CN101200693A - 有机材料厌氧发酵的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于有机材料厌氧发酵的方法，待发酵的有机材料和变质剂一起被放置在发酵罐(1)中，并从所述发酵罐(1)的入口(6)移动或被移动至其出口(9)，从而所述发酵材料经由所述出口(9)从所述发酵罐(1)去除，其特征在于，一部分位于所述入口(6)和所述出口(9)之间的部分发酵材料经由至少返回开口(12)从所述发酵罐(1)去除并用作变质剂，而所述返回开口(12)和所述出口(9)之间的所述发酵材料在经由所述出口(9)从所述发酵罐(1)去除之前仍然进行一段时间的后发酵。

Description

有机材料厌氧发酵的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于可生物降解的有机材料厌氧发酵的方法，为此新鲜的有机材料与一定量部分发酵的作为活性变质剂的材料混合以用于厌氧发酵。
背景技术
在这种情况时，有机材料是可生物降解的非液体材料，特别是多种农作物，或者不是特别种植用于产生能量，或生活垃圾、类似的工业垃圾的有机成分或其它有机成分，如水处理设备的污泥、造纸设备的污泥、绿色垃圾、花园垃圾、来自农作物产生生物能的有机废物流，或其它至少包括15％干物质的或可堆积的可生物分解的成分。
通常，存在有不同的厌氧发酵的方法。由此，所述有机流可在湿条件下(在发酵罐中干物质最大为5至10％)或在干条件下(在发酵罐中干物质大于15％)，嗜温(大约30至40℃)或嗜热(大约50至60℃)条件下发酵。
对于有机材料在湿条件下的发酵，这表示为了在湿系统的发酵罐中获得液浆，大量的水加入有机材料，结果使发酵罐的内容物可容易地在内部混合，而且发酵物可由溢流或简单地通过泵送而容易地排出。
对于干式系统，水量则被限制为最小，或甚至根本就不加入水，从而获得糊状物。所述糊状物随后在具体设计用于干式发酵的发酵罐中进行发酵，其中干物质含量大于15％。由于干物质大于15％的干式发酵中发酵材料的高粘度不会促进顺畅地混合，因此特定的混合系统构建在发酵罐中，所述混合系统在发酵罐的整个长度上设置用于混合(不同区域中具有几个混合器或整个长度上具有单个混合器)，或待混合的材料在容积有限的发酵罐外进行混合。进一步讲，沼气被注入不同区域以在这些区域中产生混合。
在湿式发酵系统中，新鲜水或回收的处理水或是与有机材料混合并泵送至发酵罐中，或是将有机材料直接推入发酵罐，而新鲜水、回收处理水或湿的液态有机流也被泵送至发酵容器中，为此进入物在整个发酵罐中混合以获得液态物质。在此的目的始终是为了获得容易泵送并在发酵罐中容易混合的高度的稀浆或“浆体”。
这些湿式发酵罐通常根据完全混合反应器的原理进行工作，为此进入物与发酵材料通过混合齿轮或在发酵罐中注入气体而在发酵罐的整个容积中完全地混合。
在发酵罐中提供稀浆或浆体以及加强的内部混合，发酵材料和新加入的材料迅速在整个发酵罐中混合为一体。
从而部分新加入的材料可以非常短的时间间隔与发酵消化残渣一起再次从发酵罐去除。换言之，一块新鲜的食品可以几分钟的时间间隔再次从发酵罐去除，而在待发酵材料的发酵罐中平均停留时期相当于20至30天。
为了解决所述问题或至少克服所述问题，如专利文件WO98/24730所描述的，预备腔室被构建为通过壁与完全混合的发酵罐的其余部分部分地分离。在新加入的材料在实际发酵空间终止之前，首先被供应至预备腔室中，优选地具有几天的停留时期。这样，在预备腔室中已经进行了一些发酵，则供应的材料与其余的发酵物质一起几乎立即经由出口离开发酵罐的风险降低，由于在发酵罐中进行连续的混合。
另一种已知的解决上述问题的方案如EP 0066582所描述的，所述方案表示以6％的干物质含量和55至60℃的温度在几个以有氧或厌氧方式驱动的反应器中操作的有机材料的发酵设备。厌氧发酵之后，发酵材料通常被泵送至剩余浆体所用的存储罐中。在所述设备的特定实施方式中，所述存储罐以厌氧方式驱动而作为后发酵罐，从而使额外的沼气从发酵材料产生。然而，这需要完全分离的额外的发酵罐。
除了上述的湿式发酵之外，还已知一种作为有机垃圾厌氧发酵方法的干式发酵。
在干式发酵法中，添加的水量是受限的，从而在“干式”发酵容器中存在相对的固态混合物，所述固态混合物根据缓流的原理移动经过发酵罐。为了对具有较高含量的干物质的生活垃圾的有机成分进行处理，如在发酵消化残渣中干物质含量大于25％，在发酵容器中不再可以对发酵材料进行增强的混合，从而新鲜的有机材料必须在“干式”发酵容器外通过特别的混合单元与已发酵的材料进行预混合。接着，稠厚的混合物通过特别的泵而泵送或推动至发酵容器中。其它干式发酵系统可对发酵材料中含量高达25％的干物质进行操作，从而可以通过不同混合器在多个区域中或在气体经由底部注入的区域中进行混合，但仅仅通过特别的混合系统。当选择性地处理从生活垃圾收集的有机成分时，干式发酵罐还可被设计为一个混合器可以混合发酵材料中干物质含量小于25％的总质量。对于来自生活垃圾的有机成分，有机垃圾的混合物的干物质和供应质发酵罐的发酵变质剂的含量介于15至50％之间，更具体地介于20至45％之间。对于其它诸如脱水浆体的有机成分，当含量为15至20％，不再可以在发酵罐中进行混合，当发酵残渣中干物质的含量为20％时，必须使用在发酵罐外进行的混合。干物质在干式发酵罐中的含量大于15％，为此由于干物质转化为沼气，当材料进入发酵罐时比材料离开发酵罐时更干。
EP 1397482描述了新鲜有机材料和发酵材料的混合物被泵送至直立发酵罐的顶部，在所述发酵罐中发酵物通过提升器而定位。供应的混合物在干式发酵的过程中从顶部向底部下落，为此发酵材料从发酵罐的底部去除。这样获得所谓的缓流，为此根据FIFO原理(先进先出)先供应至发酵罐的材料先离开发酵罐。
在这种类型的干式发酵中，由于混合物提供至干式厌氧发酵器后不再进行混合，因此充足量的发酵材料必须在发酵器外与新供应的有机材料混合，如每单位新鲜有机材料混合五单位的变质剂，以使厌氧菌和新鲜有机材料充分接触。
当大部分发酵材料被强制回收时，经过发酵罐的经过时间缩短，并且经过时间则根据回收量相当于大约10天、或甚至2至3天。这样，部分新供应的材料在发酵10天或甚至2至3天后与发酵材料一起排出，而在发酵罐中的平均停留时期相当于12至30天或更多。然而，与在那些容易的液体系统中出现的几乎立即的去除相反，由于确保供应的材料在发酵罐中停留2至3天或甚至1周，因此相比较完全湿式发酵罐，这已经是很大的改进。
当对每吨具有较高的沼气产量的新鲜有机材料进行发酵时，在发酵罐中的平均停留时期增加至50至100天或更多。经过时间仅相当于平均停留时期的10％或甚至2％至3％。
当干式发酵器大量装载时，如当对如玉米之类高能作物进行发酵时，假设通过已知的用于有机材料厌氧发酵而完全发酵的发酵材料仍然产生限制量的沼气。从而导致可再生能量损失。
而且，当采用这种已知方法时，微生物从发酵器立即去除以及从随后的处理过程与其余的消化残渣一起排出的情况时，在较短的经过时间后仍然存活。
发明内容
本发明涉及一种用于有机材料厌氧发酵的方法，所述方法并不具有上述的和其它的缺点。
为此，根据本发明的用于有机材料厌氧发酵的方法开始于：待发酵的有机材料与变质剂混合并供应至发酵罐中，并从所述发酵罐的入口移动至其出口，为此所述发酵材料经由所述出口从所述发酵罐去除，所述方法的特征在于，一部分位于所述入口和所述出口之间的部分发酵材料经由返回开口从所述发酵罐过早地去除并被用作变质剂，而所述返回开口和所述出口之间的发酵材料在经由所述出口从所述发酵罐去除之前仍然进行一段时间的后发酵。
由于根据本发明的方法的应用，当在一块新鲜的有机材料经由第一通道后的出口排出以进行后发酵的情况经过时间延长时，一块新鲜的有机材料将在发酵罐中停留更长的时间；当对进一步产生的沼气进行收集时，能量回收被最大化；并且更有效地杀死微生物。
部分发酵材料在返回开口和出口之间进行额外时长的进一步发酵，直到在同一个反应器中获得稳定的发酵消化残渣。由于这种内部的后发酵，其在发酵罐自身中进行，因此不必提供额外的具有附件的发酵罐，从而体现重要的经济性。这种内部的后发酵可以在湿式发酵系统以及干式发酵系统中使用，为此后发酵区域不会与入口和返回开口之间的区域再次混合。
如果微生物和杂草经由出口立即排出以进行后发酵，由于所有出现的微生物和杂草均具有较长的经过时间，因此还可以更确定地杀死微生物或杂草。
通过设置用于回收变质剂的返回开口，在发酵罐中形成两个区域，即部分发酵材料经由返回开口从发酵罐去除的位置上游的第一区域，和其下游的第二区域，为此所述材料经由发酵消化残渣所用的出口从第二区域去除。
完全发酵的消化残渣通常并不回收，但会受到后处理或直接输送至田地。然而，如果发酵出现生物学不稳定性，一定量发酵稳定材料可被加入变质剂(即部分发酵材料)，以对生物学过程进行调节。
在第一区域中，有机变质材料被供应并进行厌氧发酵。位于第一区域中的一部分发酵中的材料经由返回开口回收并作为变质剂与待发酵的新鲜有机材料混合。其余发酵中的材料在返回开口下游的第二区域终止。
位于第二区域中的部分发酵材料当一次或数次回收并被用作变质剂时，可以多次经过第一区域。一旦部分发酵材料在第二区域终止，部分发酵材料就不再适合再回收。部分发酵材料根据完全发酵材料是否从发酵罐去除而稳定地进一步移动至发酵罐的出口，优选地以缓流移动。
部分发酵材料由此进行后发酵，后发酵在第二阶段中于相同的发酵罐中进行，并在不供给额外材料的时期中仅仅完成产烷生物阶段(methanogenous phase)。生物活性随材料接近出口而迅速下降。材料在第二区域中确定地停留一段最短时间，并最终经由出口排出。
优选地，第二区域的容积相当于发酵罐总容积的至少五十分之一，从而在第二区域中存在足够的容积以用于至少半天到甚至几天、如2至4天或更多时间(如果有用)的后发酵。
使用这种根据本发明的方法的另一个优点在于经由返回开口从发酵罐去除并随后被回收且用作变质剂的部分发酵材料与根据已知方法的用作变质剂的完全发酵材料相比具有更高的生物活性。
而且，后发酵之后发酵材料的特征相比部分发酵材料的特征变化更大。例如，经由回收管路去除的作为活性变质剂的部分发酵材料的pH值为7.5至7.8，而完全发酵材料的pH值为8.2至8.5。在供给的过程中，pH大约下降至7，从而通过部分发酵材料的酸性过渡(pH值振荡)小于完全发酵材料要在与新鲜有机材料混合之前再循环的情况。
通过选择经由返回开口排出变质剂的适当位置，可以回收最大活性的变质剂，并且通过在返回开口的下游提供用于部分发酵材料后发酵的足够大的容积，所述部分发酵材料不作为变质剂回收，可以产生优化稳定的发酵材料。进一步讲，沼气的最佳量在两个阶段的后发酵过程中可以被回收。
如果从生物学的观点发酵开始作用不够理想，经由出口排出的一部分完全发酵材料仍然可被加入待供给的变质剂和新鲜有机材料的混合物以获得额外的变质剂。这样，通过部分地限制后发酵可以对发酵进行快速调节。第二区域的容积随后被认为是加强的发酵能力的储备。必要时，可以仅仅将作为变质剂的完全发酵材料和待供应的新鲜有机材料一起使用，以例如补偿季节性波动或生物不平衡性。
本发明还涉及一种用于实施根据本发明的所述方法的设备，为此所述设备包括：具有发酵室的发酵罐，有机材料可在所述发酵室中进行发酵；供给设备，其可将新鲜有机材料和变质剂混合并将其供给在所述发酵罐中的入口，其中所述发酵罐还设置有：出口，经由所述出口可排出发酵材料；以及用于沼气的出口，所述设备还设置有返回开口，一部分位于所述入口和所述出口之间的部分发酵材料可经由所述返回开口从所述发酵罐去除并可被输送直至所述供给设备。
附图说明
为了更好地解释本发明的特征，以下根据本发明用于有机材料厌氧发酵的方法和设备的优选实施方式参考附图作为并不以任何方式进行限制的实例进行描述，在附图中：
图1至图3示意性地示出了以截面图观察的根据本发明的用于厌氧发酵的设备的多种实施方式；
图4是根据图3的线IV-IV的截面；
图5示意性地示出了以截面图观察的根据本发明的用于厌氧发酵的设备的另一种改型的实施方式。
具体实施方式
图1示出的用于有机材料厌氧发酵的设备主要包括直立、封闭的发酵罐1，所述发酵罐1包括发酵室2和供给设备3，在这种情况时所述供给设备3包括混合泵4，所述混合泵4用于将新鲜的有机材料与变质剂混合，并用于泵送所述混合物质，在这种情况时所述供给设备3经由供给管路5通入在发酵罐1顶部上的入口6。发酵罐1在顶部还设置有沼气所用的出口7。
在发酵罐1的底部，并在底部8的中间设置有可密封的出口9。
所述出口9在抽排泵10中打开，所述抽排泵10经由用于后处理的管路11排出完全发酵的材料。
根据本发明，发酵罐1在入口6和出口9之间设置有返回开口12，从而可以从发酵罐1排出入口6和出口9之间的部分发酵材料，并经由回收管路13将所述部分发酵材料输送至供给设备3，在这种情况时一直输送至混合泵4，在所述混合泵4中所述部分发酵材料与新供应的有机材料混合，之后由此获得的混合物经由入口6放置在发酵罐1中。
在所述实施方式中，返回开口12位于罐1中的出口9上方的一高度处，特别使得返回开口12下游的容积占据发酵罐1总容积的五分之一。
可以设置有两个或多个返回开口12或高度可调节的返回开口12，从而部分发酵的材料在几个停留时期后可被回收。
如上所述并如图1示出的，这种设备的操作以及以厌氧方式发酵有机材料的方法是简单的并通过附图中的实例在下文示出。
实例：
发酵罐1具有2000m3(可用容积)的总发酵室，所述总发酵室填充有发酵的有机材料，100m3的新鲜有机材料与300m3的部分发酵材料混合，所述部分发酵材料在每天供给的过程中被用作变质剂。可以假定的是在混合泵中获得理想含量的干物质所需要的水和/或蒸汽的供应量等于产生的湿的沼气排出量(tonnage)。
这样，300m3的部分发酵材料每天经由返回开口12和回收管路13而从发酵罐1去除。由于回收管路13在罐1中的出口9上方的一高度处打开，因此变质剂由富含活性菌的部分发酵材料形成，与当有机材料经由出口9从发酵罐1取出时有机材料完全分解、为此细菌已成为活性相当小的情形相反。
新鲜材料和变质剂通过混合泵4的操作被进一步推动并混合。
经由供给管路5，混合物经由入口6供给至发酵罐1中。
由于新鲜有机材料和变质剂的适当的混合率，混合物可被充分地泵送，并且混合物被泵送或输送至封闭的发酵罐中。而且，混合物还充足地设置有厌氧细菌，从而使发酵过程立即开始而不具有任何明显的延迟。
实际上，由于变质剂由部分发酵的有机材料形成，所述部分发酵的有机材料在距出口9一定距离处从发酵罐去除，因此所述物质是有细菌活性的。
在发酵罐1中，混合物被加入发酵物质并沿出口9的方向移动。
部分发酵的材料经由回收管路13而可进一步回收以作为变质剂，其位于回收管路13的上游或在上方的区域中，所述区域在下文被称为第一区域A。在本实例中的所述第一区域A具有大约1600m3的容积。
由于每天平均400m3的混合材料泵送至发酵罐的顶部处及第一区域A中，而约300m3的部分发酵材料经由回收管路13从区域1去除，100m3的完全发酵材料经由出口9在发酵罐1的底部也从区域2去除，从而100m3的部分发酵材料同时从区域1向区域2落下，因此获得4天额外的停留时期。4天额外的停留时期后，所提供的有机材料和变质剂的混合物作为部分发酵材料经由回收管路13从发酵罐1去除，并且将作为变质剂加入混合泵4。
在回收管路13从发酵罐1去除的部分发酵材料沿出口9的方向进一步向下移动。在所述区域(所述区域在下文被称为第二区域B并具有大约400m3的容积)中，部分发酵的材料不再适合被回收。部分发酵的材料进一步以缓流缓缓下落至发酵罐1的出口9。以此对材料进行后发酵，其中后发酵在同一个发酵罐1中进行，所述材料简单进行至完成的产烷生物阶段，从而并不供给额外的材料。生物活性随材料接近出口9而降低。在这种情况时，由于100m3的空间的完全发酵的材料每天必须经由出口9去除以留出100m3的空间用于每天加入发酵罐1的新鲜有机材料，因此材料在所述第二区域B将再停留4天。
抽排泵10经由管路11去除用于进行后处理的发酵材料。
在所述实施方式中，平均停留时期相当于20天，由于100m3的新鲜的有机材料供给至生产设备，而部分发酵材料在第一区域A中的内部回收时间为4天，而在第二区域B中的后发酵为4天，因此对于供给至发酵罐的任意块有机材料最小停留时期相当于8天。
平均而言，部分发酵的材料作为变质剂而回收4次。然而，一块新提供的有机材料偶尔第一次经过出口而没被回收。尽管如此所述有机材料随后将再进行4天后发酵，这相当于最小停留时期为8天。其它块有机材料将被回收2至6次或更多次以被变质。如果两个区域和额外阶段没有分隔开，通过所述发酵罐1将获得5天的回收时间或经过时间。
通过设置返回开口12和回收管路13，形成了400m3的容积用于后发酵，这样产生最小的保证停留时期从5天增加为8天的结果，而不再需要分离的第二发酵罐。
在发酵罐1产生的沼气经由设置在发酵罐1顶部的沼气所用的出口7排出。
应当清楚的是混合泵4可被替代为混合器和泵、或者任意能够部分地混合材料的系统、以及将混合材料输送至发酵罐1入口6的系统或设备，或将新鲜有机材料和部分发酵材料放在一起或以特定的比例经由单独的入口供应至发酵罐1的系统，甚至不具有任何活性混合物。还可以将混合器或几个混合器(机械的或通过气体的)安装在活性发酵区域和最终发酵区域中，但以两个区域不能被混淆，即位于回收管路13后的材料不会与回收管路13前的材料再次混合的方式安装。
还应当清楚的是如果在具有2000m3的相同容积的发酵罐1中，回收管路13定位成更靠近出口9，例如从而第一区域A占据1700m3的容积，而第二区域B则占据300m3的容积，并且供应和相应的排出容积为150m3，而回收容积为700m3，将获得2天的回收时间，2天的后发酵时间以及4天的总最小经过时间，而平均总停留时期则相当于2000∶150＝13.33天。这样，尽管如此产生在发酵罐中最少停留4天的发酵材料，也可以维持非常高的负载。
显然，供给设备3可包括确定新鲜有机材料与回收的变质剂比例的装置，所述比例可通过控制器进行设定或调节。
还应当清楚的是所述区域的容积、回收率和平均停留时期应当根据待处理的有机材料、理想的有机负载、沼气的理想产量、以及部分或完全发酵的材料的稳定性而进行调节和优化。
最后，还应当清楚的是根据本发明的发酵罐1还可以在入口6和出口9之间的多个距离处设置有几个返回开口12，并伴随回收管路13延伸至供给设备3，为此在上述区域A和B之间的每个额外的返回开口12形成有额外的区域。每个区域中的材料具有特定的性质，可通过有机材料的伴随返回的适当控制而产生理想的效果。
如图2所示，用于有机材料厌氧发酵的设备不同于上述设备：即在这种情况时底部8是锥形的。出口9连接至最下部的中点，而回收管路13连接至底部8中较高的部分，特别是在出口9上方的一高度。
除此之外，所述设备不同于图1示出的上述设备：即抽排泵10设置有返回管路14，在本实施方式中所述返回管路14一直通到混合泵4。
图2示出的发酵罐1的操作不同于图1示出的上述发酵罐1，即锥形底部8防止在靠近直立壁和平底部8连接的角落中出现发酵材料可能的死区，如在图1的情况时。锥形底部也可以是圆形的。
如果由于季节性波动、垃圾的质量变化等而存在任何生物性不稳定性，在返回开口12上方的第一阶段中也可以使用返回管路14。经由出口9、抽排泵10和返回管路14获得完全发酵材料的部分回收和再循环确保停留时期在第一区域A中延长，而在进行后发酵的第二区域B中缩短。在极端情况，如仅仅完全发酵的材料经由出口9暂时回收，从而活性发酵进行5天，而不是4天，从而可以补偿新鲜有机材料的生物抑制或暂时地额外供应。
图3和图4示出了不同于图2示出的上述用于有机材料厌氧发酵的设备，即混合泵4和入口6之间的供给管路5部分地及竖直地位于发酵罐1中。供给管路5以及回收管路根据混合泵4的位置而可以部分或完全地水平。
在这种情况时，出口12包括几个经由回收管路13通向混合泵4的出口位置。
而且，混合泵4和连接至发酵罐1底部8的连接装置之间的这些回收管路13竖直地延伸，特别是延伸至发酵罐1的锥形部中的出口9上方的高度处。
图4示出了如何分别以120°的相互角位移设置三个供给管路5，以及三个回收管路13如何以类似的方式设置，其每次分别以角位移α设置，在这种情况时相对供给管路5为60°而设置。
在本实施方式中，供给管路5位于发酵罐1的直立壁的附近，而回收管路13位于略靠近中心出口9。
这也可以反过来，为此回收管路13构建为靠近壁，而供给管路5更居中地位于发酵罐1的锥形部。
经由一个或几个在反应器顶上或顶部的点经由外部供给管路可进行供应。进一步讲，回收管路可以设置在锥形部中更高或更低的位置，或甚至设置在发酵罐1的壁的竖直部中，或者在筒形发酵罐1的情况时相对平面底部8设置的更高。
图3和图4示出的实施方式在以下方面是有利的，即部分设置在发酵罐1中的回收管路13和供给管路5的竖直设置以重力的方式供送，而不需要罐外侧任意额外的空间。
由于上述管路特定的相互设置，适当分布并在这种情况时相互之间角位移为60°，为此回收管路位于更居中或更设置于壁上，因此可以使发酵材料较好地流过发酵罐。
如图3和图4所示，返回开口12还由不同的出口位置形成。可行的是，不同的出口位置设置在距出口9相互不同的距离处，或在这种情况时设置在出口9上方的多个高度处。可行的是，出口位置至出口9的距离是可以调节的。
最后，图5示出了用于有机垃圾厌氧发酵的设备的不同实施方式，为此发酵罐1水平地设置。
发酵材料根据缓流的原理而自位于图5左侧的入口6水平地移动至右侧的出口9。
图5示出的发酵罐1的操作与图1示出的直立发酵罐1的操作整体类似，只是在本实施方式中，材料从入口6水平地移动至出口9。
应当清楚的是对于所有上述的实施方式，供给设备3还可以不同地进行构建，并包含单独的泵和混合器，或者泵由其它装置替代以推动一定比例的新鲜有机材料和变质剂，可行的是不具有任何活性的混合器。
新鲜有机材料还可被加入发酵罐1或经由单独的泵加入供给管路5，正如部分发酵材料经由另一个泵和供给管路5单独地加入。混合器或推进式螺旋桨可额外地构建在发酵罐1中以混合或推进材料。沼气还被注入以部分推动和/或混合发酵材料。优选地，水平推动或混合系统考虑在第一区域A和第二区域B之间没有混合物或仅有限制的混合物。
还应当清楚的是返回开口12可以以不同方式连接至供给设备3，并且回收管路13可由其它装置替代，所述装置设置用于传送部分发酵材料作为变质剂。
本发明并不限于上述的并在附图中示出的实施方式，相反，装置用于生物降解材料的厌氧发酵可以在所有改型中进行，而仍然保持在本发明的范围内。

Claims (21)

1.用于有机材料厌氧发酵的方法，待发酵的有机材料和变质剂一起被放置在发酵罐(1)中，并从所述发酵罐(1)的入口(6)移动或被移动至其出口(9)，从而所述发酵材料经由所述出口(9)从所述发酵罐(1)去除，所述方法的特征在于，一部分位于所述入口(6)和所述出口(9)之间的部分发酵材料经由至少一个返回开口(12)从所述发酵罐(1)去除并用作变质剂，而所述返回开口(12)和所述出口(9)之间的部分发酵材料在经由所述出口(9)从所述发酵罐(1)去除之前仍然进行一段时间的后发酵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一部分的部分发酵材料在至少12小时、优选地至少2天后经由返回开口(12)而被去除，并从而部分发酵材料在至少6小时、优选地至少2天后经由出口(9)而被去除。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一部分经由所述出口(9)从所述发酵罐(1)去除的发酵材料再循环至所述发酵罐(1)的入口，从而可以与待发酵的新鲜有机材料混合，并还可以与经由所述返回开口(12)从所述发酵罐(1)去除的变质剂混合。
4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述材料以重力的方式从顶部向底部移动穿过所述发酵罐(1)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述发酵罐(1)中不存在任何机械混合也不存在任何通过气体注入的混合。
6.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述材料从一个远端向另一个远端水平移动穿过所述发酵罐(1)。
7.用于实施根据在前述权利要求中任一个或几个所述的方法的设备，其特征在于，所述设备包括：具有发酵室(2)的发酵罐(1)，有机材料可在所述发酵室(2)中进行发酵；供给设备(3)，其可将新鲜有机材料和变质剂混合并将其输送通过在所述发酵罐(1)中的入口(6)，所述发酵罐(1)还设置有：出口(9)，经由所述出口(9)可排出发酵材料；和用于沼气的出口(7)，所述设备还设置有返回开口(12)，一部分位于所述入口(6)和所述出口(9)之间的部分发酵材料可经由所述返回开口(12)从所述发酵罐(1)去除并可被输送直至所述供给设备(4)。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述返回开口(12)将所述发酵罐(1)分为在所述返回开口(12)上游的第一区域(A)和在所述返回开口(12)下游的第二区域(B)；以及所述返回开口(12)位于距所述出口(9)足够大的距离处，从而优选地所述第二区域(B)的容积占据所述发酵罐(1)总容积的至少五十分之一或甚至二十分之一、五分之一、四分之一、三分之一、或一直到二分之一，以能够确保后发酵进行至少6小时、优选地至少2天。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给设备(3)包括混合泵(4)。
10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给设备(3)包括混合器。
11.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给设备(3)包括泵。
12.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给设备(3)具有两个供应系统，从而新鲜有机材料与所述部分发酵材料一起或各自经由通过共用供应管路(5)的单独管路或经由两个单独的管路(5)被放置在发酵罐(1)中。
13.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，混合系统设置在所述第一区域(A)中。
14.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，混合系统设置在所述第一区域(A)和所述第二区域(B)中，从而所述两个区域之间没有或很少混合。
15.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给设备(3)包括确定新鲜有机材料与回收的变质剂的比例的装置，所述比例可以通过控制器进行设定或调节。
16.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给设备(3)包括供给管路(5)。
17.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述发酵罐(1)包括两个或更多个返回开口(13)。
18.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述发酵罐(1)包括高度可以调节的返回开口(13)。
19.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述供给管路(5)通入所述发酵罐(1)的入口(6)中。
20.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，在所述返回开口(12)和所述供给设备(3)之间设置有回收管路(13)。
21.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，在所述抽排泵(10)和所述供给设备(3)之间设置有返回管路(14)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102492728A (zh) * 2011-12-02 2012-06-13 同济大学 一种分区接种快速启动易酸败垃圾沼气利用的方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8258364B2 (en) 2008-06-16 2012-09-04 Renaud Regis P Method for steam biomass reactor
DE102009050867A1 (de) * 2009-10-27 2011-04-28 Vsr Industrietechnik Gmbh Verfahren zur Erzeugung von Biogas durch Trockenfermentation sowie Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas durch Trockenfermentation
EP2521768B1 (en) * 2010-01-04 2017-08-09 Kirloskar Integrated Technologies Ltd. Apparatus and preculture tank for biomethanation of biomass
BE1019570A4 (fr) 2010-11-10 2012-08-07 Bertrand Yves Procede et installation de methanisation de matiere organique a haute teneur en solides.
US8329455B2 (en) 2011-07-08 2012-12-11 Aikan North America, Inc. Systems and methods for digestion of solid waste
GB2496603A (en) * 2011-08-26 2013-05-22 Tha Ni Ind E Gmbh Two stage fermentation device with material recycling means and methods of operation
WO2013056337A1 (en) 2011-10-19 2013-04-25 Anaergia Inc. Multiple tank high solids anaerobic digester
CH707486A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Axpo Kompogas Engineering Ag Fermenterbeschickungsverfahren, Biogasanlage und Umrüstungsverfahren.
CN103382436A (zh) * 2013-06-24 2013-11-06 江苏元洲生物工程有限公司 发酵罐连续灌注装置
EP2889364A1 (en) * 2013-12-24 2015-07-01 SYGMA Sp. z o.o. Method and system for methane production and disposal of carbon dioxide
ES2928353T3 (es) * 2019-06-11 2022-11-17 Hitachi Zosen Inova Ag Planta anaeróbica de biogás y procedimiento de digestión

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4328317A (en) * 1980-03-31 1982-05-04 Solargizer International, Inc. Continuous chemical conversion or fermentation apparatus
FR2480778A1 (fr) * 1980-04-21 1981-10-23 Dedenon Jean Marie Perfectionnements apportes aux installations et aux procedes de preparation des gaz combustibles par fermentation
CH650530A5 (de) 1980-12-12 1985-07-31 Martin Hunziker Verfahren und anlage zur verwertung von hausmuell und andern organischen abfaellen zur gewinnung von methangas.
DE3571965D1 (en) * 1985-04-02 1989-09-07 Organic Waste Systems Nv Vessel for anaerobic fermentation
CH688476A5 (de) * 1993-04-21 1997-10-15 Walter Schmid Verfahren zur Steuerung einer Vergaerungsanlage.
US5985149A (en) * 1995-12-08 1999-11-16 Raetz; Richard M. Bioremediation system
AU1033397A (en) 1996-12-03 1998-06-29 Citec International Ltd Oy Biogas reactor
DE29820752U1 (de) * 1998-11-23 1999-04-08 Tewe Elektronic Bernhard Wesse Anordnung zur Erzeugung von Biogas
BE1014261A3 (nl) 2001-06-20 2003-07-01 Organic Waste Systems Naamloze Werkwijze en inrichting voor het anaeroob vergisten van organisch materiaal.
AT412697B (de) * 2003-09-19 2005-06-27 Ge Jenbacher Ag Fermentationsanlage
US6860997B1 (en) * 2003-10-03 2005-03-01 San Joaquin Valley Renewables Apparatus and method for processing organic materials
CN100478445C (zh) * 2006-11-10 2009-04-15 江南大学 以薯类为主原料的酒精环形生产工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102492728A (zh) * 2011-12-02 2012-06-13 同济大学 一种分区接种快速启动易酸败垃圾沼气利用的方法
CN102492728B (zh) * 2011-12-02 2014-05-21 同济大学 一种分区接种快速启动易酸败垃圾沼气利用的方法

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