Устройство анаэробного сбраживания, способы анаэробного сбраживания и сведения к минимуму использования замедляющих полимеров в сбраживании - RU2003137807A

Реферат

1. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц, содержащее

(а) сбраживатель,

(б) смешивающее устройство в сбраживателе, выполненное с возможностью направлять поток смешанного раствора в сбраживатель, и

(в) устройство смещающего усилия, сообщающееся со входом смешанного раствора в сбраживатель, при этом устройство смещающего усилия выполнено с возможностью придания смещающего усилия смешанному раствору в сбраживателе.

2. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.1, в котором смешивающее устройство содержит отводную трубу, установленную в сбраживателе и имеющую верхний вход и нижний выход.

3. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.2, в котором отводная труба имеет длину, измеренную по продольной оси отводной трубы, равной приблизительно от 50 до 90% глубины жидкости сбраживателя, измеренной по продольной оси сбраживателя.

4. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.2, которое дополнительно содержит дефлекторую пластину ниже нижнего выхода отводной трубы и установленную таким образом, чтобы по меньшей мере частично блокировать поступление газа из нижнего выхода отводной трубы в выход раствора в сбраживателе.

5. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.1, в котором устройство сдвигающего усилия является соплом сдвигающего усилия.

6. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.5, в котором сопло содержит вход для газа, вход для жидкости, выход, внутреннюю поверхность и газовую трубу с внешней поверхностью, при этом газовая труба проходит от входа сопла для газа в выход сопла, а кольцевое пространство по существу ограничено внешней поверхностью газовой трубы и внутренней поверхностью сопла.

7. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.6, которое дополнительно содержит источник биогаза, сообщающийся со входом для газа сопла.

8. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.7, в котором источник биогаза является системой рециркуляции биогаза, выполненной с возможностью удаления биогаза из области сбора биогаза и направления его во вход для газа сопла.

9. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.8, в котором система рециркуляции биогаза содержит трубопровод, имеющий первый конец, образующий выход для биогаза, удаляемого из области сбора газа, и второй конец, сообщающийся со входом для газа сопла.

10. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.7, в котором источник биогаза содержит метан и диоксид углерода.

11. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.10, в котором источник биогаза содержит азот.

12. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.10, в котором источник биогаза содержит небольшое количество кислорода, достаточное для модулирования окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) смешанного раствора.

13. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.5, которое дополнительно содержит систему рециркуляции, при этом сопло имеет вход для жидкости, а система рециркуляции обеспечивает сообщение посредством текучей среды с выходом для рециркуляции смешанного раствора в сбраживателе, выполненном с возможностью рециркулирования смешанного раствора из выхода рециркуляции смешанного раствора в сбраживателе во вход для жидкости сопла.

14. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.13, в котором система рециркуляции содержит насос и первый трубопровод, первый конец которого соединен с насосом и второй конец которого осуществляет сообщение посредством текучей среды со входом для жидкости сопла, и второй трубопровод, первый конец которого соединен с выходом рециркуляции смешанного раствора и второй конец которого соединен со входом насоса.

15. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.13, в котороим система рециркуляции выполнена с возможностью обеспечения циркуляции жидкости в сбраживателе.

16. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.13, в котором система рециркуляции содержит механизм регулирования температуры.

17. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.16, в котором механизмом регулирования температуры является теплообменник.

18. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.16, в котором механизмом регулирования температуры является инжектор водяного пара.

19. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.1, которое дополнительно содержит концентратор, обеспечивающий сообщение посредством текучей среды со входом для смешанного раствора в сбраживателе и по меньшей мере одним выходом для смешанного раствора в сбраживателе.

20. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.19, в котором концентратор содержит насос и сепаратор, имеющий выход, находящийся в сообщении посредством текучей среды со входом смешанного раствора в сбраживателе.

21. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.20, в котором концентратор содержит трубопровод, первый конец которого обеспечивает сообщение посредством текучей среды со входом смешанного раствора в сбраживателе и второй конец которого обеспечивает сообщение посредством текучей среды с выходом сепаратора.

22. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.20, в котором сепаратором является мембранный сепаратор.

23. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.1, в котором сбраживатель содержит зону высвобождения вовлеченного газа, которая сообщается с выходом смешанного раствора в сбраживателе.

24. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.1, в котором в сбраживателе время удержания твердых частиц составляет от 2 до 20 суток, приблизительно.

25. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.24, в котором время удержания твердых частиц составляет от 6 до 12 суток, приблизительно.

26. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.1, которое дополнительно содержит систему регулирования рН, выполненную с возможностью обеспечения рН смешанного раствора в сбраживателе при значениях от 6 до 8, приблизительно.

27. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц, содержащее

(а) сбраживатель, содержащий источник сдвигающего усилия, выполненный с возможностью придания сдвигающего усилия смешанному раствору в сбраживателе, и

(б) концентратор, обеспечивающий сообщение посредством текучей среды со входом смешанного раствора в сбраживателе и по меньшей мере одним выходом для смешанного раствора в сбраживателе, при этом концентратор и сбраживатель выполнены с возможностью обеспечения одновременного концентрирования и сбраживания смешанного раствора.

28. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.27, которое дополнительно содержит отводную трубу, содержащую верхний вход и нижний выход и установленную в сбраживателе, при этом отводная труба выполнена с возможностью направлять поток смешанного раствора.

29. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.27, в котором источником сдвигающего усилия является сопло сдвигающего усилия для введения смешанного раствора в сбраживатель.

30. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.29, в котором сопло содержит вход для газа, вход для жидкости, выход и внутреннюю поверхность, при этом сопло содержит газовую трубу, имеющую внешнюю поверхность, газовая труба проходит от входа для газа сопла в выход сопла, а кольцевое пространство по существу ограничено внешней поверхностью газовой трубы и внутренней поверхностью сопла.

31. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.29, которое дополнительно содержит источник биогаза, сопло содержит вход для газа, а источником биогаза является система рециркуляции биогаза, выполненная с возможностью удаления биогаза из области сбора биогаза в сбраживателе и с возможностью направления его во вход для газа сопла.

32. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.27, которое дополнительно содержит источник биогаза.

33. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.27, в котором концентратор содержит насос и сепаратор, имеющий выход, обеспечивающий сообщение посредством текучей среды со входом смешанного раствора в сбраживателе.

34. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.33, в котором концентратор содержит трубопровод, первый конец которого обеспечивает сообщение посредством текучей среды со входом смешанного раствора в сбраживателе, и второй конец которого обеспечивает сообщение посредством текучей среды с выходом сепаратора.

35. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц по п.33, в котором сепаратором является мембранный сепаратор.

36. Устройство анаэробного сбраживания твердых частиц, содержащее

(а) сбраживатель,

(б) по меньшей мере одну отводную трубу, установленную в сбраживателе и выполненную с возможностью направления потока смешанного раствора и содержащую верхний вход и нижний выход,

(в) по меньшей мере одно сопло, содержащее вход для газа, вход для жидкости, выход и внутреннюю поверхность, при этом сопло содержит газовую трубу, имеющую внешнюю поверхность, причем труба проходит от входа для газа сопла в выход сопла, а кольцевое пространство по существу ограничено внешней поверхностью газовой трубы и внутренней поверхностью сопла, и

(г) источник биогаза, сообщающийся со входом газа сопла.

37. Способ сбраживания потока отходов в устройстве анаэробного сбраживания твердых частиц, согласно которому

(а) подают в сбраживатель поток отходов, содержащий анаэробно биохимически разлагаемые твердые частицы,

(б) проводят реакцию анаэробно биохимически разлагаемых твердых частиц в потоке отходов с анаэробными бактериями в сбраживателе, чтобы уменьшить количество биохимически разлагаемых твердых частиц, получая при этом смешанный раствор и биогаз,

(в) вводят смешанный раствор в сбраживатель через устройство сдвигающего усилия, и

(г) смешивают смешанный раствор в сбраживателе.

38. Способ по п.37, при котором устройство сдвигающего усилия содержит сопло, при этом смешанный раствор подают через сопло в по существу кольцевом пространстве, ограниченном внешней поверхностью трубы газового потока, установленной в сопле, и внутренней поверхностью сопла.

39. Способ по п.37, который включает этап удаления части биогаза из сбраживателя и этап введения части биогаза во вход для газа сопла.

40. Способ по п.37, который включает этап введения части биогаза и смешанного раствора из сопла в отводную трубу в сбраживателе, и этап смешивания части биогаза и смешанного раствора, обеспечивая внутреннюю циркуляцию в сбраживателе при прохождении вниз биогаза и смешанного раствора по отводной трубе.

41. Способ по п.37, который включает этап концентрирования смешанного раствора.

42. Способ по п.41, при котором этапы реагирования анаэробно биохимически разлагаемых твердых частиц и концентрирования смешанного раствора проводят одновременно.

43. Способ по п.37, при котором сводится к минимуму необходимость использования полимера, который замедляет биологическую активность в потоке отходов.

44. Способ по п.37, который дополнительно включает этап обеспечения рН смешанного раствора в пределах приблизительных значений от 6 до 8.

45. Способ по п.37, который включает этап поддержания температуры смешанного раствора в пределах приблизительных значений от 80°F (25°C) до 105°F (40°C).

46. Способ по п.37, который включает этап поддержания температуры смешанного раствора в пределах приблизительных значений от от 125°F (50°C) до 145°F (60°C).

47. Способ по п.37, при котором сводится к минимуму вовлечение пузырьков газа в системе рециркуляции.

48. Способ по п.37, который включает этап выведения биогаза из области сбора газа в сбраживателе.

49. Способ по п.37, который включает этап сведения к минимуму количества пены в сбраживателе.

50. Способ по п.37, который включает этап удаления пены из сбраживателя.

51. Способ повышения производительности устройства анаэробного сбраживания твердых частиц, согласно которому

(а) подают в сбраживатель поток отходов, содержащий анаэробно биохимически разлагаемые твердые частицы,

(б) проводят реакцию анаэробно биохимически разлагаемых твердых частиц в потоке отходов с анаэробными бактериями, чтобы уменьшить количество биохимически разлагаемых твердых частиц, получая при этом смешанный раствор и биогаз,

(в) обеспечивают смещающее усилие смешанному раствору в сбраживателе, и

(г) концентрируют смешанный раствор,

при этом этапы реагирования анаэробно биохимически разлагаемых твердых частиц и концентрирования смешанного раствора происходят одновременно.

52. Способ сведения к минимуму необходимости применения полимера, замедляющего биологическую активность в потоке отходов в устройстве сбраживателя, согласно которому

(а) подают в сбраживатель поток отходов, при этом часть потока отходов является биохимически разлагаемой,

(б) проводят реакцию биохимически разлагаемой части в потоке отходов с бактериями в сбраживателе, чтобы получить смешанный раствор и биогаз,

(в) концентрируют смешанный раствор мембранным сепаратором,

при этом этапы реагирования биохимически разлагаемой части в потоке отходов и концентрирования смешанного раствора происходят одновременно.

53. Способ по п.52, при котором поток отходов содержит анаэробно биохимически разлагаемые твердые частиц, при этом обеспечивают реагирование биохимически разлагаемых твердых частиц в потоке отходов с анаэробными бактериями в сбраживателе для получения смешанного раствора и биогаза, при этом этапы реагирования анаэробно биохимически разлагаемых твердых частиц и концентрирования смешанного раствора происходят одновременно.

54. Способ по п.52, при котором устраняют необходимость применения полимера, который замедляет биологическую активность в потоке отходов в устройстве анаэробного сбраживания твердых частиц.