本發(fā)明涉及一種生物氣體生成系統(tǒng)，其利用甲烷發(fā)酵來生成以甲烷為主的生物氣體。

背景技術(shù)：

1、到目前為止，對將污水污泥、糞便、食品廢棄物、牲畜廢棄物等有機性廢棄物、或者資源農(nóng)作物或其廢棄物等有機物通過甲烷發(fā)酵來回收的系統(tǒng)已經(jīng)做過研究(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

2、在專利文獻(xiàn)1所記載的生物質(zhì)處理系統(tǒng)中，在甲烷發(fā)酵槽中產(chǎn)生的生物氣體(甲烷發(fā)酵氣體)先貯存于貯存罐(甲烷發(fā)酵氣體回收裝置)，之后用于氣體發(fā)電。專利文獻(xiàn)1中記載的生物質(zhì)的處理系統(tǒng)將通過甲烷發(fā)酵產(chǎn)生的消化液(甲烷發(fā)酵處理物)用擴散透析裝置分離成擴散液(濃縮液)和透析液(脫鹽液)。針對擴散液，讓它通過亞硝酸化槽對其中的氨進(jìn)行處理，然后再讓它通過厭氧氨氧化(anaerobic?ammonium?oxidation)處理槽進(jìn)行脫氮，最后輸送到水處理設(shè)備。這樣一來，便做到了使向水處理設(shè)備輸送的廢水中的有機物和氨濃度降低，從而減小水處理設(shè)備中的負(fù)荷。針對透析液，通過將它送回甲烷發(fā)酵槽，而做到了將發(fā)酵槽內(nèi)的產(chǎn)甲烷細(xì)菌濃度維持得較高，使作為甲烷發(fā)酵的阻礙因子的氨減少。

3、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

4、專利文獻(xiàn)

5、專利文獻(xiàn)1：日本公開專利公報特開2007－44579號公報

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、－發(fā)明要解決的技術(shù)問題－

2、然而，專利文獻(xiàn)1的生物質(zhì)處理系統(tǒng)會從甲烷發(fā)酵槽產(chǎn)生大量的消化液。使產(chǎn)生的消化液通過擴散透析裝置、亞硝酸化槽以及厭氧氨氧化處理槽后再輸送到水處理設(shè)備，由此嘗試了從成分方面去減輕水處理設(shè)備的負(fù)擔(dān)，但實際上在水處理設(shè)備中處理量很大這一點并沒有改變。

3、專利文獻(xiàn)1的系統(tǒng)通過將透析液送回甲烷發(fā)酵槽，使甲烷發(fā)酵槽內(nèi)的氨減少，使甲烷發(fā)酵高效化，但仍存在系統(tǒng)整體大型化的問題。就投入甲烷發(fā)酵槽的有機物而言，其內(nèi)部氨的濃度會根據(jù)其新鮮度的不同而發(fā)生變化，因此在專利文獻(xiàn)1的構(gòu)造下，存在難以進(jìn)行有機物的新鮮度與送回甲烷發(fā)酵槽的透析液的量之間平衡調(diào)整的問題。

4、本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，其目的在于：提供一種生物氣體生成系統(tǒng)，其能夠抑制消化液的產(chǎn)生，并且能夠與有機物的新鮮度無關(guān)地去除有機物內(nèi)部的氨而有效地進(jìn)行甲烷發(fā)酵，該生物氣體生成系統(tǒng)節(jié)能且環(huán)保性優(yōu)異。

5、－用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案－

6、為了解決上述問題，本說明書中公開的發(fā)明按以下所述構(gòu)成。即，第一發(fā)明的特征在于：生物氣體生成系統(tǒng)包括密閉容器、攪拌裝置、加熱單元、減壓單元以及貯存罐，所述密閉容器收納有機物，所述攪拌裝置攪拌收納在所述密閉容器內(nèi)部的所述有機物，所述加熱單元將所述密閉容器的內(nèi)部加熱至規(guī)定的溫度，所述減壓單元對所述密閉容器的內(nèi)部進(jìn)行減壓，所述貯存罐貯存通過使所述有機物在所述密閉容器中進(jìn)行甲烷發(fā)酵而產(chǎn)生的生物氣體，貯存在所述貯存罐中的所述生物氣體的一部分被作為燃料供給到所述加熱單元。

7、根據(jù)第一發(fā)明，在密閉容器內(nèi)能夠一邊用攪拌裝置攪拌有機物一邊使甲烷發(fā)酵而產(chǎn)生生物氣體。在使進(jìn)行甲烷發(fā)酵時，通過對密閉容器內(nèi)進(jìn)行減壓的同時進(jìn)行加熱，能夠使有機物中的水分的沸點降低至產(chǎn)甲烷細(xì)菌的活動活化的溫度，同時能維持該溫度。并且，通過一邊使產(chǎn)甲烷細(xì)菌活化一邊使有機物中的水分蒸發(fā)，能夠高效地使有機物中含有的氨和水變成蒸氣。這樣一來，能夠使該蒸氣從存在產(chǎn)甲烷細(xì)菌的有機物中分離出來并向密閉容器外排出。因此，在能夠使產(chǎn)甲烷細(xì)菌活化的同時，還能夠從有機物中減少甲烷發(fā)酵的阻礙因子即氨。故能夠進(jìn)行高效的甲烷發(fā)酵。

8、與從甲烷發(fā)酵槽的下游側(cè)將透析液返送到甲烷發(fā)酵槽來調(diào)整有機物中的氨濃度的專利文獻(xiàn)1不同，本發(fā)明中作為甲烷發(fā)酵槽使用的密閉容器成為能夠直接將氨從有機物中分離出來的場所，因此，能夠容易地進(jìn)行有機物內(nèi)部的氨的去除，與有機物的新鮮度無關(guān)。

9、通過加熱密閉容器使有機物中的水分蒸發(fā)，便能夠比以往更大幅地削減使有機物進(jìn)行甲烷發(fā)酵而產(chǎn)生生物氣體后殘留下來的消化液的量。通過將甲烷發(fā)酵所產(chǎn)生的生物氣體貯存在貯存罐中，并將所貯存的生物氣體的一部分作為燃料供向加熱單元，便不需要為了加熱密閉容器而使用重油或煤等化石燃料。這樣一來，便能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能且環(huán)保性優(yōu)異的生物氣體生成系統(tǒng)。

10、第二發(fā)明在第一發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：該生物氣體生成系統(tǒng)包括冷凝部和氣液罐，所述冷凝部使在所述密閉容器中產(chǎn)生的氨及水的蒸氣冷凝，所述氣液罐對在所述冷凝部冷凝后的含氨冷凝水和所述生物氣體進(jìn)行氣液分離，所述冷凝部具有冷凝殼體部，所述冷凝殼體部通過連接管與所述密閉容器連接并且具有排出口，所述減壓單元為真空泵，所述排出口通過連通路與所述氣液罐連接，在所述連通路的中途部設(shè)置有所述真空泵。

11、根據(jù)第二發(fā)明，通過真空泵的驅(qū)動，能夠?qū)⒃诿荛]容器中產(chǎn)生的氨及水的蒸氣通過連接管吸入冷凝殼體部。能夠使蒸氣在冷凝殼體部內(nèi)變成含氨冷凝水。這樣一來，便能夠高效地將在密閉容器內(nèi)產(chǎn)生的氨及水的蒸氣從密閉容器內(nèi)排出。

12、第三發(fā)明在第二發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：該生物氣體生成系統(tǒng)包括冷卻管和冷卻塔，所述冷卻管設(shè)置在所述冷凝殼體部的內(nèi)部，并且供與所述蒸氣進(jìn)行熱交換的冷卻水通過，所述冷卻塔通過冷卻水流路與所述冷卻管連接，并且具有所述冷卻水的接水槽，所述氣液罐和所述接水槽通過送水流路連接，該生物氣體生成系統(tǒng)構(gòu)成為：將貯存于所述氣液罐的所述含氨冷凝水通過所述送水流路向所述接水槽輸送。

13、根據(jù)第三發(fā)明，蒸氣在冷凝部中冷凝后被貯存在氣液罐中的含氨冷凝水被輸送到冷卻塔的接水槽?；旌嫌泻崩淠睦鋮s水在冷卻管與冷卻塔之間循環(huán)的同時，一點一點地蒸發(fā)而向大氣排出。這樣一來，便能夠在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行氨的處理。

14、第四發(fā)明在第二或第三發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：該生物氣體生成系統(tǒng)包括熱交換器，所述熱交換器用于通過冷卻貯存在所述氣液罐中的所述生物氣體來去除所述生物氣體中含有的水蒸氣，所述熱交換器設(shè)置在連接所述貯存罐和所述氣液罐的生物氣體供給路的中途部。

15、根據(jù)第四發(fā)明，通過去除生物氣體中含有的水蒸氣，能夠抑制例如冬季在生物氣體供給路中結(jié)露水凍結(jié)而發(fā)生設(shè)備出故障的問題。

16、第五發(fā)明在第四發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：該生物氣體生成系統(tǒng)包括脫硫裝置，所述脫硫裝置用于對貯存在氣液罐中的所述生物氣體進(jìn)行脫硫，所述脫硫裝置設(shè)置在所述貯存罐與所述熱交換器之間的所述生物氣體供給路的中途部。

17、根據(jù)第五發(fā)明，能夠利用脫硫裝置去除生物氣體中的硫化氫。這樣一來，便能夠防止硫化氫與結(jié)露水分反應(yīng)而生成的硫酸腐蝕生物氣體供給路、加熱單元等設(shè)備。

18、第六發(fā)明在第一到第五發(fā)明中任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：所述加熱單元是使用貯存在所述貯存罐中的所述生物氣體的一部分來產(chǎn)生加熱用蒸氣的燃?xì)忮仩t，所述加熱單元包括：加熱套和加熱用蒸氣供給路，所述加熱套設(shè)置在所述密閉容器上，所述加熱用蒸氣供給路連接所述燃?xì)忮仩t和所述加熱套，該生物氣體生成系統(tǒng)構(gòu)成為：通過將在所述燃?xì)忮仩t中產(chǎn)生的所述加熱用蒸氣經(jīng)由所述加熱用蒸氣供給路輸送到所述加熱套，來對所述密閉容器的內(nèi)部進(jìn)行加熱。

19、根據(jù)第六發(fā)明，利用有機物進(jìn)行甲烷發(fā)酵生成的生物氣體來驅(qū)動燃?xì)忮仩t，用在該燃?xì)忮仩t中產(chǎn)生的加熱用蒸氣對密閉容器進(jìn)行加熱，因此能夠高效地進(jìn)行密閉容器的加熱。

20、第七發(fā)明在第一到第六發(fā)明中任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：該生物氣體生成系統(tǒng)包括生物質(zhì)鍋爐，所述生物質(zhì)鍋爐以固體生成物為燃料，產(chǎn)生蒸氣，所述固體生成物通過使所述有機物在所述密閉容器中進(jìn)行甲烷發(fā)酵而生成，并且被從所述密閉容器的生成物排出口排出。

21、根據(jù)第七發(fā)明，當(dāng)在密閉容器內(nèi)進(jìn)行甲烷發(fā)酵時，對密閉容器內(nèi)進(jìn)行減壓的同時進(jìn)行加熱，水分少的固體生成物便被從密閉容器的生成物排出口排出。通過使用生物質(zhì)鍋爐，能夠?qū)⒃摴腆w生成物作為燃料有效地利用，將所產(chǎn)生的蒸氣能量用于加熱或發(fā)電。這樣一來，便能夠?qū)崿F(xiàn)更加節(jié)能且環(huán)保性優(yōu)異的生物氣體生成系統(tǒng)。

22、第八發(fā)明在第一到第七發(fā)明中任一發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：該生物氣體生成系統(tǒng)包括投入單元和閥控制部，所述投入單元用于將所述有機物投入所述密閉容器，所述閥控制部控制所述投入單元，所述投入單元具有：投入部、第一投入閥、暫時貯存部、第二投入閥以及投入用連通管，所述第一投入閥連接在所述投入部的下部，所述暫時貯存部連接在所述第一投入閥的下部，所述第二投入閥連接在所述暫時貯存部的下部，所述投入用連通管連接在所述第二投入閥的下部并且與所述密閉容器的內(nèi)部連通，所述閥控制部構(gòu)成為：在所述第二投入閥處于全閉狀態(tài)時，所述閥控制部進(jìn)行打開所述第一投入閥的控制，并且，在所述第一投入閥處于全閉狀態(tài)時，所述閥控制部進(jìn)行打開所述第二投入閥的控制而將暫時貯存于所述暫時貯存部的所述有機物投入到所述密閉容器的內(nèi)部。

23、根據(jù)第八發(fā)明，通過依次打開、關(guān)閉第一投入閥和第二投入閥，將從投入部投入的有機物暫時貯存在暫時貯存部中，然后投入到密閉容器的內(nèi)部，能夠使投入部的外部和密閉容器的內(nèi)部不成為直接連通狀態(tài)。這樣一來，在對密閉容器內(nèi)進(jìn)行減壓的同時進(jìn)行加熱來進(jìn)行甲烷發(fā)酵處理時，能夠維持厭氧狀態(tài)，同時進(jìn)行有機物的連續(xù)投入。故能夠進(jìn)行高效的甲烷發(fā)酵。

24、第九發(fā)明在第八發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于：所述第一投入閥及所述第二投入閥都是閘閥，所述閘閥具有閥殼和閥體，所述閥殼上設(shè)置有貫通流路，所述閥體在與所述貫通流路垂直的方向上移動，以將所述貫通流路打開、關(guān)閉。

25、根據(jù)第九發(fā)明，能夠可靠地維持密閉容器內(nèi)部的氣密性，并且能夠可靠地將暫時貯存在暫時貯存部中的全部有機物投入到密閉容器的內(nèi)部。

26、－發(fā)明的效果－

27、根據(jù)本發(fā)明所涉及的生物氣體生成系統(tǒng)，在能夠使產(chǎn)甲烷細(xì)菌活化的同時，還能夠從有機物中減少甲烷發(fā)酵的阻礙因子即氨，故能夠進(jìn)行高效的甲烷發(fā)酵。能夠容易地進(jìn)行有機物內(nèi)部的氨的去除，與有機物的新鮮度無關(guān)。能夠大幅削減產(chǎn)生生物氣體后殘留下來的消化液的量。由于不需要用于加熱密閉容器的重油、煤等化石燃料，因此節(jié)能且環(huán)保性優(yōu)異。