[发明专利]生物质量的处理

说明书

一种用于处理生物质量的方法，包含使生物质量受到微生物消化以产生挥发性脂肪酸及／或溶剂，接着借助湿式氧化以降低生物固体的体积，同时保持或增加该挥发性脂肪酸及／或溶剂的浓度。

技术领域

本发明是关于一种处理生物质量的方法，特别是生物废弃物质，例如都市废水，并且移转至少部分的生物质量至可分离的输出物流中。特定来说，本发明是关于一种用以处理生物质量的方法，包含使生物质量受到微生物的消化，以产生挥发性脂肪酸及/或溶剂，接着经由湿式氧化以降低生物固体的体积，同时保持或增加该挥发性脂肪酸以及/或溶剂的浓度。

背景技术

生物废弃物例如都市生物固体的处理是达成许多所欲终点所必须的，包括含水量复育、必须被处置的固体物(污泥(sludge))体积的减少、增加任何固体物的生物分解性、以及降低任何残留物的毒性。理想地，该处理方法将产生一或多个所欲副产物，包括干净的水、能量、肥料、燃料或燃料组分、以及有用的化学物质。

一常用的处理方法涉及一沉降步骤，接着以好氧性微生物处理且结合许多其他处理及分离方法，例如过滤、营养物去除以及其他。这样的过程通常会产生大量的污泥，此通常需要进一步处理及处置于垃圾掩埋场或海洋中、或者焚化。

许多方法已被报导以降低污泥体积，包括添加氧气、自热反应好氧性消化(autothermal aerobic digestion)、厌氧性消化以及添加氧化剂。湿式氧化已证实为一有效但昂贵的用于减少来自城市废水处理场的污泥输出物的体积的方法，经由氧化而破坏几乎所有有机物质成CO₂，留下相对小体积的顽劣物质(主要是矿物)。

已知使用微生物消化或湿式氧化或其二者的组合的废弃物处理场，几乎只针对生物质量的破坏以减少掩埋或焚化的需求。

用于都市废弃物生物固体的微生物消化方法通常是使用酸生成作用(acidogenesis)以及乙酸盐生成作用(acetogenesis)(产生挥发性脂肪酸)，接着借助甲烷生成作用以分解废弃物成甲烷。这样的方法会将大部分的输入废弃物以污泥形式留下，且挥发性脂肪酸是通过甲烷生成微生物而转变为甲烷而丧失。

厌氧性消化是用以产生乙酸盐/乙酸，以使用于包括作为生产氢气(经由气化作用)以及醇时的进料，尽管这通常是从较干净的进料而产生，例如木质纤维素生物质量，其中生物质量破坏并非主要目标。

就生产有用碳副产物来说，微生物消化具有优于湿式氧化的优点，只要其可适于产生更广范围的碳基分子，包括挥发性脂肪酸以及醇与丙酮。

相对的，湿式氧化在生物固体中可达到更好的还原作用，仅留下少量主要为矿物组分的顽劣部分，但有用碳副产物的产出却为少量。已知用于废水的湿式氧化处理方法主要是关于废弃物的破坏，且氧化绝大多数的生物质量成为CO₂释出至大气中。

当湿式氧化是关于挥发性脂肪酸的产生并应用在废水时，挥发性脂肪酸及其类似物的产量通常仅在10-15％的范围内。超过这个产量是相当困难的。

基于操作以及投资成本的原因，有些废弃物处理场是结合较低花费的微生物消化，接着经由湿式氧化以处理对微生物消化为强耐受性的废弃物组分。然而，如上所述，该已知方法是主要涉及破坏成甲烷(在微生物阶段)以及CO₂(在湿式空气氧化阶段)。

本发明的一目的是提供一种用以处理包含有机材料的废弃物排出物的改良的或替换性方法，以降低污泥体积并产生有用的化学副产物。

发明内容

广泛来说，本发明一般是关于一种用于处理生物质量(biomass)的方法，包含使生物质量受到微生物消化，较佳是厌氧性微生物消化，以产生挥发性脂肪酸及/或溶剂，接着借助湿式氧化(wet oxidation)以降低生物固体体积，同时保持或增加该挥发性脂肪酸及/或溶剂的浓度。举例来说，该方法可包含