[发明专利]将甲烷化处理相与嗜热需氧处理相结合的用来处理废物的方法

说明书

本发明涉及有机液体和固体废物的处理，该处理包括在第一步中通过甲烷化来处理废物中的液体物质部分，在第二步中在嗜热或中温需氧相中处理废物的半固体物质部分，然后在第三步中将所述处理过的液体和固体物质部分混合起来，形成底物，通过中温或嗜热需氧相处理对该底物进行进一步的处理，制得堆肥。

随着人口的增长，有机废物的处理成为政府的一个重要问题。实际上，人们众所周知，如果有机废物未得到妥善处置，而只是简单地输送到填埋场，则可能会对地表水和地下水造成严重污染，增加传染病的风险。

废物的产生与生活水平同步增加。这种发展的结果是：

-为了处理和处置废物以保护环境所需的成本增加；

-人们已知可以进行所述处理的原料和能源的局限性。

人们提倡在来源处对垃圾进行分类的措施，其目的是最大限度增加可从废物中回收重新利用的组分，以减少会带来问题的填埋或不希望采用的焚化。

但是，对于有机废物的处理来说，由于废物的来源和种类都多种多样，因此难以进行分类：废水，生活垃圾，农业-食品工业废物，露天场所维修产生的绿色废物，排放的水等。

一般来说，有机废物都是独立收集，通常是通过下水道系统独立收集，问题主要在于需要进行处理的底物的体积和异质性。

一种已知的“限价”或提取有机废物的经济价值的方法是对其进行甲烷化处理，该处理包括通过厌氧发酵处理废物以产生沼气，即由甲烷和二氧化碳组成的可燃性混合物。

厌氧发酵是一种天然过程，使得死亡的有机物质分解为简单的气体和矿物元素。该处理是复杂的微生物活性的结果，主要通过以下两步进行：

-水解，通过水解使得大分子分解成更简单的产物；这是将分子转化为脂肪酸、盐或气体的液化或气化过程。

-将其酸、盐或气体转化为甲烷和其它的气体。

所述产甲烷细菌属于甲烷杆菌属(Methanobacterium)，甲烷杆菌属(Methanobacillus)，甲烷球菌属(Methanococcus)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)，形成了此类发酵所涉及微生物的主要部分。

它们的特征是生长缓慢，存活在严格的厌氧环境下。因此，在被称为消化器的合适的发酵罐中进行甲烷合成中，以下的条件是必不可少的：

-厌氧的培养基，因为只有在不存在空气的条件下进行分解才会生成甲烷。

-温度为10-65℃，以便使其具有微生物活性，因为产甲烷细菌的酶在超过该温度范围的情况下会被破坏掉。大多数情况下，甲烷化反应在20-40℃的温度下进行。

这些条件限制了可以进行处理的体积，因为除了容积以外，人们还需要一定的时间使得废物分解，根据底物的体积和质量，该分解时间约为几天至数周。

目前人们提出了两种通过甲烷化对废物进行连续处理的设备。第一种设备更适于处理固体废物，用于技术垃圾填埋点(TLS)。

技术垃圾填埋点是适当储存废物的数公顷的位点。其设置在合适的水文地质框架内，所述水文地址框架可以挖掘出10,000-1,000,000立方米的空穴，将有机废物置于其中，用土壤覆盖。安装了排气装置用来回收沼气，使用在多个废物层中下行20米或30米深的井抽取出垃圾填埋气体。

这类设备需要大量的工程投资，这是由于需要从垃圾填埋位点抽取出地下的气体(这些气体是温室气体)以避免发生爆炸或土壤污染的风险。这些投资显著超过了将所述沼气出售给工厂甚至消费者的收益。

第二类设备的使用更为广泛，其通常形成了大规模常规水处理厂(CWT)的组成部分，所述水处理厂对数以亿计的家庭产生的废水进行处理。在这里，以连续的方式进行处理。首先对废水进行预处理，使得废水脱气并除去悬浮的物质，然后通过需氧过程对得到的淤泥进行处理，使得其中包含的微生物活化。然后将淤泥形式的废物引入装有钟式储气室的密封消化器中，有机物质被产甲烷微生物分解的时候，所述钟式储气室能够在加压条件下收集沼气。

为了提高该系统的生产能力，有机物质的分解不能在消化器内完成。因此从消化器排出的残余物是废淤泥的形式，其中残留的有机物质残留量过高，无法将其排入河中、铺展在田野上或者倾倒掉。

因此在甲烷化处理完成的时候，必须对这些残余物进行特殊处理或者排除。

可以看到，上文所述的两种通过有机废物甲烷化进行连续处理的设备都是用于大规模设备的，目前还不能作为独立的处理设备。确实还有较小规模的甲烷化设备，例如用来从猪粪浆制备沼气的设备，但是这些设备不是连续运作的。