[发明专利]用于优化沼气系统的设备和方法

说明书

本发明涉及用于优化沼气系统的设备和方法，其包括分离器(PS)、发酵罐(F)和蒸发系统(VA)。生物质从预备坑送入分离器(PS)中，并在该分离器中分离成固体和稀污泥。根据需求和经济效益，根据本发明的沼气系统能够在减少体积方面或发酵罐的热能能量效率方面得以优化。本文描述的两种解决方案的共同点在于，生物质可在预备坑之后立即分离成固体组分和液体组分，即纤维组分和稀污泥。

技术领域

本发明涉及一种用于优化沼气系统的设备和方法。

背景技术

德国专利公布文本DE 41 14 667 A1揭示了一种用于预备粪肥形式的动物废物的方法和设备，其中，首先将废物存蓄在发酵罐中以形成甲烷气体，然后从该发酵罐连续供送到离心分离器，随后将离心出的固体组分进行干燥。将在离心分离器中分离出的液体组分输送到蒸发容器中，在其中通过负压将所含的水份蒸发，随后在冷凝器中再次液化，并供送到天然水循环。

一般在所谓的预备坑中提供用于在发酵罐中生产甲烷气体的生物质，不仅是但尤其是在粪肥的情况下，该生物质由高比例的液体组成。如果将由液体和纤维组成的生物质直接输送到发酵罐中，则该发酵罐必须具有足够大的容量，这会对建筑、设施、仓储和运营成本产生负面影响。例如，为了加热待发酵的生物质，也会产生相对较高的运营成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供用于优化沼气系统的设备和方法。根据需求和经济效益，根据本发明的沼气系统能够在减少体积方面或能量效率(发酵罐的热能)方面得以优化。本文描述的两种解决方案的共同点在于，生物质在预备坑之后立即分离成固体组分(纤维组分)和液体组分(下文又称为稀污泥)。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于通过减少生物质体积来优化沼气系统的设备，该设备包括以下特征：

机械分离器，该机械分离器具有生物质入口、固体出口和稀污泥出口；

发酵罐，该发酵罐具有固体入口、稠污泥入口和发酵残余物出口；

蒸发系统，该蒸发系统具有稀污泥入口、稠污泥出口、冷凝物出口和累积硫酸铵溶液出口，

其中，机械分离器经由泵和第一管线与预备坑连接，该机械分离器的固体出口与发酵罐的固体入口连接，并且该机械分离器的稀污泥出口与蒸发系统的稀污泥入口连接，且其中，蒸发系统的稠污泥出口导向发酵罐的稠污泥入口。

在预备坑之后直接减少生物质体积至少具有以下优势。沼气生产系统(发酵罐、进料系统等)能够构造得更为小型化，或者能够以相同的规模增大产量。其次，通过在此“预备阶段”中的蒸发来加热生物质，使得加热后的稠污泥不再需要加热发酵罐，或仅在较低程度上加热发酵罐。附加地，还能够通过热量回收从一个或多个蒸发器获得用于加热发酵罐的热量。

所述设备的一种有利构建方式在于，发酵罐的发酵残余物出口经由第二管线和泵导向生物质入口，并经由第五管线导向第一发酵残余物输出端，其中，蒸发系统的稠污泥出口经由第四管线导向第二发酵残余物出口，且其中，第一管线至第五管线各自具有第一滑阀至第五滑阀。

通过(重复)将发酵的生物质从发酵罐返送回系统输入端，能够进一步减少生物质，并且提高沼气生产效率。附加地，可以在蒸发系统中提取额外的铵。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于优化沼气系统的方法，其中，将存蓄在预备坑中的生物质泵送到机械分离器中，并在该机械分离器中分离成固体和稀污泥，其中，在蒸发系统中将稀污泥蒸发而浓缩成稠污泥，且其中，将固体和稠污泥输送到发酵罐中。

所述方法的一种有利构建方式在于，将发酵罐中发酵后的发酵残余物返送回分离器，并在经过至少一次循环之后经由第二发酵残余物出口排放出蒸发系统。

根据本发明的主题，能够实现沼气系统在能量效率方面的优化。通过从借助发酵罐下游的分离器所获得的发酵生物质的液体组分(稀污泥)中回收热量，例如从粪肥中回收热量，能够显著节约热能。