[发明专利]改进的生物气体生产系统及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物气体的制备，并且特别地涉及制备生物气体的系统和方法。

背景技术

通常，通过燃烧燃料如煤和柴油来产生电力。这些方法使世界的自然资源大为减少，并且产生对环境有不利影响的温室气体。

因为有许多与之关联的益处，所以由厌氧生物质消化来产生清洁可燃的生物气体(主要是甲烷和二氧化碳)正在成为越来越受欢迎的发电方法。重要的是，生物气体的制备在性质上被认为是无污染的，因为它利用垃圾填埋场、废物堆场和农场中寻得的废物材料，从而使得土壤和水的污染减少。此外，生物气体的制备不需要可燃的燃料和氧气，这意味着通过不使用任何另外的燃料和自然资源而使资源受到保护。

然而，现有生物气体生产系统的运行和维护面临着挑战。现有的生物气体生产系统使用马达驱动的螺旋输送器和/或强制进料机器向消化池提供有机底物的定期补给。为此，除了用于将有机底物从离散的地点(例如垃圾填埋场、废物堆场和农场)输送到生物气体生产设施中的设备之外，所述螺旋输送器和/或进料机器的运行和维护也需要大量的以及额外的能量负荷和人力，这反过来抬高了资本和运行支出。

另一种系统使用机械驱动的在消化池内和/或消化池上的混合器(例如桨式混合器)以及在消化池内和/或消化池上的加热元件，用于搅拌并在厌氧消化期间加热有机底物。这种设置使得有必要定期维护、修理和/或更换所述混合器和加热元件，以确保有效和平稳的厌氧消化。换言之，为了让路给定期的维护、修理和/或更换活动，排尽消化池和中断生物气体生产将是不可避免的。此外，运动机械部件的使用也会导致可靠性问题。

为此，由于成本、设计和操作方面的问题，现有的生物气体生产系统具有受限的工业部署。特别地，设计一种可靠、具有能源效率和成本效益以及易于操作和维护的生物气体生产系统仍然是一个挑战。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种生物气体生产系统，其包括：至少一个用于产生生物气体和沼渣的消化池，以及进料系统。每个消化池包括：第一端部，第二端部，以及在两者之间的周边侧壁；一个或多个入口，其中至少一个入口设置成接收有机底物；一个或多个出口，其中至少一个出口设置成释放生物气体。所述进料系统包括设置成将所述有机底物接收并供应到消化池的凹坑，所述入口设置为邻近所述凹坑的下部，所述凹坑设置成使得在凹坑内的有机底物的重量将有机底物偏斜至消化池中。

在本发明的实施方案中，生物气体生产系统还可以包括至少一个独立的混合单元，所述至少一个混合单元设置成从消化池中抽出部分有机底物，并将所述部分有机底物重新引入到有机底物的表面。

生物气体生产系统还可以包括设置成加热部分有机底物的至少一个独立的加热单元。

在本发明的特定实施方案中，加热单元可以包括一个或多个热交换器。

在本发明进一步的实施方案中，加热单元可以设置成在40℃至42℃的温度范围内加热部分有机底物。

仍在进一步的实施方案中，混合单元可以包括位于用于接收有机底物的入口上方的至少一个旋转喷嘴。

在本发明的一个实施方案中，至少一个混合单元和至少一个加热单元可以设置在便携式集装箱化的单元中。

在本发明的特定实施方案中，进料系统可以包括接近消化池第一端部的倾斜平台，所述平台设置成在用于接收有机底物的入口与消化池之间界定一个或多个流动路径以用于在重力作用下供应所述有机底物。

在本发明进一步的实施方案中，生物气体生产系统还可以包括至少一个沼渣处理单元，其设置成从沼渣中回收营养物以产生肥料。

仍在进一步的实施方案中，回收的营养物可以包含以下中的一种或组合：氮，钾和磷。

在本发明的特定实施方案中，沼渣处理单元可以包括一个或多个微滤器、超滤器和/或纳米过滤器。

在本发明的实施方案中，沼渣处理单元可以连接至一个或多个第三方地点和/或存储设施，所述生物气体生产系统还包括设置成切断向未付费第三方供应肥料的关闭系统。