CN101072862A - 处理生物质的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方案，处理生物质的系统包括室、生物质输入装置、流体输入装置和回收装置。所述室由至少一个底、至少一个壁和由至少一个壁支承的盖限定。生物质输入装置可将生物质输送到所述室内以形成生物质堆。流体输入装置可将流体输送到所述室内的生物质堆。回收装置可从所述室接受流体。

Description

处理生物质的系统和方法
相关申请
根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2004年12月10日提交的题为“处理生物质的系统和方法”(SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING BIOMASS)的序列号为60/635,235的美国临时专利申请的优先权。序列号为60/635,235的美国临时专利申请通过引用纳入本文。
技术领域
本发明一般涉及生物质的处理，更具体涉及储存、预处理和发酵生物质的系统和方法。
发明背景
许多研究都以处理生物质尤其是废弃生物质以回收有用物质为目标。这种处理根据需要回收的物质使用了多种处理方法和化学物质。已经尝试过用石灰处理，但这通常需要在60℃以上的温度下处理数周至一个月。例如，已经公开的Holtzapple和Davison的专利使用高温石灰处理以提高酶的消化性。一个专利仅使用热的石灰，而另一个专利使用热石灰和高压氧。
最常用的制造用于纸或纸板的纸浆的方法是Kraft法和碱化纸浆法。然而，这两种方法都采用了昂贵的化学物质和昂贵的处理容器。此外，之前的方法和处理系统通常需要在包括预处理和回收的整个处理过程中多次移动生物质。
发明概述
根据本发明的一个实施方案，处理生物质的系统包括室、生物质输入装置、流体输入装置和回收装置。所述室由至少一个底部、至少一个壁和由至少一个壁支承的盖限定。生物质输入装置可将生物质输送到所述室内以形成生物质堆。流体输入装置可将流体输送到所述室内的生物质堆。回收装置可从所述室接受流体。
本发明的某些实施方案可提供许多技术优势。例如，一个实施方案的技术优势可包括能够以低花费维持预处理器/发酵罐。其它实施方案的其它技术优势可包括能够在相同的容器中进行预处理和发酵。其它实施方案的其它技术优势还可包括能够除去用过的固体。
尽管上面已经列举了一些特殊优势，但各实施方案可包括所有、其中一些上述优势或者不包括上述优势。此外，在阅读以下附图和描述之后本领域的一般技术人员将容易了解其它技术优势。
附图简述
为更完整地理解本发明的示例性实施方案及其优势，现在将结合附图做出以下描述，图中：
图1是如本发明一个实施方案所述的处理生物质的系统的示意图；
图2A-2d例举了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图3显示了如本发明另一个实施方案所述的示例性的处理生物质的系统；
图4显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统的剖视图；
图5显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图6显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图7A和7B显示了如本发明一些实施方案所述的刚性盖；
图8A、8B和8C显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图9显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图10显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图11显示了如本发明一个实施方案所述的室的底部的透视图；
图12显示了如本发明一个实施方案所述的室的底部的透视图；
图13显示了如本发明一个实施方案所述的位于室的底部的多个螺旋输送器；
图14显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图15和16显示了如本发明一个实施方案所述的能够将材料移向输送器的位于V形段中的螺旋输送器；
图17显示了如本发明一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图18显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图19显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统；
图20显示了如本发明一个实施方案所述的锥体；
图21显示了如本发明一个实施方案所述的锥体；
图22和23图示了如本发明一些实施方案所述的与锥体一起使用喷射器的情况；
图24显示了如本发明一个实施方案所述的在底板中形成的锥体；
图25显示了如本发明实施方案所述的栅格；
图26显示了如本发明实施方案所述的切开的锥体的等轴测图；以及
图27、28和29显示了如本发明一些实施方案所述的锥体的布置图案。
本发明示例性实施方案的详细描述
一开始应理解，尽管下面阐述了本发明的示例性实施方案，但本发明可采用任何目前已知的或已有的技术来执行。本发明不应以任何方式限于下述示例性实施方案、附图和技术，以及文中例举和描述的实施方案和设备。此外，附图不必按比例绘制。
如背景中简单认同的，许多研究都以处理生物质尤其是废弃生物质以回收有用物质为目标。因此，一些实施方案教导了用微生物的混合培养物将生物质转化成羧酸的系统和方法。此外，本发明的一些实施方案教导了生物质处理系统的一种经济结构。再者，本发明的一些实施方案教导了将预处理和发酵整合在单个室或容器内的系统和方法。此外，本发明的一些实施方案教导了从发酵室中除去用过的固体的系统和方法。
可用来处理生物质，例如木质纤维生物质和其它类型的生物质，的特殊实施方案采用石灰或其它碱性物质以产生有用的回收产物。其它实施方案可采用其它处理方法。此外，在一些实施方案中，这里描述的技术可与2003年10月31日提交的美国专利申请序列号10/698,199中描述的技术联合使用，该申请通过引用纳入本文。
图1是如本发明一个实施方案所述的处理生物质105的系统100的示意图。图1的系统100显示了可用于这种生物质处理方法的示例性部件。出于简洁的目的，未显示或描述系统100各种部件的结构细节。例如，系统可包括图1中未显示的盖。此外，尽管图1的系统100显示了特定部件，但其它系统可采用更多、更少或不同的构件。
在图1的实施方案中，系统100包括不透水的底部衬垫102、砂砾层104、排水装置106、多孔管107、生物质输入装置108、石灰输入装置110、碳酸钙输入装置112、分配装置114、多孔管115、泵116、水供给118、接种物供给120、空气分配装置122、多孔管道123、鼓风机124、石灰水浆容器126和热交换器128。在具体的实施方案中，系统100可用作多用途设备，它可以接受并储存未处理的生物质、预处理生物质和发酵生物质。具体实施方案中的这种多用途设备可减少生物质的输送。
具体实施方案中的衬垫102可由不透水的材料制成。在工作时，衬垫102支承砂砾层104并防止水或其它物质进入地面。衬垫102可置于任何合适的支承物上。在图1的实施方案中，显示衬垫102在地面的凹陷或崖径壁中。衬垫102可具有任何合适的形状和深度。在具体的实施方案中，可将衬垫102设计成能容纳砂砾层104所需的砂砾量。砂砾层104深度的一个例子约为3英尺；然而砂砾层104也可采用其它合适深度。砂砾层104可以是疏松或松散的沉积物，并可由圆形卵石、圆石、砾石或者能够使水在其间相对自由流动的其它合适石状材料构成。
该实施方案中置于砂砾层104顶部的是可经由生物质输入装置108输送到砂砾层104之上的生物质堆105。生物质输入装置108是用于形成生物质堆105的任何合适装置，例如合适的输送器系统、前装式装载机或者其它合适的输送系统或装置。如上所述，在一个实施方案中，生物质是木质纤维生物质，如甘蔗渣、玉米秸杆或其它合适的生物质。
石灰输入装置110和碳酸钙输入装置112是能够分别将石灰和碳酸钙输送到生物质堆105的任何合适装置。在具体的实施方案中，可在生物质堆105形成时输送石灰和/或碳酸钙从而使该材料均匀分散其中。其它实施方案中，石灰和/或碳酸钙可用来预处理生物质。尽管加入生物质堆105的石灰的量可取决于生物质105的类型而改变，在一个实施方案中，输送到生物质堆105的石灰的量约占生物质重量的10-30％。
泵116可将来自水供给118的水输送通过分配装置114从而使水在生物质堆105中循环，分配装置114可以是可将水分配到生物质堆105的任何合适装置。在具体的实施方案中，分配装置114可包括多孔管115，而在其它实施方案中分配装置114可以是喷头或其它合适的装置。水在穿行过生物质堆105和砂砾层104中之后通过可包括多孔管107的排水装置106被回收。在这种操作中，水循环可以相对低的流率连续进行或者可以相对高的流率间歇进行。
低流率连续循环时，由于部分生物质堆105可能未被润湿因此可能发生不受欢迎的沟道效应。生物质堆105的不均匀润湿可能会造成以下问题中的任何一个或多个：生物质堆105的预处理不完全、温度控制差、以及生物质堆105的干燥部分自燃。以高流率间歇循环周期性地淹没生物质堆105可以确保所有部分或者大部分被润湿，从而克服低流率连续循环的潜在问题。
可用热交换器128调节循环通过生物质堆105的水的温度。热交换器128可以是用来控制循环通过生物质堆105的水的温度的任何合适装置。例如，热交换器128可以是设计用来除去热能的壳管型热交换器。
在对生物质堆105进行预处理时，可向上吹入空气通过生物质堆105以增加通过碱氧化进行的木质素去除。迫使空气通过空气分配装置122的鼓风机124有助于这样的空气吹送，在具体实施方案中空气分配装置122可包括置于砂砾层104中的多孔管道123。由于空气中含有二氧化碳，它可与石灰反应形成碳酸钙，而这是一种没有收益的反应。为避免在生物质堆105中发生这种反应，可使空气通过容器126中的石灰水浆以洗去二氧化碳，容器126可以是合适包装的柱或槽。也可使用富氧气流。
可在生物质堆105置于砂砾层104之上时对其进行发酵。预处理完成后为促进发酵，可使水循环通过含有获自接种物供给120的产酸微生物接种物的生物质堆105。产酸微生物开始降解生物质堆105，形成与碳酸钙反应的羧酸，从而形成羧酸钙。然后可使水循环通过生物质堆105以除去羧酸盐。
生物质的储存、预处理和发酵也可用其它合适的储存设备或系统完成。下面将结合图2A-29描述这些系统的各种实施方案。参考图1描述的部件可与参考图2A-29描述的任何系统一起使用。
图2A-2D例举了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质205的系统200。图2A显示了系统200一部分的等轴测图。系统200类似于图1的系统100，但系统200包括土工膜(geomembrane)203、盖232、支撑肋233、壁230和输送器209。如下文进一步详细描述的，系统200的各部件可形成可用来储存未处理的生物质、预处理生物质以及发酵生物质的室250。
土工膜203可由任何合适材料形成并可执行与图1的衬垫102类似的功能。在具体的实施方案中，土工膜203可衬在室250的主要部分。该实施方案中，土工膜203被置于砂砾层204之下系统200的底部之上。土工膜203可衬在壁230的内侧并在支撑肋204的支撑下延伸在室250上方形成盖232。
该实施方案中的壁208可由混凝土制成。其它实施方案中，壁208可由其它合适材料制成。在具体的实施方案中，壁208可延伸到地平面之上。其它实施方案中，壁可延伸到地面中。
支撑肋233可采取能为土工膜203提供支撑以帮助形成盖232的任何合适结构。例如，参考图2C，显示支撑肋233为I形梁。然而，支撑肋233也可以是其它合适的结构件，如轻质桁架。
土工膜203可以任何合适方式与支撑肋233相连。图2B例举了将支撑肋233(在该实施方案中显示为I形梁)连接到土工膜203的一个实施方案。参考图2B，用一个或多个螺栓234将土工膜203连接到支撑肋233。也可用螺栓之外的其它合适的紧固件将土工膜203连接到支撑肋233。一对加劲板235可为土工膜203提供刚性，将土工膜203置于加劲板235和支撑肋233之间并通过螺栓234连接于其间。为防止螺栓234和加劲板235腐蚀，可用由与土工膜203相同或不同材料形成的保护罩236覆盖螺栓234和加劲板235。
输送器209可将生物质205(见图2D)置于室250中砂砾层204之上。输送器209可由支撑肋233支撑并沿系统200的长度运行。
图2D显示了图2A的系统200的剖视图，例举了如本发明一个实施方案所述的系统200的其它细节。显示生物质205被置于系统200底部的砂砾层204之上。空气分配装置222的多孔管223被埋入砂砾层204以使来自鼓风机224的压缩空气能向上吹穿过生物质堆205。同时，排水装置206的多孔管207被埋入砂砾层204以使液体能从砂砾层204经泵216泵入分配系统214的喷头215以润湿生物质堆205的顶部。在预处理阶段，以类似于上文参考图1描述的方式向上吹入空气通过生物质堆205并同时使水滴流过生物质堆205。空气和石灰(可预混入生物质堆)一起作用除去生物质中的木质素使得生物质更易被消化。当石灰耗尽时pH降至接近中性。此时可加入混合产酸微生物的接种物(例如用图1所示的接种物供给120)，该接种物可消化生物质205并将其转变成混合羧酸。酸与碳酸钙(可预混合入生物质堆205)反应形成羧酸盐。泵216使水循环通过生物质堆205以帮助提取形成的羧酸盐。在上述操作中，循环液可流经热交换器228以调节温度。此外，部分循环液可被传送到一相邻的室250，该室被作为发酵罐并以较高的羧酸盐浓度工作。还可收获并处理循环流体以回收可溶性产物。
图3显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统200B的图示。系统200B包括8个单元或室250B。出于简洁的目的，在局部视图中仅显示了系统200B的特殊部件(例如，壁230B)，一些部件被隐去。然而，各个单元或室250B的运作方式类似于上述系统200的室250。例如，各个室250B可用来储存未处理的生物质、预处理生物质及发酵生物质。此外，图3所示系统200B的各个室250B可包括类似于或不同于系统200的部件。此外，各室250B可作为独立的系统或作为相互连通的系统来运作。单元或室250B也可以“循环”方式运作。这就是说，当一个单元或室250B处于用新鲜生物质填充的过程中时另一个单元或室250B将处于除去用过的固体的过程中。其它6个单元或室250B可能在发酵，各自处于连续消化阶段。
图4显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统200C的剖视图。图4的系统200C显示了在本发明的实施方案中，推土设备如何进入室250C以移去用过的固体。以类似于图3的系统200B的方式，图4的系统200C是仅显示特殊部件而一些部件被隐去的局部视图。该具体实施方案中的系统200C可包括升高斜坡(elevated slop)297C、壁230C、门298C和坡道299C。
图5显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质305的系统300。系统300类似于图2A-2D的系统200，包括土工膜303、砂砾层304、生物质堆305、室350、鼓风机324、带有多孔管323的空气分配装置322、输送器309、排水装置306、泵316、带有喷头315的分配系统314、盖332、室350和热交换器328。系统300的不同之处在于，系统300不包括壁，且盖332是刚性盖。显示该实施方案中的刚性盖332具有位于内层338和外层339之间的内核338。内核338可由各种材料制成，其中包括但不限于为水泥、沙和纸浆的混合物的“纸混凝土(papercrete)”。纸混凝土各组分的份数可以改变，但在一具体实施方案中包括以下混合物：水泥20％；沙20％；和纸60％。其它实施方案中，内核338可由混凝纸，一种纸浆和胶水的混合物，或者其它合适材料制成。纸混凝土和混凝纸的优点在于它们可含有废纸，这就使得内核338比较便宜。同时，纸可作为绝缘体从而能帮助调节生物质堆的温度。由于纸部件在润湿时可能会被损坏，在一些实施方案中可以在刚性盖332的内层338和外层339涂上防水材料，如焦油。
图6显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质405的系统400。系统400类似于图5的系统300，包括土工膜403、砂砾层404、生物质堆405、室450、鼓风机424、带有多孔管423的空气分配装置422、输送器409、排水装置406、泵416、带有喷头415的分配系统414、热交换器428、室450以及具有夹在内层437和外层439之间的内核438的刚性盖432。图6的系统400还包括围绕系统400基部的混凝土壁430。
图7A和7B显示了如本发明一些实施方案所述的刚性盖432A、432B。图7A显示了可用于圆形室450的圆顶刚性盖432A的剖视图，图7B显示了可用于矩形室的拱形刚性盖432B的剖视图。由于构成材料非常轻并可能被风吹走，可用缆绳440将刚性盖432A、432B固定到地面。参考图7A和7B显示的刚性盖432A、432B可用于本发明的各种实施方案。
图8A、8B和8C显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统500。图8A显示了系统500的顶盖支柱542。显示顶盖支柱542从砂砾层504中伸出。该实施方案中，顶盖支柱542包括中央的管544和焊接到管544外部的I形梁546。柱544外围绕有箍548，可用能拉动缆绳547的绞车系统(见图8B)升高或降低箍548。管544可包括不同高度上的穿孔545。穿孔545使得能够通过管544泵入生物质含水浆液从而构成生物质堆。在这种操作中，水携带生物质到生物质堆中，然后从砂砾基底中排出。穿孔545也可用来在预处理或发酵其间使水循环通过生物质堆。同时，穿孔545可用来在预处理结束时输送接种物到生物质堆。
图8B显示了用来支承下面的挠性盖555的顶盖支柱542。挠性盖555可由各种材料制成。从支承件553延伸出的波纹箱(bellow)552可在挠性盖555升高或降低时提供挠性。在具体的实施方案中，波纹箱552可有助于基本包围室550。在发酵期间挠性盖555可降至生物质堆上。可吸出发酵气体以在室500中施加轻微真空。真空确保了挠性盖555被抽吸成紧紧地抵靠生物质堆上从而防止它被风损坏。
图8C显示了处于升高位置的挠性盖555。当生物质堆建成时或当固体残余物被除去时可升高挠性盖555。当这样升起挠性盖555时，绞车554可拉入附连在挠性盖555的环548上连接的缆绳547。
图9显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质605A的系统600A。系统600A可以类似于图6的系统400。然而，在图9的系统600A中，新鲜的水是通过分配系统经泵617A在底部加入的，从而通过生物质605A向上渗出，而生物质被浸没在水位线695A之下。例如可通过输送器609A或其它合适装置在室650A的顶部持续加入新鲜的生物质605A，并可用这里所述的实施方案或任何合适装置从底部除去用过的生物质。可用任何合适装置从箭头658A表示的区域处从顶部除去含有羧酸盐的产物。在具体的实施方案中，可用筛656A来防止固体进入液体产物流。系统600A的盖632A可以是任何合适的盖，包括刚性盖、挠性盖等。壁630A和底板631A可由任何合适材料制成，其中包括但不限于混凝土。
图10显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质605B的系统600B。系统600B类似于图9的系统600A，但系统600B的不同之处在于生物质605B有一显著的部分位于第一水位695B之上。液体可从就在第一水位695B下方的第二水位694B除去，用热交换器628B进行热交换以调节温度，并经泵616B泵入位于拱形或圆顶盖632B分配系统614B内的喷头615B。喷雾渗透通过第一水位695B之上的生物质605B。可用任何合适装置从箭头658B表示的区域处从顶部除去含有羧酸盐的产物。可用筛656B、693B来除去液体并防止固体通过。系统600B的盖632B可以是任何合适的盖，包括刚性盖、挠性盖等。壁630B和底板631B可由任何合适材料制成，其中包括但不限于混凝土。
图11显示了如本发明一个实施方案所述的室650的底部的透视图。室650的底例如可以是图9和10的室650A、650B的底部。室650的底部，如上所述可用作发酵罐，显示为一系列V形段660，在V形段的尖端设有螺旋输送器662。一实施方案中，“V”的斜率大于休止角，使固体可流向V顶部。
图12显示了如本发明一个实施方案所述的室650C的底部的透视图。为帮助润滑表面并迫使固体向下朝向V形段660C的尖端，段660C可具有水分配器664C，水分配器664C利用向下喷洒液体的喷嘴666C迫使固体向下运动。
图13显示了如本发明一个实施方案所述的位于室650D底部的多个螺旋输送器662D。图13所示实施方案中的螺旋输送器662将用过的固体运送到侧面，侧面有另一输送器663D将它们移除并最终丢弃。
图14显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质的系统700。图14的系统700类似于图9的系统600A，包括壁730B、底板731B、水位线795B、泵717、筛756、生物质750、用箭头758表示的产物去除、盖732和水位线795。然而，系统700包括位于室750中央而非侧面的用来移除固体以最终丢弃的输送器763。从图15和16中可以容易看出，两侧的螺旋输送器760服务于输送器763。
图15和16显示了如本发明一个实施方案所述的可用来将材料移向输送器763的位于V形段760内的螺旋输送器。
图17显示了如本发明一个实施方案所述的处理生物质805A的系统800A。图17的系统800A类似于图10的系统600B，包括诸如壁830A、底板831A、第一水位线895A、第二水位894A、热交换器828A、泵816A、泵817A、第一筛856A、第二筛893A、位于分配系统814A内的喷头815A、用箭头858表示的产物去除和盖832A之类的部件。然而，系统800A在室850A的底部有收集所有用过的固体的单个大型锥体892A。此外，泵817A对分配装置888A进行泵送。可用任何一种生物质输入装置808A将生物质805A引入系统。并且，输送器867A从锥体892A的尖端移除用过的固体并将它们输送出盖832的顶部。为提供将防止室850A的内容物渗入地下水而发生渗漏的后备屏障，可将帮助限定室850A的底板831A和/或壁830A置于填满砂砾层804A并衬有土工膜803A的洞890A中。帮助限定室850A的底板831A和/或壁830A与土工膜803之间的空间可充满水891A，这样可提供水压头并帮助平衡室850A内的液体压力。这种结构使例如底831A和/或壁830A中的混凝土结构能制作得较薄。此外，这种结构不再需要用钢缆对混凝土预加应力而使混凝土保持最坚固的压缩状态。
图18显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质805B的系统800B。图18的系统800B类似于图17的系统800A，包括诸如壁830B、底板831B、第一水位线895B、第二水位线894B、泵816B、热交换器828B、将水泵入分配装置888B的泵817B、第一筛856B、第二筛893B、位于分配系统814B内的喷头815B、生物质805B、用箭头858B表示的产物去除、盖832B、室850B底部的锥体892B、生物质输入装置808B、洞890B、砂砾层804B、土工膜803B和水891B之类的部件。然而，输送器865B从锥体892B尖端除去用过的固体并从系统800B的一侧除去它们。
图19显示了如本发明另一个实施方案所述的处理生物质905的系统900。图19的系统900类似于图17的系统800A，包括诸如壁930、底板931、第一水位线995、第二水位线994、泵916、热交换器928、将水泵入分配装置988的泵917、第一筛956、第二筛993、位于分配系统914内的喷头915、用箭头958表示的产物去除、盖932、洞990、洞990、砂砾层904、土工膜903和水991之类的部件。可用输送器909或其它合适的装置将生物质905输送到室950。系统900包括用来除去用过的固体的多个锥体970。锥体970各自具有位于尖端的通道971并由从底板931延伸出的混凝土肋972支承。在具体的实施方案中，由混凝土肋972形成的空间973可足够大以使人能够在锥体970之下进行维护。在具体的实施方案中，肋972之间的空间可具有循环水，从而当固体流经锥体972时可被分散成容易泵出的稀释的浆液。当稀释的浆液被带到表面时，稀释的浆液可被送到沉淀池(未显示)，固体在那里被沉淀而液体被回收并再循环回空间973。为帮助固体从锥体970顶部流到锥体下的空间973，可将在空间973内循环的液体的压力调节为低于锥体970上方的压力。这种压差使得固体在施加压力时流经锥体970。为帮助调节空间973内的压力，锥体下可存在具有某种程度的可压缩性的气体空间。
图20显示了如本发明一个实施方案所述的锥体970。图20的锥体970具有能使固体仅单方向流过通道971的止回阀976。在具体的实施方案中，当施加压力如施加高压液体等时止回阀976可使固体涌入空间973。其它实施方案中，可用合适的致动器致动止回阀976。当止回阀976打开时固体可按照箭头977的方向流过通道971。
图21显示了如本发明一个实施方案所述的锥体970。图21的锥体970具有位于通道971附近的夹紧阀978。夹紧阀978的中心部980是弹性橡胶，外部是刚性外壳975。例如，当例如通过开口979在橡胶中心部980和刚性外壳975之间的空间上施加压力时橡胶中心部980闭合。当从橡胶中心部980和刚性外壳975之间空间除去压力时夹紧阀978打开，允许流体按箭头977的方向通过通道971。
图22和23图示了如本发明一些实施方案所述的与锥体970一起使用喷射器981的情况。在图22和23所示的实施方案中，在锥体970之上的空间中加入了喷射器981。离开喷射器981的高压流体(例如，水)迫使固体流过锥体970的通道971，允许按箭头977所指方向流动并防止阻塞。如图22所示，在具体实施方案中，喷射器981可与止回阀976结合使用。如图23所示，在具体实施方案中，喷射器981可不与止回阀976结合使用。在图23中，锥体970上侧和下侧(例如，通道971两侧)的压力可以基本相同。因此，离开喷嘴981的高速流体(例如，水)使固体流过通道971到达锥体970下的空间973，在此空间中它们可以稀释浆液的形式被冲出。
图24显示了如本发明一个实施方案所述的在底板931中形成的锥体970。锥体970在底板931中形成，如上所述，底板931可由各种材料制成，其中包括但不限于混凝土。在该实施方案中，空间973可被塑造成位于锥体970尖端之下的底板931中的管道，以便能以稀释浆液的形式除去固体。为提高到空间973的流量，在具体的实施方案中可使用喷射器981以迫使固体流过锥体970尖端处的通道971。
图25显示了如本发明实施方案所述的栅格982。在具体的实施方案中，栅格982可被置于与其它实施方案中的锥体类似的位置并以类似的方式工作。可以类似于草地喷洒器的方式喷雾的一组983旋转喷嘴984吹散来自栅格982的固体并使固体落入空间973，固体可在该空间之下混合成稀释的循环浆液，所述浆液将固体带到表面供最终处置。
图26显示了如本发明实施方案所述的切开的锥体970的等轴测图。锥体尖端处是通道971。
图27、28和29显示了如本发明一些实施方案所述的锥体的布置图案。图27显示了如本发明一个实施方案所述的布置图案1001，其中各锥体1070可被放置在具有矩形基座的室的底部上。
图28显示了如本发明一个实施方案所述的布置图案1101，其中各锥体1170可被放置在具有圆形基座的室的底部上。
图29显示了如本发明一个实施方案所述的布置图案1201，其中锥体1270可被放置在具有圆形基座的室的底部上。布置图案1201显示了一系列同心锥体1270。其它实施方案中，该布置图案可以是锥体的螺旋形式。
尽管已经描述了本发明的一些实施方案，但精通本领域的技术人员可提出许多改变、变化、改动、转变和修改，本发明包括这种改变、变化、改动、转变和修改，且它们都在所附权利要求的范围之内。

Claims (81)

1.一种处理生物质的系统，所述系统包括：
由至少一个底部、至少一个壁和由所述至少一个壁支承的盖限定的室；
可将生物质输送到所述室内以形成生物质堆的生物质输入装置；
可将流体输送到所述室内的生物质堆的流体输入装置；和
可从所述室接受流体的回收装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回收装置是排水装置，所述系统还包括：
可通过将流体输送到所述流体输入装置来使流体循环通过生物质堆并在来自所述流体输入装置的流体通过生物质堆之后从所述排水装置接受流体的泵；和
可将空气输送到生物质堆的空气分配装置。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述盖是刚性盖。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述刚性盖是圆顶的。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述刚性盖是拱形的。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述刚性盖包括夹在两个外层之间的内核。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述内核由纸混凝土制成，所述外层由防水材料制成。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述内核包含至少50％的纸和少于30％的水泥。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述防水材料包含焦油。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述内核由混凝纸制成，所述外层由防水材料制成。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述防水材料包含焦油。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述刚性盖包括能压下刚性盖的缆绳。
13.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述盖包括由结构件支承的土工膜。
14.如权利要求1所述的系统，还包括：
所述室内的第一水位线，其中，所述生物质至少部分淹没在该第一水位线之下。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述第一水位线的一部分延伸到所述室之外。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述回收装置可从延伸到所述室之外的所述第一水位线部分回收流体产物。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述流体产物是羧酸盐。
18.如权利要求16所述的系统，还包括：
可防止生物质进入延伸到所述室之外的所述第一水位线部分的筛。
19.如权利要求14所述的系统，其特征在于，
所述生物质完全淹没在所述第一水位线之下，和
所述流体输入装置将流体输送到所述室的底部。
20.如权利要求14所述的系统，还包括：
第二流体输入装置，其中
所述生物质的一部分延伸到所述第一水位线之上，
所述流体输入装置将流体输送到所述室的底部，和
所述第二流体输入装置将流体输送到延伸到所述第一水位线之上的所述生物质部分。
21.如权利要求14所述的系统，还包括：
所述室内的第二水位线，其中，所述生物质至少部分淹没在该第二水位线之下。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于：
所述生物质的一部分延伸到所述第一水位线之上，
所述第一水位线的一部分延伸到所述室之外，
所述第二水位线的一部分延伸到所述室之外，
所述回收装置可从延伸到所述室之外的所述第一水位线部分回收流体产物。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述流体输入装置将流体输送到所述室的底部，该系统还包括：
第二流体输入装置，和
可将流体输送到所述第二流体输入装置并从延伸到所述室之外的所述第二水位线部分接受流体的泵。
24.如权利要求23所述的系统，还包括：
可防止生物质进入延伸到所述室之外的所述第一水位线部分的第一筛，和可防止生物质进入延伸到所述室之外的所述第二水位线部分的第二筛。
25.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个可将固体运送到所述室外的螺旋输送器。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个V形段，所述至少一个螺旋输送器置于所述至少一个V形段的尖端中。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述至少一个V形段包括可将固体喷洒向所述螺旋输送器的多个流体喷射器。
28.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述螺旋输送器是多个螺旋输送器，且所述多个螺旋输送器中的每一个将固体运送到另一个输送器，后者将固体运送到室外。
29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述多个螺旋输送器包括至少两组螺旋输送器，且其它螺旋输送器位于所述至少两组螺旋输送器之间。
30.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个具有尖端的锥体，且所述至少一个螺旋输送器开始于所述尖端。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述至少一个螺旋输送器通过所述盖运出固体。
32.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述至少一个螺旋输送器通过所述室的侧面运出固体。
33.如权利要求1所述的系统，还包括：
可围绕所述底部的洞，所述洞衬有土工膜并填充有砂砾层和水。
34.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个具有通道的锥体，该通道可将固体运到所述底部之下的空间。
35.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述空间包含可将所述固体作为浆液带出的循环流体。
36.如权利要求34所述的系统，还包括：
封盖所述通道的止回阀，所述止回阀可有选择地允许固体流通过所述通道到达所述空间。
37.如权利要求34所述的系统，还包括：
封盖所述通道的夹紧阀，所述夹紧阀可有选择地允许固体流通过所述通道到达所述空间。
38.如权利要求34所述的系统，还包括：
置于所述通道附近的喷嘴，该喷嘴可迫使固体与喷出的流体一起通过所述通道。
39.如权利要求38所述的系统，还包括：
封盖所述通道的止回阀，所述止回阀可有选择地允许固体流通过所述通道到达所述空间。
40.一种处理生物质的系统，该系统包括：
由至少一个底部和可调节盖限定的室，所述可调节盖具有降低的位置和升高的位置；
可将生物质输送到所述室内以形成生物质堆的生物质输入装置；和
可将流体输送到所述室内的生物质堆的流体输入装置。
41.如权利要求40所述的系统，还包括：
至少一个可支撑所述可调节盖的柱。
42.如权利要求41所述的系统，还包括：
置于所述至少一个柱顶端的绞车系统，所述绞车系统可将所述可调节盖从所述降低的位置升高到所述升高的位置。
43.如权利要求42所述的系统，还包括：
围绕所述绞车系统的波纹箱。
44.如权利要求41所述的系统，其特征在于，
所述柱包括穿孔，和
所述柱通过穿过所述穿孔输送流体和生物质而同时用作所述生物质输入装置和所述流体输入装置。
45.一种处理生物质的系统，所述系统包括：
由至少一个底部和刚性盖限定的室；
可将生物质输送到所述室以形成生物质堆的生物质输入装置；
可将流体输送到室内的生物质堆的流体输入装置；
可通过将流体输送到所述流体输入装置来使流体循环通过生物质堆并在来自所述流体输入装置的流体通过生物质堆之后从排水装置接受流体的泵；和
可将空气输送到生物质堆的空气分配装置。
46.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述刚性盖是球形的。
47.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述刚性盖是拱形的。
48.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述刚性盖包括夹在两个外层之间的内核。
49.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述内核由纸混凝土制成，所述外层由防水材料制成。
50.如权利要求49所述的系统，其特征在于，所述内核包含至少50％的纸和少于30％的水泥。
51.如权利要求49所述的系统，其特征在于，所述防水材料包含焦油。
52.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述内核由混凝纸制成，所述外层由防水材料制成。
53.如权利要求52所述的系统，其特征在于，所述防水材料包含焦油。
54.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述刚性盖包括能压下刚性盖的缆绳。
55.一种处理生物质的系统，所述系统包括：
由至少一个底部、至少一个壁和由所述至少一个壁支承的盖限定的室；
可将生物质输送到所述室内以形成生物质堆的生物质输入装置
可将流体输送到所述室内的流体输入装置；
至少部分淹没所述生物质的第一水位线，所述第一水位线的一部分延伸到所述室之外；
可从延伸到所述室之外的所述第一水位线部分回收流体产物的回收装置；和
可防止生物质进入延伸到所述室之外的所述水位线部分的筛。
56.如权利要求55所述的系统，还包括：
第二流体输入装置，其中
所述生物质的一部分延伸到所述第一水位线之上，
所述流体输入装置将流体输送到所述室的底部，和
所述第二流体输入装置将流体输送到延伸到所述第一水位线之上的所述生物质部分。
57.如权利要求55所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个可将固体运送到所述室外的螺旋输送器。
58.如权利要求57所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个V形段，所述至少一个螺旋输送器置于所述至少一个V形段的尖端中。
59.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述至少一个V形段包括可将固体喷洒向所述螺旋输送器的多个流体喷射器。
60.如权利要求57所述的系统，其特征在于，所述螺旋输送器是多个螺旋输送器，且所述多个螺旋输送器中的每一个将固体运送到另一个输送器，后者将固体运送到室外。
61.如权利要求60所述的系统，其特征在于，所述多个螺旋输送器包括至少两组螺旋输送器，且其它螺旋输送器位于所述至少两组螺旋输送器之间。
62.如权利要求57所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个具有尖端的锥体，且所述至少一个螺旋输送器开始于所述尖端。
63.如权利要求62所述的系统，其特征在于，所述至少一个螺旋输送器通过所述盖运出固体。
64.如权利要求62所述的系统，其特征在于，所述至少一个螺旋输送器通过所述室的侧面运出固体。
65.如权利要求55所述的系统，还包括：
可围绕所述底部的洞，所述洞衬有土工膜并填充有砂砾层和水。
66.如权利要求55所述的系统，其特征在于，所述底部包括至少一个具有通道的锥体，该通道可将固体运到所述底部之下的空间。
67.如权利要求66所述的系统，其特征在于，所述空间包含可将所述固体作为浆液带出的循环流体。
68.如权利要求67所述的系统，还包括：
封盖所述通道的止回阀，所述止回阀可有选择地允许固体流通过所述通道到达所述空间。
69.如权利要求67所述的系统，还包括：
封盖所述通道的夹紧阀，所述夹紧阀可有选择地允许固体流通过所述通道到达所述空间。
70.如权利要求67所述的系统，还包括：
置于所述通道附近的喷嘴，该喷嘴可迫使固体与喷出的流体一起通过所述通道。
71.如权利要求70所述的系统，还包括：
封盖所述通道的止回阀，所述止回阀可有选择地允许固体流通过所述通道到达所述空间。
72.一种处理生物质的方法，该方法包括：
将生物质输送到一室内以形成生物质堆，该室由至少一个底部和可调节盖限定；
将流体输送到所述室内；
将所述可调节盖从升高的位置降至降低的位置；
在所述可调节盖处于所述降低的位置时处理生物质。
73.如权利要求72所述的方法，其特征在于，处理生物质包括发酵生物质。
74.如权利要求72所述的方法，其特征在于，所述处于降低的位置的可调节盖靠近所述生物质堆。
75.如权利要求72所述的方法，还包括：
用具有穿孔的柱支承所述可调节盖，其中，通过所述穿孔将生物质运送到所述室内以形成生物质堆并将流体运送到所述室内。
76.如权利要求72所述的方法，其特征在于，通过位于所述柱上的绞车将所述可调节盖从升高的位置降至降低的位置，所述绞车经缆绳附连至所述可调节盖，释放该缆绳可降低所述可调节盖。
77.一种处理生物质的系统，所述系统包括：
多个室，所述多个室中的每一个由至少一个底部和盖限定；
至少一个可将生物质输送到所述多个室内的生物质输入装置；
至少一个可将流体输送到所述多个室内的流体输入装置；
至少一个可从所述多个室接受流体的流体回收装置；并且
其中，所述多个室中的每一个可处于处理生物质的不同阶段。
78.如权利要求77所述的系统，其特征还在于，所述多个室中的至少两个还由公用壁限定。
79.如权利要求78所述的系统，其特征在于，所述多个室中的至少若干个具有挠性盖。
80.如权利要求78所述的系统，其特征在于，所述多个室中的至少若干个具有刚性盖。
81.如权利要求77所述的系统，还包括：
至少一个可从所述多个室回收固体的固体回收装置。
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