[发明专利]用于厌氧消化有机液体废弃物流的方法和设备

说明书

本申请是申请日为2006年11月27日，申请号为“200680056887.X”，发明名称为“用于厌氧消化有机液体废弃物流的方法和设备”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及有机液体废弃物流的废弃物处理，且更具体地说，本发明涉及酸性高浓度有机液体废弃物流、中性高浓度有机液体废弃物流或碱性高浓度有机液体废弃物流的废弃物处理。

背景技术

数百年来，有机液体废弃物流(organic liquid waste stream)的厌氧消化一直是废弃物处理的基本部分。100多年来，美国一直在使用厌氧消化技术来处理市政废弃物和工业废弃物，且在最近30年，对较高浓度的动物废弃物进行厌氧消化也已成为普遍接受的做法。然而，基于细菌的厌氧消化方法的局限已经不能使厌氧细菌在窄的pH范围的参数之外生长。

厌氧消化包括两类主要的厌氧细菌：产酸菌(acid forming bacteria)(产酸细菌)和产甲烷菌(methanogenic bacteria)(甲烷生成菌(methaneformer))。产酸菌最好在约6.0到约7.0的pH下进行，而产甲烷菌最好在约6.5到约8.0的pH下进行。这些窄的pH范围实际上排除了利用厌氧消化废弃物处理技术来处理pH在约6.5之下或约8.0之上的高浓度的有机液体废弃物流。

高浓度的有机液体废弃物流通常具有约5％到约40％的固体含量。酸性高浓度有机液体废弃物具有小于约5.0的pH。这种废弃物的示例包括具有约3.5的pH的酸性干酪乳清，以及具有约3.5到约4.0的pH和约30％到约35％的固体含量的来自乙醇厂的迅速增长的废弃物。当试图在混合式消化器(mixed digester)中对酸性高浓度有机液体废弃物进行厌氧消化时，传统的对策一直是通过添加昂贵的化学pH调节剂或使碱性废弃物流与酸性废弃物共混来将酸性废弃物的pH调节至约7。碱性高浓度有机液体废弃物具有大于约8.0的pH。这种废弃物的示例包括来自将动物油或植物油转化成生物柴油的生物柴油厂的甘油副产物废弃物。甘油通常具有约12到约14的pH和约20％到约35％的高固体含量。当试图在混合式消化器中对碱性高浓度有机液体废弃物进行厌氧消化时，传统的对策一直是添加诸如硫酸或柠檬酸的昂贵的、腐蚀性的酸，以便在厌氧生物降解之前，降低整个消化器的pH，使得废弃物流的流入pH持续被调节至约7的pH。发明概述

在一个实施方案中，本发明提供了一种用于处理液体废弃物的系统，该系统包括产酸室(acid forming chamber)、塞式流甲烷室(plug-flowmethanic chamber)、固-液分离器和第一流路(first flow path)，产酸室至少部分地将液体废弃物中的碳分子转化成酸，塞式流甲烷室位于产酸室的下游，所述甲烷室至少部分地将液体废弃物中的酸转化成甲烷，固液分离器位于甲烷室的下游，该分离器将液体废弃物的一部分分离成碱性淤渣和流出物，第一流路将碱性淤渣再循环至产酸室、甲烷室及其组合中的至少一个。

在一些实施方案中，所述系统可进一步包括位于所述产酸室的上游的pH监测台，所述pH监测台在液体废弃物进入所述产酸室之前调节所述液体废弃物的pH。

在一些实施方案中，所述产酸室可包含选自梭状芽胞杆菌、产琥珀酸丝状杆菌、白色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌、反刍月形单胞菌、Streptococcuslovis、啮齿真杆菌、外加酶及其组合中的至少一种的产酸菌。

在一些实施方案中，所述甲烷室可包含选自甲烷丝状菌、甲烷八叠球菌、甲烷螺菌、甲烷杆菌、甲烷球菌、甲烷短杆菌、运动甲烷微菌、甲烷鬃菌、嗜热自养甲烷杆菌、甲酸甲烷杆菌、热甲酸甲烷杆菌、热自养甲烷球菌、嗜热甲烷八叠球菌、高温甲烷菌及其组合中的至少一种的产甲烷菌。

在一些实施方案中，所述塞式流甲烷室可包括第一支路和第二支路，所述第一支路的一端邻近所述产酸室，所述第二支路平行于所述第一支路，其中，所述第一支路与所述第二支路部分地被壁分隔，且所述第一支路内的液体废弃物在与所述第二支路内的液体废弃物的方向相反的方向上前行。

在一些实施方案中，所述第二支路可水平地位于所述第一支路旁边。

在一些实施方案中，所述系统可进一步包括加热装置，所述加热装置设置在所述第一支路和所述第二支路中的一个的至少一部分内以加热液体废弃物，液体废弃物与所述加热装置接触以使所述液体废弃物热混合。