CN108348841A - 用于处理生物气的方法和装置 - Google Patents

Abstract

设置多个立管以进行生物气水洗涤工艺中的不同步骤。立管可以包括吸收立管、闪蒸立管和汽提立管。在每个立管中，在立管的一个端部处设置将流体提供至立管的入口以及将流体从立管除去的出口。然后，每个立管可以位于大体上地平面以下，使得具有入口和出口的端部可在地面处或刚好在地面上面接近。水洗涤工艺的每个步骤中的立管可以被串联地、并联地或其组合连接。立管还可以由聚乙烯材料构成以降低成本和水洗涤系统的重量。

Description

用于处理生物气的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月28日提交的美国临时申请序号62/211,494的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入文本。

发明背景

本文公开的主题涉及用于处理生物气的系统，并且更具体地，涉及用于位于地平面以下以对生物气进行分离工艺的系统，通过该系统，二氧化碳与生物气中的甲烷分离。

如本领域已知的，生物气由厌氧消化产生并主要包含甲烷和二氧化碳与较少量的其他成分。甲烷可以以在从按体积计百分之五十至百分之六十五(50％-65％)的范围内的量存在，二氧化碳可以以在从按体积计百分之三十五至百分之五十(35％-50％)的范围内的量存在，并且其他成分可以包括小百分比的氮气、氧气、硫化氢和其他微量成分。

如本领域还已知的，合意的是将甲烷连同其他成分与二氧化碳分离以获得可以用作天然气替代物的纯化的气体。存在甲烷可以通过其与生物气分离的若干工艺，包括例如水洗涤工艺、化学吸收、变压吸收以及膜分离。

在水洗涤工艺期间，依赖于二氧化碳和硫化氢比甲烷在水中更可溶许多倍的事实，生物气被注射到水中。该工艺通常在升高的压力和降低的温度进行以提高二氧化碳和硫化氢在水中的溶解度。历史上，已经建造了高的容器，其中水被抽吸到容器的顶部中并且生物气被抽吸到容器的底部中。随着生物气穿过水上升，二氧化碳、硫化氢和其他水溶性微量成分被吸收到水中。如先前指示的，该工艺在升高的压力和较低的温度下更有效。因此，水在进入容器中之前常被冷冻，并且生物气在进入容器中之前被压缩。

然而，这样的系统有若干缺点。容器的高度相当大，以便为生物气与水接触和二氧化碳被水吸收提供足够的时间。另外，由于生物气中的硫化氢的存在并且由于由在该工艺期间释放的二氧化碳形成碳酸，制成容器的材料必须是耐腐蚀的。因此，容器通常由不锈钢构成。容器的大小和材料以及容器中的水的体积导致用于每个容器的相当大的重量。因此，水洗涤处理容器也需要相当大的物理基础(physical foundation)。该系统的物理构建以及构建该系统的材料对于水洗涤处理设施是重大的资本支出。因此，将合意的是提供用于进行水洗涤工艺的改进的系统和方法。

发明简述

本文公开的主题描述了用于对生物气供应进行水洗涤工艺的改进的系统和方法。设置多个立管(riser)以进行水洗涤工艺中的不同步骤。在初始步骤中，从生物气流吸收二氧化碳连同其他可溶性成分。为了描述本文的水洗涤工艺的目的，对从生物气流除去二氧化碳的参考可以类似地应用于其他可溶性成分的除去或包括其他可溶性成分的除去。吸收通过利用一系列吸收立管来进行。根据本发明的一个实施方案，每个吸收立管被配置成安装在地平面以下(below grade)。用于接收生物气流和水流的入口位于立管的顶端处。用于除去纯化的气流和混合的水流的出口也位于立管的顶端处。然后，立管可以大体上位于地平面以下，使得顶端在地面处或刚好在地面上面可接近。

还预期设置多个吸收立管。在安装期间，可以挖沟槽，并且吸收立管中的每个吸收立管插入到沟槽中。然后，沟槽可以用插入到沟槽中的吸收立管来填充。每个吸收立管可以具有小的直径以有助于挖沟槽。对于每个立管，直径可以在约4英寸和30英寸之间。在本发明的一个实施方案中，立管可以被串联地连接，使得一个吸收立管的输出作为输入被提供至另一个吸收立管。以此方式，生物气流穿过具有比单个立管长得多的有效长度的一系列立管。例如，每个立管在长度上可以是约20英尺，并且立管的串联连接在长度上可以是100英尺或更大。在本发明的另一个实施方案中，每个吸收立管可以被并联地连接。以此方式，一部分生物气流被提供至每个立管并在单个立管内提取二氧化碳。在并联连接中，吸收立管中的一个或更多个可以断开以用于清洁或维护，同时允许系统的至少一部分继续运行。在本发明的另外的另一个实施方案中，吸收立管可以以串联连接和并联连接的组合来连接。

在水洗涤工艺的随后步骤中，混合的水流可以穿过一个或更多个闪蒸立管(flashriser)和/或空气汽提立管(air stripping riser)。闪蒸立管和空气汽提立管中的每个可以类似地被配置有入口和出口中的每个，所述入口和出口位于立管的顶端处，用于安装在地平面以下。闪蒸立管运行以除去甲烷气体，该甲烷气体可以用吸收立管来吸收或简单地与混合的水一起离开吸收立管。由闪蒸立管回收的甲烷用管道引导回来并通过吸收立管再循环以通过增加从原始生物气流回收的甲烷的百分比来改进纯化的生物气流的品质。闪蒸立管之后剩余的混合的水主要包括二氧化碳。然后使此混合的水传送到空气汽提立管，在空气汽提立管处，二氧化碳被除去并且水可以在吸收工艺中被再循环并再次使用。

根据本发明的一个实施方案，公开了用于从生物气流分离气态混合物的系统。该系统包括多个吸收立管，其中每个吸收立管包括第一入口和第二入口，所述第一入口可操作以接收生物气流，所述第二入口可操作以接收水流。每个吸收立管还包括外管、第一内管和第二内管。外管具有第一端部、第二端部和第一长度。外管的第一端部与第二入口流体连通以接收水流，并且第一分散元件位于外管内并位于离开第二入口的第一流体流动路径内，以将水流分布穿过外管的内部区段。第一内管位于外管内并具有第一端部、第二端部和第二长度。第一内管的第一端部邻近外管的第一端部并与第一入口流体连通以接收生物气流。第一内管从外管的第一端部延伸并延伸到外管内达第二长度，以分配来自吸收立管内的第一内管的第二端部的生物气流，并且第一内管的第二长度小于外管的第一长度。第二分散元件被定位在外管内并位于离开第一内管的第二端部的第二流体流动路径中，以将生物气流分布穿过外管的内部区段。每个吸收立管还包括第一出口和第二出口。第一出口与外管的第一端部流体连通以接收生物气流并递送来自吸收立管的纯化的生物气流。第二内管位于外管内并具有第一端部、第二端部和第三长度。第二内管的第一端部邻近外管的第一端部并且第二内管从外管的第一端部延伸并延伸到外管内达第三长度。第二内管的第三长度小于外管的第一长度并大于第一内管的第二长度。第二内管的第二端部可操作以接收混合的水流，并且第二出口位于第二内管的第一端部处并与第二内管的第二端部流体连通以递送来自吸收立管的混合的水流。

根据本发明的另一个方面，每个外管位于地平面以下，并且用于多个吸收立管中的每个吸收立管的外管的第一端部位于地平面处或地平面以上，使得第一入口和第二入口以及第一出口和第二出口中的每个在地平面处或地平面以上。可选择地，外管可以位于地平面以上，并且该系统还可以包括沿着外管的第一长度并围绕外管延伸的外部套筒。

根据本发明的另外的另一个方面，多个吸收立管中的每个吸收立管可以包括可移除的填充材料，所述填充材料被插入在外管内并位于水流的第一流动路径和生物气流的第二流体流动路径两者中，其中填充材料造成第一流体流动路径和第二流体流动路径中的每个混合。填充材料可以是网状物材料(netting material)，所述网状物材料被卷成线圈并插入吸收立管的外管内。任选地，填充材料可以是筛网材料(mesh material)和包含在筛网材料内的松散材料(bulk material)。

根据本发明的又其他方面，每个吸收立管的外管的直径可以在4英寸和30英寸之间。多个吸收立管中的每个吸收立管的外管可以由聚乙烯材料制成，并且多个吸收立管中的每个吸收立管的外管可以被配置成接收在表计至少十磅每平方英寸(at least tenpound per square inch gauge)的压力的生物气流。

根据本发明的另一个实施方案，公开了用于从生物气流分离气态混合物的方法。生物气流被供应到至少一个吸收立管。每个吸收立管包括具有第一端部和第二端部的外管，并且生物气流经由邻近外管的第一端部的第一入口进入吸收立管中的每个吸收立管。水流被供应至每个吸收立管。每个吸收立管包括第二入口，所述第二入口可操作以接收水流，并且第二入口邻近外管的第一端部并与外管的第一端部流体连通。水流在第一分散元件上穿过以将水流分布穿过外管的内部区段，并且第一分散元件位于外管内并位于离开第二入口的水流的第一流体流动路径内。生物气流沿着第二流体流动路径被分布在外管的内部区段中。第一流体流动路径与第二流体流动路径混合以产生纯化的生物气流和混合的水流，并且纯化的生物气流从位于外管的第一端部或第二端部处的第一出口来分配。混合的水流从位于外管的第一端部或第二端部处的第二出口来分配，其中第一出口和第二出口在外管的相同的端部处。

根据本发明的另一个方面，将生物气流分布在外管的内部区段内的步骤可以包括将来自第一入口的生物气流传送穿过位于外管内的内管，其中内管具有第一端部、第二端部、长度和在第一端部和第二端部之间延伸内管的长度的壁；以及经由沿着内管的长度延伸穿过壁的多个开口分配生物气流。第一出口和第二出口两者均位于外管的第二端部处。

根据本发明的另外的另一个方面，将生物气流分布在外管的内部区段内的步骤可以包括将来自第一入口的生物气流传送穿过位于外管内的第一内管，其中第一内管具有第一端部、第二端部、长度和在第一端部和第二端部之间延伸第一内管的长度的壁。第一内管的第一端部邻近外管的第一端部并且生物气流从第一内管的第二端部来分配。生物气流可以在第二分散元件上通过，所述第二分散元件位于外管内并位于离开第一内管的第二端部的生物气流的第二流体流动路径内，以将生物气流分布穿过外管的内部区段。分配来自第二出口的混合的水流的步骤可以包括以下步骤：接收在第二内管的第二端部处的混合的水流，其中第二内管具有第一端部、相对的第二端部和长度。第二内管的第一端部邻近外管的第一端部，第二出口与第二内管的第一端部流体连通，并且第一出口和第二出口两者均位于外管的第一端部处。

根据本发明的又一个实施方案，公开了用于从生物气流分离气态混合物的系统。该系统包括具有第一端部和第二端部的至少一个吸收立管。每个吸收立管包括第一入口和第二入口，所述第一入口可操作以接收生物气流，所述第二入口可操作以接收水流。第一入口和第二入口两者均位于吸收立管的第一端部处。每个吸收立管还包括外管，所述外管有第一端部和第二端部，其中第一端部邻近吸收立管的第一端部并与第二入口流体连通以接收水流。至少一个分散元件位于外管内并位于离开第二入口的第一流体流动路径中，以将水流分布穿过外管的内部区段。第一出口可操作以递送来自吸收立管的纯化的生物气流，并且第二出口可操作以递送来自吸收立管的混合的水流。第一出口和第二出口两者均位于吸收立管的第一端部或第二端部处。

根据本发明的另一个方面，内管可以位于外管内，其中内管具有第一端部、第二端部、长度和在第一端部和第二端部之间延伸内管的长度的壁。内管的第一端部邻近外管的第一端部并与所述第一入口流体连通以接收生物气流。内管从外管的第一端部延伸并延伸到外管内达内管的长度，并且内管还包括多个开口，所述多个开口延伸穿过壁并沿着内管的长度分布以将来自内管的生物气流分配到吸收立管内的水流中。第一出口和第二出口两者均位于吸收立管的第二端部处。

根据本发明的另外的另一个方面，第一内管和第二内管可以位于外管内。第一内管具有第一端部和第二端部，其中第一内管的第一端部邻近外管的第一端部并与第一入口流体连通以接收生物气流。第一内管从外管的第一端部延伸并延伸到外管内一定长度，以分配来自吸收立管内的第一内管的第二端部的生物气流。第二分散元件可以被定位在外管内并位于离开第一内管的第二端部的第二流体流动路径中，以将生物气流分布穿过外管的内部区段。第二内管具有第一端部和第二端部，其中第二内管的第一端部邻近外管的第一端部，并且第二内管从外管的第一端部延伸并延伸到外管内达大于第一内管的长度的长度。第二内管的第二端部可操作以接收混合的水流，并且第一出口和第二出口两者均位于吸收立管的第一端部处。

本发明的这些和其他目的、优点和特征从详述和附图中对于本领域技术人员将变得明显。然而，应当理解，虽然指示本发明的优选的实施方案，但是详述和附图通过说明的方式来给出并且不具有限制。许多变化和修改可以在本发明的范围内做出，而不偏离本发明的精神，并且本发明包括所有这样的修改。

附图简述

本文公开的主题的多个示例性实施方案在附图中被图示，在附图中自始至终，相同的参考数字代表相同的部分，并且在附图中：

图1是并入本发明的一个实施方案的示例性生物气处理系统的示意图；

图2是并入本发明的另一个实施方案的示例性生物气处理系统的示意图；

图3是并入本发明的另一个实施方案的示例性生物气处理系统的示意图；

图4是来自图1的生物气处理系统的吸收立管的前视图；

图5是来自图1的生物气处理系统的闪蒸立管的前视图；

图6是来自图1的生物气处理系统的空气汽提立管的前视图；

图7是图示并入到吸收立管中的填充材料的一个实施方案的在A-A’处截取的图4的吸收立管的截面图；

图8是图示并入到吸收立管中的填充材料的另一个实施方案的在A-A’处截取的图4的吸收立管的截面图；

图9是并入本发明的一个实施方案的示例性应用；

图10是用于释放从生物气流中除去的二氧化碳的排放管的一个实施方案的侧视图；

图11是用于释放从生物气流中除去的二氧化碳的排放管的另一个实施方案的侧视图；

图12是用于释放从生物气流中除去的二氧化碳的排放管的另一个实施方案的侧视图；

图13是根据本发明的另一个实施方案的并入水平吸收立管的示例性生物气处理系统的示意图；

图14是根据本发明的一个实施方案的图13的水平吸收立管的部分截面图；以及

图15是根据本发明的另一个实施方案的图13的水平吸收立管的部分截面图。

在描述附图中图示的本发明的优选的实施方案中，具体的术语将诉诸于为了清楚的目的。然而，不意图将本发明限于如此选择的具体的术语并且应理解，每个具体的术语包括以类似方式操作来完成类似目的的所有技术等效物。例如，经常使用单词“连接(connected)”、“附接(attached)”或与其类似的术语。它们不限于直接连接，而是包括通过其他元件的连接，其中这样的连接被本领域技术人员认为是等效的。

优选实施方案详述

参考以下描述中详细地描述的非限制性实施方案，本文公开的主题的各种特征和有利的细节被更充分地解释。

首先转到图1，图示了并入本发明的一个实施方案的示例性生物气处理系统。生物气流10作为输入被提供至该系统，其中例如可以从厌氧分解工艺产生生物气。例如，厌氧分解工艺可以将食品废物、污水、动物粪便、填埋废物及类似物转化成生物气。生物气主要包括甲烷和二氧化碳与较小百分比的其他成分例如氮气、氧气和硫化氢。甲烷通常以按体积计百分之五十至百分之六十五(50％-65％)的浓度存在，并且二氧化碳通常以按体积计百分之三十五至百分之五十(35％-50％)的浓度存在。由生物气处理系统采用的公开的水洗涤工艺除去二氧化碳和其他微量成分，例如硫化氢和硅氧烷，导致纯化的生物气流具有百分之九十至百分之九十八(90％-98％)的甲烷含量和低至约百分之一(1％)的二氧化碳含量。产生的纯化的生物气流可以被用作天然气的替代燃料，其可以包括在压缩天然气发动机中的用途。尽管本发明将关于用于处理生物气的水洗涤工艺来讨论，但应理解，该系统可以被用于处理其他气体混合物，其中混合物中的一种气体的相对溶解度实质上高于混合物中的其他气体。

生物气流的某些初始加工可以在将生物气流供应至水洗涤系统之前进行。任选的硫化氢除去工艺15例如铁海绵型系统(iron sponge type system)可以与生物气流10被串联地插入，以进行生物气流中存在的硫化氢的初始除去。因为硫化氢是腐蚀性的，所以在初始阶段除去气体限制气体对于通过水洗涤工艺的系统组分的效果。任选地，硫化氢可以以废气排放输出(off-gas exhaust output)的方式从汽提工艺被除去。生物气流还可以穿过过滤器20以除去颗粒内容物。此外，二氧化碳具有随着温度降低和压力增加而增加的溶解度特性。因此，生物气流穿过压缩机25以实现升高的压力。压缩的生物气流30的压力范围可以在表计四十磅每平方英寸至二百磅每平方英寸之间(40psig-200psig)。根据本发明的一个实施方案，压缩的气体的压力范围在约表计一百磅每平方英寸至一百五十磅每平方英寸之间(100psig-150psig)。压缩的生物气流30作为输入被提供至水洗涤工艺。

水洗涤工艺利用水从生物气流除去二氧化碳。根据图示的实施方案，水被提供给容纳罐(holding tank)40，水流50从该容纳罐40被提供至水洗涤工艺。被提供至容纳罐40的水可以被冷冻和/或在压力下以有助于水洗涤工艺。任选地，容纳罐40可以并入冷冻器和/或压缩机，以在供应水流中的水之前将水冷冻或加压。例如，水可以被冷冻至三十五华氏度至六十八华氏度之间(35-68°F)并加压以在压缩的生物气流的约相同的输入压力下与压缩的生物气流30混合。二氧化碳具有比甲烷在水中明显更大的溶解度，并且在增加的压力和降低的温度的情况下，溶解度被进一步改进。因此，将冷冻和/或加压的水流50和压缩的生物气流30提供到吸收立管110中增强二氧化碳从生物气并进入到水中的吸收。

水洗涤工艺以吸收工艺100开始，所述吸收工艺100具有操作地连接在一起以从压缩的生物气流30除去二氧化碳的多个吸收立管110。还参考图4，每个吸收立管110包括多个管。在图示的实施方案中，吸收立管110包括外管112、第一内管122和第二内管132。根据图示的实施方案，管中的每个与其他管同中心。任选地，第一内管122和第二内管132可以被定位成彼此相邻或在外管112内的不同位置处向下延伸。外管112具有第一端部114、第二端部116和第一长度L1。第一内管122具有第一端部124、第二端部126和第二长度L2。第二内管132具有第一端部134、第二端部136和第三长度L3。根据本发明的一个实施方案，吸收立管110中的每个在竖直定向上安装，使得每个管112、122、132的第一端部114、124、134通常被定位在每个吸收立管110的顶部处。第一内管122延伸第二长度L2到外管112中，使得压缩的生物气流30可以被递送到吸收立管110的下节段中。根据图示的实施方案，第一内管122是圆柱形的并在第二端部126处打开。压缩的生物气流30从第一入口140流动并在第一内管122的第二端部126处离开。第二内管132延伸第三长度L3，穿过第一内管122，超出第一内管122的第二端部126，并延伸到外管112中。第二内管132是圆柱形的并且第二内管132的第二端部136包括在外管112的内部和第二内管132的内部之间的止回阀。

每个吸收立管110包括一组入口和出口，以允许水和生物气流入和流出立管110。第一入口140接收压缩的生物气流30并位于外管112的第一端部114上。第一入口140与第一内管122的第一端部124流体连通并建立用于使压缩的生物气流30进入到吸收立管110中的流动路径。第一内管122延伸到吸收立管110中达内管122的长度L2。根据图示的实施方案，第一内管122的第二端部126在邻近第一内管122的第二端部116的分散元件144处终止。第二入口145接收水流50并位于外管112的第一端部114上。第二入口145与外管112的第一端部114流体连通以分配来自吸收立管110的顶部的水流50。如将在下文中更详细地讨论的，水流50经由第二入口145被分配在吸收立管110的内部的顶部处，并且压缩的生物气流30经由第一内管122被分配在吸收立管110的内部的底部处，并且压缩的生物气流30向上穿过吸收立管110中的水流50。当水流50落到吸收立管110的底部时，它与生物气流混合并且压缩的生物气流30中的二氧化碳被溶解到水中。虽然少量的甲烷可能被吸收在水中，但大部分甲烷保持未被吸收并上升到吸收立管110的顶部。由于二氧化碳当其与水流50相互作用时从压缩的生物气流30被除去，因此由于与水混合产生的生物气的流将在本文中被称为纯化的生物气流162。类似地，因为水流50吸收来自压缩的生物气流30的二氧化碳，所以产生的水流将在本文中被称为混合的水流166。

位于外管112的第一端部114处的第一出口160提供用于纯化的生物气流162离开吸收立管的流动路径161。第一出口160与外管112的内部流体连通并接收来自外管112的内部的纯化的生物气流162。第二出口165也位于外管112的第一端部114处，并提供用于混合的水流166的流动路径167。第二出口165与第二内管132的第一端部134流体连通。混合的水流166进入第二内管132的第二端部136并穿过第二内管132向上行进至第二出口165。根据图示的实施方案，外管112、第一内管122和第二内管132中的每个是关于中心轴线同心的。第二内管132位于第一内管122中，第一内管122又位于外管112中。如上文讨论的并且为了图4中的图示的目的，每个管112、122、132的第一端部114、124、134在大体上相同的点处结束。预期的是，在多个实施方案中，第一内管122和第二内管132中的每个的第一端部124、134可以延伸短的距离超出外管112的第一端部114，以有助于在每个管和入口或出口之间的连接。例如，第一入口140被示出通常超出外管的第一端部144正交地连接至第一内管122的壁，并且第二内管132延伸穿过第一内管122的端壁(end wall)以连接至第二出口165。可选择地，第一入口140或第二出口165可以包括被连接至外管112的第一端部114的夹具，并且包括必要的连接以建立从入口和出口至延伸到外管112中的内管的流体流动路径。

每个吸收立管110还包括一个或更多个分散元件，所述一个或更多个分散元件位于流动路径中以有助于压缩的气流30与水流50的混合。当水流50离开第二入口145时，第一分散元件149位于水流50的流动路径147中，并且当压缩的气流30离开第一内管122的第二端部126时，第二分散元件144位于压缩的气流30的流动路径142中。每个分散元件144、149可操作以将压缩的气流30或水流分布在整个外管112的内部中。根据图示的实施方案，每个分散元件144、149是扩散板(diffuser plate)，其中扩散板围绕第一内管122延伸，在内部或外管112中形成盘(disk)。扩散板包括延伸穿过板的多个孔，所述孔允许水和气体流过。孔围绕盘的表面分布，使得水和气体流过且被分布在整个外管112的内部中。预期的是，可以使用其他类型的分散元件而不偏离本发明的范围。例如，一个或更多个喷射管子(sparging tube)可以被操作地连接至第二入口145或第一内管122的第二端部126，并被布置在外管112的内部中以将水和气体分布在整个外管112的内部中。根据另外的另一个实施方案，喷雾喷嘴可以被操作地连接至第二入口145或第一内管122的第二端部126以将水和气体作为雾排放在整个外管112的内部中。根据另外的其他实施方案，可以使用分散元件的各种组合。每个分散元件以较细的射流、流(flow)或液滴的形式分布水和气体以增加存在于外管112中的水和气体的表面积。增加的水和气体的表面积增加了水和气体可以彼此接触的面积，并且从而增加二氧化碳可以穿过其从压缩的生物气流30转移至水流50的面积。

还预期的是，每个吸收立管可以包括在外管112的内部的至少一部分中的填充材料，以进一步增强压缩的生物气流30与水流50的混合。在图4中，示出另外的分散板(dispersion plate)。一个或更多个另外的分散板可以沿着外管112的内部的长度来分布，以当气体和水行进穿过管的内部时不断地再分布气体和水。还参考图7和图8，其他填充材料可以被插入到外管112中。在图7中，柔性材料170被卷成线圈并插入在外管112的内周边和第一内管122的外周边之间。根据本发明的一个实施方案，柔性材料170是网状物材料，例如土工网(geonet)，包括整个材料中的多个孔。当水和气体穿过吸收立管110时，网状物和多个孔产生许多流动路径和碰撞机会，并且从而增加水和气之间的接触。在图8中，筛网材料180可以形成为篮(basket)或袋(bag)，并用于在筛网中容纳另一种松散材料182。松散材料优选地是允许水和气体流过同时增加水和气体之间的接触的材料。任选地，松散材料可以是具有吸收特性的介质，例如活性碳或沸石，它们可以进一步帮助从压缩的生物气流30除去微量成分。筛网和松散材料180、182可作为单元被插入到外管112的内部中以及从外管112的内部移除。柔性材料170以及筛网和松散材料组合180、182两者均有助于填充材料的清洁。柔性材料170可以被移除并展开用于清洁。筛网和松散材料180、182可以从外管112中拉出，并且松散材料分散用于清洁。清洁之后，柔性材料170可以被卷回成线圈并插回到外管112中。类似地，松散材料182可以被放回到筛网材料180中并插入到外管112中。

再次参考图1，预期的是，多个吸收立管110可以被串联地连接。串联地连接吸收立管110的效果是产生压缩的生物气流30穿过其与水流50相互作用的总体较长的管长度，允许较大浓度的二氧化碳从压缩的生物气流30转移至水流50。吸收立管110中的一个被指定为系统中的初始吸收立管并接收在第一入口140处的压缩的生物气流和在第二入口145处的水流50的初始输入。初始吸收立管的第一出口160被连接至另一个吸收立管110的第一入口140，并且初始吸收立管的第二出口165被连接至其他吸收立管110的第二入口145。对于系统中的每个吸收立管重复此连接顺序，直到达到最终吸收立管。在最终吸收立管处，第一入口140仍然接收来自前一个吸收立管的第一出口160的生物气流，并且第二入口145接收来自前一个立管的第二出口165的水流。然而，最终吸收立管的第一出口160提供纯化的生物气流162，并且最终吸收立管的第二出口165提供混合的水流166。当生物气流和水流穿过每个吸收立管前进时，生物气流中的二氧化碳的浓度递增地降低，并且水流中的二氧化碳的浓度从初始吸收立管处的起始水平递增地增加至最终吸收立管处的最终水平。

接下来参考图2，还预期的是，多个吸收立管110可以被并联地连接。压缩的生物气流30和水流50中的每个被分开，并且每个流的部分被供应至每个立管。如图示的，压缩的生物气流30被提供至每个吸收立管110的第一入口140，并且水流50被提供至每个吸收立管110的第二入口145。每个吸收立管的第一出口160被连接至来自每个吸收立管的纯化的生物气流162被组合并从系统递送的接合点(junction)。类似地，每个吸收立管的第二出口165被连接至来自每个吸收立管的混合的水流166被组合并可以被转移用于进一步加工的第二接合点。为了实现与上文讨论的串联连接的可比较的纯化性能，引入到每个吸收立管110中的生物气的体积可以在每个吸收立管之间被分开，同时引入到每个立管中的水的体积保持相同。因此，较大的每单位的水体积对于与相同体积的生物气相互作用是可获得的，允许比当全部的生物气流进入单个立管时在单个吸收立管中除去更大百分比的二氧化碳。

除了确定是否串联地或并联地连接吸收立管110之外，当配置水洗涤系统时考虑许多其他设计标准。如先前讨论的，气体流和/或水流可以被冷却或压缩。另外，评估每个吸收立管110的直径和长度。此外，构建吸收立管的材料必须被确定。

现有水洗涤系统通常使用具有在从二十英尺至六十英尺的范围内的高度和多达六英尺的直径的单个不锈钢容器。容器的大小、构建容器的材料以及容器中的水和生物气的重量还需要结构考虑(structural consideration)，例如支撑重量的加强混凝土基础(reinforced concrete footing)和防止倾翻的水平稳定构件。

相比之下，本发明系统的吸收立管110由非金属材料来构建，并且优选地由塑料或加强的树脂材料来构建。根据本发明的一个实施方案，立管由聚乙烯材料例如高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)制成。任选地，立管可以由聚氯乙烯(PVC)或玻璃纤维制成。该材料比现有材料更轻且更便宜，减少系统成本并使得构建更容易。

接下来参考图9，图示了本发明的一个实施方案在农场处的示例性安装。农场包括厌氧消化器11以分解在农场产生的动物废物。从厌氧消化器11输出的原生物气流10被提供至初始加工阶段12。还参考图1，初始加工阶段12可以包括硫化氢清洁器15、过滤器20和压缩机25。因此，初始加工阶段从原生物气流10除去硫化氢，并且然后过滤并压缩生物气流，将压缩的生物气流30提供至一系列吸收立管110、闪蒸立管210和空气汽提立管310。

立管110、210、310中的每个被安装在沟槽13中并大体上在地平面以下。每个立管的直径优选地在四英寸至三十英寸(4in.-30in.)的范围内，并且长度可以是例如二十英尺(20ft.)。可以使用常规的挖掘方法来挖沟槽并将每个立管插入在沟槽中。任选地，可以使用螺旋钻来将单独的孔钻到地面中，并将每个立管插入到孔的一个中。每个立管的顶部处于地平面处或在地平面以上以提供连接用于将生物气和/或水传送至每个立管并从每个立管传送的管路(tubing)和配件的连接。在每个立管被安装在沟槽13或孔中之后，沟槽或孔可以被回填，使得土地围绕每个立管。围绕每个立管的土地提供许多益处，例如防止户外安装中的紫外线辐射、冷冻水的绝缘以及当立管填充有生物气和水时每个立管的物理支撑。在本发明的替代实施方案中，预期的是，立管可以被安装在地平面以下、地平面以上或其组合。当立管的一部分或全部被安装在地平面以上时，预期的是，一个或更多个外部套筒可以覆盖立管的地平面以上的部分。每个套筒可以为立管的在地平面以上的部分提供UV保护、绝缘、支撑或其组合并不再受地面保护、绝缘或支撑。根据本发明的另外的其他实施方案，立管可以被浸没在水中，其中水类似地为浸没的立管提供某些UV保护、绝缘和支撑。任选地，一个或更多个外部套筒可以与浸没每个立管组合地使用以进一步保护、绝缘或支撑每个立管。

如名称暗示的，水洗涤系统需要水的供应，二氧化碳通过水的供应被从生物气流除去。在某些应用中，例如废水处理系统，可以存在连续的水供应。在图示的实施方案中，容纳罐40被设置成供应水。水可以汲取自池塘或湖泊或以其他方式由井或市政水供应来供应。如先前讨论的，在被抽吸至吸收立管110之前，水可以被冷冻和/或压缩。

水流50和压缩的气流各自以如另外在图1中示出的串联布置进入每个吸收立管110的顶部。在每个吸收立管110中，一部分二氧化碳从压缩的生物气流30转移至水流50。压缩的生物气流30沿着管向下行进至吸收立管的下部部分，并且水流50进入吸收立管的顶部。压缩的生物气上升并且水落在每个吸收立管110中，产生两种流之间的接触。部分纯化的生物气流在初始吸收立管的顶部处离开第一出口160，并且混合的水流166从吸收立管110的底部被内部地抽吸至顶部，并也在吸收立管的顶部处离开第二出口165。串联中的每个随后的吸收立管110在入口处接收来自前一个吸收立管的部分纯化的生物气流和混合的水流，并将另外的二氧化碳从生物气流转移至水流。最终吸收立管110包含在第一出口160处离开的纯化的生物气流。根据图示的实施方案，纯化的生物气流162被提供至其可以用作燃料的容纳罐14。根据其他实施方案并且如图1-3中图示的，纯化的生物气流162可以在使用之前经历某些另外的加工。例如，第一湿度除去容器(first moisture removal vessel)26和/或随后的干燥剂干燥器(desiccant dryer)可以被设置成从纯化的生物气流162除去水。如步骤28中所示的，另外的其他加工步骤可以被设置成抛光气体以除去例如仍然保持在生物气流162中的微量成分或另外的二氧化碳。

混合的水流166可以被排放并且允许二氧化碳自然地消散。任选地，混合的水流可以被排放到罐中用于随后的处理。在另外的另一个实施方案中，富含二氧化碳的水可以被用于废水处理系统中的另一种工艺。然而，在其他应用中，可以合意的是再循环并再使用其中溶解二氧化碳的水。然后，水洗涤系统可以包括闪蒸立管210、空气汽提立管310或其组合。根据图示的实施方案，包括闪蒸立管210和空气汽提立管310两者。来自最终吸收立管110的混合的水流166被设置为闪蒸立管210的输入。如将在下文中更详细地讨论的，闪蒸立管210分离溶解在混合的水流166中的甲烷。第一出口260被连接回至初始加工阶段12，使得从混合的水流166提取的甲烷可以在随后的加工中被回收，并且CO2水流从闪蒸立管210的第二出口265被输出至空气汽提立管310的第二入口340。风扇75将空气排放到空气汽提立管310的第一入口345中。如将在下文中更详细地讨论的，空气汽提立管310将二氧化碳从水流中分离出，并且二氧化碳从第一出口360输出。再生水可以在水洗涤系统中再次使用，并从空气汽提立管310的第二出口365被抽吸回至容纳罐40。

再次参考图1和图2，图示的系统中的每个包括闪蒸立管210和空气汽提立管310两者。还参考图5，图示了示例性闪蒸立管210。在吸收工艺中，少量甲烷可以被吸收到水流中。此甲烷在本文中被称为“滑移气体(slip gas)”。闪蒸立管210被配置成从混合的水流166除去滑移气体并将此甲烷返回至供应以用于随后的加工。将剩余的水流传递至空气汽提立管310，其中二氧化碳可以被除去并且水被再生以用于随后的使用。

每个闪蒸立管210包括多个管。在图示的实施方案中，闪蒸立管210包括外管212、第一内管222和第二内管232。根据图示的实施方案，管中的每个与其他管同中心。任选地，第一内管222和第二内管232可以被定位成彼此相邻或在外管212中的不同位置处向下延伸。外管212具有第一端部214、第二端部216和第一长度L1。第一内管222具有第一端部224、第二端部226和第二长度L2。第二内管232具有第一端部234、第二端部236和第三长度L3。根据本发明的一个实施方案，闪蒸立管210中的每个在竖直定向上安装，使得每个管212、222、232的第一端部214、224、234通常被定位在每个闪蒸立管210的顶部处。第一内管222延伸第二长度L2到外管212中，并且混合的水流166被递送到闪蒸立管210中。根据图示的实施方案，第一内管222是圆柱形的并在第二端部226处打开。混合的水流166从第一入口250流动并在第一内管222的第二端部226处离开。第二内管232延伸第三长度L3，穿过第一内管222，超出第一内管222的第二端部226，并延伸到外管212中。第二内管232是圆柱形的并且第二内管232的第二端部236包括在外管212的内部和第二内管232的内部之间的止回阀。

每个闪蒸立管210包括入口和出口以允许水和气体流入和流出立管210。第一入口250接收混合的水流166并位于外管212的第一端部214上。第一入口250与第一内管222的第一端部224流体连通并建立用于混合的水流166进入到闪蒸立管210中的流动路径。第一内管222延伸到闪蒸立管210中达内管222的长度L2。根据图示的实施方案，第一内管222的第二端部226在邻近第一内管222的第二端部216的穿孔的聚并盘(coalescing disk)246处终止。混合的水流166在第一内管222的第二端部226处被分配到闪蒸立管210中。闪蒸立管210中的压力降低，使得存在于混合的水流166中的滑移气体在外管212中被脱附并释放。然而，剩余的水流继续容纳先前从压缩的生物气流30吸收的二氧化碳。来自闪蒸立管的输出水流将在本文中被称为CO2水流266。

位于外管212的第一端部214处的第一出口260提供用于滑移气体262(即，从混合的水流166除去的甲烷)离开闪蒸立管210的流动路径261。第一出口260与外管212的内部流体连通并接收来自外管112的内部的滑移气体262。第二出口265也位于外管212的第一端部214处，并提供用于CO2水流266的流动路径267。第二出口265与第二内管232的第一端部234流体连通。CO2水流266进入第二内管232的第二端部236并穿过第二内管232向上行进至第二出口265。根据图示的实施方案，外管212、第一内管222和第二内管232中的每个是关于中心轴线同心的。第二内管232位于第一内管222中，所述第一内管222又位于外管212中。如上文讨论的并且为了图5中的图示的目的，每个管212、222、232的第一端部214、224、234在大体上相同的点处结束。预期的是，在多个实施方案中，第一内管222和第二内管232中的每个的第一端部224、234可以延伸短的距离超出外管212的第一端部214，以有助于每个管和入口或出口之间的连接。例如，第一入口250被示出通常超出外管的第一端部212正交地连接至第一内管222的壁，并且第二内管232延伸穿过第一内管222的端壁以连接至第二出口265。可选择地，第一入口250或第二出口265可以包括被连接至外管212的第一端部214的夹具，并且包括必要的连接以建立从入口和出口至延伸到外管212中的内管的流体流动路径。

每个空气汽提立管310也包括多个管。在图示的实施方案中，空气汽提立管310包括外管312、第一内管322和第二内管332。根据图示的实施方案，管中的每个与其他管同中心。任选地，第一内管322和第二内管332可以被定位成彼此相邻或在外管312中的不同位置处向下延伸。外管312具有第一端部314和第二端部316。第一内管322具有第一端部324和第二端部326。第二内管332具有第一端部334和第二端部336。根据本发明的一个实施方案，空气汽提立管310中的每个在竖直定向上安装，其中外管的第一端部314被定位在空气汽提立管310的顶部处。每个内管322、332的第一端部324、334通常被定位在位于空气汽提立管310中的凸缘311处。当空气汽提立管310与吸收立管110和/或闪蒸立管210联合使用时，预期的是，空气汽提立管310上的凸缘311位于与吸收立管110和/或闪蒸立管210的第一端部相同的高度处。第一内管322向下延伸一定长度进入到外管312中。第一内管322在第一入口345处接收来自风扇75的空气流70，并递送邻近空气汽提立管310的底部但高于水可以存在于空气汽提立管310的底部中的水平的空气流70。根据图示的实施方案，第一内管322是圆柱形的并在第二端部326处打开。空气流70从第一入口345穿过并在第一内管322的第二端部326处离开。第二内管332延伸穿过第一内管322，超出第一内管322的第二端部326，并延伸到外管312中。第二内管332是圆柱形的并且第二内管332的第二端部336包括在外管312的内部和第二内管332的内部之间的止回阀。

每个空气汽提立管310包括一组入口和出口，以允许水和气体流入和流出立管310。空气汽提立管310的第二入口340接收来自闪蒸立管210的CO2水流266。任选地，如果不存在闪蒸立管210，那么空气汽提立管310的第二入口340可以接收从吸收立管110输出的混合的水流166。第二入口340邻近空气汽提立管310的顶部定位。根据图示的实施方案，第一中间管341和第二中间管342各自从第二入口340延伸到空气汽提立管310中。第一中间管341向上延伸并邻近外管312的第一端部314进入空气汽提立管310。第二中间管342邻近凸缘311和第一和第二内管322、332的第一端部324、334进入空气汽提立管310。第一中间管341与第一喷嘴343流体连通，所述第一喷嘴343将CO2水流266喷雾到空气汽提立管310的顶部中，并且第二中间管342与第二喷嘴344流体连通，所述第二喷嘴344在沿着空气汽提立管310的中点处将CO2水流266喷雾到空气汽提立管310中。CO2水流266的双重进入点限定空气汽提立管310的分离节段，其然后可以与进入空气汽提立管310的空气流70相互作用以从CO2水流266除去二氧化碳。

如先前指示的，空气流70在第一入口345处提供并进入第一内管322中，建立了用于空气流70进入空气汽提立管310中的流动路径。第一内管322延伸到空气汽提立管310中一定长度，并且根据图示的实施方案，第一内管322的第二端部326在邻近第一内管322的第二端部316处的分散元件349处终止。空气流70在第一内管322的第二端部326处被分配到空气汽提立管310中，如通过空气流动路径367图示的。空气汽提立管310中的压力从闪蒸立管210进一步减小并优选地保持在环境压力。压力的减小降低了二氧化碳在水中的溶解度，有助于从外管312中的CO2水流266释放二氧化碳。空气流70被抽吸到空气汽提立管310的底部中，使得空气流70与被喷雾到立管310的顶部中的CO2水流266相反地升高。空气流70与水滴相互作用以有助于二氧化碳的释放并另外将二氧化碳朝向空气汽提立管310的顶部运送。

位于外管312的第一端部314处的第一出口360提供用于从CO2水流266除去的二氧化碳362离开空气汽提立管310的流动路径361。第一出口360与外管312的内部流体连通并接收来自外管312的内部的二氧化碳362。第二出口365邻近第二内管232的第一端部324定位。如图示的，第二内管332被连接至九十度弯管337并连接至短的出口管338，使得其延伸到外管312的侧面外。第二出口365提供用于再生水流366的流动路径367。第二出口365与第二内管332的第一端部334流体连通。再生水流366进入第二内管332的第二端部336并穿过第二内管332向上行进至第二出口365。根据图示的实施方案，外管312、第一内管322和第二内管332中的每个是关于中心轴线同心的。第二内管332位于第一内管322中，所述第一内管322又位于外管312中。每个内管322、332的第一端部324、334邻近位于外管312中的凸缘311结束。第一入口345和第二出口365被分别连接至第一内管322和第二内管332，并穿过外管312的壁延伸出来。虽然外管312的第一端部314延伸某种距离超出凸缘311，但是预期的是，在多个实施方案中，第二入口340可以用单个中间管直接进入到外管中，并且外管312的第一端部314可以邻近凸缘311定位。任选地，第一内管222和第二内管232中的每一个的第一端部224、234可以向上延伸至外管312的第一端部314或延伸短的距离超出外管312的第一端部314，而不偏离本发明的范围。

还预期的是，每个空气汽提立管310可以包括在外管312的内部的至少一部分中的填充材料，以进一步增强二氧化碳从CO2水流266中的释放。在图6中，另外的分散板349被示出在外管312内间隔开。一个或更多个另外的分散板可以沿着外管312的内部的长度来分布，以当空气流70和CO2水流266行进穿过管的内部时不断地再分布空气流70和CO2水流266。还预期的是，类似于吸收立管110中使用的填充材料的填充材料可以被插入到空气汽提立管310中。再次参考图7和图8，柔性材料170可以被卷成线圈并插入在外管的内周边和第一内管的外周边之间。根据本发明的一个实施方案，柔性材料170是网状物材料，例如土工网，包括整个材料中的多个孔。当CO2水流266穿过空气汽提立管310时，网状物和多个孔产生许多流动路径和用于将CO2水流266分离成更多液滴的机会，并且从而增加暴露于空气的水流的表面积，有助于二氧化碳释放到空气中。在图8中，筛网材料180可以形成为篮或袋，并用于在筛网内容纳另一种松散材料182。筛网和松散材料180、182可作为单元被插入到外管的内部中以及从外管的内部移除。柔性材料170以及筛网和松散材料组合180、182两者均有助于填充材料的清洁。柔性材料170可以被移除并展开用于清洁。筛网和松散材料180、182可以从外管中拉出，并且松散材料分散用于清洁。清洁之后，柔性材料170可以被卷回成线圈并插回到外管中。类似地，松散材料182可以被放回到筛网材料180中并插入到外管中。

从空气汽提立管310中的CO2水流266提取的二氧化碳362可以被直接从第一出口360放气到大气中。然而，存在二氧化碳362流还可能包含其他污染物的可能性。因此，可以合意的是以另一种手段将二氧化碳362排放到环境中，使得可以对二氧化碳流362进行进一步加工。接下来参考图10-12，图示了三种示例性废气排放方法。在图10中，二氧化碳362穿过排放管400被运送到生物过滤器材料405中。生物过滤器材料被堆放在地面410上面，并且排放管400沿着延伸到生物过滤器材料中的长度被穿孔。二氧化碳362被放气到生物过滤器材料中，如通过箭头420示出的。在图11中，对于在地面410上面的某种距离，二氧化碳362穿过排放管400来运送，并且然后埋在地面410下面。排放管400沿着延伸到地面下面的长度被穿孔，并且二氧化碳362被放气到地面内，如通过箭头420示出的。在图12中，二氧化碳362穿过排放管400被运送到在地面410中形成的储水器(water reservoir)415中。储水器415可以是天然存在的，例如池塘或湖泊，或可以通过挖掘地面410挖出的区域来构建。排放管400沿着在水下延伸的长度被穿孔，并且二氧化碳362被放气到储水器中，如通过箭头420示出的。根据本发明的另外的另一个实施方案，可以合意的是提供热氧化单元，并且二氧化碳362和其他微量成分可以在释放到大气中之前穿过热氧化单元。

接下来参考图3，图示了并入本发明的另一个实施方案的示例性生物气处理系统。如上文关于图1讨论的，生物气流10作为输入被提供至该系统，其中例如可以从厌氧分解工艺产生生物气。生物气流的某些初始加工可以在将生物气流供应至水洗涤系统之前进行。任选的硫化氢除去工艺15例如铁海绵型系统可以与生物气流10串联地被插入，以进行生物气流中存在的硫化氢的初始除去。生物气流还可以穿过过滤器20以除去颗粒内容物。此外，二氧化碳具有随着温度降低和压力增加而增加的溶解度特性。因此，生物气流穿过压缩机25以实现升高的压力。压缩的生物气流30的压力范围可以在表计四十磅每平方英寸至二百磅每平方英寸之间(40psig-200psig)。根据本发明的一个实施方案，压缩的气体的压力范围在约表计一百磅每平方英寸至一百五十磅每平方英寸之间(100psig-150psig)。压缩的生物气流30作为输入被提供至水洗涤工艺。

类似于图1和图2图示的实施方案，图3中图示的水洗涤工艺利用水从生物气流中除去二氧化碳。然而，在图1和图2图示的实施方案中，水流和生物气流在彼此相反的方向上(即逆流)流过吸收立管110。在图3图示的实施方案中，水流和生物气流在彼此相同的方向上(即顺流)流过吸收立管110。根据图示的实施方案，水被提供给容纳罐40，水流50从该容纳罐40被提供至水洗涤工艺。被提供至容纳罐40的水可以被冷冻和/或在压力下以有助于水洗涤工艺。任选地，容纳罐40可以并入冷冻器和/或压缩机，以在供应水流中的水之前将水冷冻或加压。例如，水可以被冷冻至三十五华氏度至六十八华氏度之间(35-68°F)并加压以在生物气流的约相同的输入压力下与压缩的生物气流30混合。

在图3的生物气处理系统中，提供了单个吸收立管110。也参考图13，吸收立管110包括多个管。在图示的实施方案中，吸收立管110包括外管112、第一内管122和第二内管132。根据图示的实施方案，内管122、132中的每个是与外管112是同中心的。任选地，内管122、132可以被定位在外管112中的不同位置(例如，沿着内壁)。外管112具有第一端部114和第二端部116。第一内管122具有第一端部124和第二端部126。第二内管132具有第一端部134和第二端部136。外管112还包括第一节段117、第二节段118和第三节段119。预期的是，吸收立管110可以被埋在地面中或浸没在水下面。第一节段117向下延伸，其中外管112的第一端部114可位于表面水平处。第一内管122位于第一节段117中，其中第一内管122的第一端部124通常被定位在外管112的第一端部114处。第二节段118通常在水平方向上延伸，并且第一内管122还包括水平节段128，所述水平节段128在外管112内延伸至少水平方向的一部分。水平节段128包括沿着水平节段128的长度定位的多个穿孔127，压缩的生物气流30可以从所述水平节段128释放到流过外管的水中。第三节段119向上延伸回到表面水平。第二内管132位于外管112的第三节段119中。第二内管132是圆柱形的，并且第二内管132的第二端部136邻近外管112的第二节段118和第三节节段119之间的过渡(transition)定位。第二内管132的第一端部134邻近外管的第二端部定位。第二内管132的第二端部136包括在外管112的内部和第二内管132的内部之间的止回阀，其中止回阀被控制以允许混合的水流进入第二内管132并穿过第二内管被向上汲取和抽出吸收立管110。

吸收立管110包括一组入口和出口，以允许水和生物气流入和流出立管110。第一入口140接收压缩的生物气流30并位于外管112的第一端部114上。第一入口140与第一内管122的第一端部124流体连通并建立用于压缩的生物气流30进入到吸收立管110中的流动路径。如先前指示的，第一内管122延伸进入穿过第一节段117并延伸到外管112的第二节段118中，并且第一内管122的第二端部126位于吸收立管的水平部分中。第二入口145接收水流50并位于外管112的第一端部114上。第二入口145与外管112的第一端部114流体连通以分配来自吸收立管110的第一端部的水流50。水流50流过到达吸收立管的第二端部。压缩的生物气流30被分配到来自第一内管122中的穿孔127的水流中并流向吸收立管的第二端部。当压缩的生物气流30和水流50沿着吸收立管110的水平部分流动时，两种流混合并且压缩的生物气流30中的二氧化碳被溶解到水中。虽然少量的甲烷可能被吸收在水中，但大部分甲烷保持未被吸收并上升到吸收立管110的第二端部。包含从生物气流吸收的二氧化碳的混合的水流166比甲烷重并在转变到向上节段时保持在吸收立管的水平节段的端部处。

位于外管112的第二端部116处的第一出口160提供用于纯化的生物气流162离开吸收立管110的流动路径161。第一出口160与外管112的内部流体连通并接收来自外管112的内部的纯化的生物气流162。第二出口165也位于外管112的第二端部116处，并提供用于混合的水流166的流动路径167。第二出口165与第二内管132的第一端部134流体连通。混合的水流166进入第二内管132的第二端部136并穿过第二内管132向上行进至第二出口165。如上文讨论的并且为了图4中的图示的目的，外管112和第一内管122的第一端部114、124在大体上相同的点处结束。类似地，第二内管132的第一端部134和外管112的第二端部116在大体上相同的点处结束。预期的是，在多个实施方案中，第一内管122和第二内管132中的每个的第一端部124、134可以延伸短的距离超出外管112的任一端部，以有助于每个管和入口或出口之间的连接。

因为当水流和生物气流在相同的方向上行进而不是在相反的方向上行进时，水流和生物气流的相互作用被减小，所以二氧化碳从压缩的生物气流30至水流50的转移以减小的每行进长度速率发生。因此，图3中图示的实施方案更适合于其中吸收立管的长度水平节段是可用的应用。根据一个实施方案，吸收立管110可以被按路线输送到池塘、湖泊或其他可用的水源中。水可以为吸收立管110提供某种保护和/或绝缘。吸收立管可以以许多配置延伸，例如直线、弯曲路径、交替往返路线或其组合，以增加水平节段的长度。预期的是，吸收立管110的水平节段可以在吸收立管110转变成向上节段之前延伸一百英尺或更长。任选地，吸收立管的一部分或全部可以包括外部套筒以提供另外的保护和/或绝缘。如果套筒被安装在水下应用中以减小浮力并帮助沿着池塘、湖泊或其他水源的底部保持吸收立管110，那么套筒还可以为吸收立管110提供重量。

还参考图14和图15，吸收立管110的水平节段可以具有不同的配置。在图14中，内管的水平节段128以围绕管分布的穿孔127来图示。压缩的生物气流30通过穿孔127逸出到在相同的方向上流过管的水流50中。任选地，并且如图15中示出的，外管112的水平节段118可以包括在水平节段118的内部的至少一部分中的填充材料190，以进一步增强二氧化碳从水流50的释放。压缩的生物气流30可以在填充材料190之前被排放到水平节段118中，使得压缩的生物气流30和水流50行进穿过填充材料190，并且从而增加两种流之间的接触。部分混合的流55被图示为沿着吸收立管110的水平节段继续。还预期的是，可以使用两个实施方案的组合，其中内管的水平节段128延伸到具有位于其中的填充材料190的外管112的节段中。

应当理解，本发明并不将其应用限制于本文陈述的构造的细节和部件的布置。本发明能够有其他实施方案并且能够以多种方式被实践或被执行。前述的变型和修改在本发明的范围内。还应理解，本文公开和界定的本发明延伸到从文本和/或附图提到的或清楚的单独的特征中的两个或更多个的所有可选择的组合。所有这些不同的组合构成了本发明的各个可选择的方面。本文描述的实施方案解释了已知用于实践本发明的最佳模式并且将使本领域技术人员能够使用本发明。

Claims (20)

1.一种用于从生物气流分离气态混合物的系统，所述系统包括：

多个吸收立管，每个吸收立管包括：

第一入口，所述第一入口可操作以接收所述生物气流；

第二入口，所述第二入口可操作以接收水流；

外管，所述外管具有第一端部、第二端部和第一长度，其中所述第一端部与所述第二入口流体连通以接收所述水流；

第一分散元件，所述第一分散元件在所述外管内并位于离开所述第二入口的第一流体流动路径中，以将所述水流分布穿过所述外管的内部区段；

第一内管，所述第一内管在所述外管内，所述第一内管具有第一端部、第二端部和第二长度，其中所述第一内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部并与所述第一入口流体连通以接收所述生物气流，所述第一内管从所述外管的所述第一端部延伸并延伸到所述外管内达所述第二长度以分配来自所述吸收立管内的所述第一内管的所述第二端部的所述生物气流，所述第二长度小于所述第一长度；

第二分散元件，所述第二分散元件被定位在所述外管内并位于离开所述第一内管的所述第二端部的第二流体流动路径中，以将所述生物气流分布穿过所述外管的所述内部区段；

第一出口，所述第一出口与所述外管的所述第一端部流体连通以接收所述生物气流并递送来自所述吸收立管的纯化的生物气流；

第二内管，所述第二内管在所述外管内，所述第二内管具有第一端部、第二端部和第三长度，其中：

所述第二内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部并且所述第二内管从所述外管的所述第一端部延伸并延伸到所述外管内达所述第三长度，

所述第三长度小于所述外管的所述第一长度并大于所述第一内管的所述第二长度，并且

所述第二内管的所述第二部端可操作以接收混合的水流；以及

第二出口，所述第二出口在所述第二内管的所述第一端部处并与所述第二内管的所述第二端部流体连通，以递送来自所述吸收立管的所述混合的水流。

2.如权利要求1所述的系统，其中每个外管位于地平面以下，并且用于所述多个吸收立管中的每个吸收立管的所述外管的所述第一端部位于地平面处或地平面以上，使得所述第一入口和所述第二入口以及所述第一出口和所述第二出口中的每个在地平面处或地平面以上。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述外管位于地平面以上，所述系统还包括沿着所述外管的所述第一长度并围绕所述外管延伸的外部套筒。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述多个吸收立管中的每个吸收立管还包括可移除的填充材料，所述填充材料被插入在所述外管内并位于所述水流的所述第一流动路径和所述生物气流的所述第二流体流动路径两者中，其中所述填充材料造成所述第一流体流动路径和所述第二流体流动路径中的每个混合。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述填充材料是网状物材料，所述网状物材料被卷成线圈并插入所述吸收立管的所述外管内。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述填充材料包括筛网材料和包含在所述筛网材料内的松散材料。

7.如权利要求1所述的系统，其中每个吸收立管的所述外管的直径在4英寸和30英寸之间。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述多个吸收立管中的每个吸收立管的所述外管由聚乙烯材料制成。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述多个吸收立管中的每个吸收立管的所述外管被配置成接收在表计至少十磅每平方英寸的压力的所述生物气流。

10.一种从生物气流分离气态混合物的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述生物气流供应到至少一个吸收立管，其中每个吸收立管包括具有第一端部和第二端部的外管，并且其中所述生物气流经由邻近所述外管的所述第一端部的第一入口进入所述吸收立管中的每个吸收立管；

将水流供应至每个吸收立管，其中每个吸收立管包括第二入口，所述第二入口可操作以接收所述水流，并且其中所述第二入口邻近所述外管的所述第一端部并与所述外管的所述第一端部流体连通；

使所述水流在第一分散元件上通过以将所述水流分布穿过所述外管的内部区段，其中所述第一分散元件位于所述外管内并位于离开所述第二入口的所述水流的第一流体流动路径内；

将所述生物气流沿着第二流体流动路径分布在所述外管的所述内部区段内；

将所述第一流体流动路径与所述第二流体流动路径混合以产生纯化的生物气流和混合的水流；

分配来自位于所述外管的所述第一端部和所述第二端部中的一个处的第一出口的所述纯化的生物气流；以及

分配来自位于所述外管的所述第一端部和所述第二端部中的一个处的第二出口的所述混合的水流，其中所述第一出口和所述第二出口在所述外管的相同的端部处。

11.如权利要求10所述的方法，其中将所述生物气流分布在所述外管的所述内部区段内的步骤包括以下步骤：

将来自所述第一入口的所述生物气流传送穿过位于所述外管内的内管，所述内管具有第一端部、第二端部、长度和在所述第一端部和所述第二端部之间延伸所述内管的长度的壁；以及

经由多个开口分配所述生物气流，所述多个开口沿着所述内管的长度延伸穿过所述壁，其中所述第一出口和所述第二出口两者均位于所述外管的所述第二端部处。

12.如权利要求10所述的方法，其中将所述生物气流分布在所述外管的所述内部区段内的步骤还包括以下步骤：

将来自所述第一入口的所述生物气流传送穿过位于所述外管内的第一内管，所述第一内管具有第一端部、第二端部、长度和在所述第一端部和所述第二端部之间延伸所述第一内管的长度的壁，其中所述第一内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部，并且所述生物气流从所述第一内管的所述第二端部被分配；

使所述生物气流在第二分散元件上通过，所述第二分散元件在所述外管内并位于离开所述第一内管的所述第二端部的所述生物气流的第二流体流动路径内，以将所述生物气流分布穿过所述外管的所述内部区段；以及

其中分配来自第二出口的所述混合的水流的步骤还包括以下步骤：接收在第二内管的第二端部处的所述混合的水流，所述第二内管具有第一端部、相对的所述第二端部和长度，并且其中：

所述第二内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部，

所述第二出口与所述第二内管的所述第一端部流体连通，并且

所述第一出口和所述第二出口两者均位于所述外管的所述第一端部处。

13.如权利要求10所述的方法，其中每个外管位于地平面以下，并且用于所述吸收立管中的每个吸收立管的所述外管的所述第一端部位于地平面处或地平面以上，使得所述第一入口和所述第二入口以及所述第一出口和所述第二出口中的每个在地平面处或地平面以上。

14.如权利要求10所述的方法，其中每个吸收立管还包括可移除的填充材料，所述填充材料被插入在所述外管内并位于所述水流的所述第一流动路径和所述生物气流的所述第二流体流动路径两者中，其中将所述第一流体流动与所述第二流体流动混合的步骤包括使所述第一流体流动路径和所述第二流体流动路径中的每个串联地穿过所述填充材料。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述填充材料选自以下中的一种：卷成线圈的网状物材料和在筛网材料内包含松散材料的所述筛网材料。

16.一种用于从生物气流分离气态混合物的系统，所述系统包括：

至少一个吸收立管，所述吸收立管具有第一端部和第二端部，每个吸收立管包括：

第一入口，所述第一入口可操作以接收所述生物气流；

第二入口，所述第二入口可操作以接收水流，其中所述第一入口和所述第二入口两者均位于所述吸收立管的所述第一端部处；

外管，所述外管具有第一端部和第二端部，其中所述第一端部邻近所述吸收立管的所述第一端部并与所述第二入口流体连通以接收所述水流；

至少一个分散元件，所述分散元件在所述外管内并位于离开所述第二入口的第一流体流动路径中，以将所述水流分布穿过所述外管的内部区段；

第一出口，所述第一出口可操作以递送来自所述吸收立管的纯化的生物气流；以及

第二出口，所述第二出口可操作以递送来自所述吸收立管的混合的水流，其中所述第一出口和所述第二出口两者均位于所述吸收立管的所述第一端部处和所述第二端部中的一个处。

17.如权利要求16所述的系统，其中所述外管由聚乙烯材料制成。

18.如权利要求17所述的系统，其中所述外管被配置成接收在表计至少十磅每平方英寸的压力的所述生物气流。

19.如权利要求16所述的系统，还包括内管，所述内管位于所述外管内，所述内管具有第一端部、第二端部、长度和在所述第一端部和所述第二端部之间延伸所述内管的长度的壁；其中：

所述内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部并与所述第一入口流体连通以接收所述生物气流，

所述内管从所述外管的所述第一端部延伸并延伸到所述外管内达所述内管的长度，

所述内管还包括多个开口，所述多个开口延伸穿过所述壁并沿着所述内管的长度分布以将来自所述内管的所述生物气流分配到所述吸收立管内的所述水流中，并且

所述第一出口和所述第二出口两者均位于所述吸收立管的所述第二端部处。

20.如权利要求16所述的系统，还包括：

第一内管，所述第一内管在所述外管内，所述第一内管具有第一端部和第二端部，其中所述第一内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部并与所述第一入口流体连通以接收所述生物气流，所述第一内管从所述外管的所述第一端部延伸并延伸到所述外管内一定长度以分配来自所述吸收立管内的所述第一内管的所述第二端部的所述生物气流；

第二分散元件，所述第二分散元件被定位在所述外管内并位于离开所述第一内管的所述第二端部的第二流体流动路径中，以将所述生物气流分布穿过所述外管的所述内部区段；

第二内管，所述第二内管在所述外管内，所述第二内管具有第一端部和第二端部，其中所述第二内管的所述第一端部邻近所述外管的所述第一端部，并且所述第二内管从所述外管的所述第一端部延伸并延伸到所述外管内达大于所述第一内管的长度的长度，并且其中所述第二内管的所述第二端部可操作以接收混合的水流，并且

所述第一出口和所述第二出口两者均位于所述吸收立管的所述第一端部处。