用于便携式可再生能源微型发电系统的盐管理系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及2017年12月15日提交的当前未决美国临时申请序列号62/599,359。本申请还涉及2017年5月16日提交的当前未决美国申请序列号15/596,479，其是2016年1月14日提交的美国申请序列号14/995,407、现在为美国专利号9,682,880的继续申请，该美国申请是2013年6月5日提交的美国申请序列号13/910,682、现在为美国专利号9,272,930的继续申请，该美国申请序列号13/910,682是2012年6月18日提交的美国申请序列号13/526,024、现在为美国专利号8,465,645的继续申请，该美国申请序列号13/526,024是2011年4月12日提交的美国申请序列号13/085,320、现在为美国专利号8,221,626的继续申请，该美国申请序列号13/085,320要求2010年4月12日提交的美国临时申请序列号61/323,186和2010年5月26日提交的美国临时申请序列号61/348,689的权益。这些专利和专利申请的公开内容通过引用整体结合在此，就好像在此全面阐述一样。

本发明涉及改进的用于通过现场回收用户的有机废物来提供可再生能源并使用户对当地公用事业提供商的依赖性降低的方法和装置。更尤其是，本发明涉及对厌氧消化池的改进，该厌氧消化池允许用户将有机废物转化为可持续能源。

背景技术：

在本领域中需要一种单一、模块化、便携式构造的可再生能源微型发电系统，该系统将允许用户将有机废物现场转化为可持续能源。在本领域中还需要一种具有减小的占地面积的可再生能源微型发电系统，其具有用于其不同部件的单独集装箱，其中，在这些集装箱之间具有模块化的互连性并具有增加的产量。

技术实现要素：

为了解决至少上述问题和/或缺点，本发明的非限制性目的是提供一种便携式和模块化的可再生能源微型发电设备。可再生能源微型发电设备包括第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元。第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元的便携之处在于它们被配置成运输到现场并在现场设置成彼此流体连通。第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元的模块化之处在于它们可以以不同的数量和构造彼此组合。

第一模块化单元包括被配置成将废物与液体混合的混合罐和与混合罐流体连通的切碎机，该切碎机被配置成将废物减小为较小尺寸组分。第二模块化单元包括被配置成接收来自第一模块化单元的废物并预热废物以准备巴氏杀菌的缓冲罐以及被配置成接收来自缓冲罐的废物并对废物进行巴氏杀菌的多个第一容纳罐。第三模块化单元包括一个或多个第二容纳罐，所述第二容纳罐被配置成对废物进行厌氧消化，所述一个或多个第二容纳罐中的每个的容积均大于所述多个第一容纳罐中的每个的容积。并且第四模块化单元包括一个或多个第三容纳罐，所述第三容纳罐被配置成储存由混合罐、切碎机、缓冲罐、所述多个第一容纳罐、所述一个或多个第二容纳罐以及所述一个或多个第三容纳罐中的至少一者中的废物所产生的气体。混合罐、切碎机、缓冲罐、所述多个第一容纳罐以及所述一个或多个第三容纳罐中的每一者的尺寸设计成在多个第三模块化单元中支持厌氧消化。

在某些实施例中，第二模块化单元还包括液体罐，所述液体罐被配置成储存在对废物进行厌氧消化之后从废物中去除的液体。另外，可再生能源微型发电设备还可以包括第五模块化单元，该第五模块化单元包括脱水装置，该脱水装置被配置成将进行厌氧消化之后的废物的剩余物分离为固体废物和液体废物，其中，第五模块化装置以与第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元相同的方式是便携式和模块化的。第五模块化单元还可以包括除盐系统，该除盐系统被配置成从由脱水装置输出的液体废物中去除盐。第五模块化单元还可以包括装袋(bagging)系统，该装袋系统被配置成将由脱水装置输出的固体废物放入标准尺寸的集装箱中。

而且在某些实施例中，可再生能源微型发电设备可以包括气味管理系统，该气味管理系统被配置成从第一模块化单元、第二模块化单元和第三模块化单元中的至少一个内去除气体；从自第一模块化单元、第二模块化单元和第三模块化单元去除的气体中过滤气味；以及将从第一模块化单元、第二模块化单元和第三模块化单元去除的气体排放到大气，其中从第一模块化单元、第二模块化单元和第三模块化单元去除的气体不同于由混合罐、切碎机、缓冲罐、所述多个第一容纳罐、所述一个或多个第二容纳罐以及所述一个或多个第三容纳罐中的至少一者中的废物所产生的气体。可再生能源微型发电设备还可以包括co2提取系统，该co2提取系统被配置成从由混合罐、切碎机、缓冲罐、所述多个第一容纳罐、所述一个或多个第二容纳罐以及所述一个或多个第三容纳罐中的至少一者中的废物所产生的气体中分离co2；以及将co2注入到所述一个或多个第二容纳罐中以搅动所述一个或多个第二容纳罐中的废物。

另外，第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元中的每个均可以被布置在一便携式集装箱中，其中每个集装箱被配置成承受预定量的爆炸而不会损害相邻的集装箱。第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元可以利用布置在第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元中的每个的便携式集装箱内的管道和布线以不同的数量和构造彼此组合；以及管道和布线被配置成经由容纳在第一模块化单元、第二模块化单元、第三模块化单元和第四模块化单元中的每个的便携式集装箱内的连接点进行连接和断开。此外，可再生能源微型发电设备可以包括天然气沸腾装置，该天然气沸腾装置被配置成从自第一模块化单元、第二模块化单元和第三模块化单元中的至少一个去除的气体中产生电和热中的至少一种。

附图说明

参照以下附图可以更好地理解本发明的各方面，这些附图是说明书的一部分并且代表了本发明的优选实施例：

图1a是示出根据本发明的非限制性实施例的用于可再生能源微型发电的设备的示例的等距视图；

图1b是示出图1a的设备的等距视图，其中移除了集装箱和压缩机外壳；

图1c是示出图1b的设备的平面图；

图1d是示出图1c的设备的正视图；

图1e是图1a-1d的设备的示意图；

图2是示出根据本发明的非限制性实施例的切碎机单元的等距视图；

图3是示出根据本发明的非限制性实施例的脱水单元的等距视图；

图4是示出根据本发明的非限制性实施例的控制器的示意图；

图5是示出根据本发明的非限制性实施例的储气罐的等距剖视图；

图6是示出根据本发明的非限制性实施例的水和废物管道的示意图；

图7是示出根据本发明的非限制性实施例的气体管道的示意图；

图8是说明本发明的每天6吨构造的示意图；

图9a是示出根据本发明的另一非限制性实施例的用于可再生能源微型发电的设备的示例的等距视图。

图9b是示出根据本发明的另一非限制性实施例的用于可再生能源微型发电的设备的示例的等距视图；

图9c是示出图9b的设备的示意图；

图10a是示出图9a和图9b所示的根据本发明的非限制性实施例的切碎机单元的等距视图；

图10b是示出图9a和图9b所示的根据本发明的非限制性实施例的另一切碎机单元的等距视图；

图11是示出图9a和图9b所示的根据本发明的非限制性实施例的命令单元的等距视图；

图12是示出图9a和图9b所示的根据本发明的非限制性实施例的消化池单元的等距视图；和

图13是示出根据本发明的非限制性实施例的具有装袋系统的脱水单元的等距视图。

附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。

具体实施方式

本发明克服了上述现有技术的缺点，并且通过以单一、模块化、便携式的构造提供可再生能源微型发电系统，至少提供了以下讨论的优点，该系统允许用户现场将有机废物转化为可持续能源。此外，它提供了一种便携式可再生能源微型发电系统，该系统具有小的占地面积、模块化部件和部件组、以及提高的产量。因此，所述系统的尺寸可以满足特定用户的需求并且可以安装并连接到常规电力系统，使得用户可以在几周内(如果系统预先装有实时消化产物，则需要数小时)创建他或她自己的能源用于取暖、热水和/或一般电力需求。

更详细地，可再生能源微型发电系统的各个部件一起工作以执行厌氧消化过程，该过程将由原本被认为是“废物”的东西产生热、电、沼气和肥料。通过其独特的构造，本发明能够提供在一个或多个独立的运输集装箱中完成该过程所需要的所有部件，从而提供一种便携式系统，所述便携式系统可以方便地连接到各种各样的结构(例如，家庭、工业建筑和室外设施)。此外，它的移动性使其对各种应用都实用，例如在偏远的村庄、在偏远的蜂窝塔、以及在废物丰富且对电和/或热的需求很高的战争地区或救灾地区供电。

除了提供电和热之外，本发明的可再生能源微型发电系统还为废物管理提供了“绿色”解决方案，从而最大化能够从有机物料中利用的有用能源的量。通过为用户提供封闭、方便的地方来处理他或她的废物，其有效地消除了废物移除的成本。它还有助于消除径流污染。并且，除了允许用户现场回收他或她的有机废物之外，本发明的可再生能源微型发电系统还通过使用户更少地依赖利用其各种能量产生方法产生污染的公用事业公司来减少污染。此外，它还减少了废物运输到集中处理设施(例如，垃圾场或大型厌氧消化系统)的碳排放。

通过下面的优选实施例的描述和附图，可以更好地理解本发明提供的那些和其他优点。在描述优选实施例时，为了清楚起见，采用了特定的术语。然而，本发明不旨在局限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以相似方式操作以实现相似目的的所有技术等同。

a.可再生能源微型发电设备

转向附图，图1a-1d提供了根据本发明的非限制性实施例的用于可再生能源微型发电的示例性设备100(以下称为“rem设备100”)的各种视图，图1e提供了根据本发明的非限制性实施例的rem设备100的示意图。该rem设备100包括第一集装箱102和第二集装箱104，所述第一集装箱和所述第二集装箱提供容纳rem设备100的各个部件106-128的便携式外壳。第一集装箱102容纳切碎机单元106、缓冲罐108、两个小容纳罐110、大容纳罐112、脱水单元114、气体洗涤器116和电子控制单元(ecu)118。第二集装箱104容纳储气单元906，该储气单元包括储气罐120。rem设备100还包括：与第二集装箱104相邻地布置的沼气发动机122；布置在第一集装箱102外部上的火炬124；与第一集装箱102相邻地设置的液体罐126；压缩机128，该压缩机与第一集装箱102相邻地布置在压缩机外壳130中；以及各个泵132a-132d、阀134a-134c、管道136a-136c和用于将这些部件106-128功能性地绑在一起的布线连接件138。在那些集装箱102和104中、在那些集装箱上以及在那些集装箱附近设置的部件106-128一起工作以执行厌氧消化过程，该过程在移动的、模块化的可再生能源微型发电系统中从废物/污物产生热、电、沼气和肥料。

切碎机单元106是将污物/废物沉积物装载到rem设备100中的地方，其功能是混合装载到rem设备100中的污物/废物并将其与液体(例如，饮用水和/或灰水)混合。缓冲罐108的功能是储存和预热由切碎机单元106所产生的水/污物/废物混合物。小容纳罐110的功能是对由缓冲罐108所产生的预热的水/污物/废物混合物进行巴氏杀菌或者当整个厌氧消化过程不需要巴氏杀菌时通过嗜热厌氧消化部分地消化该预热的水/污物/废物混合物。大容纳罐112的功能是利用由小容纳罐110所产生的经部分地巴氏杀菌或消化的水/污物/废物混合物产生嗜温厌氧消化。脱水单元114的功能是在小容纳罐110和/或大容纳罐112中完成厌氧消化之后从水/污物/废物的剩余物中去除液体。气体洗涤器116的功能是清洁在小容纳罐110和/或大容纳罐112中分别进行嗜热厌氧消化和/或嗜温厌氧消化期间所产生的沼气。储气罐120的功能是储存由气体洗涤器116产生的清洁沼气。沼气发动机122的功能是由储气罐120中储存的清洁沼气同时发电和产生热。ecu118的功能是控制液体、污物/废物、水/污物/废物和沼气根据需要流动通过rem设备100以在连续的再生循环种产生热量、电、沼气和肥料。火炬124的功能是安全地燃烧多余沼气。压缩机128的功能是产生压缩空气，用于搅动小容纳罐110中的水/污物/废物混合物。下面分别描述集装箱102和104以及这些部件106-128中的每个。

i.集装箱102和104

为了使rem设备100能够作为模块化单元运输到基本上任何地方，容纳rem设备100的各个部件106-128的集装箱102和104被配置成符合有关的公路监管和政府机构的尺寸和重量要求。在图1a中，例如，第一集装箱102(显示为顶部已移除)是标准的40英尺“高货柜”运输集装箱(40ft×8ft×9.5ft；有效载荷：60,350lbs；容量：2,376ft³)，第二集装箱104(也显示为顶部已移除)是标准的20英尺运输集装箱(尺寸：19.8ft×8ft×8.5ft；有效载荷：48,600lbs；容量：1,164ft³)。这样的集装箱经过专门设计可通过岸上龙门起重机进行搬运，堆叠并储存在集装箱船上，以及附接到集装箱运输拖车上，从而使这些集装箱102和104特别适用于商业陆运和海运。这些集装箱102和104也特别适合于使用某些军用飞机，例如西科斯基skycrane牌直升机和洛克希德c-130hercules牌飞机进行军用航空运输。也可以使用其他标准集装箱(例如，45英尺集装箱和30英尺集装箱)。

作为图1a-1d中描绘的构造的替代方案，rem设备100的各个部件106-128也可以被容纳在多个较小的集装箱中(例如，10英尺和20英尺运输集装箱的组合，而不是40英尺运输集装箱102与20英尺运输集装箱104的组合)。如图9-19所示，例如，切碎机单元106可以被容纳在10英尺集装箱1000中，而命令单元902、消化池单元904、储气单元906和脱水单元114可以被容纳在单独的20英尺集装箱104、1100、1200和1300中。如根据用户需求扩展容量所需的那样，rem设备900可以包括一个这些单元106、114、902、904和906中的每个，或者可以包括多个这些单元106、114、902、904和906中的每个中的一个或多个。例如，可以将一个切碎机单元106、一个命令单元902、一个储气单元906和一个脱水单元114配置成与一个至五个消化池单元904一起使用，使得通过增加每个消化池单元904来实现增加的chp产量，但不需要增加rem设备900的占地面积，也不需要额外的切碎机单元106、命令单元902，储气单元906或脱水单元114。这些单元106、114、902、904和906以这种方式的分开允许更独特的堆叠构造，尤其是在40英尺运输集装箱可能不是可行选择的城市环境中。另外，为了安全起见和其它考虑，这些单元106、114、902、904和906的分开允许各个单元106、114、902、904和906、特别是消化池单元904和储气单元906的空间分开。

另外，为了操作期间的安全，rem设备100和900的集装箱可在内部包括所有管道136a-136c和1006。此外，内部管道构造允许通过最小化损坏标准化集装箱的外部部件的机会来确保各个集装箱的安全运输。

rem设备900可以包括储存在10英尺集装箱中的切碎机单元106，该10英尺集装箱容纳有卷帘门1014、仓提升器(未示出)、料斗200、料斗刮具1018，给料螺旋推运器1020、均质泵204、给料泵132a、液体配料系统1008和除味管道1006，如图10b所示。如上所述，切碎机单元106是将污物/废物沉积物装载到rem设备900中的地方，其功能是混合装载到rem设备900中的污物/废物并将其与液体(例如，饮用水和/或灰水)混合。切碎机单元106与集装箱102的分开允许实现多个切碎机单元106、各种切碎机单元样式或者完全移除切碎机单元106。储存在20英尺集装箱中的命令单元902可以包括ecu118、缓冲罐108、液体罐126、小容纳罐110、中央排泄管线1007和除味管道1006。命令单元902提供与之前所述的系统的组成部分中的每个相似的功能。命令单元902与集装箱102的分开赋予rem设备900使用具有多个切碎机单元106或多个消化池单元904的单个命令单元902的灵活性。来自命令单元902的消化产物行进到储存在20英尺集装箱中的消化池单元904，该消化池单元可以包括大容纳罐112、大容纳罐加热系统1206、大容纳罐再循环系统1208、大容纳罐排放泵1204、大容纳罐泄压阀164、甲烷传感器1202和大容纳罐排泄连接件1210。将大容纳罐储存在单独的集装箱中，允许用户通过简单地添加更多的消化池单元904和/或储气单元906来显著放大rem设备900产生的功率。消化池单元904产生的沼气由气体洗涤器116洗涤并储存在储气罐120中。容纳在20英尺集装箱中的储气罐120可以包括柔性囊500、气体容纳器排放系统和气位开关组件。除味单元908可以包括中央除味管道1006，该中央除味管道用于将气味氛围从rem设备900的部件传递到除味单元908。加热系统包括中央加热管道和锅炉系统922。热电联产单元(chp)可以包括气体洗涤器116、原动机、发电机918和热回收系统。网路连接接口柜920至少包括保护装置(未示出)、进出口仪表(未示出)和气体泄漏检测装置(未示出)。

a.基部

第一集装箱102包括混凝土基部，该混凝土基部容纳互连rem设备100的部件106-128的管道136a-136c中的一些。在制造中，使用夹具组装该管道136b和136c以确保所有部件106-114可以以可重复的、模块化的方式正确地定位。使用那些部件106-114的相反轮廓来制造夹具。优选使用基于秸秆的混凝土来形成集装箱102的基部，这是因为它是在混凝土基部内提供一定程度的柔性的可持续材料。

混凝土基部被设计成通过遵循罐基部的轮廓来支撑第一集装箱102中的各个部件106-114。该构造不仅与将罐保持在适当位置的外壁一起提供了稳定性，而且还支撑了这些部件106-114以确保管道配件在运输中不会剪切。那些部件106-114可以进一步利用隔热物支撑在集装箱102内，该隔热物被设计成紧密地装配在那些特定部件106-114和集装箱102之间。在替代方案中，第一集装箱102的基部可以包括金属框架以产生强度并允许部件106-114滑移进入第一集装箱102中。

b.饰板140和装载平台142

第一集装箱102在其一个端部处还包括饰板140和装载平台142，所述装载平台用于将污物/废物装载到切碎机单元106中以及用于卸载由脱水单元114输出的肥料。饰板140包括门144，所述门可以打开，以允许用户接近容纳在其中的各个部件106-114。第一集装箱102还在第一集装箱102的与饰板140相同的端部处包括一对外部双门146。尽管为了清楚起见在第一集装箱102上未示出那些门144，但是在第二集装箱104上清楚地示出了那些门。那些门146是典型在传统的40英尺或20英尺运输集装箱上有的类型。

饰板140为用户提供保护，使其免受容纳在第一集装箱102中的部件106-114的影响。门144提供了对这些部件106-114进行维护和安全检查的通路。饰板140还可以包括通路面板(未显示)，用于接近与饰板140相邻地设置的部件106和114的远侧上的零件，以便为需要对这些部件106和114实施维护和/或安全检查的用户提供最大程度的接近和操纵性。

装载平台142被配置成允许将污物/废物装载到切碎机单元106中并允许使用独轮车或其他类似的轮式运输装置将固体废物(例如，覆盖物)从脱水单元114运走。装载平台142还被配置成在饰板140和一对双门146之间折叠，从而可以在第一集装箱102运输期间被收起。在饰板140上还设置有控制箱148，所述控制箱用于通过ecu118的功能来操作和监测rem设备100，并且所述控制箱在运输期间将被折叠在第二集装箱102的双门146后面。紧急停止和完全关闭装置也位于饰板140上。因为在rem设备投入运行(常规维护和安全检查除外)之后，不需要进入储气罐120，所以在rem设备100的运输和操作期间部件120优选保持固定在第二集装箱104的双门146后面。

装载平台142足够坚固以支撑比用户明显大的重量，因此可以一次将大量的污物/废物装载到厌氧消化池中。装载平台142上还设有坡道150，以允许诸如独轮车之类的轮式运输设备可以容易地往返于装载平台142的顶部。坡道150由标准方管构成并与顶部上的网状点焊焊接在一起，这可在所有天气条件下提供易于处理的表面。坡道150使用夹在装载平台142上的对应接收器中的成角度钩可移除地附接到装载平台142，这允许诸如马场的用户移除坡道150并在其位置使用其现有的坡道。装载平台142和坡道150优选地由镀锌钢制成，以保护它们不受元件影响并降低制造成本。优选地根据不同的地形可调节平台142和坡道150的支腿以提供最大的稳定性，例如在不平坦的表面上。

在包括多个较小的集装箱106-128和902-908的rem系统900中，作为将污物/废物装载到系统中的地方的切碎机单元106可以包括餐饮口1002，代替饰板140，如图10a所示。餐饮口1002包括卷帘门(未示出)，该卷帘门延伸切碎机单元106的宽度以允许切碎机处理更大量的污物/废物。餐饮口1002的卷帘门竖直地打开和关闭，不过其他实施例也可以基于应用包括其他门机构。餐饮口1002允许以合理的高度将原料加载到集装箱内部的料斗中，无需装载平台。安全联锁系统在餐饮口1002打开时防止所有切碎机操作。

在另一个实施例中，rem系统900可以包括单独的腐烂物输入选件(未示出)，其可以与饰板140或餐饮口1002结合使用，或代替饰板或餐饮口使用。该腐烂物输入选件将使腐烂物或污泥废物通过漏斗直接排入切碎机单元106或缓冲罐108中。该腐烂物输入选件为用户提供了另一机构，以便根据用户产生的污物/废物的类型来驱动rem设备100或900的厌氧消化。该腐烂物输入选件还可以提供管道，用于将其他类型的灰水/污物/废物输入到该系统中。切碎机单元106可以被配置成装配在标准集装箱的门的后面，以允许切碎机单元106的运输。其他集装箱902-908的内容物108-128也应当被配置成装配在标准集装箱的门的后面，以允许运输。

c.通风

优选地，将强制通风系统结合到每个集装箱102和104中，以防止气味和爆炸性氛围的积聚。该强制通风系统包括电风扇(未示出)，该电风扇在每个集装箱102和104的内部与大气之间产生压力差，以便使空气经由设置在其中的百叶窗152循环通过每个集装箱102和104。该过程不仅防止危险气体积聚在集装箱102和104中，而且还去除热量以帮助冷却位于第一集装箱102中的机器。还可以提供顶蓬圆形通风部(未示出)以允许热量逸出，同时防止进水。如果电风扇发生故障，则ecu118将产生警报并启动rem设备100的各个部件106-128的停机。

通风系统还可以包括空气喷布系统(未示出)，该空气喷布系统被设计成确保一定水平的氧气存在于rem设备100和900的各个集装箱内部，以防止通过厌氧消化过程在各个集装箱内部产生沼气。空气喷布系统由线性空气泵(未显示)构成，该线性空气泵将空气泵送到空气管线中。空气管线在罐基底附近被送入必要罐中，在此处形成穿孔环路，所述穿孔环路允许均匀地释放空气。该线性空气泵是电驱动的。它的尺寸设计成递送足够的空气以抑制沼气的产生，并且在产生了任何气体的情况下充分稀释这些气体以防止罐内部出现可燃性或爆炸性状况。空气喷布系统由提供抵抗腐蚀和侵蚀长达20年的材料制成。

另外，强制通风系统和顶蓬圆形通风口可以附接到除味管道1006(图10)，以转移要处理的气味或爆炸性氛围。在该实施例中，将仅排出不能通过除味管道1006到达除味系统908(图11)的过量氛围。

d.顶蓬

第一集装箱102和第二集装箱104可以包括散热器顶蓬，该散热器顶蓬使用柔性水管道136a利用太阳能来加热水。由于这种标准集装箱在其顶蓬形成有凹槽，因此可以在这些凹槽中布置柔性水管道136a。该水管道136a将覆盖有防紫外线的塑料片，以包封热量，进而加热该管道136a内的水。太阳能面板也可以放置在第一集装箱102和第二集装箱的顶蓬上，以利用太阳能加热水和/或发电。热水和电可以用来支持rem设备100的其他部件106-128的操作(例如，加热污物/废物和/或为泵132a-132d和其他电子器件供电)和/或可以用来补充沼气发动机122产生的热和电。也可以从集装箱102和104的顶蓬收集雨水，以用于切碎机单元106。顶蓬还可以包括避雷针或等同装置，用于保护集装箱102和104及其内容物免受雷击。

另外，太阳能热/电面板可以被结合或附接到集装箱102、104、1000、1100、1200和1300的顶蓬，以便代替rem设备100和900所使用的chp。可以由ecu118控制这些太阳能面板。

ii.切碎机单元106

切碎机单元106可以布置在第一集装箱102的远端处。可替代地，切碎机单元106可以容纳在单独的10英尺集装箱1000中，如图9-10所示。切碎机单元106用作用于将污物/废物沉积物装载到rem设备100或900中的输入设施。切碎机单元106还可以包括空气压缩机(未示出)，用于自动打开和关闭其中的阀134。

如图2所示，切碎机单元106可以包括料斗200、混合罐202和均质泵204。料斗200形成为切碎机单元106的开口，以促进将污物/废物更容易地装载到其中。料斗200包括必须打开以装载切碎机单元106的一对门206。这些门206在第一集装箱102的饰板140处可接近，并被磁闩保持关闭。料斗200优选地由不锈钢或其他耐腐蚀材料(例如，镀锌钢)制成，这是因为它很可能被铲/锹或其他装载设备撞击和刮擦，门206优选地由耐用的透明材料(例如，有机玻璃)制成，因此用户可以在门206关闭时查看混合/浸软过程。这些门206还通过在这些门打开时防止切碎机单元106操作而提供安全性，从而防止用户或工具被均质泵204拉入混合罐202中。该功能由ecu118控制。

如图10a所示并且如上所述，切碎机单元106可以包括具有自动卷帘门(而不是一对铰接门206)的餐饮口1002。餐饮口1002允许以合理的高度将原料装载到集装箱内部的料斗200中。安全联锁系统在卷帘门打开时防止所有切碎机操作。切碎机单元106还可以包括直接供给到混合罐202中的腐烂物输入选件(未示出)。餐饮口1002可以被容纳在10英尺运输集装箱中，在集装箱的每个拐角上带有集装箱块，以实现运输集装箱的搬运和堆叠优势。可以根据需要将多个切碎机单元106集成到rem设备中。集装箱经过修改，以为卷帘门提供开口并允许用于输入和输出的管道穿过集装箱的侧面。所有的开口和穿孔都经过增强，以保持结构的完整性。保留货物门以提供用于维护的通路。在集装箱1000的货物门和餐饮口1002的卷帘门关闭的情况下(例如，在不维护时)，集装箱在所有侧面都被完全封闭，以防止啮齿动物、鸟类和其他动物进入。在集装箱门打开时，安全联锁装置防止所有操作。

餐饮口1002的卷帘门允许将原料装载到集装箱1000内部的接收料斗200中。该门通过切碎机单元106外部的控制单元1022进行控制。安全联锁装置在卷帘门1002打开时防止所有切碎机操作。切碎机单元106可以手动地装载原料或者可以配备有仓提升器(未示出)以辅助装载过程。装载机构可能会因情况而异，并且根据特定情况下的废物收集特性(废物集装箱的类型和大小、频率等等)进行选择。在该实施例中，切碎机单元106的装载点被称为餐饮口1002，这是因为它特别适合于接收和处理食物废物。

切碎机单元106还起到使经由料斗200移动到混合罐202中的污物/废物均质化的作用。液体(例如，饮用水和/或灰水)经由水管道136a被供给到切碎机单元106中并使用均质泵204在混合罐202中与污物/废物混合，以使液体与污物/废物再循环、浸软和均质化。可替代地，经由水管道136a供给的液体可以使用储存在液体配料罐1009中的灰水来消除对外部饮用水的需要。水/污物/废物混合物被均质泵204切碎得足够细，以使得当水/污物/废物混合物在rem设备的部件106-114之间移动时不会堵塞rem设备100的废物阀134b或废物管道136b。根据需要，通过混合器给料泵132a将液体泵送到混合罐202，以在混合罐132中提供水解所需的液体与污物/废物的适当混合。该流动速率由ecu118基于沉积在混合罐202中的污物/废物的量来控制。液体优选是灰水，所述灰水以再生方式从脱水单元114再循环回到混合罐202中，以进一步增加rem设备100的效率。

混合罐202位于料斗200的下方，因此污物/废物通过料斗200被直接供给到混合罐202中。混合罐132优选地包括集成式石材捕集器154(图1e)以捕获较大的碎屑，所述较大的碎屑可能会堵塞废物阀136b或废物管道128b。石材捕集器154需要在rem设备100投入使用后确定的规则基础上被排出，因此优选地通过饰板140中的检修口可接近。切碎机单元106的尺寸可以设计成满足用户和/或正在处理的特定类型的污物/废物的输出要求。并且，由于污物/废物类型通常具有高体积和低重量或者高重量和低体积，因此混合罐202将具有可见的液位标记，可以用基本上任何类型的污物/废物填充混合罐202至所述液位标记而不会超过rem设备100的极限。

该液位标记所指示的体积(例如，60升)既包括由用户装载到混合罐202中的污物/废物，又包括经由水管道136a进给到切碎机单元106中的液体。ecu118将基于废物/污物的重量和类型自动确定与废物/污物混合的液体的适合量。例如，非常干燥和/或稠密的废物/污物(例如，马粪)可能需要高达9:1的稀释比，而较湿和/或密度较小的废物/污物(例如，蔬菜废物)可能需要约4:1的稀释比。因为稠密的废物/污物的重量必定要比密度较小的废物/污物的重量小，所以无论将这些废物/污物类型中的哪种放入其中(即，当添加适量的液体时，15kg的马粪和45kg的蔬菜废物都将填充60升的体积)，混合罐108中所形成的水/废物/污物的总体积将相同。废物/污物的类型和/或重量可以由用户输入到ecu118中和/或由ecu118自动测量，例如使用电子秤，因此ecu118可以确定用以与废物/污物混合的液体的适合量。

在图9所示的rem设备900中，切碎机单元106可以包括料斗200、均质泵204、给料泵132a、液体配料系统1008和除味管道1006。可通过打开餐饮口1002的卷帘门来触及料斗200，这允许通过矩形开口进入，该矩形开口足够大以接收来自集装箱的装载，所述集装箱尺寸为高达360升的仓。料斗组件200包括接收料斗200、料斗刮具1018、给料螺旋推运器1020和螺旋推运器马达1012。

被装载的原料由2,000升的接收料斗200接收，该料斗可以在至少四个进给阶段中每天装载3,000kg的新原料。料斗200的侧面足够倾斜，以允许重力迫使原料向下进入料斗200的底部，在此处它进入容纳给料螺旋推运器1020的槽。料斗200和螺旋推运器槽可以由低碳钢制成并且带有合适的涂层以提供20年的抗腐蚀和抗侵蚀。

料斗刮具1018是气动操作装置，其安装在接收料斗200的倾斜侧面之一上。该料斗刮具设计成辅助料斗200中的原料进入螺旋推运器1020并防止原料在料斗200中“桥接”。

给料螺旋推运器1020是电驱动螺杆输送机，所述电驱动螺杆输送机安装在料斗200的底部处的槽中。所述给料螺旋推运器从料斗200接收原料并将其输送到均质泵204。螺旋推运器1020具有合适的容量满足每天至少3,000kg原料的吞吐量要求。

给料螺旋推运器1020将食物废物从接收料斗200输送到均质泵204中。均质泵204将原料的粒度减小到最大5mm。基于适合的吞吐量能力选择具体的均质泵204，该吞吐量能力允许每天至少处理3,000kg的原料。均质泵具有这样的设施，所述设施收集和允许容易地去除无法处理的大的固体物品，例如餐具、陶器和玻璃。在均质泵204内部，混合新鲜浸软的给料并用来自液体配料系统1008的液体稀释。

a.液体配料系统1008

如图10a和10c所示，液体配料系统1008包括配料罐1009和配料泵1010。配料罐1009是设置在容纳切碎机单元106的集装箱1000内部的小型聚合物罐。用来自液体罐126的液体填充该配料罐并且其内容物用于与新的、浸软的原料混合并稀释该原料，以降低原料流中悬浮固体的水平。配料罐1009内部的液位指示器允许ecu118在配料罐1009低液位时中断所有切碎机操作，从而允许在配料罐液位低时液体从液体罐126流入配料罐1009，以及当配料罐液位高时防止液体从液体罐126流入配料罐1009。配料泵1010是电动紧凑型渐进腔泵，其将液体从配料罐1009泵送到均质泵204中。

液体配料系统1008基于原料的流动性根据需要进行操作，并且被设计成减少新原料的悬浮固体的水平，使其匹配配料泵1010针对特定废物流或特定市场的限制。悬浮固体的水平可以介于6％到72％之间(“原料稀释”)。液体配料系统1008自动地将部分生产的液体从命令单元902或集装箱102中的液体罐126泵送到切碎机单元106。在切碎机单元106中，液体与新切碎的原料混合以确保原料混合物具有足够的流动性以将其泵送通过该系统。针对此过程使用液体代替淡水消除了对额外清洁水输入的需要，并使消化过程期间从原料中提取的能量最大化。该过程由ecu118基于所处理的原料来控制。在给料泵132a之前，在均质泵204中进行稀释，从而允许经稀释的混合物通过给料泵132a泵送到缓冲罐108中。

液体配料系统1008还可以包括具有分离柱和采样点的附加罐(未示出)。分离柱和采样点包括用于监测原料的流动性的传感器，因此ecu118可以更好地控制配料过程。分离柱和采样点还可以被配置成允许rem设备900的用户接近以进行人工和/或视觉流动性评估。

b.除味管道1006

切碎机单元106中的除味管道1006设计成消除至少来自液体配料罐1009、缓冲罐108、小容纳罐110、大容纳罐112以及位于接收料斗组件200上方的开放空间的气味。包含在接收料斗组件200上方的开放空间中的空气被风扇有源地吸引到除味管道1006中。可替代地，连接到罐的连接可以是无源的，使得在罐的填充和排空期间罐内部的空气通过管道被排出。除味管道1006穿过集装箱的壁离开切碎机单元106并被引入到系统的外部除味系统908。除味系统908可以可选地安装在命令单元902中。

iii.命令单元902

命令单元902可以与各个部件106-128一起容纳在集装箱中，或者可以单独地储存在20英尺集装箱中。命令单元902可以包括ecu118、缓冲罐108、液体罐126、小容纳罐110、中央排泄管线1007和除味管道1006。命令单元902提供与单独描述的系统的每个组成部件相似的功能。然而，命令单元902与集装箱102的分开赋予rem设备900使用带有多个切碎机单元106或多个消化池单元904的单个命令单元902的灵活性。从命令单元902处理的消化产物行进到消化池单元904。

a.缓冲罐108

缓冲罐108从切碎机单元106接收水/污物/废物混合物，并在将其移动到小容纳罐110之前储存水/污物/废物混合物。由于其用于储存而不是仅仅用于混合，因此确定缓冲罐108的尺寸大于切碎机单元106的混合罐202。通过打开一个废物阀134b并关闭另一个来利用均质泵204将水/污物/废物混合物从切碎机单元106的混合罐202移动至缓冲罐108，以便闭合再循环环路并将水/污物/废物混合物重新导向至缓冲罐108。ecu118基于预定的循环时间控制那些废物阀134b的打开和关闭。

缓冲罐108通过在水/污物/废物混合物被移动到小容纳罐110和大容纳罐112中之前通过加热水/污物/废物混合物而用作用于小容纳罐110和大容纳罐112的“缓冲器”。优选地，通过设置在缓冲罐108中的热交换器156来执行加热。热交换器156通过将由小容纳罐110产生的经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物在沉积在大容纳罐112中之前泵送通过热交换器156而接收热能。热能交换不仅是在需要进行巴氏杀菌时完成巴氏杀菌过程所必需的，而且是将经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物混合物的温度在将其沉积在大容纳罐112中之前降低到35-40℃所必需的。

经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物由消化池给料泵132b泵送，该消化池给料泵由ecu118控制并且操作用以将经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物供给到大容纳罐112中。该操作不仅用于在将水/污物/废物混合物移动至小容纳罐110之前对其进行预热，而且还有益于在将经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物移动至小容纳罐110之前从其去除热量。如下所述，经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物在被沉积到大容纳罐112中之前优选冷却至约40℃。

预热的水/污物/废物通过废物管道136b移动到小容纳罐110，该废物管道优选装配在集装箱102的底板内，从而可以将缓冲罐108从底部排泄并且可以从底部为小容纳罐110给料。如果空间不允许并且必须从顶部向小容纳罐110给料，则给料管优选延伸到缓冲罐108和/或每个小容纳罐110的底部，使得混合物将从缓冲罐108的底部抽出和/或沉积在小容纳罐110的底部中。缓冲罐108的尺寸优选设计成允许rem设备100连续运行至少2天。并且优选地，由钢或玻璃纤维制成以降低制造成本。

缓冲罐空气喷布系统(未示出)被设计成确保缓冲罐108内存在一定水平的氧气，以防止通过厌氧消化过程在罐内部产生沼气。空气喷布系统由线性空气泵组成，该线性空气泵将空气泵送到空气管线中。空气管线在罐内部通向罐基底，在所述罐基底处形成穿孔环路，该穿孔环路允许均匀地释放空气。线性空气泵是电驱动的。它的尺寸设计成递送足够的空气以抑制沼气的产生，并且在产生任何气体的情况下充分稀释这些气体以防止罐内部出现可燃性或爆炸性状况。

缓冲罐溢流系统1118是用以防止缓冲罐108过度填充的安全措施。它在缓冲罐108的顶部处包括永久不阻塞的排放点1118，其可以连接到命令单元902的中央排泄管线1116。

b.小容纳罐110

返回图1a-1e，通过巴氏杀菌给料泵132c将预热的水/污物/废物从缓冲罐108泵送到小容纳罐110。该泵132c以由ecu118控制的预定给料循环运行。在小容纳罐110中，加热和搅动预热的水/污物/废物以产生巴氏杀菌，或者如果整个厌氧消化过程不需要巴氏杀菌，则产生嗜热厌氧消化。用气体混合器158(图1e)连续搅动每个小容纳罐110中的预热的水/污物/废物，以在巴氏杀菌或嗜热厌氧消化过程期间保持固体和液体悬浮。用加热器160(图1e)加热该混合物，该加热器能够将其中包含的混合物加热到约55-75℃。用压缩机128加压气体混合器158，并且该气体混合器包括喷嘴，所述喷嘴将空气直接注入到每个小容纳罐110的底部中，以促进有氧嗜热消化，从而补充巴氏杀菌期间的加热需求。并且加热器140是电浸入式加热器或水基锅炉馈送盘管加热器，其被布置在小容纳罐110的内部，使得可以直接加热水/污物/废物混合物。

小容纳罐110中的每个均具有相对较小的容积(例如，约1,800升)，以减少加热布置在其中的水/污物/废物所需的能量。通过以再生方式回收来自沼气发动机122和/或驱动均质泵204、脱水单元114或rem设备100的其他泵132a-132d中的任何泵的发动机的热量，可以进一步减少加热器160的负荷，以便进一步提高rem设备100的效率。如上所述，小容纳罐110可用于根据整个厌氧消化过程是否需要巴氏杀菌而对布置在其中的水/污物/废物进行巴氏杀菌或嗜热厌氧消化。如果将小容纳罐用于进行嗜热厌氧消化，则小容纳罐110中将产生沼气，并且需要采取与以下有关大容纳罐112所讨论的那些类似的预防措施(例如，代替空气用沼气混合水/污物/废物，将沼气抽出至储气罐，将小消化罐110与可能产生火花的机械和电子器件分开等等)。小容纳罐110也可以用于其他目的，例如阻止液体罐126中的灰水的消化过程。

小容纳罐110以分批模式运行，该分批模式包括进给、保持和排放的补偿循环。例如，在用来自缓冲罐108的预热的水/污物/废物进给和填充第一小容纳罐110之后，该第一小容纳罐将在搅动和加热预热的水/污物/废物的同时保持该预热的水/污物/废物，如所讨论的那样。在第一小容纳罐110之后将进给和填充第二小容纳罐110。然后，在第二小容纳罐110保持、搅动和加热所填充的预热的水/污物/废物的同时，从第一小容纳罐110排出经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物。然后，在将来自缓冲罐108的新批次的预热的水/污物/废物填充第二小容纳罐110的同时，从第二小容纳罐110排出经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物。水/废物/污物以这种方式循环通过这些小容纳罐110并根据需要在第一和第二消化罐110之间来回重复。由ecu118使用小容纳罐110中的一组液位传感器(ls)控制填充量。尽管在图1a-1e仅示出了两个小容纳罐110，但是rem设备根据需要可以使用多个小容纳罐110来满足用户的处理需求。

经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物通过废物管道136b移动至缓冲罐108中的热交换器136，所述废物管道优选装配在集装箱102的底板内，使得能够通过缓冲罐108的底部供给混合物，以便当经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物流动通过缓冲罐108中的热交换器136并流向大容纳罐112时提供适当的温度梯度(即，底部最热，顶部最冷)。每个小容纳罐110被隔热以提高其效率。优选地，小容纳罐110由pvc形成以降低制造成本，并且使用诸如羊绒的“绿色”材料来形成隔热物。隔热物可以形成为模块化的互锁件，该模块化的互锁件可以连接在一起以包围小容纳罐110。

另外，小容纳罐110可用于处理从液体罐126通过管道输送来的灰水。类似于污物/废物的巴氏杀菌法，该过程被设计成在从系统卸载液体罐126中的消化产物/液体之前，将其加热至特定温度并且保持其处于该温度下一规定时间量(即，巴氏杀菌过程)。rem设备100和900在最低温度57℃下巴氏杀菌持续五小时。这些巴氏杀菌特性优选地符合原料的质量和控制储存要求，从而使经巴氏杀菌的液体成为可出售的液体肥料。

小容纳罐110的该实施例具有两个圆柱形的聚丙烯罐，每个所述罐均具有大约1,000升的容量。小容纳罐110通过除味管道1006连接到除味系统908并且被设计成具有合理的结构并且防止任何材料或气体泄漏。罐的所有表面都被隔热，以减少从内容物传递走热能。每个罐都结合有检修孔，以便为维护提供通向罐内部的通路。

当充满时，小容纳罐110将被加热到最低温度57℃并在该温度下保持五小时。通过内部热交换器(未显示)将热能传递到每个小容纳罐110的内部，该热交换器由位于小容纳罐110内部的不锈钢盘管构成并允许热水的热能(由chp或锅炉922供给)转移到小容纳罐110的内容物。经由安装在小容纳罐110内部的温度传感器连续地测量温度，并经由气动三口(3-port)控制阀调节所述温度，所述气动三口控制阀参照传感器读数由主控制系统自动控制。

每个小容纳罐110均具有单独的再循环系统1114，其被设计成混合小容纳罐110的内容物并且防止液体沉降、分离或分层。通过安装在罐外部的电驱动离心泵1114提供再循环，其中吸入口连接在罐底部附近，而排出口1108连接向罐的中心液位。

每个小容纳罐110均具有单独的空气喷布系统1123，其设计成确保罐内存在一定水平的氧气，以防止通过厌氧消化过程在罐内部产生沼气。空气喷布系统1123由将空气泵送到空气管线中的线性空气泵构成。空气管线在罐内部通向罐基底，在罐基底处其形成穿孔环路，所述穿孔环路允许均匀地释放空气。线性气泵是电驱动的。该线性气泵的尺寸设计成递送足够的空气以抑制沼气产生，并且在产生任何气体的情况下充分稀释这些气体以防止罐内部出现可燃性或爆炸性状况。

小容纳罐100卸载系统允许卸载可分类为液体肥料或肥料的经巴氏杀菌的液体。该卸载系统包括单个电驱动离心泵1104，该电驱动离心泵位于罐外部，其中吸入口连接到两个罐。排出口通往命令单元902的侧面处的排出点。在小容纳罐110中完成自动巴氏杀菌循环时，hmi将指示系统已准备好卸载肥料。启动卸载程序将导致卸载泵1104将液体排出到命令单元902的侧面处的卸载点。卸载点将连接到现场特定肥料卸载/储存设施(例如，通向储存集装箱的可断开的柔性软管)。

当出于维护目的需要清空小容纳罐110时，使用小容纳罐排泄系统1110。排泄系统1108从每个小容纳罐110的底部经由手动操作的球阀连接到命令单元902的中央排泄管线1116。

c.液体罐126

液体罐126用于容纳通过脱水单元114从污物/废物分离的灰水或液体。也可以向液体罐供应在部件106-128中的各个过程中的任何一个过程期间分离出的液体。液体罐126用于储存液体，直到部件106-128中的各个过程需要液体为止。例如，液体罐可用于将液体送回到切碎机单元106中以帮助稀释过程。来自液体罐126的液体可替代地用于根据需要向缓冲罐108、小容纳罐110或消化池单元904供应液体，以帮助它们各自的过程。

在图1a-1e所示的实施例中，液体罐126在脱水单元114的脱水罐300附近且在其下方的位置处布置在第一集装箱102附近，因而脱水单元114所产生的固体肥料和液体肥料可以在重力作用下供给到液体罐126中。为此目的，脱水罐300设置在基部308上，该基部308将脱水罐支撑在液体罐126上方的位置处。尽管液体罐126示出为布置在第一集装箱102附近，但是其也可以以与脱水单元114类似的关系布置在第一集装箱102内部。

液体罐126也可以布置在第一集装箱102附近。尽管厌氧消化过程可能需要数周才能完成，但在第一个循环完成后，每当用户为切碎机单元106装载新的污物/废物时都应准备好提取固体肥料和液体肥料。固体肥料可以是适用于动物垫料的覆盖物。并且可以使用混合器给料泵132a使至少一部分灰水再循环，用于与根据需要装载到混合罐132中的污物/废物进行混合，以便水解。ecu118通过自动操作该混合器给料泵132a并根据需要打开/关闭相关联的水阀134a以引导灰水流动而控制用混合器给料泵132a对灰水进行再循环。液体罐126优选地由pvc制成以降低制造成本。

在图9a、9b和11所示的实施例中，液体罐126被容纳在称为命令单元902的单独的集装箱中。液体罐126结合有检修孔，用于进入罐的内部以便维护目的。液体罐通过除味管道1006连接到除味系统908并且被设计成具有合理的结构以及防止任何材料或气体泄漏。所述液体罐由提供20年抗腐蚀和抗侵蚀的材料制成。

iv.大容纳罐112

经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物通过消化池给料泵132b从小容纳罐110泵送到大容纳罐112。像巴氏杀菌给料泵132c一样，消化池给料泵132b以由ecu118控制的预定义的给料循环运行。因为经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物必须在其沉积在大容纳罐112中之前冷却到大约40℃，所以当它从小容纳罐110泵送到大容纳罐112时通过缓冲罐108中的热交换器156。如上所述，通过将经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物的热能通过热交换器156传递到缓冲罐108中的水/污物/废物混合物而冷却经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物。以此方式，支持小容纳罐110中的巴氏杀菌或嗜热厌氧消化所消耗的热能以再生方式被再利用，从而进一步提高rem设备100的效率。

在大容纳罐112中，搅动经巴氏杀菌或冷却和部分消化的水/污物/废物，以产生嗜温厌氧消化。像每个小容纳罐110中的预热的水/污物/废物一样，用气体混合器158(图1e)连续地搅动大容纳罐112中的经巴氏杀菌或冷却和部分消化的水/污物/废物以保持固体和液体悬浮，而沼气(例如，甲烷和二氧化碳)则积聚在大容纳罐112的顶部处。但是，与每个小容纳罐110中的用来自压缩机128的压缩空气搅动的预热的水/污物/废物不同，通过使用腐蚀性气体真空泵162使沼气再循环通过气体混合器158来搅动大容纳罐112中的经巴氏杀菌或冷却和部分消化的水/污物/废物。在缺乏空气的情况下，细菌种群会将水/污物/废物混合物中的有机固体分解为沼气和更稳定的固体。因此，使用沼气代替空气来搅动水/污物/废物，这是因为将氧气引入该混合物会产生爆炸性氛围。在替代方案中，可以使用混合泵(未示出)通过在大容纳罐112内间歇性地循环水/污物/废物混合物来混合水/污物/废物混合物。

大容纳罐112的运行温度优选地介于32-40℃之间。那些较低的温度允许大容纳罐112具有比小容纳罐110更大的容积(例如，约14,000升)，这是因为需要更低的能量来维持更低的温度。实际上，大容纳罐112可能需要冷却而不是加热。为了该目的，大容纳罐112可以制成双层罐，使得冷却流体(例如，饮用水和/或灰水)可以在内壳和外壳之间循环以冷却设置在内壳中的水/污物/废物。在内壳上使用诸如钢的传导材料以及在外壳上使用隔热材料，提供了实现该功能的合适方式。

在替代方案中，大容纳罐112可以使用低成本的纤维增强的热成型件形成为单个罐。该材料允许使用廉价的模具快速制造多个大容纳罐112。该材料也是柔性的，因此如果在盛满液体时掉落，大容纳罐112将不会破裂(例如，以20kph的速度整个地移动1.5米)。在任一实施例中，大容纳罐112可以涂有荷叶形状的经调节的纳米技术碳以排斥细菌，并涂有硅酸盐以防止甲烷通过罐壁隧穿/泄漏。大容纳罐112优选地对厌氧氨氧化细菌和产甲烷细菌两种细菌都有免疫力，所述厌氧氨氧化细菌和产甲烷细菌既可以吃掉氨气也可以分解碳链。大容纳罐112还可以包括从消化过程中收获自由电子的阴极和阳极，使得大容纳罐112可以用作为rem设备100供电或向其他设备供电的大电池。小容纳罐110可以类似地构造而成。

大容纳罐112以“抽取和填充”模式操作，其中消化池给料泵132c将已知量的水/污物/废物抽吸到大容纳罐112中，直到其被填充至预定液位为止。抽取和填充量由ecu118使用位于大容纳罐112中的一组液位传感器(ls)进行控制。水/污物/废物供给到大容纳罐112的给料流动速率由ecu118控制，使得它为嗜温厌氧消化过程提供最少15天的保持时间。并且在液面下降过程期间，优选将沼气从储气罐120抽回到大容纳罐112中，以在大容纳罐112内维持15-20mbar的工作压力。

大容纳罐112被充分密封以防止气态氧气进入系统并阻碍厌氧消化过程。大容纳罐112包括安全泄压阀164，该安全泄压阀向第一集装箱102的外部排气，并且如果来自大容纳罐112的压力接近不安全水平，则释放该压力。大容纳罐112也被隔热以提高其效率。优选地，大容纳罐112的外壳由玻璃纤维形成以降低制造成本，并且使用诸如羊绒的“绿色”材料来形成隔热物。隔热物可以形成为模块化的互锁件，这些互锁件可以连接在一起以包围大容纳罐112。

当在大容纳罐112中进行嗜温厌氧消化时，沼气收集在大容纳罐112的顶部处。尽管气动泵作为混合操作的一部分将其中一些沼气再循环回水/污物/废物中，但是剩余的沼气在被沉积在储气罐120中之前被从大容纳罐112抽出并被泵送通过气体洗涤器116。优选地在15-20mbar的运行压力下从大容纳罐112排出该沼气。并且在嗜温厌氧消化过程完成之后，经消化的水/污物/废物混合物由污泥抽出泵132d泵送到脱水单元114，所述污泥抽出泵由ecu118基于嗜温厌氧消化过程所需的保持时间进行控制。

因为在大容纳罐112中产生甲烷和其他可燃气体，所以可能有必要将其放置在与rem设备100的其他部件中的一些(尤其是那些包含可能产生火花的运动机械和电子器件的部件，例如，切碎机单元106、脱水单元114、沼气发动机122、空气压缩机128、混合器给料泵132a、消化池给料泵132b、巴氏杀菌给料泵132c、污泥抽出泵132d、气体真空泵162和均质泵204)分开的单独的集装箱中。在替代方案中，可以使用气密隔板将集装箱分割成多个单独的空间，以将大容纳罐112与rem设备100的机械和电子器件分开。根据当地标准、国家标准和/或国际标准，例如欧盟的atmospheresexplosibles(atex)指令和dangeroussubstancesandexplosiveatmospheresregulations(dsear)，这种单独的集装箱或集装箱空间将优选提供全危险材料和爆炸性氛围与rem设备100的机械和电子器件的分开。

在rem设备100和900中，大容纳罐112可以被分成其本身的20英尺集装箱、消化池单元904，如图9、9b和12所示。这种构造提供了将可燃部件与rem设备100和900的其余部分分开的上述益处。在一个实施例中，消化池单元904具有储存约20,000升消化产物的能力。该单独的消化池单元904还赋予系统增加消化池单元904的数量、同时保持相同数量的切碎机单元106和命令单元902的能力。此外，各种传感器可以移到集装箱102或1000的正面的面板上，以消除atex传感器的需要。

优选地，缓冲罐108、液体罐126、小容纳罐110和大容纳罐112在拐角处形成有导管空间，以允许内部管道和线缆连接。可以在此导管空间内访问快速断开连接件和预先构造的线束，这在安装和/或运输这些罐108、110、112和126和/或它们各自的集装箱102、1100和1200时保护它们免受损坏。缓冲罐108、液体罐126、小容纳罐110和大容纳罐112也优选地在拐角处形成有检查口，以允许进入到罐108、110、112和126的内部以便进行维护。例如，检查口允许rem设备100或900的用户接近位于罐108、110、112和126内的传感器。

v.脱水单元114

脱水单元114从完全消化的水/污物/废物中去除液体，以产生堆肥副产品和增稠消化产物，其可用作固体肥料和液体肥料。在某些情况下，可能理想的是从完全消化的水/污物/废物中去除的液体的化学需氧量或cod为零。化学需氧量是水中所有可被氧化的化学物质的总测量值。因此，脱水单元114被配置成实现零cod。

如图3所示，脱水单元114包括脱水罐300，在所述脱水罐处从大容纳罐112接收消化的水/污物/废物。脱水单元114还包括输送机管302和电动马达304，所述电动马达用于旋转设置在输送机管302内的无轴螺旋输送机。当螺旋输送机旋转时，螺旋输送机将来自脱水罐300中的水/污物/废物混合物的固体污物/废物向上输送通过输送机管302并通过布置在输送机管302的上端处的喷口306出来。该固体污物/废物可以被收集在位于装载平台142上的喷口下方的仓中，以用作固体肥料。然后，将脱水罐300中剩余的灰水或液体在重力作用下供给到液体罐126中，以用作液体肥料。

脱水单元114可以在第一集装箱102的相同端部处布置在切碎机单元106附近，使得本发明的过程在其开始的相同位置处完成。因此，用户可以将污物/废物装载到切碎机单元106中，并在相同位置处提取经由厌氧消化过程产生的所得固体肥料。出于相同目的，液体罐126可以在相同端部处布置在第一集装箱102附近。尽管厌氧消化过程可能需要数周才能完成，但是在第一个周期完成之后，每当用户为切碎机单元106装载新的污物/废物时，都应该准备好提取固体肥料和液体肥料。固体肥料可以是适用于动物垫料的覆盖物。至少一部分灰水可以用混合器给料泵132a再循环，用于根据需要与装入混合罐132中的污物/废物混合，以便水解。用混合器给料泵132a进行的灰水再循环由ecu118通过自动操作该泵132a并根据需要打开/关闭相关的水阀134a以引导灰水流动来进行控制。

在图1a-1e所示的实施例中，液体罐126在脱水单元114的脱水罐300附近和下方的位置处布置成与第一集装箱102相邻，因此可以利用重力作用将脱水单元114产生的固体肥料和液体肥料供给到液体罐126中。为此，脱水罐300设置在基部308上，该基部将脱水罐支撑在液体罐126上方的位置处。尽管液体罐126被示出为布置成与第一集装箱102相邻，但是它也可以以与脱水单元114相似的关系布置在第一集装箱102内部。

脱水单元114还可以包括在单独的20英尺集装箱中的装袋系统1302，如图13所示。该装袋系统1302自动地从脱水单元114取走用作肥料的固体废物/污物，并将其沉积到各种标准尺寸的袋中以进行定期去除。例如，装袋系统1302可以自动地将固体废物/污物沉积到10kg袋中，然后将其输送到1m³的托盘中，随后可以使用标准叉车容易地将托盘移除并装载到平板上以进行现场运输。

装袋系统1302由ecu118控制，消除了人工卸载和包装所产生的肥料的需要。容纳装袋系统1302的集装箱可以包括连接到ecu118的液位开关，该液位开关监测集装箱，以避免溢出。另外，集装箱可以在集装箱门的底部处包括格栅/通风口，并且可以包括抽气扇以提供循环使集装箱内的气味最小化。可替代地，装袋系统1302可以附接到除味管道1006以从集装箱去除气味。在一些实施例中，脱水单元114和液体罐126可以被容纳在与装袋系统1302相同的集装箱中。

vi.盐管理和去除系统

取决于要处理的废物的位置和类型，rem设备100或900可能需要处理大量的咸味食物废物。rem设备100或900因此可以包括盐管理和去除单元。盐管理去除系统依赖于rem设备100或900的各个部件中的各个泵和传感器，以在废物处理期间在各个点监测和控制废物的盐度和沼气的质量。它还包括由ecu118执行的软件，以在rem设备100或900内发生的各种过程中维持最佳盐度的方式来控制废水和灰水的流动。

盐管理去除系统包括：缓冲罐108中的一个或多个传感器，用于测量缓冲罐108中的废物的盐度；以及大容纳罐112中的一个或多个传感器，用于测量大容纳罐112中的废物的盐度和沼气的质量。ecu118比较在缓冲箱108和大容纳罐112中获得的盐度测量值，并将它们与代表海水盐度的设定值进行比较。ecu118监测缓冲罐108中的进入废物的盐度与在大容纳罐112中被消化的废物的盐度相比的差异。ecu118还监测大容纳罐112中的沼气的质量和体积并调节来自缓冲罐108的废物的进入给料速率，以最大化沼气和甲烷的产量。由ecu118执行的软件中存在一系列表和自学习算法，这些表和自学习算法调节rem设备100或900内发生的各个过程的任何参数、一些参数或所有参数，以最大化任何给定的大容纳罐112中甲烷的产量。

在完成大容纳罐112中的消化之后，将过量的消化产物卸载到液体罐126中，之后在一个或多个小容纳罐110中进行巴氏杀菌，然后卸载到脱水单元114进行进一步的处理以去除盐。

另外，尽管脱水单元114中的凝结固体可能不咸，但是分离的水可能含有过量的盐。因此，盐管理和去除单元被配置成通过反渗透过程从分离的水中去除盐，该反渗透过程既产生净水又产生咸盐水。可以将净水用作饮用水，或者可以根据需要将净水返回到缓冲罐108，以稀释和/或减少进入废物的盐度。使用chp提供的热量将盐水干燥成固体，而将干燥盐水时产生的蒸汽被捕获为灰水，可以通过混合器给料泵132a将灰水再循环至混合罐132。

vii.气体洗涤器116

气体洗涤器116或脱硫单元布置在大容纳罐112和储气罐120之间。该气体洗涤器被配置成在将从大容纳罐112中的水/污物/废物中提取的沼气储存在储气罐120中之前清洁该沼气。气体洗涤器116可以是任何合适的类型，例如活性炭过滤器或压缩气体过滤器(例如，胺气体过滤器)。气体洗涤器116用于处理沼气并提纯以用作燃料，即通过降低沼气中的硫化氢水平。但是，如果不需要处理沼气，例如在不打算将沼气用于燃料或不包含禁止水平的某些化学物质时，则可能不需要气体洗涤器116。

viii.电子控制单元(ecu)118

由ecu118控制液体(例如，饮用水和/或灰水)、污物/废物和沼气通过本发明的rem设备100的流动。如图4所示，ecu118包括可编程逻辑控制器(plc)，其被编程为监测、记录和控制厌氧消化过程的各个阶段(例如，温度、体积和流速)。ecu通过图形用户界面(例如，计算机监视器或触摸屏)向用户提供这些操作的视觉反馈。ecu118通过基于其监测和记录的值打开和关闭rem设备100的各个部件106-128来自动执行厌氧消化过程。ecu118主要基于装载到rem设备100中的污物/废物的含量来确定要打开和关闭哪些部件106-128，这可以通过适当的传感器来检测和/或可以经由ecu118处的用户界面输入。

例如，ecu118将自动操作适当的泵132a-132d、204和162并打开/关闭适当的阀134a-134c，以在其检测到厌氧消化过程完成之后将来自大容纳罐112的完全消化的水/污物/废物泵送到脱水单元114。ecu118将基于通过液位开关(ls)检测到的液位以及将水/污物/废物保持在每个小容纳罐110中的时间以分批模式自动地进给、保持和从小容纳罐110中排出水/污物/废物。ecu118将基于每个小容纳罐110中的温度传感器(ts)来确定是否启动小容纳罐110中的加热器160。并且ecu118将通过使用遍及rem设备100的时钟电路、液位传感器(ls)、温度传感器(ts)和压力传感器(ps)监测各个阶段的厌氧消化过程来自动确定用于在rem设备100的不同部件106-128之间移动水/污物/废物的流动速率和循环时间，从而允许ecu118根据需要实时地调节厌氧消化过程，以维持最佳消化。

ecu118可以基于经由ecu118的图形用户界面呈现给用户的一系列问题的答案确定诸如添加到污物/废物混合物中的液体的量以及期望从污物/废物中产生的沼气的量之类的事情。例如，可以要求用户输入收集污物/废物的场所、服务的可用性、废物/污物类型(例如，粪肥、蔬菜废物等等)、废物/污物的量、将要生产的覆盖物的预期用途以及将要生产的灰水的预期用途的描述。因此，通过允许用户输入针对装载到rem设备100中的不同批次的污物/废物的那些问题的答案，ecu118能够针对装载到rem设备100中的每个批次的污物/废物定制消化过程。那些答案中的一些还可以由ecu118自动获得，例如使用切碎机单元106或装载平台142上提供的秤来称重装载到rem设备100中的污物/废物。

ecu118的plc还被编程为在整个厌氧消化过程中监测和维持安全性。监测不仅可以紧密控制机械和电子器件以防止对用户造成人身伤害，还可以紧密控制用作危害评估和关键控制参数(haccps)的过程参数。例如，ecu118监测储气罐120中的沼气压力以及小容纳罐110和大容纳罐112中的水/污物/废物的液位，以确保它们维持在安全的运行水平(例如，在小容纳罐110和大容纳罐112中将设置液位传感器(ls)，以确保浸没式加热器160不会试图加热空罐)。如果/当沼气体积和/或水/污物/废物体积接近不安全水平时，将发出警报。ecu118还包括监督控制和数据采集(scada)接口和/或因特网和无线(例如，gsm、gprs、wifi等等)功能，以向用户提供用于效率、诊断、操作和安全的远程监测功能。优选地，ecu118设置在第一集装箱102的与切碎机单元106、脱水单元114和液体罐126相同的端部处，因此可以从将污物/废物装载到rem设备100中的相同位置控制厌氧消化过程并从rem设备中去除肥料，从而为用户提供了增加的便利水平。

ecu118包括人机界面(hmi)，用于与rem设备100的各个部件106-128、泵132a-132d和阀134a-134c通信。ecu118还包括用于区域性监测那些部件106-128、泵132a-132d和阀134a-134c的状态的云监测应用程序。基本上可以使用任何计算设备(例如，个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(pda)、智能电话等等)经由scada接口和/或因特网和无线功能与ecu118建立通信，以便允许用户远程监测、控制和排除rem设备100的故障。例如，智能电话应用程序可以通过至can总线节点的总线接口与ecu118进行通信，所述can总线节点与低成本传感器和装置(例如，在汽车工业中使用的传感器和装置)通信。

在第一集装箱102的饰板140上的控制箱148中提供了供用户向ecu118输入信息和以其他方式控制ecu118的操作的所有接口，因此用户可以从将污物/废物装载到rem设备100并且从rem设备100移除固体肥料和液体肥料的相同位置操作rem设备100的不同部件106-128，从而为用户增加额外的便利水平。控制箱148及其相关接口通过电线138与ecu118进行电数据通信。或者在替代方案中，它们可以通过任何适当的安全无线功能(例如，gsm、gprs、wifi等等)彼此进行无线数据通信。

ecu118还为rem设备100的各个部件106-128、泵132a-132d和阀134a-134c提供了中央动力源。ecu118包括用于那些部件106-128、泵132a-132d和阀134a-134c中的每一个的微型断路器(mcb)以及指示其各自状态(例如，“接通”、“故障”等等)的发光二极管(led)。那些mcb通过设置在第一集装箱102外部的断路器盒166(图1a)可接近。断路器盒166被布置在第一集装箱102外部上，使得可以容易地接近那些mcb，无需进入集装箱102，在所述集装箱中，由于其中容纳的机械数量，用户受伤的风险更高。ecu118的其他部件优选地设置在第一集装箱102内部的外壳中，以提供对元件的更好保护。

ecu118的电力总线优选地从16安培、240伏主电源接收其电力。电力总线也可以从沼气发动机122接收其电力。尽管图5仅示出了四个温度传感器(ts)和七个“低”液位开关(ls)，但是ecu118连接到几个其他温度传感器(ts)和液位传感器(ls)以支持其对rem设备100的控制。例如，ecu118还包括至少七个“高”液位传感器(ls)和至少三个附加温度传感器(ts)。参见例如图1e。ecu118还可以根据需要连接到其他类型的传感器，例如气体成分传感器、压力传感器(ps)、电压表等等，以支持其对rem设备100的控制。ecu118的布线138和其各种连接均符合当地标准、国家标准和/或国际标准，例如waterindustrymechanicalandelectricalspecification(wimes)中规定的那些标准。

ecu118还可以连接到智能电网接口系统，以允许在加热源和电源之间进行切换。例如，ecu118可以连接到太阳能电热面板，以向rem设备100中的各个部件提供热量和电力。如由整个rem设备100中的各个传感器所确定的，ecu118可以在操作期间在电源和加热源之间切换。

ix.储气单元906

在从大容纳罐112中提取沼气之后，并且在通过气体洗涤器116清洁沼气之后(当需要清洁时)，将沼气储存在储气单元906的储气罐120中。如图5所示，储气罐120包括布置在固体双壁罐502内部的柔性囊500。双壁罐502可以填充有液体(例如，饮用水和/或灰水)，并且由足够坚固的材料构成以承受与在压力下储存沼气相关的高压。储气罐120包括进水口504和出水口(未示出)，因此可以通过水管道136a将液体泵入和泵出双壁罐502，以平衡和保持柔性囊500中的沼气的恒定的固定压力。储气罐120还包括安全泄压阀168，该安全泄压阀排气至第二集装箱104外部，并且如果柔性囊500中的压力接近不安全水平，则释放该压力。不能由储气罐120储存的任何多余的沼气用火炬124安全地燃烧掉，以防止出现不安全的压力水平。该火炬124具有由设置在第一集装箱102中或邻近第一集装箱设置的丙烷罐170提供动力的引燃灯。火炬124还可以具有水套(未示出)，从系统向水套供水，以用于如上所述的吸热和沸水。

为了测量储存在柔性囊500中的气体的体积，在储气罐120的进气和出气管道136c处提供了单独的流量计。ecu118使用那些流量计的读数之差来监测储存在储气罐120中的气体量。在出气管道136c上还设置有流量控制阀134c，用于控制来自储气罐120和阻火器(未示出)的沼气流量，用于防止火焰通过流量控制阀134c传播回储气罐120中。这样，可以根据需要从储气罐120提取沼气，并将其用于产生热、电或任何其他形式的气体产生的能量。沼气发动机122是用于产生热和电的装置之一。

因为甲烷和其他可燃气体储存在储气罐120中，所以有必要将其设置在与rem设备100或900的其他部件中的一些(尤其是那些包含可能产生火花的运动机械和电子器件，例如，切碎机单元106、脱水单元114、沼气发动机122、空气压缩机128、混合器给料泵132a、消化池给料泵132b、巴氏杀菌给料泵132c、污泥抽出泵132d、气体真空泵162和均质泵204)分开的单独的集装箱中。在替代方案中，可以使用气密隔板将集装箱分割为多个单独的空间，以将大容纳罐112与rem设备100的机械和电子器件分开。这种单独的集装箱或集装箱空间将优选地根据当地标准、国家标准和/或国际标准，例如欧盟的atex指令和dsear提供全危险材料和爆炸性氛围与rem设备100或900的机械和电子器件的分开。已经根据这种标准的理论爆炸计算测试和验证所设计的储气罐120集装箱104承受满储气罐120的爆炸。优选地，所有集装箱102、104、1000、1100、1200和1300已经按照这些标准进行测试和验证，以确保储气罐120以及实际上整个rem设备100和900在人口中心，例如大城市建筑物内部安全使用。

作为进一步的安全措施，集装箱102、104、1000、1100、1200和1300中的每个还优选地包括一个或多个泄压装置(未示出)，例如泄压盘，所述泄压装置在集装箱102、104、1000、1100、1200或1300内的压力达到不安全水平之前将其释放。例如，泄压盘可以连接到ecu118，使得当泄压盘破裂时产生信号，这将给rem设备100或900的操作者发送集装箱102、104、1000、1100、1200和1300中的一个或多个内的压力接近不安全水平的警报。

储气单元906还可以包括将二氧化碳与甲烷分离的系统(未示出)。二氧化碳提取系统使用各种催化剂与蒸汽的组合，以分离二氧化碳和甲烷。所分离的二氧化碳可以被供给回消化池单元904中以帮助混合过程。当二氧化碳在消化池单元904或大容纳罐112中被正确组合时，二氧化碳的使用增强了厌氧消化和混合过程，而不是像工业中其它用法一样使用沼气来混合其消化池。ecu118控制混合以管理系统的寄生负荷和沼气的释放。连续混合有利于产生巨大的寄生负荷，同时混合不会导致系统产生较少的沼气，这是因为流体密度会防止气体释放。

可以在rem设备100和900中使用几种不同的二氧化碳分离系统。用于二氧化碳分离的一个可选单元是三级压缩系统，每级均具有泵和集装箱，使得第一泵送级导致含硫气体液化，第二级将二氧化碳液化，第三级进行压缩。在每级，储存容器可以包括放气管线，该放气管线允许将液化气体从组合容器释放到另一个集装箱中以便输出。储存容器中的液化气体也可通过将液化气体泵送到消化池中以便混合而再循环通过放气管线。储存容器中的液化气体也可以被收集为粗糙的未精制气体，以用于其他地方，例如在温室中提高植物产量，如温室行业专家所理解的那样。

储气单元906还可以包括气体压缩单元(未示出)，该气体压缩单元在将沼气储存在储气罐120中之前对其进行压缩。可替代地，该气体压缩单元可以用于将过量的沼气压缩到单独的储存单元中或标准化的便携式压缩气体集装箱，用于如上所述的混合或者与其他系统一起使用。该压缩允许储气单元906容纳显著更多的沼气，这允许rem设备100或900仅利用单个储气罐120就可以运行几天。

x.沼气发动机122

来自储气罐120的出气管道136c连接到沼气发动机122，该沼气发动机经由燃烧式发动机(例如，内燃机或斯特林发动机)从沼气同时产生电和热。沼气发动机122的尺寸范围从5kwhe到50kwhe的热电联产(chp)单元。chp单元可以是燃烧沼气的改装的柴油发电机组或基于热解的合成气/沼气燃烧蒸汽机(例如，斯特林格式、旋转活塞发动机或直接驱动发电机的对置活塞发动机)。在另一个实施例中，沼气发动机可以是具有或不具有蒸汽重整器的燃料电池模块，其被设计为使用富含甲烷的沼气。最完整的chp是三代系统，其可以发电、回收热量和产生冷却。该系统可以具有储热单元以收集来自太阳能热/电面板或沼气发动机122的热量。

因为沼气发动机122需要特定的输入压力才能运行(例如，100mbar)，所以利用增压器风扇172将沼气在储气罐120中保持在该压力下。沼气发动机122产生的电力可以连接到用户的电网并用于为家用设备供电，例如照明设备和家用电器。并且所产生的热量可以连接到用户的供暖、通风和空调(hvac)系统和/或水加热系统并用于空间加热和/或水加热。沼气发动机122还可用于为rem设备的各个泵134a-134d、204和162或任何靠电力运行的部件106-128供电以及用于向小容纳罐110提供热量以进一步提高本发明的效率。

为了促进rem设备100的移动性，沼气发动机122优选地设置在其自己的拖车上。它还优选地使用标准连接件连接到储气罐120、ecu118的电源总线以及用户的电网。

在另一个实施例中，沼气发动机122可以与天然气锅炉系统922结合使用或被其替换。天然气锅炉922的操作与沼气发动机122相似之处在于，它处理沼气以发电和产生热量。该锅炉的操作类似于普通的天然气锅炉，但是可以对其进行修改以更有效地特别处理通过rem设备100和900产生的沼气。在一个实施例中，天然气锅炉将使用热夹套火炬124来沸腾水以为rem设备100和900发电和产生热量。

xi.火炬124

火炬124产生火焰，所述火焰燃烧多余的甲烷和/或丙烷以达到欧盟的颗粒物标准。火炬124包括引燃灯，该引燃灯通过气体管道134b连接到丙烷罐170，以确保多余的沼气被瞬间点燃并保持点燃状态，从而不会在rem设备100内和/或周围聚集不安全的可燃量。该火炬可以包括两个单独的引燃灯：燃烧甲烷的第一引燃灯和燃烧丙烷的第二引燃灯。也可以使用压电点燃器或具有可视火焰检测的自动点火系统并且其与ecu118的功能集成在一起以进行自动触发。

在另一个实施例中，rem设备可以使用沼气发动机122或天然气锅炉922作为火炬124的替代方案或附加方案。天然气锅炉922吸收来自各个系统的多余的甲烷和/或丙烷并使用它来创建chp以为rem设备100或900供电，而不是简单地使用火炬124燃烧掉过多的沼气。因此，火炬124在某些构造中可能是可选的。火炬124在包括以下将更详细公开的除味系统908的构造中也是可选的。

xii.管道136a-136c

a.水管道136a

水管道136a可以是用于将液体(例如，饮用水和/或灰水)供给到切碎机单元106中的任何合适的低压管道，例如pvc管道。如图6所示，水管道136a从诸如井或当地公用设施的外部水源将饮用水递送给切碎机单元106，以及将灰水从脱水单元114递送给切碎机单元106。为了允许将rem设备100连接到外部水源，水管道136a优选地在第一集装箱102外部的入口位置处包括标准连接件，例如花园软管连接件。

还如图6所示，来自脱水单元114的灰水在大容纳罐112的内壳和外壳之间以及储气罐120的外壳和囊之间循环，以帮助冷却大容纳罐112和储气罐120的内容物。ecu118通过打开和关闭适当的水阀134a并且操作混合器给料泵132a来控制根据需要所提供的冷却量，以维持大容纳罐112和储气罐120中的期望运行温度。虽然图6示出了灰水被泵送通过大容纳罐112和储气罐120二者，但是通过打开和关闭适当的水阀134a，可以使那些部件112和120中的一个或两个旁通。

b.废物管道136b

废物管道136b提供了复杂网络，该复杂网络围绕rem设备100的固定部件106-128工作。在可能的情况下，使用标准管道长度以方便制造。用于废物管道136b的材料优选是hdpe。该材料的特性允许其承受化学和生物侵害、承受高达137℃的温度以及承受高达12bar的压力。此外，其隔热特性有助于进一步提高rem设备100的效率。优选在第一集装箱102外部设置标准的排泄连接件，以有利于将废物管道136b根据需要连接至用于排泄缓冲罐108、小容纳罐110、大容纳罐112、液体罐126、混合罐202和脱水罐300的贮槽，以清洁和保持这些罐。

还如图6所示，废物管道136b在将水/污物/废物混合物递送到小容纳罐110之前将水/污物/废物混合物递送到缓冲罐108。然后，当经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物混合物从小容纳罐110移动到大容纳罐112时，该经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物混合物通过缓冲罐108中的热交换器156。在大容纳罐112中完成嗜温厌氧消化后，将完全消化的水/污物/废物混合物移至脱水单元114。ecu118通过打开和关闭适当的废物阀134e并操作消化池给料泵132b、巴氏杀菌给料泵132c、污泥抽出泵132d和均质泵204来根据需要控制在那些部件106-114之间移动的水/污物/废物的量，以优化厌氧消化过程。尽管图6示出了经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物混合物被泵送通过缓冲罐108中的热交换器156，但是也可以通过打开和关闭适当的废物阀134b来旁路热交换器156。

c.气体管道136c

由于沼气中元素的腐蚀性，气体管道136c优选地由不锈钢制成。例如，沼气中可能存在h2s(硫化氢)。不锈钢管道不会与该介质发生反应。如图7所示，气体管道136c形成两条单独的环路。第一环路利用压缩机128使空气循环通过小容纳罐110以搅动小容纳罐110中的水/污物/废物。第二环路利用气体真空泵162使沼气循环通过大容纳罐112以搅动大容纳罐112中的水/污物/废物。第一环路是“开放式”环路，这是因为它允许将空气引入小容纳罐110，而第二环路是“封闭式”环路，这是因为它仅利用了大容纳罐112中已经有的沼气。

在用气体洗涤器116洗涤沼气之后，第二环路还将沼气从大容纳罐112移动到储气罐120。从储气罐120，使用增压器风扇172将洗涤过的沼气移动到沼气发动机122，以将沼气维持在沼气发动机122所需的运行压力下。利用火炬124安全地燃烧不能由储气罐120储存的任何多余沼气，以便防止出现不安全的压力水平。并且如上所述，沼气可循环回到大容纳罐112中以在下降期间维持其中的期望运行压力。ecu118通过打开和关闭适当的气体阀134c并操作气体真空泵162和增压器风扇172来根据需要控制在这些部件112、116、120和122之间移动的沼气的量，以执行这些操作。尽管图7示出了沼气通过气体洗涤器116循环回到大容纳罐中，但是，通过打开和关闭适当的气体阀134c，可以使气体洗涤器116旁通来执行该操作，同时气体真空泵162反向运行。虽然图7示出了两个单独的环路，但是这些环路可以根据需要互连，以从小容纳罐110回收沼气。

xiii.除味系统908

为了应对由厌氧消化过程产生的潜在的令人讨厌的气味，rem系统100或900包括除味系统908。除味系统908从除味管道1006接收氛围。然后，除味系统908使用适当的除味材料组合来过滤掉气味，以允许在没有气味或不需要火炬124的情况下释放氛围。除味材料包含在特殊的织物袋中，所述织物袋允许容易地更换。除味单元908由提供抗腐蚀和抗侵蚀20年的合适材料制成。带有除味材料的袋可能需要六个月的间隔作为维护项目进行更换。

在另一个实施例中，缓冲罐108、小容纳罐110、脱水单元114和液体罐126均可以包括具有过滤元件的排气道174。过滤元件优选地利用有机过滤材料，例如钢丝绒和蕨类植物的组合，以从那些部件108、110、114和126中产生的气体中去除潜在的令人讨厌的气味。并且排气道174优选地延伸穿过第一集装箱102的顶蓬，以便将这些气体排放到第一集装箱102外部。如上所述，大容纳罐112不包括排气道174，这是因为其中产生的沼气是高度可燃的。因此，沼气要么被储存在储气罐120中，要么被火炬124燃烧掉。排气道174可以与除味系统908结合使用，以在除味系统不能用于处理过量氛围时排出氛围。

b.用于可再生能源微发电的方法

rem设备100的部件106-128被最好地描述为在厌氧消化过程中形成单独的节点。在节点1处，切碎机单元106接收可变固体内容物的污物/废物(例如，原料)，所述可变固体内容物必须被稀释至约8％-10％的总固体含量以及约1:4的废物/污物与稀释液(例如，饮用水或灰水)比例。通过使用节点6处的脱水单元114添加从完全消化的水/污物/废物中回收的再生灰水来实现稀释。也可以根据需要从外部源添加饮用水，例如当rem设备100首次投产时。ecu118基于利用液位感测设备获得的测量结果来控制稀释过程。

在将所需量的稀释液体(例如，饮用水和/或灰水)添加到混合罐202中的污物/废物之后，均质泵204浸软水/污物/废物混合物以获得期望的粘度。该过程每天仅需几分钟，此后应有足够量的均质水/污物/废物开始巴氏杀菌和消化。均质泵204优选地被配置成每小时处理0.5公吨废物/污物。并且如上所述，rem设备100可以具有特定大小，需要使用模块化部件来处理用户特定日常量的污物/废物。

在节点2处，在节点1处产生的水/污物/废物混合物被转移到缓冲罐108中进行预热。缓冲罐108包括热交换器156，该热交换器冷却在节点3处在小容纳罐110中巴氏杀菌期间所产生的经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物，同时加热在节点1处产生的水/污物/废物混合物。在冷却期间由经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物所损失的热能被转移到缓冲罐108中的水/污物/废物混合物中，以使其从环境温度变暖，然后移至小容纳罐110。该过程允许进入大消化池的水/污物/废物混合物处于35-40℃的温度，从而避免在节点4处对大容纳罐112中的嗜温细菌产生热冲击。它还预热在节点1处产生的水/污物/废物混合物，使得较少的负荷施加在节点3处的小容纳罐110中的加热器160上，在那里将水/污物/废物混合物加热到至少70℃。

在节点3处，小容纳罐110使用气体混合器158将水/污物/废物混合物与空气混合，这允许细菌在巴氏杀菌期间使用氧气加热水/污物/废物混合物。那些小容纳罐110的内容物也被内部加热器160加热到大约70℃的运行温度持续最少60分钟。可以根据需要进行调节，以使用通过scada接口连接到ecu118的scada系统优化巴氏杀菌。优选地，优选设置两个或更多个小容纳罐110，使得其中的细菌可以通过进给、保持和排放步骤快速且容易地循环通过那些罐。进给和排放步骤对于较大的罐来说将更加耗时和困难。而且，在较大的罐中，加热器160上的负荷将更大。

在小容纳罐110中的巴氏杀菌完成之后，经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物被移至大容纳罐112，以分别在节点4和5处进行嗜温厌氧消化和沼气回收。如上所述，在节点2处通过缓冲罐108中的热交换器156将经加热和部分巴氏杀菌或消化的水/污物/废物冷却至35-40℃，然后将其沉积在大容纳罐112中直到达到预定的填充水平。在大容纳罐112中，用气体搅动器158通过将在嗜温厌氧消化期间产生的沼气再循环回到水/污物/废物中，连续地搅动经过巴氏杀菌或冷却和部分消化的水/污物/废物。至大容纳罐112的给料流动速率使得其提供15天的最小保持时间。水/污物/废物被保持在小容纳罐110和大容纳罐112中的温度和时间由ecu118控制，以便在相关的haccp内运行并遵守当地标准、国家标准和/或国际标准，例如美国epa规则40cfr503.32。

在节点4处在嗜温厌氧消化期间产生的沼气被从大容纳罐112中移出并在节点5处放置在储气罐120中。当由嗜温厌氧消化产生沼气时，由气体真空泵162将所述沼气移动到储气罐120。并且在该过程完成之后，在节点6处水/污物/废物混合物的剩余物被输出到脱水单元114。当大容纳罐112以这种方式下降时，沼气便从储气罐120移回到大容纳罐112，以便在该下降过程期间将大容纳罐112中的运行压力维持在15-20mbar。然后，当在节点4处用下一批次经巴氏杀菌或冷却和部分消化的水/污物/废物填充大容纳罐110时，沼气在节点5处移回到储气罐120。

在节点6处，从大容纳罐110抽出的完全消化的水/污物/废物被泵送到脱水单元114中进行脱水。完全消化的水/污物/废物通过使其通过细筛而经受预过滤，以有助于分离过程。完全消化的水/污物/废物也可以在脱水罐300中进行脱硫硫化氢洗涤或脱硫。并且可以添加凝结剂以聚集完全消化的水/污物/废物中悬浮的固体，使得悬浮的固体下降至脱水罐300的底部，从而留下顶层的清洁“灰”水或液体，利用混合器给料泵134b将所述顶层的清洁“灰”水或液体再循环回到切碎机单元106。灰水中的细菌也可以用作原料，因此在节点7处也可以将其利用重力作用供给到液体罐126以便储存。

落到脱水罐300的底部的固体形成有机肥料增稠层。脱水单元114的电动马达304使布置在输送机管302内的无轴螺旋输送机旋转，以将有机固体肥料增稠层向上输送通过输送机管302，并通过布置在输送机管302上端的喷口306输送出来，有机固体肥料增稠层在此处落入放置在装载平台142上的喷口下方的仓中。由于该过程，收集在该仓中的固体肥料或覆盖物优选为75-85％干燥率。并且通过消化过程产生的所得固体肥料和液体肥料优选将不含病原体。该肥料可以被证明是无病原体储存或被额外加热，符合制定的规定。

c.模块化构造

尽管关于上文公开的设备和方法的示例性实施例仅讨论了两个集装箱102和104，但是rem设备100的部件106-128可以被分成满足特定应用所需的许多不同的集装箱102、104、1000、1100、1200和1300。例如，处理集装箱(未示出)可以容纳切碎机单元106、缓冲罐108、脱水单元114和ecu118；消化集装箱(未示出)可以容纳小容纳罐110、大容纳罐112和气体洗涤器114；chp集装箱(未示出)可以容纳沼气发动机122；储液集装箱(未示出)可以容纳一个或多个储液罐126；以及储气集装箱104可以容纳一个或多个储气罐120。在这种构造中，处理集装箱将在厌氧消化过程之前和之后处理所有的污物/废物和水/污物/废物；消化集装箱将进行巴氏杀菌或嗜热厌氧消化、嗜温厌氧消化和沼气洗涤；储气集装箱将进行所有沼气储存。由此可以将一个或多个消化集装箱添加到处理集装箱和储气集装箱中，直到达到处理集装箱的处理能力和/或储气集装箱的储存能力为止。因此，那些集装箱优选地使用标准化管道136a-136c和布线138(例如，预制管道部段和线束)互连，以允许它们以模块化方式连接，从而允许rem设备100的扩展基本上适合于任何整个需求。

作为更具体的示例，如果每个处理集装箱中的切碎机单元106每小时可以处理0.5公吨废物/污物，则想要在一天8小时处理6公吨废物/污物的用户可以获取两个处理集装箱并将它们被配置成一致地运行，从而允许用户可以在6小时内处理该量的废物/污物。类似地，可以提供两个处理集装箱，以便在24小时内处理24公吨废物/污物。然后可以使用上述标准化管道136a-136c和布线138以菊花链构造将这两个处理集装箱连接到对应数量的消化集装箱。

因为厌氧消化过程通常需要约1:4的废物/污物与稀释液(例如，饮用水和/或灰水)比例，所以每天处理6公吨废物/污物将产生约30吨水/废物/污物混合物(6公吨废物/覆盖物+(4×6)公吨稀释液＝30公吨水/废物/污物混合物)。并且，由于在大容纳罐110中的消化过程将花费大约二十一天，因此将需要大约630公吨(～630m³)的储存量，以允许以每天6公吨的速率处理废物/污物的连续周期(30公吨/天×21天/消化周期＝630公吨/消化周期)。因此，如图8所示，将需要十二个消化集装箱，每个消化集装箱具有四个1,800升小容纳罐和两个14,000升大消化罐112，以在该21天内消化30公吨水/废物/污物混合物。

估计每天6吨的方案可产生600m³的沼气，其中甲烷占55-60％。在这样的大能力过程中，将需要提供两个储气集装箱来储存该沼气，并且将需要提供至少两个chp集装箱来将沼气转化为热和/或电，也是如图8所示。优选地，在那两个chp集装箱之间将提供至少三个沼气发动机122，使得两个沼气发动机122可以用来燃烧沼气，而第三个沼气发动机122可以用作备用。

同样在每天6吨的构造中，在完成厌氧消化之后，将需要两个储液集装箱来储存从完全消化的水/污物/废物中去除的灰水。还可以提供覆盖物储存集装箱，用于储存在去除灰水之后从完全消化的水/污物/废物产生的固体肥料。这些额外的集装箱也在图8中示出。

上面讨论的处理集装箱、消化集装箱、chp集装箱、储液集装箱、储气集装箱和覆盖物储存集装箱中的每一个优选为标准的20英尺集装箱。如果需要更大的处理能力，也可以使用40英尺集装箱。而且，如果40英尺集装箱不合适，则可以使用模块化定制集装箱来满足所需的能力。这些定制集装箱可以由预制的隔热混凝土或金属面板现场组装。可以将定制集装箱竖立在混凝土条板上，通过将预成型的面板用线材或用螺栓固定在一起而在现场浇筑所述混凝土条板。定制集装箱可以是正方形的，可以具有圆形边缘，可以具有穹顶状顶蓬或任何其他合适的构造。

如果需要，大容纳罐112可以以基本相似的方式形成。举例来说，如果希望一天处理24公吨废物/污物，则可以为两个处理集装箱提供三个如上所述形成的定制的大容纳罐112，其中两个大容纳罐112用于在消化过程期间储存水/废物/污物混合物，而一个大容纳罐用于如果/当其他大容纳罐中的一个发生问题时容纳该混合物。

通过使本发明的处理集装箱、消化集装箱、chp集装箱、液体集装箱、储气集装箱和覆盖物储存集装箱模块化，可以将rem设备100一起放在这些集装箱中以基本上适合任何应用。因此，不必为每种应用建造新的和不同的废物处理厂，本发明的rem设备100的尺寸可以适合每种应用。此外，通过使处理集装箱中的部件106-114和chp集装箱中的沼气发动机122与小容纳罐110、大容纳罐112和储气罐120分开，避免了意外点燃在这些罐中所产生和/或所储存的沼气的潜在危险。

总结

总之，本发明提供了一种废物处置问题的新颖解决方案，同时提供了可持续能源。在安装本发明之后，所有用户需要做的就是将他或她的废物装载到设备中，系统将处理废物以产生热、沼气、电和肥料。并且在使用仅几周之后，用户便会获得持续的电力供应。本发明至少提供以下优点：1)它全年由马粪发电；2)它将腐烂废物转化为热水和/或热量；3)它消除了处置成本、难看的粪堆和臭味大的腐烂系统；以及4)它产生有用的副产品，包括固体肥料和液体肥料。

rem设备100是自动化设备，除了每日供给污物/废物外，不需要其他干预。图1a-1e的实施例能够每天处理400kg污物/废物(例如，原料)，这些污物/废物经过15天消化，产生约2,000升的沼气以及达到或超过pas110质量规程的巴氏杀菌覆盖物产品。灰水或液体也达到或超过该质量规程。rem设备100还被设计成在相关haccp内的温度和时间下处理污物/废物并符合美国epa规定(例如，40c.f.r.503.32)。如上所述，ecu118被编程为控制那些温度和时间。并且根据需要提供部件106-128的合适分开，符合欧盟atex指令和dsear。

本发明的设备和方法特别适合于处理废物/污物，诸如有机废物和腐烂废物，包括但不限于各种类型的农场动物粪便(例如，马粪、牛粪、猪粪和鸡粪)；肉、血和其他屠宰场废物；园林和农业绿色废物；食物制备和厨房废物；浪费/剩余/变质的食物；以及腐烂罐头内容物。该污物/废物在厌氧消化过程中用细菌混合物消化以产生沼气(例如，甲烷和二氧化碳)，并且在该过程之后污物/废物的剩余物被分成干燥覆盖物和液体肥料。沼气可以在chp单元中燃烧以产生热量和电力；覆盖物可用作动物垫料；液体肥料可用于放回土壤，以增加其养分含量和肥力。此外，chp产生的过量电力可以卖回国家电网。

前述描述和附图应被认为仅仅是对本发明原理的说明。本发明可以被配置成各种形状和尺寸，并且不旨在由优选实施例来限制。本领域技术人员将容易想到本发明的许多应用。例如，混合器138可以包括旋转机械搅动装置而不是空气喷嘴，并且沼气发动机122可以是沼气发生器而不是chp。因此，不希望将本发明限制为所公开的具体示例或所示出和描述的确切构造和操作。而是，可以采用所有合适的修改和等同，这些都落入本发明的范围内。