br>[0052]-图10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。
【具体实施方式】
[0053]在已注意到附图未按比例绘制之后，并且在更详细地描述附图之前，下面给出了为本发明主题之方法和设备的一些具体实施方案的特征描述。
[0054]在间隔容器中，根据发酵物质的粘度，于两个温度和pH水平下，基于区段可变搅拌，通过将气体以高速度和流率注射至若干个通气道中，进行浆体的连续甲烷生成。这些配置产生了开始于发酵器底部，将物质牵引至大表面上的广泛对流运动。
[0055]浆体的混合优选地为区段的。通过注射加压气体搅拌接近流动阈值的物质存在限制。取决于基质是否被稀释或者以被称为干式还是浆体的模式来操作，在本领域的现有技术中所遇到的限制有两种类型:
[0056]-将干基质由25%干物质非常显著地稀释到8%、10%干物质的必要性，需要摄入额外的液体，其最常取自从发酵器输出的过量液体部分。用于稀释进入基质的过量“渗滤液(jus) ”的再循环必定包括通过矿化氮的浓缩来抑制发酵的现象，例如，逐渐地碱化发酵培养基(即增加发酵培养基的pH)并因此限制水解和产酸的现象。
[0057]-在具有高水平干物质的连续发酵中在稍微稀释或未稀释的基质上的发酵遇到了其他限制，其主要在于流体力学的控制。
[0058]在本领域的现有技术中，可观察搅拌浆体及其流的限制，其对发酵过程具有显著影响。第一个困难是在物质的高度和宽区段上从底部到顶部混合浆体；通过气体混合或搅拌必须足够地强有力，以在限定区段和体积中搅拌浆体。必然开始于低点的气体流的特性在于，在其上升期间膨胀并因此使在混合运动外面的物质的最低部分得到搅拌。
[0059]这导致了在气体流下部和发酵器外围上的未混合区域，原因是由物质撞击壁的摩擦所引起的负载损失。因此，在发酵器底部，在或多或少的基本厚度上，发现了较重成分的沉积物和未混合物质的累积，特别是在两个气体喷嘴之间以及接近壁的区域中发酵器外围的空间中。
[0060]通过管与气体混合的所有系统、罐底部中的注射器或者用于以无限混合或浆体模式搅拌的混合管线所遇到的限制对本领域现有技术的发酵器的生物化学或生物运行有影响。
[0061]沉积物累积的这些“死”区随着时间产生并扩大。使得难以实现对于生物活性所必需的固-液接触。这破坏了细菌平衡。在没有水解的情况下，物质保持非常高的粘度使得难以从一个隔室转移至其他隔室。
[0062]因此，在发酵器中具有高水平干物质的浆体的运行仅可对在酸性培养基中水解的物质发生，使得可进行固-液交换，充分混合并在足够高的温度下以降低粘度。
[0063]我们知道与pH相关的温度有大影响，所述温度改变对于搅拌和均匀化所必需的有机物质的粘度和结构，并且对细菌的选择性发展以及降解和转化物质的过程也有影响。
[0064]当考虑到产甲烷细菌对超嗜热温度和酸pH的脆弱性时，这促使朝向超嗜热温度的移动，从而促进水解和产酸。
[0065]一方面在水解、产酸阶段中并且另一方面在甲烷生成阶段中，相同水平的温度和PH限制了浆体的连续发酵。
[0066]我们强调了物理设备之间用于浆体连续甲烷生成的属于发酵的流体力学和流变学和生物化学的必需相互作用，其引起细菌群体的选择性和发展或者抑制现象。
[0067]本发明实施方案的原创性在于能够在具有不同pH和不同温度水平的两个隔室中用浆体连续运行，或者换言之以干式模式运行。
[0068]事实上，通常使用的术语“干式模式”是不适当的，因为即使具有高水平干物质的非常粘稠的物质也包含存在于待发酵物质的细胞中的潮湿部分，其通过酶活性和培养基温度的升高而快速释放。在基质固体结构外面的液体部分对于溶于待进入细菌的潮湿部分中的代谢物的交换是必需的。因此，浆体需要更详细的定义。在进入发酵器之前，所述物质是固体，可铲走的，即，其可用机械铲移动并且不流动；仅液体渗滤液可从物质和滴流中渗出来。这是非牛顿流体，其可以表征为接近剪切阀值、弹性的且粘性的阀值流体。当基质太结实时一一例如，对于肥料多于25%的干物质或对于家庭废物的可发酵部分多于30%的干物质一一其不得不用液体流出物、水或源自沼渣沼液(digestat)之下游处理的液体，通过挤压收集的液体，蒸发所产生的液体蒸馏物或者将固相与液相分离的一些其他过程来稀释。
[0069]在进入发酵器之前，可能稍微稀释之后，将物质通过通气道或者任何其他引入设备(如蜗杆(vis))引入到发酵器中，与存在于在超嗜热(65°C )或嗜热(55°C )温度水平下运行的第一隔室第一区段中的水解阶段的发酵物质混合。搅拌非常粘稠的物质对于所述方法是有益的，所述物质与已经存在于发酵器第一部分中的物质相混合并且已经历热酶促水解。在热酶促水解(温度与细菌酶促作用的组合)的影响下，改变了物质的粘度。
[0070]搅拌系统对于所述方法的整体操作是有益的。具体地，所述设备使得能够将不同基质均质化，所述基质具有固体成分(如秸杆纤维)，和由可溶或悬浮成分组成的更多液体成分(如浆体)，以及较重成分(如砾石、石头)。均匀性促进了浆体在第一隔室中(所述浆体通过水解液化)然后在发酵的不同阶段中的流动，同时仍然保持粘稠。第一隔室中的均质化和液化促进了通过两个隔室之间的分隔壁的转移。搅拌的有效性对于在具有低导热性粘稠基质的两个隔室中在不同温度下的均质化也是必需的。在一些实施方案中，将在发酵器的不同点处提取的发酵物质通过通气道于发酵器的其他点处再次引入，以向区段接种来自另一区段的细菌菌落。同样地，通过将发酵基质从一个区段再次引入到另一个区段中，第二区段的生物化学可通过酸化或碱化来进行平衡。
[0071]在一些实施方案中，本发明利用:
[0072]-在间隔的发酵器中，根据发酵基质不断改变的粘度，一个区段接着一个区段地控制具有高水平干物质(17%至30%干物质)的浆体的可变搅拌，以及
[0073]-平衡水解、产酸和甲烷生成阶段所需的粘稠均质基质的规律前进和流动，以及
[0074]-搅拌浆体的方法与浆体连续甲烷生成阶段的控制管理之间的相互作用。
[0075]为本发明主题的发酵设备包含封闭式发酵容器，所述封闭室发酵容器包含至少两个隔室和一组直径足够大(例如80_至150_)的通气道，所述通气道分布在整个发酵器中并限定发酵器的混合区段。每个通气道开始于容器的顶棚并插入发酵容器中直至靠近容器的底部，优选地距离底部小于15cm。
[0076]优选地，气体注射通气道配置成从容器或罐的顶棚延伸超过顶棚与容器底部相距高度的至少97 %，并且优选至少98 %。
[0077]优选地，浆体的搅拌通过在短时间段(例如10至15秒)中，通过以2，OOOm3/小时至6，OOOm3/小时的流率将大量气体(优选来自甲烷生成的生物气)分区段注射至具有足够大直径的至少两个通气道中来进行。从顶部到底部从顶棚向下到距地面短距离处以高流率和速度进行的气体注射，碰撞地面，从而在地面上产生气体锥体和大的上升气体柱，其随着其升高而膨胀，直至物质的高点处，产生凸起208 (图8)然后是大波浪，在发酵器底部，气体椎体尤其是从底部清空物质，所述物质在上升气体柱周围区域中进入半径为1.5m至2m的对流运动中并因此产生半径相等的一片底部210和211 (图9)。气体椎体截断部分的半径是气体的速度、流率和物质粘度的函数。
[0078]在限定区段中在物质的整个高度上搅拌浆体可借助压缩机、高压气体室、从顶棚开始至非常靠近地面的通气道，在短时间内接收从顶部注射到底部的气体来进行。
[0079]通气道最常布置为至少成对，以将由发酵物质在以活塞式前进引导物质的两个壁上的摩擦所产生的剪切负荷考虑在内，所述壁界定了物质从一个区段向另一个区段的流动。
[0080]每对通气道与另一对通气道隔开限定距离213 (图8)。宽度方向上，区段配备有布置在距壁给定距离处的至少两个通气道，所述壁产生负荷损失并改变对流运动的范围。负荷损失要求通气道靠近壁以避免具有不充分搅拌的区域。因为必须存在引导物质路径的两个壁，因此存在至少两个通气道。在物质移动的方向(图10)上，因为气体膨胀和物质运动不受壁限制，所以两对通气道之间的距离较大。这允许物质对流运动的更宽膨胀。因此，例如，对于四米宽五米高的通道而言，两个通气道定位在距离所述壁70cm处并彼此相距2.6米。每对通气道之间的距离通过评估对流运动来限定并且其作为