CN100390106C - 处理有机原料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理有机原料的方法，其中在至少一个第一反应器中对有机原料进行生物转化，在至少一个第二反应器中用氨处理由生物转化形成的沼气，并且将第二反应器中产生的缓冲溶液再循环至第一反应器中的生物转化。因此甲烷/二氧化碳混合气体中的二氧化碳与氨反应形成缓冲化合物，例如碳酸氢铵和/或碳酸铵。

Description

处理有机原料的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种处理有机原料的方法以及使用该方法的设备，具体地说，所述方法是将高含氨有机原料用于净化在降解中产生的沼气的方法。本发明还涉及由该方法得到的产物。
背景技术
出版物US 4824571公开了一种用于在缺氧介质中降解各种有机产物和废料的方法和设备。该方法产生降解产物和沼气。该方法中，将待降解的物质引入发酵池并回收所产生的沼气。此后将沼气从底部返回进入池中以提供流化效果。
出版物US 4302236公开了堆肥体系在洗涤气体排放物中的应用。该方法中，具体地说，是从高含硫气流中除去可形成无机酸的成分。无机基团在氧或水存在下形成无机酸。使待净化的气流通过活性堆肥可生物降解的有机废料，该有机废料保持在嗜热细菌相的消化条件下。
出版物WO 93/06064公开了一种中和并回收所形成的与湿堆肥有关的气体的方法。该出版物中所描述的发明目的是使有害、有毒和/或污染性的粪料气变得无害。根据该出版物，将部分气体回用于堆肥物质以改善其营养价值。
出版物DE 3134980公开了在沼气反应器中的厌氧环境下利用由菌株产生的并储存在沼气储存器内的沼气来混合生物物质的方法。该方法中，用周期性的沼气吹风来混合生物物质。利用沼气反应器中的菌株提供必要的沼气压力。从外部将该反应器密闭并将该反应器与沼气压力容器相通。释放沼气压力容器中的压力，随后将沼气吹入生物物质，再进一步将沼气从所述生物物质处导入沼气容器。
专利申请EP 486466公开了有机废料的可控且连续的有氧生物分解的方法。将待分解的原料(其中选择性地接种了细菌与微生物的混合物)投入到微生物废料物质中，并将已降解的原料排出，其中通入用于降解的含氧气体。该出版物中所述的方法的目的是控制含氮产物的降解。该方法中，根据降解产物的NH3含量和pH，在所述含氧气体中加入CO2气体，从而使气体与不含氮或含氮极少的部份相混合。该出版物所述的方法是有氧方法。
有机原料可以从源自动植物的生成物的各种来源中获得。与降解植物的有机原料有关的一个问题是待处理原料的可获得性具有季节依赖性，而且即使该植物是大量有机物固体，也必须能够在短期内得到处理，因为它们不能够长久储存。有机原料的保存造成几个问题，例如保存会产生NH3，而NH3是有毒化合物，会抑制微生物起作用。目前生物转化反应器仅允许引入低固体含量的物质，因为NH3抑制了反应器中微生物的活动。季节性生产的有机原料的保存也会导致问题的产生，这是因为：如果采用传统生物转化方法，由于对pH变化敏感，则它们既不能在酸性条件也不能在碱性条件中保存。传统生物转化方法还对温度变化极度敏感。
此外，用传统方法产生的沼气中二氧化碳含量较高。二氧化碳是对环境有害的化合物，一般要将其除去。
发明内容
本发明的一个目的是提供可以解决上述问题的方法和实施该方法的设备。用独立权利要求所公开的特征限定的方法和体系可以实现该目的。从属权利要求中公开了本发明的优选实施方案。
本发明基于以下想法：将从进行降解过程即水解的第一反应器通出的沼气通过包含氨水或高氨含量的有机原料的第二加压反应器。这样，甲烷/二氧化碳混合气中的二氧化碳在第二反应器中与氨水反应形成碳酸氢铵和/或碳酸铵。所形成的一种或多种化合物构成了缓冲化合物的一部分，所述的缓冲化合物不会象游离氨一样在处理过程中抑制微生物，因为所形成的缓冲化合物会阻止不利于微生物的pH变化。因此，第二反应器中所产生的淤渣可以重复利用进入第一反应器，该淤渣由待水解的物质和沼气所构成且包含一种或多种缓冲化合物。
待处理的有机原料可以源自植物或动物。本文中有机原料是指任何有机成分。高含氨原料在此是指含氨的原料。氨可以仅来自于待处理的生物废料本身，或在必要时将其加入到待处理的原料中。具体地说，富含蛋白质和/或脂肪的有机原料天然地产生大量氨。加入到待处理的有机原料中的氨或微生物在其中所产生的游离氨通过生物转化即水解来软化细胞膜，并且水解本身还会显著加速。本发明的方法和设备在加压的和不加压的生物转化处理中均可使用。
本发明具有在生物转化处理之前有机原料可以在碱性或酸性条件中保存的优点。这对季节性产生的废料的消化处理是特别有利的。在生物转化处理方面，用酸或碱进行保存最终得以实现。以前这是不可能的，因为用酸或碱保存的原料无法进行进一步的消化处理。用酸或碱保存还意味着在进行生物转化之前可以对有机原料进行卫生化。在这一点上，卫生化是指消灭原料中的病原菌。以前是通过例如热处理即巴氏灭菌法进行卫生化。因此，本发明的体系提供了通过热处理进行卫生化的替代方法。
本发明的方法和体系的优点是可以将更大量的固体物质引入生物转化。此外，考虑到甲烷产率，具有微生物活性的废料可以在最佳状态下储存，并且无需进行热操作即可使卫生水平符合EU(欧盟)指标。本发明方法具有这样的优点，即，它可以将缓冲溶液和/或含缓冲溶液的待处理的有机原料再次引入到因氨含量过高而中断其处理的水解反应器中，因而可以使其重新启动。此外，本发明方法使得可以将有机原料比之前保存得更久，这有利于储存。所形成的氨不再妨碍处理，相反地，长期的储存预处理了废料。该方法产生了可以回收并重新利用的水解产物和沼气。
由本发明的方法实现的一个优点是由此产生的沼气所包含的二氧化碳比传统方法产生的沼气中的二氧化碳要少得多。低二氧化碳含量的沼气是对环境友好的。
本发明方法和设备具有这样的优点，当将第二反应器中形成的含缓冲化合物的淤渣再循环至第一反应器时，因为减少了pH变化，所以工艺过程较稳定。在水解处理的传统反应器中，对于微生物最有利的条件主要存在于反应器的底部。在传统工艺中，反应器中部的条件相当适于微生物，而在反应器中上层物质的条件是不利于微生物发挥作用的。传统水解工艺中，在反应器中将待水解的物质混合时，仅使条件变得对微生物更加恶劣。相反，因为本发明方法所形成的缓冲化合物阻止了水解反应器中pH的变化，所以提供了适于微生物发挥作用的最佳条件。这样，工艺的稳定化将使工艺条件得到改善，并在水解反应器中得到更大量的有用微生物。随后，更大量的有用微生物导致可以将更大量的有机原料投入水解反应器，或相应地，如果所用进料量相同，则处理时间将变短。
本发明的方法还具有一个优点，即，缓冲化合物可以由水解处理的成分单独产生，而不需要在工艺过程中加入化学试剂。在第二反应器即所谓的加速器或稳定器中形成缓冲化合物是一种改善和加速水解处理的非常经济的方法。如果直接将可商购的缓冲化合物加入第一水解反应器，将需要加入极大的量，处理成本将不合理地上升。
本发明的方法和设备使得能够特别有效地生产特别纯的沼气。因为进入第二反应器的沼气中所含有的CO2与氨反应并形成一种或多种缓冲化合物，所以本发明的方法提供了具有高甲烷含量的沼气。这样，可以在第二反应器中对沼气进行洗气，且水解装置中不需要单独的沼气清洗装置。
附图说明
将参考附图并结合优选实施方案更详细地描述本发明，图1和图2是实施本发明一些实施方案的示意图。
图1显示了用于实施本发明一个优选实施方案的设备。
图2显示了用于实施本发明一个优选实施方案的设备。
具体实施方式
本发明涉及处理有机原料的方法，该方法使用至少两个反应器并包括以下步骤：
a)在至少一个第一反应器中对有机原料进行生物转化；
b)在至少一个第二反应器中用氨处理在所述生物转化中形成的沼气；
c)将第二反应器中形成的缓冲溶液再循环至第一反应器内的生物转化中。
在这一点上所述生物转化是指水解，该水解是对有机原料进行部分水解或完全水解。所述生物转化可以是加压或不加压的过程。
第一反应器是指进行所述生物转化的一个或多个反应器。可以有多个反应器进行所述生物转化。
第二反应器是指其中装入了部分水解或完全水解的有机原料和/或氨和/或含氨原料和沼气的一个或多个反应器。实际上，可以将该反应器视为一种加速器，该加速器加速了第一反应器中的生物转化处理。
这些反应器可以是任何反应罐或容器，或者它们可以仅仅是管道部分。本领域的技术人员能够设计适当的反应器以满足各种特定装置的需要。
将有机原料装进生物转化处理反应器。该处理反应器中压力高于大气压力或为标准大气压力。随着有机原料分解，将产生含有CH4和CO2的沼气。将所产生的沼气通过装有氨或高含氨量的有机原料的至少一个第二反应器，从而使甲烷/二氧化碳混合气中的二氧化碳与氨反应形成一种或多种缓冲化合物，例如碳酸氢铵和/或碳酸铵。第二反应器中，存在所产生的含一种或多种缓冲化合物的淤渣，其可以再循环进入第一生物转化反应器。可以有多个生物转化处理反应器。而且，可以有多个装有氨或含氨原料的反应器。
在主反应器之后缓冲化合物产生于其中的一个或多个反应器是加压的。优选压力至少为约1.8巴。
第二反应器中，存在由此形成的缓冲化合物，从而使得酸或碱的加入不会导致pH的明显变化，并且其条件为适于微生物发挥作用的最佳条件。所形成的缓冲化合物可以是具有缓冲性质的任何化合物。
当装有氨的一个或多个反应器中pH值已经达到与进行生物转化的反应器相同的水平时，可以将有机原料从第二反应器返回投入到第一处理反应器中。主反应器后装有氨的反应器产生经清洗的沼气，因此其中的CO2含量低于引入该反应器的沼气的CO2含量。
在文献中对于氨的毒性具有多个参考值。以前，3000mg/l的氨含量被认为是有毒的，1500～3000mg/l的氨含量具有抑制作用。然而现在，已经令人吃惊地发现待处理原料的氨含量可以高得多并仍然出现生物转化。如从本文的实施例可以看到，待水解物质的氨含量比以前视为抑制限度的氨含量高了三倍多。
加压的第二反应器产生了碳酸氢铵，因为氨和二氧化碳这两种气体(离解为NH4 +和HCO3离子)趋向于占有尽可能小的空间。这样，根据反应溶液中游离氨的量，反应物铵离子与碳酸根离子键合而得到碳酸氢铵或碳酸铵。这两种盐在与游离氨以及碳酸的相互配比为1∶10时都作为缓冲剂。因为厌氧微生物的生活条件在很大程度上取决于游离氨的量和pH，换言之，随着pH上升微生物的生命机能变弱，所以缓冲剂的存在是极其有利的，特别是在具有高干物质含量的进料和已经在有氧条件下产生氨的原料中。此外，在生物转化中所形成的或存在于有机原料中的羧酸，例如乙酸、丙酸或戊酸与游离氨形成缓冲剂。加压有助于缓冲剂的形成，因此第二反应器优选是加压的。
要用本发明的方法处理的有机原料在装进反应器之前可以在酸性或碱性条件下保存。这意味着有待引入到生物转化中的原料在生物转化之前是卫生化的。
本发明的方法中，要进行的生物转化可以是嗜中温的或嗜高温的。在这一点上，术语“嗜中温的”表示该生物转化在40℃以下的温度进行。在这一点上，术语“嗜高温的”表示该生物转化在40～70℃的温度下进行，优选为55～65℃。传统的嗜高温的生物转化一般难以控制，但是本发明方法可以容易地实现嗜高温的生物转化。
例如，本发明的方法使得由生物处理得到的鱼的储存和运输条件在保存、温度、储存时间等方面不会产生额外的费用。
在我们的研究中已经发现，在已经开始产生二氧化碳的处理反应器中加入含氨废料级分是最方便的。而且，有利的是，令所产生的气体自反应器底部起通过反应溶液以实现机械混合并尽可能充分地完成二氧化碳与氨的反应。
当制备铵氮肥料时，二氧化碳由碳酸盐与酸释放，为此，对环境最友好且对于发明人的再循环构思最可行的办法是通过醋酸发酵从糖厂的废料级分中得到乙酸，从而将碳酸氢铵转化为乙酸铵，并将所释放的二氧化碳导至温室或用其他方法例如通过加压进行储存。可以使用作为难处理的废料而存在的磷酸，以及硝酸来替代乙酸，它们的有价值的磷酸盐和硝酸盐因可用于肥料而得到利用。
所述有机原料是动物源性的原料，例如鱼或鱼废料、家禽或家禽废料；植物源性的原料，例如谷物、栽培植物或栽培植物废料，例如大麦、卷心菜、马铃薯或马铃薯皮。所述有机原料还可以是微生物源性的原料，例如酵母或酵母废料，例如经基因操作的酵母废料。所述有机原料还可以是上述原料的混合物。
所述生物转化可以在超过大气压的压力下进行，例如约1.2～6巴的压力、优选2～4巴的压力。所述生物转化还可以在标准大气压力进行。优选所述生物转化是加压的。
所述生物转化利用存在于所述有机原料中的微生物和/或利用加入的微生物来进行。
该方法使用至少两个反应器，从而一个用于生物转化而另一个用于净化沼气。所述另一个反应器(其中进行沼气的净化)装有有机原料、氨或有机原料与氨的混合物。优选以连续循环的方式实施本发明的方法。
该方法中，在有机原料的水解中产生氨。将来自第二反应器的缓冲溶液加入至进行生物转化的第一反应器。可供选择的是，还可以将部分水解的有机原料加入至所述生物转化反应器。
由氨和二氧化碳反应得到的缓冲溶液包含碳酸氢铵和/或碳酸铵及游离氨和/或碳酸。碳酸氢铵或碳酸铵与游离氨和/或碳酸之间的比例是1∶10。
该方法从有机原料得到的水解产物可以回收并可用作例如土壤改良剂、肥料或类似肥料的产品或驱虫剂。
还优选回收经净化的沼气，它可以用作温室气体，用于加热，用于发电或用作燃料。经净化的沼气含有小于25％的二氧化碳，通常含有15～20％的二氧化碳。
本发明还涉及由以下方法制备的水解产物，该方法中，对有机原料进行生物转化，用氨处理得到的沼气，将所产生的缓冲溶液或淤渣再循环至所述的生物转化并回收所得到的水解产物。
本发明还涉及由以下方法制备的净化沼气，该方法中，对有机原料进行生物转化，用氨处理得到的沼气，将所产生的缓冲溶液或淤渣再循环至所述的生物转化并回收经净化的沼气。
本发明的方法所得到的产品比以前制备的产品更纯，并且该方法中所产生的全部产物都可以得到利用。例如，由本发明的方法产生并经过清洗的沼气中所含有的CO2比传统方法所产生的沼气中的CO2要少得多。
本发明还涉及用于处理有机原料的设备。图1显示了用于实施本发明一个实施方案的设备。附图标记1代表压力计，所述压力计用于调节压力和移动物质。预处理中开始气体净化，借此所述原料可以经受比在主反应器中更高的压力，这使得淤渣能够从一个反应器转移到另一个反应器。附图标记2代表正在进入的悬浮的含氨原料。附图标记3代表混合气体喷嘴，CO2通过该喷嘴溶解在原料中。附图标记4代表已经获得了缓冲剂的原料。附图标记5代表由主反应器传送的需作气体净化的CH4/CO2混合物。附图标记6代表经洗涤的排出的CH4。附图标记7代表来自主反应器的最终成品，该成品用于土壤改良。
图2中描述了本发明设备的一个实例。用于处理有机原料的设备包括至少一个第一反应器9、至少一个第二反应器10、用于将待处理的有机原料从至少一个第一反应器9转移到至少一个第二反应器10的管12、用于将沼气从至少一个第一反应器9转移到至少一个第二反应器10的管14、用于将包含缓冲化合物的原料从至少一个第二反应器10再循环到至少一个第一反应器9的管15。作为选择，管12和14可以直接始于第一反应器9并连接到第二反应器10。该设备还包括用于将有机原料引入第一反应器9的管8、用于从第一反应器9移出沼气的管13和用于将部分水解的或完全水解的产物从第一反应器9移出的管11。
这里的第一反应器是指进行生物转化的一个或多个反应器。所述的一个或多个反应器可以是加压的或可以在标准大气压力下。
这里的第二反应器是指引入部分水解的有机原料和/或氨和/或含氨原料和沼气的一个或多个反应器。实际上，可以将该反应器视为一种对第一反应器中所进行的生物转化进行加速的加速器。
在下文中，将对设备的运转进行更详细的描述。通过管8将有机原料引入第一反应器9。在第一反应器9中，进行生物转化并开始形成沼气。可以通过管11将部分或完全水解的有机原料从第一反应器9移出。通过从管11出发的支管12，将部分或完全水解的产物转入第二反应器10。通过管13移出第一反应器9中所形成的沼气。通过从管13出发的支管14将沼气转移到第二反应器10，其中沼气与含有氨的部分或完全水解的有机原料形成一种或多种缓冲化合物。作为选择，支管12和14可以直接将第一反应器9连接至第二反应器10。第一反应器9可以是加压的或在正常压力下。第二反应器10是加压的，优选压力为至少2巴。第二反应器10中所形成的含有缓冲化合物的淤渣或溶液经过管15转移返回到第一反应器9。
随着技术的进步，本发明的基本思想可以通过多种方式实现，这对于本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明及其实施方案并不局限于上述实例，而是可以在权利要求的范围内变化。
实施例
实施例1
有机原料的处理和沼气的产生
向容量为300升的反应器R1中引入有机原料和20升含有各种鱼所特有的微生物以及酵母的接种物，该有机原料包含18.8kg骨粉、28.9kg鱼和3.8kg经基因操作的酵母(Genencor)。反应器中压力为2巴。反应器中pH为8.2。用分光光度计测定总NH4含量为9200mg/l。此外，利用硫酸测定碳酸盐的量，由此计算铵离子含量作为碳酸铵量。铵离子含量经计算为8700mg/l，碳酸盐含量为46300mg/l。还对碱度和磷酸盐含量进行了测定。碱度为32000，磷酸盐含量为1200mg/l。对从反应器所得到的沼气的量和组成进行测量。在第二天，反应器产生了109.4升/天的沼气，该沼气含有74.6％的CH4和20.0％的CO2。
可以将从反应器R1得到的沼气进一步引入到装有高含氨量的生物废料的反应器中，在该反应器中二氧化碳进一步与氨反应形成缓冲化合物。然后氨的毒性消失并且条件对于微生物为最佳。
实施例2
有机原料的处理和沼气的产生
向容量为250升的反应器R4引入有机原料和20升含有各种鱼所特有的微生物以及酵母的接种物，该有机原料包含6.2kg骨粉、24.15kg鱼和3.92kg经基因操作的酵母(Genencor)。反应器中压力为2巴。反应器中pH为8.0。用分光光度计测定总NH4含量为5800mg/l。此外，利用硫酸测定碳酸盐的量，由此计算铵离子含量作为碳酸铵量。铵离子含量经计算为7400mg/l，碳酸盐含量为39400mg/l。还对碱度和磷酸盐含量进行了测定。碱度为21000，磷酸盐含量为1100mg/l。对从反应器所得到的沼气的量和组成进行测量。在第二天，反应器产生了140升/天的沼气，该沼气含有76.8％的CH4和17.4％的CO2。
实施例3
用添加硫酸来验证反应器中有机原料的缓冲性质
在处理期间从反应器R(4)中取出50ml的有机原料样品。为了验证缓冲性质，测量样品的pH，此后向其中加入1-％H2SO4。在加入酸之前，样品的pH为7.6。
表1
Figure C0381158500151
蒸馏水的pH为7.6。向50ml蒸馏水中加入0.5ml的1-％H2SO4，由此其pH下降到2.3。因此缓冲效应清晰可见。
实施例4
用添加氨来验证反应器中有机原料的缓冲性质
在处理期间从反应器R(4)取出50ml的有机原料样品。为了验证缓冲性质，测量样品的pH，此后向其中加入1-％NH3。在加入碱之前，样品的pH为7.6。
表2
Figure C0381158500152
蒸馏水的pH为7.7。向50ml蒸馏水加入如下量的1-％NH3并测量pH变化。
表3
这些结果也清楚地显示出本发明中沼气的洗涤可以提供强大的缓冲效应，并由此改善了降解原料的微生物的工作条件。
实施例5
验证反应器中水解产物和原料的碳酸盐含量
对从反应器R(4)得到的水解产物进行热橱(thermal cupboard)测试。对碳酸氢铵也进行热橱测试。在通风橱中将每个样品置于指定温度下静置约半小时。此后，将样品放在硫酸上。如果出现强烈的鼓泡，就表示该样品仍然含有碳酸盐。表4中鼓泡样品用符号+标明。
表4
Figure C0381158500162
还发现当含有30000mg/l碳酸铵的样品在室温下静置一个星期时，一星期后的样品中仍然残留有13000mg/l碳酸铵。
相应地，来自反应器R(4)的最初有29000mg/l碳酸铵的样品在室温下静置一星期后含有10000mg/l碳酸盐。
实施例6
验证完全水解的产物的缓冲性质
向反应器R8引入20kg鱼、5kg包含各种鱼所特有的微生物和酵母的接种物、1kg经基因操作的酵母废料(Genencor)和95kg水。反应器中压力为2巴。在反应器中进行水解。从反应器R8中取出两个100ml的经过完全处理的鱼基水解残渣样品。水解残渣的干固体含量是5％。用添加硫酸来测量二氧化碳含量，将其用于计算碳酸铵含量，该碳酸铵含量为27900mg/l。这相当于5200mg/l氨。
通过加入2.5-％氢氧化铵至第一个样品然后加入2.5-％乙酸至第二个样品首先验证从反应器取出的样品的缓冲效应。以下表格还显示了添加氢氧化铵或乙酸对水的pH的影响。结果列于以下表5和6。
表5
表6
实施例7
向反应器R6引入30kg鱼、7.5kg包含各种鱼所特有的微生物和酵母的接种物、1.5kg经基因操作的酵母废料(Genencor)和142.5kg水。反应器R6中的压力是标准大气压力。向反应器R8引入20kg鱼、5kg包含各种鱼所特有的微生物和酵母的接种物、1kg经基因操作的酵母废料(Genencor)和95kg水。反应器R8中压力为2巴。在两个反应器中进行水解。水解后，从两个反应器各取出五个溶液样品，将样品过滤并用分光光度法测量铵含量。用硫酸和甲基红测定碳酸铵含量，并基于碳酸铵的量计算NH4 +含量。结果列于表7中。由碳酸铵计算的铵含量可能小于所测得的铵含量。其可能的原因是铵离子含量是从滤过的溶液测得的，而碳酸铵含量是从未滤过的溶液测得的。
表7
Figure C0381158500191
实施例8
沼气的制备
向容量为300升的反应器R1引入有机原料和20升包含各种鱼所特有的微生物和酵母的接种物，该有机原料包含18.8kg骨粉、28.9kg鱼和3.8kg经基因操作的酵母废料(Genencor)。此外，反应器中存在275kg水。反应器中压力为2巴。在反应器中进行水解。将水解反应器R1中的部分物质转入第二反应器，还在第二反应器中注入了第一反应器所产生的沼气。在第二反应器中在压力下形成缓冲化合物或缓冲化合物的混合物，并将第二反应器中的淤渣再循环返回到第一反应器。测量所产生的沼气的量并分析其甲烷和二氧化碳含量。采用分光光度法测量水解物质的铵离子含量。还测量该物质中的碳酸氢铵含量，并将其用于计算铵离子含量。重复测试五次。结果列于表8中。
表8
实施例9
沼气的制备
在反应器R4中进行三次与反应器R1中所进行的测试相应的测试。向容量为250升的反应器R4引入有机原料和20升包含各种鱼所特有的微生物和酵母的接种物，该有机原料包含6.2kg骨粉、24.15kg鱼和3.92kg经基因操作的酵母废料(Genencor)。向反应器中加入225升水。反应器中压力为4巴。结果列于表9中。
表9
Figure C0381158500202
实施例10
验证水解产物的耐热性
将从反应器R8取出的样品保存在68～70℃的热橱内的密闭容器中。分析经冷却的溶液的碳酸铵含量，该含量与未发酵的反应器R8中的含量完全相同，即31700mg/l。以氨计算，其数值相当于5900mg/l(NH4 +)。该测试表明，即使该原料受热达到68～70℃的温度，该原料中仍保持了缓冲效果。

Claims (35)

1.一种处理有机原料以产生水解产物和经净化的沼气的方法，其特征在于，该方法使用至少两个反应器并包括以下步骤：
a)在第一反应器中对有机原料进行水解；
b)将第一反应器通出的沼气通过包含氨水或高氨含量的有机原料的第二加压反应器；和
c)将第二反应器中形成的缓冲溶液再循环至第一反应器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机原料是动物源性的原料。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机原料是鱼或鱼废料、家禽或家禽废料。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机原料是植物源性的原料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有机原料是栽培植物或栽培植物废料。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机原料是卷心菜、马铃薯或马铃薯皮。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机原料是微生物源性的原料。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述有机原料是酵母或酵母废料。
9.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述水解是加压过程。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水解在高于大气压的压力下进行。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述水解在1.2～6巴的压力下进行。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述水解在超过2巴的压力下进行。
13.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述水解是非加压的过程。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，第二反应器中的压力超过1.8巴。
15.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机原料在进行所述水解之前保存在酸性条件中。
16.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机原料在进行所述水解之前保存在碱性条件中。
17.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述水解在40℃以下的温度进行。
18.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所述水解在40～70℃的温度下进行。
19.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，利用存在于所述有机原料中的微生物进行所述水解。
20.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，利用所加入的微生物进行所述水解。
21.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，在厌氧条件下进行所述水解。
22.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，该方法使用至少两个反应器，由此，一个反应器用于所述水解，另一个用于净化沼气。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，净化沼气的所述反应器中装有有机原料。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，净化沼气的所述反应器中装有氨。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，净化沼气的所述反应器中装有有机原料与氨的混合物。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述氨是在水解所述有机原料时产生的。
27.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，将来自第二反应器的缓冲溶液以及选择性的部分水解的有机原料加入到进行所述水解的第一反应器中。
28.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，所形成的缓冲溶液包含：碳酸氢铵或碳酸铵；以及游离氨和/或碳酸。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所形成的缓冲溶液包含的碳酸氢铵或碳酸铵与游离氨和/或碳酸的比率为1∶10。
30.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，将在所述方法中得自所述有机原料的水解产物回收。
31.如权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于，将所述的经净化的沼气回收。
32.用于根据权利要求1所述的方法处理有机原料的设备，其特征在于，该设备包括：至少一个第一反应器(9)；至少一个第二反应器(10)；管(12)，所述管(12)用于将有待处理的有机原料从所述的至少一个第一反应器(9)转移至所述的至少一个第二反应器(10)；管(14)，所述管(14)用于将沼气从所述的至少一个第一反应器(9)转移到所述的至少一个第二反应器(10)；管(15)，所述管(15)用于将包含缓冲化合物的原料从所述的至少一个第二反应器(10)再循环返回至所述的至少一个第一反应器(9)。
33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，该设备还包括：用于将有机原料引入第一反应器(9)的管(8)；用于将沼气从第一反应器(9)排出的管(13)；以及用于将部分水解的或完全水解的产物从第一反应器(9)移出的管(11)。
34.如权利要求32或33所述的设备，其特征在于，所述反应器选择性地是桶、容器或管道。
35.如权利要求32或33所述的设备，其特征在于，在第一反应器(9)中进行所述有机原料的水解，在第二反应器(10)中形成一种或多种缓冲化合物。
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Granted publication date: 20080528

Termination date: 20110520