎo)到存儲容器(2)中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，推進(jìn)裝置(221)為壓縮器或通風(fēng)機(jī)。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求13-21中一項或多項所述的裝置，其特征在于，推進(jìn)裝置(511)將一部分存儲容器(24)的廢氣流導(dǎo)入到甲烷測量過程(5)中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，利用紅外吸收或?qū)嵝詠頊y量甲烷(5)。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求13-23中一項或多項所述的裝置，其特征在于，經(jīng)由噴嘴或隔板(245)將環(huán)境空氣吸入到循環(huán)氣流(24)中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，利用控制環(huán)節(jié)(221)調(diào)節(jié)吸入的環(huán)境空氣的體積流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于低污染排放地存儲可生物降解的材料的方法和裝置，通過通氣但在材料中不是有氧的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種存放實現(xiàn)了對其后過程步驟的更均勻的供料。通過通氣抑制了甲烷形成并且在貯存容器中或在廢氣傳輸設(shè)備中形成爆炸性氣體混合物的潛在危險獲得了降低。通氣過程的調(diào)節(jié)要使得通氣率與所存儲材料中的生物活性相適應(yīng)并且最小化空氣輸入量，以最小化通過需氧的物質(zhì)反應(yīng)積累的甲烷損失以及用于通氣的能量消耗。該方法的特征在于，通過控制存儲容器(2)中的通氣過程而抑制相關(guān)的甲烷氣體的大量積累。
文檔編號C02F3/00GK101044096SQ200480044269
公開日2007年9月26日 申請日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者漢斯·屈布勒, 羅蘭·卡拉, 瑪加麗塔·尼姆里希特 申請人:Rea能量和廢物循環(huán)利用協(xié)會有限公司