CN108698871A

CN108698871A - 用于生物处理有机废物和污水的设备和方法

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Publication number: CN108698871A
Application number: CN201680082272.8A
Authority: CN
Inventors: 让-吕克·萨卢斯特罗
Original assignee: Zhu Ya Group
Current assignee: Zhu Ya Group
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: CN108698871B; FR3045594A1; EP3393984A1; US11142474B2; US20180370829A1; WO2017109398A1; EP3393984B1; FR3045594B1; PL3393984T3; ES2878064T3; ZA201804097B

Abstract

本发明的设备包括：‑第一罐(1)，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的分离机构(15)以限定中心隔室或管路(11)、外围隔室或环(12)，以及位于罐的底部的用于搅拌和生物化学交换的隔室(16)，所述用于搅拌的隔室包括搅拌机构(17)；‑第二罐(2)，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的分离机构(25)以限定中心隔室或管路(21)、外围隔室或环(22)，以及位于罐的底部的用于搅拌和生物化学交换的隔室(26)，所述用于搅拌的隔室包括搅拌机构(27)；‑用于将待处理废物供入第一环的机构(ALIM)；‑用于将部分处理过的废物从第一管路转移到第二环的机构(T)；‑用于将处理过的废物排出第二管路的机构(EVAC)；‑用于将废物从第一环循环到第二管路的机构(4、43、44)，其有利地为气动机构。

Description

用于生物处理有机废物和污水的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种通过生物消化处理有机废物和污水的设备，以及运行该设备的方法。本发明涉及一种在具有活塞型半连续进料的多相消化器中有机底物、废物和污水生物甲烷化方案的优化，所述消化器在嗜热条件下可接受高含量挥发性有机材料。本发明特别涉及构成该设备的不同元件的几何形状，以及这些构成元件之间的交换动力学。

背景技术

通过生物消化处理有机材料首先受到这样的生物学限制：该技术试图实现建立并维持对这类生物氧化特有的微生物有利的生态系统的目的。简单地说，可以认为生物消化器在生物反应器系统中接收并维持严格厌氧微生物群，使得其在包含废物或更一般而言液体或置于液体中的固体材料组成的有机底物上生长和繁殖。大多数情况下，在空气中不存在氧气的情况下，这些特定的微生物群会产生生物氧化活性。只有当这种营养学中典型的三种细菌群形成平衡的生态系统时才能进行反应，从而最终在甲烷(CH₄，甲烷生成)中发现在细菌合成代谢过程(水解，然后嗜酸芽胞杆菌和乙酸生成)中作为废物产生的大多数还原等价物(碳原子和氢原子)。所涉及的细菌种类复杂且相对多样，但它们的生物化学特征和其生态学的主要分支是已知的。

它们通常分为三组：

-水解和发酵细菌。

-产乙酸细菌。

-产甲烷细菌。

因此厌氧生物反应器所形成的人造生态系统的管理需要动态干预，以确保某些物理-化学条件，如pH值、温度和氧化还原电位以及营养需求。

-pH值：厌氧消化的最佳pH值位于中性附近。其为各细菌群最适宜pH值的结果：酸化细菌的pH值在5.5和6之间，产乙酸细菌的pH值接近中性，而产甲烷细菌在pH值为6至8的范围内具有最大活性。然而，甲烷化可能发生在微酸性或碱性介质中。

-温度：产甲烷细菌群的活性与温度密切相关。可以定义两个最佳温度范围：嗜温区(35℃左右)和嗜热区(55℃至60℃之间)，这些温度的任一侧的活性均降低。大多数细菌物种已经被隔离在嗜温环境中，但厌氧消化步骤的所有营养群都具有嗜热性物种，其使用与具有相似或优异性能的嗜温性细菌相同的代谢途径。然而，其仍然可以在非最佳温度的不同温度下工作，并且具有较低或较高的性能水平。

-氧化还原电位：该参数表示系统的还原状态，其影响产甲烷细菌的活性。实际上，这些细菌除了缺氧之外，还需要小于330mV的氧化还原电位以开始生长。

-营养和代谢需求：与任何微生物一样，构成产甲烷细菌群的各种细菌都需要足够的大量元素(C、N、P、S)和微量元素供其生长。可以从描述细胞成分的原始化学式(C₅H₉O₃N)来粗略地评估宏观元素的需求。对于产甲烷细菌，培养基中的碳含量(以化学需氧量或COD表示)、氮含量和磷含量的比例COD/N/P必须至少等于400/7/1。

其主要氮源为氨。某些物种可固定氮分子，而其他物种需要氨基酸。氮的需求量占生物质挥发性干重的11％，磷的需求量为氮的1/5。

产甲烷细菌具有高水平的Fe-S蛋白，其在电子传递系统和辅酶合成中起主要作用。此外，细胞中硫的最佳浓度在1mM至2mM(mmol/L)之间变化。这种细菌群通常使用还原形式的硫，如硫化氢。产甲烷细菌可吸收矿物形式的磷。

产甲烷细菌的生长需要某些微量元素。特别是镍、铁和钴。事实上，这些是参与其代谢的辅酶和蛋白质的成分。镁是必不可少的，因为其在甲烷的末端合成反应中发挥作用，并且钠也是必不可少的，其在合成三磷酸腺苷(ATP)的化学渗透过程中发挥作用。

有一些生长因子可刺激某些产甲烷细菌的活性：即，脂肪酸、维生素以及复杂的混合物，如酵母提取物或胰蛋白胨蛋白胨。总之，尽管如今可以正确掌握模拟生物消化过程的“宏观模型”，从而可以概括地预测甲烷的产生程度和形式以及消化物或甲烷堆肥(methacompost)的组成，但这些方法仍然很难实施。事实上，如果需要处理给定的有机废水，每次都需要家庭废物和类似废物的可发酵部分或某些工业有机废物或来自农业部门的可发酵部分，或混合投入(共消化)，以致力于达到最佳生产力。事实上，每种底物都对应于一个最佳的微生物生态系统，生化输出的余地很窄。换句话说，其挑战在于设计和实现这样一种甲烷消化器，其投资少、运行成本低，但功能完善，从而无论输入条件如何变化，都能提供较高的甲烷生产力。

然而，最近对生物消化益处而不是通用性的经验和分析方法已经可以生成一定数量的适用于生物消化技术的功能性规则，这些技术是各式各样的，但不是变量，其中每种都有特殊的适应性，可以处理某种类型的具有不同质量的甲烷堆肥和沼气的废物。

不同的方法

厌氧条件下的生物反应器是一种人工制品，其试图在给定的时间和/或给定的位置优化给定的微生物菌落的生活条件，从而在最短的生物滞留时间内富集，因此在最小生物反应器体积中，由放置在水溶液中或更一般地在不存在气态氧的情况下消化底物产生的甲烷的最大产量。简单来说，可以认为生物消化器由四个主要部分组成：

-密封并且通常是绝热的外壳

-振荡或搅拌装置

-加热消化物的装置

-底物、消化物和沼气的入口和出口装置。

根据实现方法，可以区分两种主要类型的生态系统：

-固定生物质

-游离生物质

在固定生物质消化器中，外壳不仅用于容纳底物并将其与空气隔绝，还用于将厌氧细菌菌落固定在合适的支撑物上。某些液相技术使用沉浸在流体中的自主固定细胞。通常，这种方法的优点在于：尽管所处理的底物流的永久或连续输送，但仍保持了细菌菌株的可用性，其目的是不必重新开始细菌接种或避免用化学添加剂特殊处理菌群。可以使用几种类型的固定方法，例如一些固定方法为在接种前使底物或输入底物的一部分颗粒化并使其在生物消化器的外壳中循环。

一般而言，废物或有机材料的生物氧化操作必须符合若干有效性和生物安全性标准，这些标准通过执行关键设置和调整而进行。因此，在游离或固定的生物质消化器中，使用强化由加热和液体循环产生的活性生物质的方法，并且任选地添加微量元素和pH值校正剂。该方法是适应性的，并且可以根据介质的限制，特别是对于大量存在的营养物进行调整并且可以使细菌菌群的自发能力变得专门化。通过“外部”热量(维持在36℃的嗜温条件或55℃的嗜热条件下)，化学物质(中和酸性或碱性pH)和机械(输送、流化和搅拌)作用可增强生物质的适应性，其随着流量的顺序或连续流动离开封闭空间，并根据生态系统的压力而变化。作为一般规则，生物消化器由此需要很好地遵循由传感器提供的指示，以允许延迟调整人们的响应，或者通过传感器传输的信号的分析和自动处理实时推断效应器的开动。

除了固定生物质和游离种群之间的差异、手动或自动调整之外，还可以区分两种类型的流动动力学：

-顺序加载。

-持续供应。

顺序加载法的主要特点是，其试图在单一剂量的底物的同一封闭区域中建立甲烷消化主要阶段的连续性。换句话说，可以认为，在这种情况下，细菌群从周期的开始到结束在相同的底物上发育，因此不需要消耗能量以适应其生态系统中的意外变化，细菌群在改变生态系统，而不是相反。因此，一旦罐的装载完成，其可以在三天或四天内完成，提供开始水解阶段的最佳条件(温度、pH值、营养、接种)。然后转向酸生成的过渡阶段，以引发乙酸的产生并最终生成甲烷。理论上这种方法具有比连续流动方案更短的水力停留时间(HRT)并且易于控制。一般来说，多个罐必须可以并行运行，并且在填充时一个接一个地启动。在单元故障的情况下，处理可以继续进行。这也是一种罐体较小并且通常接受干物质密度较高的底物的方法。然而，顺序加载需要使外壳和相关设备(如加载料斗、阀门和其他泵)倍增。

连续供应在若干方面与连续加载严格相反。首先，由于生态系统，特别是细菌群具有多样性，或者更确切地说，其可以在同一外壳内，并在同一时间共存，但不一定在生物反应体积、细菌及其辅酶用于循环的四个阶段的同一层或阶段。然后，为了获得足够的HRT，罐的尺寸必须非常大。这导致成比例的能量消耗以维持合适的温度(除了小单元外很少嗜热)尤其是连续搅拌混合物，以防止表面上形成硬壳，并防止在罐底部形成过于密集的沉积物。但必须注意的是，由于中国家庭或农场生物消化器大部分持续供应，这种方法非常陈旧，可以很好地适应均匀有机底物的微沉积，变异性很小。事实上，由于非常小的尺寸(几十立方米)、有质量的废物和稳定的数量，它们很容易维持，因为其不试图实时排放沉积物，而是在液体或浑浊阶段(称为洗出液)的流动，然后可以循环用于扩散。然而，在几个操作周期之后，必须停止这些小单元并清空其沉积物，这些沉积物由于积聚降低了设备的有用体积并且不利于细菌群的发展。除沼气外，只有某些工业方法才能进行生产，其通过倾析和/或挤压可作为固体生物肥料再循环的甲烷消化物(消化物)从中提取高度负荷流体。因此这种方法在工业或家庭层面上的优势在于，其大体上处于接受不间断的废物流或有机负荷较低的污水的能力，其中有中等产量的沼气，且可能再循环所提取的污水和较难处理的甲烷堆肥。

根据上述内容，两种主要类型的方法继续竞争：

-单相。

-差异相。

在第一种情况下，无论生物消化器是顺序型还是连续型、是固定的或游离的生物质，所有的相都产生在相同的外壳中。这个子系统或者通过重力(沉降)来实现，或者通过逆流来实现，并且其占有绝大多数。基本的技术变化涉及底物的顺序混合或线性混合(搅拌，其与脉冲和无限混合相反)，以用于引入底物和提取消化物和洗出液的形式。

在第二种情况和理论下，四个相中的每一个都可以被限制在一个单独的罐中，并且通过机械或液压系统提供在每个阶段结束时通向下一个的改变的底物。实际上，现有技术显然有利于双相系统，其中水解和酸化的发生被限制在第一范围中，而乙酸的生成和甲烷的生成在第二范围中一起被提供。这些多相方法寻求的目的是通过改变优化这些不同生态系统的微观条件来更好地管理各个阶段。更复杂和更昂贵的是，具有不同相的方法在生物可降解性方面具有更好的输出，特别是对于需要高酶形态和/或特定化学或热环境的底物而言更是如此。然而，对于随时间推移均匀且具有不提供任何特定风险的组合物的废物流(特别是在产乙酸阶段)，通常认为这种方法不能提供任何足以使复杂性和所需投资合理化的价值。

最后，根据流动中总悬浮固体(TSS)的浓度对三种生物消化器进行区分，即悬浮在消化器中的干物质(DM)的比例：

-DM低浓度，TSS低于10％。

-DM中等浓度，TSS为15％至20％。

-DM高浓度，TSS为22％至40％。

低TSS含量的生物消化原理的应用以工业或生活污水作为主要输入，例如城市污水废水处理厂的情况就是如此。应用于处理这些液流的生物消化器具有特定的构造，其原理在于使用生物消化器作为沉淀罐，其中TSS被保留并经过厌氧处理，同时净化水从中排出。更清楚地说，由于生物消化器集成了被动或主动倾析系统和用于易消化DM的厌氧保留/降解系统，因此TSS的生物滞留时间(BRT)远大于输入流的水力保留时间(HRT)。

这样，这些生物消化器不适合处理固体有机废物，除非将固体有机废物粉碎并置于溶液中，使得污水总是构成大部分的输入。根据这些规则，沼气和甲烷堆肥(这里为污泥的形式)的生产量相对较低，但它们的主要净化能力非常好，并且它们的能量与沼气的热电联产平衡。最终，随着消化液(洗脱液)转售为液体有机肥料，这些子系统的生产率得到改善。可应用的最大体积负荷为约2至5kg COD/m³/d。

中等浓度TSS的生物消化器的类型是最常见的，在这种配置下，将固体可消化底物置于溶液中，其中固体可消化底物的重量为水的重量的2到3倍。这种置于溶液中的有机物密度形式对应于试图寻求可消化物的量、其在消化器外壳中的粘度和其聚结、以及厌氧介质容纳并保持降解细菌种群的能力之间的平衡，从而避免由于生物化学饱和而将其抑制的风险。事实上，由于细菌活性在最佳条件下起作用，因此不需要使消化物紧密，只要其可以在生物消化的不同阶段发生时能够移动即可。因此，该方法适用于处理固体有机废物中的可消化部分以进行有效的上游分选，从而除去不期望的和相对精细的粉碎物，由此使可消化物质进行水力输送并使细菌繁殖多样性高。对于连续加载而不是顺序加载的方法，更适合的是，DM中等浓度的原理特别有利于固定的生物质系统，这是因为底物的流动具有足够大的流速来消耗驻留的菌群。一般来说，施加的体积负荷可以达到15至20kg COD/m³/d。水力停留时间在4到5周之间变化。在这种配置下，沼气的产量较好，并且以沉降的纤维材料形式的甲醇堆肥的生产是正确的，但如果不是离心则需要至少进行倾析。

会由具有低消化率的大量固体部分形成一些有机废物的沉积物。显然，DM的质量很大，但DM上挥发性有机物质(VOM)的比例并不大。由于不能有效地集中这种废物的VOM，因此适合采用能够进行厌氧处理的技术，并设计一些生物消化器用于这种类型的应用。它们被称为DM高浓度。

这些应用的特异性在于改进和搅拌底物的方法，以及其几乎完全是顺序装载的生物反应器并具有游离生物质，但是具有接种。一般来说，有必要注意的是，当超过一定的VOM含量阈值时，存在过载的风险，这可能抑制甲烷的生成，其对于富含动物蛋白质(屠体和脂肪)的废物特别有效。此外，施加的体积载荷可以达到40kg COD/m³/d。水力停留时间在2至3周之间变化。

必须考虑到这一事实，即当超过3g/L时，氨(NH₄ ⁺)是甲烷生成的抑制剂。同样已知的是，对于其中比值C/N小于或等于20并且OM的VOM含量为约60％的废物，NH₄ ⁺的极限必须不超过3g/L。

维持有机底物低于此阈值的最常用技术包括将过量富含蛋白质的废物(内脏、鱼、奶制品、屠体和其他肉类废物)与碳底物混合。混合物控制方法的替代方案是通过使其进行强烈的嗜热好氧发酵的预先阶段来降低废物的VOM含量(尤其是氨的比例)，但后者在任何情况下都需要肉类废物与碳底物混合。

在WO-A-2011/017420中，已知由两个串联放置的模块形成的生物反应器，其中每个模块包括并排放置的隔室。待处理的有机物质经由入口导管进入第一模块的下部。然后在这些隔室的每一个的下部注入的气流的假定作用下(其假定产生上升的对流)，该有机物质在这个模块的隔室内循环。

在第一个模块内的行程中，形成醋酸盐。然后使底物进入第二个模块，其中沿着第二模块的构成隔室按照相似的路径行进。在第二个模块的下游，生成甲烷。

然而，这种已知的双相解决方案具有某些缺点。事实上，WO-A-2011/017420中描述的设备对于处理具有高固体含量的底物而言是不令人满意的，但对于高度稀释的底物而言是相当合适的。事实上，通过从一个单元到另一个单元而获得的搅拌方法不适用于高度混浊的材料，其中由于系统底部和上部流动边缘会产生湍流，因此沉降会增加。一旦浊度达到临界阈值，该设备则易于出现堵塞现象。只有载有轻微细颗粒的液体部分才能在通过气流移动而完全穿过设备，而最重的部分倾向于沉降在下部，从而产生阻塞区域，这样便快速地阻止了气流的良好流动。这种设备需要设置强大而快速的气流，这往往会产生强烈的湍流，因此不利于建立合适的生化反应。另外，这种高速流动不允许有足够的生物滞留时间(BRT)。

发明内容

鉴于以上所述，本发明旨在克服上文提到的现有技术的缺点。特别地，其目的为提供这样一种设备，其紧凑性得到改善，特别是由于其包含更少数量的构成元件并且其输出得到改善，因此更加坚固。本发明还旨在提供这样的设备，其从根本上有利于所提出的技术手段的多功能性和模块化，以提供比市场上的平均报价更有利的投资/生产率之比。

为此，本发明的目的是提供一种处理有机废物(特别是含有低含量或高含量的弱聚合挥发性固体的有机废物)的设备，以生产沼气并回收至少一部分生产的沼气，所述设备包括：

-第一罐，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的第一分离机构以限定第一中心隔室或管路、第一外围隔室或环，以及用于搅拌和生物化学交换的第一隔室，所述第一隔室在所述罐的底部提供了所述第一中心隔室和所述第一外围隔室之间的连通，所述用于搅拌的第一隔室包括第一搅拌机构，

-第二罐，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的第二分离机构以限定第二中心隔室或管路、第二外围隔室或环，以及用于搅拌和生物化学交换的第二隔室，所述第二隔室在所述罐的底部提供了所述第二中心隔室和所述第二外围隔室之间的连通，所述用于搅拌的第二隔室包括第二搅拌机构，

-用于使待处理废物进入第一环的进入机构，如果所述罐是圆筒形的，其有利地在所述第一环(如果其具有方形或矩形截面的话)的四个面上在盘的四个象限处均衡分布，

-用于将部分处理过的废物从第一管路转移到第二环的机构，如果罐是圆筒形的，其有利地在所述第二环(如果其具有方形或矩形截面的话)的四个面上在盘的四个象限处均衡分布，

-用于将处理过的废物排出所述第二管路的机构，

-用于将废物从所述第一环循环到所述第二管路的机构。

根据该设备的其他特征，单独或根据任何技术上允许的组合：

-用于循环废物的机构包括用于循环废物的气动装置，

-用于循环废物的机构包括泵送的非破坏性装置，

-用于转移部分处理过的废物的机构限定了用于生物化学交换和转变的区域，

-用于循环的气动机构包括：用于加压气体的机构，所述气体有利地为厌氧气体如沼气、氮气或二氧化碳，所述装置特别为压力罐；以及至少一个用于将来自所述用于加压的机构的气体输送到所述第一环和/或第二环的导管，

-气动机构包括排空到第一环中的第一气动机构以及排空到第二环中的第二气动机构，

-搅拌机构包括至少一个用于输送搅拌气体的导管，所述气体有利地为厌氧气体如沼气、氮气或二氧化碳，其中所述导管具有设置在相应环的侧壁上的喷嘴，

-用于转移部分处理过的废物的机构包括连接所述第一罐出口和所述第二罐的入口的转移管线，其中所述出口的高度高于所述入口的高度。

-所述设备还包括用于漂浮沉积物的机构，所述机构设置在至少一个管路的底部附近。

-所述用于漂浮沉积物的机构包括至少一个用于输送微鼓泡气体的导管，所述微鼓泡气体有利地为厌氧气体如沼气、氮气或二氧化碳，并且所述导管具有至少一个设置在相应管路的底部附近的微鼓泡装置。

-所述设备在其嗜热或嗜温的构造中包括用于加热罐的机构，

-所述用于加热的机构包括布置在所述环的内壁上和/或这些环的底部上和/或所述管路的底部上的至少一个辐射管网络。

-所述设备包括单个第一罐，该第一罐包括单个中心隔室和单个外围隔室，所述设备还包括单个第二罐，该单个第二罐包括单个中心隔室和单个外围隔室。

-对于每个罐，所述中心隔室和所述外围隔室仅在所述罐的底部通过所述用于搅拌和生物化学交换的隔室的中间而连通。

本发明的目的还在于提供一种实施如上文所定义的处理有机废物的设备的方法，所述方法包括以下步骤：

-将待处理废物纳入所述第一罐，

-在所述第一环中进行水解步骤的至少一部分，并且在所述第一管路中进行酸生成步骤的至少一部分，

-将部分处理过的废物从所述第一管路输送到所述第二环，

-在所述第二环中进行乙酸生成步骤的至少一部分，并且在所述第二管路中进行甲烷生成步骤的至少一部分，

-将处理过的废物排出所述第二管路。

根据该方法的其他特征，单独或根据任何技术上允许的组合：

-激活所述用于循环的机构，以使废物从所述第一环循环到所述第二管路。

-从所述处理过的废物中提取富含沼气的气体部分，并将所提取的气体部分的至少一部分送回到至少一个罐中。

-从所述处理过的废物中提取富含二氧化碳的气体部分，并将该富含二氧化碳的气体部分的至少一部分送回到至少一个罐中，

-将存在于所述第二罐中的一部分废物排出，然后将另一部分废物纳入所述第一罐中，并且排出的部分和纳入的部分具有基本相同的体积,

-激活加热回路，所述加热回路通过借助本身已知类型的任何合适的装置，优选通过回收发电机所散发的热量，加热其中所包含的传热流，从而形成一个封闭且完全密封的回路，其中所述发电机消耗所述设备生产的全部或部分生物甲烷,

-对于每个罐，所述中心隔室和所述外围隔室分配有不同的接收容量，因此具有不同的生物滞留时间

-仅通过气动力将所述底物从所述第一外围隔室连续转移到所述第一中心隔室，然后转移到所述第二外围隔室和所述第二中心隔室，并且最终转移出所述第二中心隔室。

本发明涉及一种连续供给活性类型的厌氧多相消化的设备和方法，其具有高含量的挥发性有机固体，具有固定的或游离的生物质且优选为嗜热性的。一方面，根据本发明的设备来自特定的结构设计，另一方面，根据本发明的方法强调用于在生物反应器内传送底物和流体的特定模式。

特定结构设计的应用使得可在单个生物反应器内划分出四个单元，每个单元内均会发生厌氧生物消化的四个主要阶段中的几乎一个阶段。由于第一个遮蔽物与第二个是同心的，并且第三个遮蔽物与第四个遮蔽物同样是同心的，所以这四个单元首先两两相互作用。另外，每对同心单元在其底部处包括在沉积阶段的共同体积的过渡和水平生物扰动作用。

根据配置有利地调整辐射加热回路，以传输根据嗜热或嗜温构造带来并保持的传热流体。

最后，第二对单元有利地包括从顶点到低点的具有沉积动力学的生物扰动区。生物扰动区中存在非常丰富的生物化学和细菌交换。

根据本发明的有利特征，底物的气动搅拌、微鼓泡和循环系统不会破坏在每个相体积内特异形成的微生物生物群，而是将其保留在自发造粒的结构中。这为根据本发明的方法提供了显著的有效性。

根据本发明的设备和处理方法清楚地与WO 2011/017420的教导不同。WO 2011/017420中描述的系统是双相系统，而本发明的设备和方法是具有四个物理上分离并顺序地结合在活塞系统中的设备和方法。这里存在第一环，其在罐的底部与第一管路连通，其通过顶管独立地与第二环的顶部连通，其仅在罐的底部与第二管路2连通，其通过导管与专门在罐顶部连通的装置来挤压消化液。

在WO 2011/017420的方法中，由于恒定的搅拌和包括开放管的内部结构，实际上不可能确定第一个储罐是否更适合于有利于水解或酸化生成，而内部隔室在顶部和底部是开放的，这个生物储罐的体积在这些阶段中的一个或另一个阶段中不是专属的。第二个罐也是如此，乙酸的分解和甲烷生成是不可分离的。在这种方法中，相分离明显是物理化学的而不是生物化学的，因为通过鼓泡进行的搅拌和罐的内部结构似乎使漂浮材料与沉降材料分离，而不是为厌氧消化方案的四个生物化学阶段期间分离的体积中的底物预留单独且连续的生物滞留时间。

总而言之，根据WO2011/017420A2的方法围绕管状结构组织，所述管状结构构造两个独立的生物储存槽，在每个生物储存槽的内部安装三个在其两端开口的管，因此没有在每个生物储存槽内分离底物。本发明将其两个生物储槽中的每一个构成两个体积，即环和管路，其仅在生物调节区中的生物罐底部进行连通，所述生物扰动作用区提供相变。因此，本发明严格地组织四个体积，每个体积具有不同的接收能力，因此具有不同的生物滞留时间。在本发明的方法中，将底物从第一体积1连续传递到第二、第三和第四体积，然后仅可通过根据本发明进行的气动强制从第四体积转移到消化器的出口。

WO2011/017420A2的方法进行恒定的气体搅拌，其将操作与无限混合内容物的消化器中实现的操作同化。如此，WO2011/017420A2的两个生物罐中的每一个都经历底物的永久性对流运动，并且经由从同一罐内的一个管溢流到另一个管的溢流输送。在这种方法中，在第一个罐的入口处添加一定剂量的底物，这决定了从第一罐到第二罐的经由虹吸的重力流动。

本发明的方法通过完全不同的方式，其使用搅拌气体在闭合环的气体层的上部产生足够的压力，以通过在其上部打开的管中的反应而引起与给入系统中的主底物剂量的体积相对应的给定量的底物。当在生物容器中循环的气体回路关闭时并且第一根管的顶部连接到第二根环的表面(顶部)的管打开时，可获得超压。同样，当其需要进行消化物的排放时，积聚在第二环的气体层上的压力对容纳在该环中的底物的体积施加推力，该环通过反应在其上部已经打开的第二个管中上升，该管到达用于挤压消化物的装置。与WO2011/017420A2方法相反，根据本发明，在引入进入的底物到达第一环之前，必须从第二管排出与进入材料相当的体积。总之，WO2011/017420A2的方法是具有悬浮材料和连续重力进料的分离两相的无限混合消化器，而本发明的方法是具有四相的活塞式消化器，并且具有强制的半连续进料。

WO2011/017420A2的方法使用与特斯拉类型的气体泵相关的泡沫分离器，该泡沫分离器调动鼓泡气体，所述装置也进行漂浮在罐中的材料的局部排出。相反，本发明的方法在环的底部或每个生物罐的管中分别引入厌氧气体，从而在低压下产生微鼓泡。后者将生成在该底部区域所需要的生物扰动条件，以安装和保持局部混合参数，并且其中微扰动允许生化相变。在根据本发明的方法中，混合器作用的鼓泡全部沿立管柱进行。也可以通过在没有达到将导致底物从管中溢出的全部输送点的环的气垫中产生压力条件并通过脉冲或抽动来进行搅拌，并通过快速释放该压力以产生垂直回流效应，该效应非常有利于通过下塔中的突然抽吸来搅拌和混合浮体元件。

WO2011/017420A2的方法由于其构造专门设计用于液体或稀释的底物，而本发明的方法使其本身同样完美，并且特别适用于具有中等和较高的总固体含量以及甚至高粘度的底物。因此对于该先前方法公布的温度的处理为罐1：1℃，罐2：55℃。相反，本发明的方法有利于环1中的特定细菌群(假单胞菌)通常保持在40℃，而同心的管1通常保持在35℃，同样，当管2通常达到55℃时，环2通常保持在50℃至52℃之间。在本发明的方法中这种温度调节是自动的，并且可以通过在单独的辐射浸入式管中进行的罐底部的热传递。另外，特别是在管路中，温度的精细管理和搅拌气体的流动使得可以进行所需的热鉴别。

附图说明

图1至4示出了本发明的实施方案，但其不限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明的废物处理设备的示意图；

图2示出了属于图1设备的两个处理罐的放大图的正视图；

图3示出了这两个处理罐的俯视图。

图4是这两个罐的横截面图。

本说明中使用了以下数字标号：

具体实施方式

在图1中以一般性示出根据本发明的废物处理设备。其首先包括两个处理罐1和2，将参照图2更详细地描述处理罐1和2。

在实例中示出了整体上相同的罐1和2的矩形截面。作为替代方案，可以预期罐1和2具有其他形状，特别是具有不同截面的平行六面体，或者是具有圆形截面的圆筒体或具有椭圆截面的假圆筒体。罐的尺寸适合于要处理的底物流的性质和量。

各罐1或2限定了中心单元(或隔室)11或21，也称为管路。后者被环形外周单元(或隔室)12或22包围，也称为环。在所示的实例中，各管路和各环是相互同心的。

各罐1或2包括底部13或23、盖14、14'或24、24'，以及连接该底部和该盖的外护套19或29。形成相应环的外围壁的护套由四个机械元件组成，即从外部到内部分别为：

-与上述底部相关联的垂直外表皮，以提供外骨骼功能；

-可以固定在该表皮的外表面或内表面上的绝缘层；

-布置在该表皮的内表面上和单元底部处的预热回路；

-密封外壳，可以通过外壳本身的内表面形成密封外壳(如果外壳的材料本身适用于该外壳)，或者可以通过涂料或密封涂层或由塑料板的薄膜或焊接组件形成；

-由凸面法兰构成的组件边缘，该组件边缘在外表皮的顶部周边上方延伸，以配合凹面法兰(其在盖的底部周边上延伸)的组件边缘；

-插入到外表皮的法兰和盖的法兰之间的压缩密封件。

各盖覆盖了容器的整个容积，但严格区分了各环的体积和管路的体积。为此目的，隔离壁15或25由盖沿着朝向底部的方向延伸。应当注意的是，各壁15或25并不在罐的整个高度上延伸，以在底部附近限定所谓的共用区16或26。在所示的实例中，各壁15或25被缺口15'或25'挖空，以在相应的环和管路之间提供这种连通。重要的是要注意，缺口区域的构造易于改变，以调整环和管路之间的连通动态。

两个盖14、14'或24、24'的相同之处在于：两个盖中的每一个都包含两个同心部分，其中第一个盖14或24覆盖相应的环12或22，并且第二个盖14'或24'覆盖相应的管路11或21。在任何情况下，该盖密封相应的罐的内部容积。另一方面，这两个盖在功能上是不同的，尤其如图2和3中所示。

事实上，第一个盖14的外周部分具有经由供应管线ALIM(图3)的原始底物入口E1(图2)。此外，该第一个盖14'的中心部分具有出口S1(图2)，以确保经由传输管线T(图3)从第一管路传送到第二环。然而，第二个盖24的外周部分具有经由上述管线T的部分生物消化底物入口E2。应当注意的是，出口S1相对于入口E2升高，以有利于借助于底物的重力在这两个罐1和2之间的进行传输。

最后，该第二个盖24'的中心部分具有出口S2(图2)，以通过EVAC管线将底物从第二管排出到设备的后处理区域，特别是消化物的扭绞区域。该出口S2也是升高的，以有利于通过底物的重力进行排放。

此外，两个导管31和31'可以使沼气和下文将描述的微泡气体从罐中排出。此外，经由管线43和44向各盖的外周部分供应循环气体，该循环气体能够使废物在罐内循环。该外周部分还具有搅拌气体出口，其经由管线47和48与沼气的过滤或再循环装置连通，这也将在下文中进行描述。

两个罐1或2中的每一个罐均朝向其底部设置有稍微凹入的密封双层底部。该双层底部包括具有一系列喷嘴的搅拌装置17或27，以及具有微孔陶瓷盘的微鼓泡装置17'或27'。这些喷嘴和这些盘本身是已知的类型，因此在图2中以图解方式将其示出。

根据本发明的设备还包括传统类型的不同机械构件，其中一些在图1中示出。

首先，在第二个罐的出口处用于挤出底物的系统在所示的实例中以绞拧螺杆3的形式进行。作为替代方案，可以提供离心机或简单的倾析外壳。该螺杆3经由上述EVAC排出管线连接到第二个罐，从而能够输送从罐2排出的底物。该螺杆具有两个出口，即，用于消化物的出口32和用于洗出液的出口33。在应用输入固体含量很低的方法的情况下，在固定的生物质配置中，通常避免这种用于扭绞的装置，或用切向或过滤系统代替。

此外还具有储存器或压力罐4，其通过上文中的导管31和31'连接到管路，其能够输送从罐2中排出的沼气。该罐4具有两个出口，其中一个出口41与过滤装置5连通，过滤装置5将在下文中更详细地描述。

此外，沼气的多个回收管线从罐4的另一个出口42延伸出去。包括：

-前述在环12的上部中离开的管线43，

-前述在环22的上部部分中离开的管线44，

-在管路21的底部离开并向微型鼓泡装置27供应的管线45，

-以及向设置在罐2的外侧壁上的搅拌喷嘴供应的管线46。

沼气的过滤装置5具有从甲烷CH₄中分离CO₂的功能。其可以采取水溶解单元或任何其他等效装置的形式。该装置5通常通过ATEX级别的液压泵提供真空。其具有用于过滤甲烷的出口管线51以及两条回收管线：

-在管路11的底部离开并向微型鼓泡装置17供应的管线52

-向设置在罐1的外侧壁上的未图示的搅拌喷嘴供应的管线53。

现在将在下文中阐述上文描述的设备的实现。应当注意的是，除了图中所示的机械构件之外，设备还包括未示出的附加构件。它们是常规类型的构件，并且不是本发明的一部分，因此它们在前述实现的框架中被简洁地描述。

在引入处理罐之前，废物经历了常规类型的破碎，以将其尺寸降低至粒径不超过25mm。可以在装有加料斗的双轴刀片的慢速破碎机装置中进行这种破碎。后者通常配有盖，可为操作员提供保护，并配备一个液压开关，其可以提升并清空120升或240升的垃圾桶(ISO)。

在上述破碎机的下游接纳废物(也称为“底物”)并将其容纳在预加热和混合系统中，该系统(例如)由通过重力与该碎废物一起加载的罐构成。该罐可以接收通常达到55℃的稀释液，该稀释液由在该方法下游形成的洗脱液和水的混合物组成。该罐通常设置有管状网络，其中循环加热介质从而对预热的稀释底物提供确定的加热，使得整体达到55℃的目标温度。

为了支持所引入的底物的预热和罐的绝热，加热回路的温度比目标温度高几度，即58℃或38℃，直到达到由传感器测量的目标温度为止，这使得流体循环停止。此外，一旦传感器返回温度下降的指示，传热流体立即被加热并再循环以抵消系统的惯性。

也可以提供提升泵，其有利地接受最大粒径为35mm的高度浑浊的流动。该泵用于在第一环的上部为生物反应器提供底物。

通常，底物通过ALIM管线进入，在由管线43接纳的沼气的作用下沿着第一环向下行进。在这个外壳中，其通过厌氧生物氧化(即水解)进行第一步骤，消化。由于第一环中水解厌氧细菌特别密集的存在，从而得以进行第一次转化。在其通过该环期间，由于喷嘴17，从管线53吹送的气体从底部向上产生湍流效应，而不会破坏安装在其中的粒状细菌生物群，并且因此在气体通过环的非浸没体积期间提供搅动功能并且防止在表面上形成外皮。

然后，在由管线43进入的沼气和由管线52吹入的气体的综合作用下，基本上完全水解的底物沿着第一管路11向上行进。由该管线52供应的微穿孔陶瓷盘17的网络输送具有搅拌作用的微气泡流，尤其是导致沉降物的漂浮。这些独立的供应装置可以分别管理环内的分解和搅拌，以及在底物的填充和输送阶段之外或与底物的填充和输送阶段同时进行的漂浮。

在闭合回路中操作搅拌和漂浮装置，以一方面防止排出气体以及防止罐顶部压力过大的风险。应当注意的是，该闭合回路甚至倾向于产生管的真空，特别是在管的顶部中，这有利于该管内底物的上升。当其驻留在该管中时，由于在该封闭体中大量存在嗜酸性厌氧细菌，底物经历第二步骤消化，即酸化。

然后部分消化的细菌通过管线T转移到第二个罐2。它们在经由管线44纳入的沼气的作用下沿第二环向下行进。由于在这种封闭体中大量存在乙酰营养型厌氧细菌，因而进行第三个消化步骤，即乙酰化。在其通过该环时，由于上述喷嘴，从管线46吹出的气体产生湍流效应，并提供与环1中所发生的相同的搅拌功能。

然后，一方面在通过管线44纳入的沼气或CO₂的共同作用下，另一方面经由管线45，底物沿着第二管路21向上行进。如上所述，在第一个罐的情况下，会产生搅拌作用，特别是沉积物的漂浮作用。当其驻留在该管中时，底物进行厌氧消化的最后一步-甲烷生成，其与前面的乙酰营养阶段密切相关，并且由于在该封闭体中大量存在产甲烷厌氧细菌而被优化。

根据本发明，除了相分离之外，在每个罐底部形成的生物扰动区内提供连续的生物化学转变，这是由于在环的低点处底物的混合物体积的持久性达到安装在其中的管的缺口的高度。此生物扰动区在图2中以BIO表示。还要注意存在一个具有沉积动力学的生物扰动区，即从第二个环的顶点到第二个罐的底部区域的重力。

注入气体以规则但短暂的间隔在环或管的高度处流动，在填充和输送阶段之外并且在输送阶段期间产生微生物生物群系的搅拌和非破坏性分解，使得沉降固体颗粒化。在填充和转移阶段期间，注入气体流入管路中，并且在转移阶段之外尽可能多地流入管路，使得沉积物通过漂浮而上升，并有利于其在转移动力学中向上输送。

一般而言，在罐内注入/再循环的气体，即沼气和/或CO₂，通过供应可结合的氢(H₂S)或碳(CO₂)从而提供三种主要的液压和气动功能：循环、搅拌、微鼓泡和生物化学功能。根据生物消化器四个封闭体内的四个不同阶段的底物参数和细菌形态参数，本领域技术人员将特别调整这三个步骤中的每一个的操作条件和进展。操作条件特别选择注入原始沼气、或者将纯度或高或低的沼气注入CO₂或H₂S中或仅注入CO₂中。本领域技术人员还将调整相应的气体流量和相应的气泡直径以实现每个功能。这些步骤的过程尤其包括它们的持续时间、频率、这些步骤之间的可能伴随情况。底物的参数尤其包括它们的性质、浊度、聚结以及流速。

然后经由管线EVAC将基本上被消化的底物排出到螺杆3。然后以本身已知的方式将它们分离成基本上为固体的部分或消化物，其通过管线33提取，以及基本上为液体的部分或洗脱液，其通过管线32提取。

此外，沼气经由管线31朝向罐4的方向排出。该沼气的第一部分经由管线43至46在罐1和2的方向上再循环。该沼气的另一部分经管线41被引导至过滤装置5，在此它被分成由管线51排出的富含甲烷的部分以及由管线52和53循环的富含CO₂的部分。

应当注意的是，在所示的示例中，沼气和CO₂在罐的方向上循环使用。作为替代方案，只有沼气或只有CO₂能被回收。作为另一种选择，沼气和CO₂都可以循环使用，但是在与图中所示的不同的罐的位置被循环使用。

更确切地说，假设处于实施的初始阶段，其对应于首次将底物引入第一个罐1中。如此引入的废物部分首先停留于第一个罐的环中，然后在循环气体的作用下被转移至第一罐的管路中。一旦被填充，管路1就进行到罐2的环2中的转移，其体积等于引入环1中的原始底物的体积。以向系统上游引入原始底物的速率继续填充环2和管路2。一旦管2被填满，即认为处于“正常”实施模式。可以很容易地看出，在这种正常的状况下，根据本发明的方法是连续离散型的，即不是“间歇”类型的处理，但它通常也不是严格连续的，例如在从农业工业类型本身的过程中连续产生底物。

在这种“正常”配置下，工作分两步进行：

-第二环在顶部接收在压力下注入富含沼气或CO₂的沼气。然后密封，其起到压力室的作用，从而发生不可压缩流体的输送，即容纳在第二管路中的底物的上升。第二管路在扭绞螺杆的方向上向外开放，然后起到膨胀管的作用。

-一旦根据上文所述的步骤从第二个罐中排出与待引入到生物反应器中的底物的量相当的流出底物的体积，则在合适的压力下将沼气或CO₂注入到第一环中，以将底物输送到第一管路中。由于第一管路的顶点处对第二环开放，因此底物在膨胀过程结束时经由管线T输送至第二环的顶点。

-在沼气或CO₂注入第二个环的同时，在第二个管路的底部进行强烈而短暂的微鼓泡。当沿管路将剂量转移到膨胀系统中时，这将产生向上的沉积物的驱动。在环1的顶点处于压力下注入沼气的时刻，在第一个罐中进行类似的微鼓泡。

未示出的传感器网络实时测量或针对不同参数获得略微不同的值，例如：不同阶段中底物的温度、pH值、浊度，沼气和纯化的生物甲烷的化学组成、温度、以及相对湿度，并且还包括不同罐中的底物的水平。

未示出的一组可编程逻辑控制器处理从传感器接收到的信号，推断效应器的行为并在远程控制站报告系统的状态。

诸如液压或气动电磁阀之类的未示出的效应器网络调节底物流、消化液，由可编程控制器控制或由操作员直接控制的洗脱液的循环。

未示出的液压网络将洗出液输送到底物转移导管的临界点，作为去凝结液使用。

未示出的加热回路的一部分回路穿过由发电机的冷却装置供能的热交换器，并且因此将热量传递给在设备的加热回路中循环的传热流体。

本发明不限于所描述和示出的实例。这样，在上述实施方案中，用于将废物从第一环循环到第二管路的方式是气动式的。作为未示出的替代方案，可以规定，用于循环废物的这些方式是泵送这种非破坏性方式。在这种情况下，其更具体地是压缩泵或叶片泵的类型，其允许从第一管路1向第二环输送而不破坏细菌生物群。循环废气是优选的，因为它更加有利于被转移的材料，并且因为它不使用任何可移动的机械部件，这种机械部件易磨损并且需要特定的维护。

装置的各种组成部分的尺寸特征首先由一组影响罐的体积(其直径、特别是高度)的物理化学因素确定。因此，这些限制与该工艺的技术可行性有关。

此外，由于预算、环境或文化约束，经济和环境因素也会影响规模。

考虑到底物的转移是向下推力的结果，而该向下推力是由位于环的盖的内表面和容纳于环中的底物的表面限定的腔室中的加压气体产生的，这种气体压力会引起溶解在底物中的气体的超压，即2巴压力的氢气会抑制甲烷消化的四个阶段序列的很大一部分的生化反应，已经通过考虑高度混浊的底物滴定高达总固体的55％，从而确定在两个量级(即环的高度和体积)上对单元进行限制。

事实上，要转移的体积越大，底物越浑浊，推力必须越高以克服产生负载损失的质量和摩擦。

可以实现的构造的可变性非常高，使得实际上不可能以高精度对极限值进行建模，这是因为必须考虑环的宽度、高度、底物的类型以及决定产生负载损失的常规和特别配置的摩擦力的参数。因此，我们采用了总结性实验方法作为确定极限值的原型，这些极限值不能提供该方法的整体可行性领域，而只是为某个可行性区域提供的安全性采用的阈值。

这些尺寸阈值有利地转化为下面的典型值，其在非限制的基础上提供：

-储罐中底物的最大高度：在7米至10米之间。

-环的最大宽度：1.5米至2.5米之间。

-管的最大直径：3米至4米之间。

-底物的最大混浊度：悬浮液中固体总量的55％至75％之间。

此外，发明人考虑需要优化嗜热(55℃)系统的热力学，考虑到超过500m³的热量传递和气动搅拌超过了能源消耗的可接受性阈值，我们已将其设定为生物甲烷回收利用的产能的25％。

作为纯粹的非限制性实例，为了生产适合于发明人目标的商业产品，本发明人已经将刚刚描述的设备分解为几种模型，这些模型根据其处理能力和待处理基底的类型而不同。根据1967年的ISO标准，这些模型中的一个被配置为在“高20’的立方体”类型的两个海运集装箱中进行掩蔽。第一个容器包含生物反应器、与破碎机以及稀释预热罐相连的加料斗、以及供应泵。第二个容器预留给电气柜、控制站、挤出机螺杆、发电机和沼气过滤器。

这种极其紧凑且多功能的设备也是模块化的，因为可以添加多达三个“生物反应器容器”，以根据当时的需要增加设备的处理能力，而技术容器的尺寸不会太大。有了这样的设备，操作员每天可以处理多达1m³的粉碎并稀释的底物，例如约375kg的厨房和服务废物以及来自润滑脂罐的25kg润滑脂。在这种配置下，生物甲烷的产量将为每天约34.5Nm³，液体消化物或洗脱液的产量为每天约0.14m³，挤出后的固体消化物为每天约0.35m³。

Claims

1.一种处理有机废物的设备，特别是处理含有低含量或高含量的弱聚合挥发性固体的有机废物，以生产沼气并回收至少一部分所生产的沼气的设备，所述设备包括：

-第一罐(1)，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的第一分离机构(15)以限定第一中心隔室或管路(11)、第一外围隔室或环(12)，以及用于搅拌和生物化学交换的第一隔室(16)，所述第一隔室在所述罐的底部提供了所述第一中心隔室和所述第一外围隔室之间的连通，所述用于搅拌的第一隔室包括第一搅拌机构(17)，

-第二罐(2)，其包括在所述罐的一部分高度上延伸的第二分离机构(25)以限定第二中心隔室或管路(21)、第二外围隔室或环(22)，以及用于搅拌和生物化学交换的第二隔室(26)，所述第二隔室在所述罐的底部提供了所述第二中心隔室和所述第二外围隔室之间的连通，所述用于搅拌的第二隔室包括第二搅拌机构(27)，

-用于将待处理废物供入所述第一环的机构(ALIM)，

-用于将部分处理过的废物从所述第一管路转移到所述第二环的机构(T)，

-用于将处理过的废物排出所述第二管路的机构(EVAC)，

-用于将废物从所述第一环循环到所述第二管路的机构(4、43、44)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于循环废物的机构包括用于循环废物的气动机构(4、43、44)。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述用于循环废物的机构包括泵送的非破坏性机构。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述用于转移部分处理过的废物的机构(T)限定了用于生物化学交换和转变的区域。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述用于循环的气动机构包括：用于加压气体的机构，所述气体有利地为厌氧气体如沼气、氮气或二氧化碳，所述装置特别为压力罐(4)；以及至少一个用于将来自所述用于加压的机构的气体输送到所述第一环(12)和/或第二环(22)的导管(43、44)。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述气动机构包括排空到所述第一环(12)中的第一气动机构(4、43)以及排空到所述第二环(22)中的第二气动机构(4、44)。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述搅拌机构包括至少一个用于输送搅拌气体的导管，所述气体有利地为厌氧气体如沼气、氮气或二氧化碳，其中所述导管具有设置在相应环的侧壁上的喷嘴。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述用于转移部分处理过的废物的机构包括连接所述第一罐出口和所述第二罐的入口的转移管线，其中所述出口的高度高于所述入口的高度。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括用于漂浮沉积物的机构(52、17；45、27)，所述机构设置在至少一个管路的底部附近。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述用于漂浮沉积物的机构包括至少一个用于输送微鼓泡气体的导管，所述微鼓泡气体有利地为厌氧气体如沼气、氮气或二氧化碳，并且所述导管具有至少一个设置在相应管路的底部附近的微鼓泡装置。

11.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备在其嗜热或嗜温的构造中包括用于加热罐的机构。

12.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述用于加热的机构包括布置在所述环的内壁上和/或这些环的底部上和/或所述管路的底部上的至少一个辐射管网络。

13.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括单个第一罐(1)，该第一罐包括单个中心隔室(11)和单个外围隔室(12)，所述设备还包括单个第二罐(2)，该单个第二罐(2)包括单个中心隔室(21)和单个外围隔室(22)。

14.根据前述权利要求中任意一项所述的设备，其特征在于，对于每个罐(1、2)，所述中心隔室(11、21)和所述外围隔室(12、22)仅在所述罐的底部通过所述用于搅拌和生物化学交换的隔室(16、26)的中间而连通。

15.一种实施根据前述任一项权利要求所述的处理有机废物的设备的方法，所述方法包括以下步骤：

-将待处理废物纳入所述第一罐(1)，

-在所述第一环(12)中进行水解步骤的至少一部分，并且在所述第一管路(11)中进行酸生成步骤的至少一部分，

-将部分处理过的废物从所述第一管路转移到所述第二环(22)，-在所述第二环(22)中进行乙酸生成步骤的至少一部分，并且在所述第二管路(21)中进行甲烷生成步骤的至少一部分，

-将处理过的废物排出所述第二管路。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，激活所述用于循环的机构(4、43、44)，以使废物从所述第一环循环到所述第二管路。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，从所述处理过的废物中提取富含沼气的气体部分，并将所提取的气体部分的至少一部分送回到至少一个罐中。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，从所述处理过的废物中提取富含二氧化碳的气体部分，并将该富含二氧化碳的气体部分的至少一部分送回到至少一个罐中。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，将存在于所述第二罐中的一部分废物排出，然后将另一部分废物纳入所述第一罐中，并且排出的部分和纳入的部分具有基本相同的体积。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其特征在于，激活加热回路，所述加热回路通过借助本身已知类型的任何合适的装置，优选通过回收发电机所散发的热量，加热其中所包含的传热流体，从而形成一个封闭且完全密封的回路，其中所述发电机消耗所述设备生产的全部或部分生物甲烷。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其特征在于，对于每个罐(1、2)，所述中心隔室(11、21)和所述外围隔室(12、22)分配有不同的接收容量，因此具有不同的生物滞留时间。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的方法，其特征在于，仅通过气动力将所述底物从所述第一外围隔室(12)连续转移到所述第一中心隔室(11)，然后转移到所述第二外围隔室(22)和所述第二中心隔室，并且最终转移出所述第二中心隔室(21)。