用于连续干式甲烷生成的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于连续干式甲烧生成(m6thanisat1n continue en voie seche)的方法和设备。特别地，其应用于在具有不同物理和生物化学培养基的隔室中通过以可变高流率气体进行区段搅拌的连续干式甲烷生成。
【背景技术】
[0002]流出物和废物厌氧发酵的目的在于减少有机物并产生生物气形式的能量。主要已知的是，来自通过城市废水净化站进行的流出物处理的液相中污泥的甲烷生成、家庭废物可发酵部分的甲烷生成以及农场中肥料和其他农业废物的甲烷生成。还可发现来自农业食品工业的流出物在具有低浓度干物质的液相中的甲烷生成。已经开发了集体共消化(co-digest1n)单元，其将不同来源(城市、工业和农业)的不同基质的处理合并起来。
[0003]发酵是连续的(连续或依次装载并卸载物质而不清空消化器)或分批的(装载接种有已发酵物质的物质，清空消化器并重新装载新基质)。
[0004]操作固体基质甲烷生成车间的本领域技术人员遇到了通过连续装载进行甲烷生成的当前系统这样的限制:其目的仅在于在几何形状可变的罐中混合发酵物质。
[0005]已知用于机械混合所述物质的方法，转动叶片、蜗杆、活动汽缸或者通过高压气体或压缩气体混合。混合可在低压下连续进行或者在高压下相继进行，如文件FR 2 794 472中所提出的，由于多个注射器或具有多个注射开口的注射管线上的分散而在接收低流率和速度气体的小直径管或注射器中进行混合。同样地，已知具有若干个隔室的消化器。但是，已知的混合方法在至少两个隔室中不使接近剪切阀值的浆体流动；并且其不适于使物质在全部的给定体积中被搅拌；并且其不能实现对发酵的控制，该控制使得能够在短保留时间内显著降解发酵物质且不显著稀释物质。
[0006]从罐底部注射气体的气体搅拌系统需要特别大的土木工程结构以进入在发酵罐底部离开的气体管线。用于间歇注射加压气体的管线不能应对气体管线中可阻塞注射器的物质的任何回流。注射器的尖端必须是窄的，产生仅可对浆体搅拌具有有限影响的窄的向上的气体射流；在气体注射期间，这在物质中产生了优先的通道，这限制了对其特别是对罐底部物质的搅拌和翻动，从而难以使重成分返回悬液中，导致这些重成分在发酵器底部累积的风险。因此，搅拌不充分使物质的流动更加困难，并且相分离在发酵器中产生死区和不同的发酵速度。
[0007]还注意到，发酵相可通过物质的显著稀释作用以促进其流动而进行充分控制，因为搅拌(最常见的是机械搅拌或通过气体搅拌)的本质，所以这还导致在无限混合的发酵器中进行发酵。因此，物质的保留时间是随机的。在发酵结束时存在大量的残留液体流出物。对于某些类型的流出物而言，虽然细菌培养基缺乏，但是干物质的缺乏是限制发酵的因素。这种干物质的缺乏需要引入矿质培养基以固定需要培养基的细菌群体。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于解决全部或部分的这些缺点。
[0009]为此，根据第一个方面，本发明设想了用于在包含封闭式罐的发酵器中进行连续干式甲烷生成的方法，其特征在于其由以下步骤组成:
[0010]-将包含至少17%干物质的待发酵浆体引入所述罐的至少一个隔室中，以及
[0011]-通过下降穿过至少一个所述隔室的至少一个通气道将加压气体注射至接近隔室的底部，以通过所注入气体在所述浆体中的上升而在通气道周围的浆体中产生上升运动，搅拌存在于隔室底部的物质。
[0012]优选地，所述浆体包含至少22%的干物质。
[0013]由于这些条件，所有的发酵浆体得到搅拌，包括易于沉淀的部分。
[0014]在一些实施方案中，将浆体引入第一隔室中，并在于第一隔室中水解之后，使经水解浆体转移到第二隔室中，在其中发生甲烷生成。
[0015]由于这些条件，产生了两种培养基，其对于发酵的不同阶段是有利的，并因此减少了发酵器的尺寸和发酵的持续时间。
[0016]在一些实施方案中，从第一隔室转移到第二隔室的步骤在罐的底部进行，因此隔室之间的气氛不接触。
[0017]由于这些条件，不同隔室的气氛可因其组成和/或因其热量仍然有利于这些隔室中正在进行的反应。
[0018]在一些实施方案中，在气体注射期间，引入来自浆体发酵的气体。
[0019]在一些实施方案中，在气体注射步骤期间，将气体注射到彼此接近的至少两个通气道中。
[0020]以这种方式，产生了搅拌前端，这有利于经受发酵的物质的平移运动。
[0021 ] 在一些实施方案中，为本发明主题的方法包括测量浆体的粘度的步骤，其中在气体注射步骤期间，气体的量、其流率和/或其速度取决于所测量的粘度。
[0022]以这种方式，使所注射气体的量和/或浆体的搅拌保持适合于其在发酵器中的实际状态。
[0023]在一些实施方案中，在测量浆体的粘度的步骤期间，测量气体注射期间浆体对气体注射的阻力。
[0024]在一些实施方案中，在测量浆体粘度的步骤期间，测量注射气体压力的预定下降的持续时间。
[0025]由于这些条件，直接测量浆体的实际状态。
[0026]在一些实施方案中，发酵器包含多个通气道，并且在气体注射步骤期间，将气体依次注射至通气道中。
[0027]在一些实施方案中，在气体注射步骤期间，将气体在浆体行进的路径上从上游到下游依次注射至通气道中。
[0028]由于这些条件，通过充分水解物质的均质化，使得浆体沿发酵器罐长度的移动得以促进_成为可能。
[0029]在一些实施方案中，为本发明主题的方法包括在所述浆体行进的路径上收集浆体的步骤以及在收集点上游注射浆体的步骤。
[0030]以这种方式可通过调整罐各区段的pH和/或细菌菌落推动不同的甲烷生成阶段。[0031 ] 在一些实施方案中，在气体注射步骤期间，将气体注射到浆体中，所述浆体的压力为通气道周围的物质的柱体高度处压力的至少5倍，并且尤其是5至10倍，并且根据粘度为至少4相对巴。
[0032]因此，这引起了显著搅拌。
[0033]在一些实施方案中，为本发明主题的方法可替代地包括:
[0034]-将气体注射到浆体中的步骤，以及
[0035]-在加压存储室中压缩生物气的步骤。
[0036]以这种方式，使发酵物质在气体的两次注射之间保持静止，并且可利用小尺寸的压缩机。
[0037]在一些实施方案中，气体注射持续时间与压缩持续时间之间的循环比小于三十分之一O
[0038]根据第二个方面，本发明设想了用于在包含封闭式罐的发酵器中进行连续干式甲烷生成的设备，其包含:
[0039]-将包含至少15%干物质的待发酵浆体引入所述罐的至少一个隔室中的装置，以及
[0040]-通过下降穿过至少一个所述隔室的至少一个通气道将加压气体注射至接近隔室的底部的装置，其被配置成通过所注入气体在所述浆体中的上升而在通气道周围的浆体中产生上升运动，搅拌存在于隔室底部的物质。
[0041]因为该设备的具体特征、优点和目的与为本发明主题的方法的那些相似，所以其在这里不进行重复。
【附图说明】
[0042]参照附录中所包括的附图，通过接下来作为非限制性的实例进行的描述，本发明的其他优点、目的和特征将变得显而易见，其中:
[0043]-图1示意性地示出了本发明主题之发酵设备的第一具体实施方案的俯视截面视图；
[0044]-图2示意性地示出了本发明主题之发酵设备的第一具体实施方案的纵截面；
[0045]-图3示意性地示出了本发明主题之发酵设备的第一实施方案的横截面；
[0046]-图4示意性地示出了本发明主题之发酵设备的第二实施方案的俯视图；
[0047]-图5示意性地示出了本发明主题之发酵设备的第三实施方案的俯视图，第一隔室并入第二隔室；
[0048]-图6示意性地示出为本发明主题之发酵设备的第四实施方案的纵截面；
[0049]-图7示意性地示出了本发明主题之发酵设备的一些具体实施方案中的流的纵截面；
[0050]-图8示意性地示出了本发明主题之搅拌设备的一些具体实施方案中的流的横截面；
[0051]-图9示意性地示出了在本发明主题之发酵设备的一些具体实施方案中，气体物质流从区段流向区段的仰视图或俯视图；以及<