CN110741072A - 厌氧消化器 - Google Patents
厌氧消化器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110741072A CN110741072A CN201880038482.6A CN201880038482A CN110741072A CN 110741072 A CN110741072 A CN 110741072A CN 201880038482 A CN201880038482 A CN 201880038482A CN 110741072 A CN110741072 A CN 110741072A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chamber
- organic matter
- anaerobic digestion
- concentration
- compartment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims abstract description 212
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims abstract description 203
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 136
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 106
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 102
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 claims description 81
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 80
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 79
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 72
- 230000000789 acetogenic effect Effects 0.000 claims description 71
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 67
- 241000589220 Acetobacter Species 0.000 claims description 61
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 60
- 241000203069 Archaea Species 0.000 claims description 53
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 claims description 39
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 34
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 34
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 33
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 33
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 33
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 33
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 32
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 32
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 22
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 21
- 241000205011 Methanothrix Species 0.000 claims description 18
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 claims description 17
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 14
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 12
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 10
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 241000193751 Methanoculleus Species 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 2
- 241000863391 Methylophilus Species 0.000 claims 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 40
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 30
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 29
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 26
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 25
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 21
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 21
- 230000002053 acidogenic effect Effects 0.000 description 19
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 13
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 12
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005102 attenuated total reflection Methods 0.000 description 6
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 6
- -1 fat) concentration Chemical class 0.000 description 6
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 6
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 5
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 5
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 4
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 4
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 4
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 4
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 3
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 description 3
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 150000003890 succinate salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 2
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 2
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 2
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 2
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 2
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 2
- 239000006047 digesta Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 2
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 2
- 229940005605 valeric acid Drugs 0.000 description 2
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 235000002837 Acetobacter xylinum Nutrition 0.000 description 1
- 241001468161 Acetobacterium Species 0.000 description 1
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M Butyrate Chemical compound CCCC([O-])=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000256244 Heliothis virescens Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001136169 Komagataeibacter xylinus Species 0.000 description 1
- 241001354481 Mansonia <mosquito genus> Species 0.000 description 1
- 241001247900 Marsdenia Species 0.000 description 1
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 159000000021 acetate salts Chemical class 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 230000000378 dietary effect Effects 0.000 description 1
- 235000013367 dietary fats Nutrition 0.000 description 1
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003403 homoacetogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000003531 protein hydrolysate Substances 0.000 description 1
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/20—Heating; Cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/06—Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/09—Means for pre-treatment of biological substances by enzymatic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
厌氧消化装置包括用于在厌氧消化之前和/或期间保留有机物的第一室和用于在厌氧消化期间保留有机物的第二室。将所述厌氧消化装置配置为制冷或加热第一室以抑制第一室中的产甲烷作用。所述厌氧消化装置包括控制器，将其编程以调节厌氧消化过程并因此减少系统扰动。有机物向其中调节了产甲烷作用的第二室流动。本发明公开了一种包含伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌的用于厌氧消化的接种物。
Description
技术领域
本发明涉及厌氧消化装置、在有机物的厌氧消化中使用厌氧消化装置的方法、用于从有机物产生甲烷的装置和方法、用于从有机物产生可再生能源的装置和方法、用于从有机物产生电的装置和方法、水解有机物的方法、和用于有机物厌氧消化的微生物培养物。
背景技术
厌氧消化是指在无氧条件下通过微生物分解有机物的过程的集合。厌氧消化包括将有机聚合物(例如碳水化合物和蛋白质类)生化水解为小的有机分子，以及将这些小分子转化为甲烷、二氧化碳、氮气和氢气和其它副产物。厌氧消化用作可生物降解的废物如食品废物和污水污泥的再循环中的处理工艺的一部分。该工艺通常导致生物气(包含约50％至80％的甲烷)以及液体和固体消化物的产生。由于生物气可以用作燃料，厌氧消化被认为是可再生能量的来源。生物气可以进一步精制以产生生物甲烷，其具有与天然气相似的甲烷含量。消化物可以用作富营养的肥料，以及较高价值的化学产品的来源。
在生物气和生物甲烷的生产中所使用的受控的厌氧消化，通常使用从家用和商用物业收集的食物废物、农场废物、专门的能源作物、肥料和污水污泥的组合以工业规模进行。商用厌氧消化器通常使用对人类致病的微生物，因此其不适合用于家庭环境。致病性水解微生物特别常用于商用厌氧消化器。商用厌氧消化器通常大而复杂，并且通常将难闻的气味释放至周围环境中。
因此，提供安全且实用于家庭环境的厌氧消化器和微生物培养物是有益的。提供可以将消化器进料更加完全地转化为甲烷的厌氧消化器和微生物培养物也是有益的。
发明内容
本发明的第一方面提供厌氧消化装置(例如厌氧消化器)。该装置包括用于在厌氧消化之前和/或期间保留有机物的第一室和用于在厌氧消化期间保留有机物的第二室。所述装置通常配置为(即，在使用中)制冷或加热第一室(即，其内容物)，换言之通常制冷或加热第一室。
第一室的温度(通常调节)制冷或加热至抑制第一室中产甲烷作用的温度(例如将甲烷生成速率降低至低于第二室中的甲烷生成速率的10％、低于5％或优选低于1％)。因此，产甲烷作用主要在第二室中发生。
通过将第一室中的温度降低至抑制由存在的活的产甲烷微生物产生的产甲烷作用的温度，或通过将第一室中的温度升高至抑制由存在的活的产甲烷微生物产生的产甲烷作用或杀死产甲烷菌的温度，可以抑制产甲烷作用。
装置通常配置为将有机物从第一室移动至第二室以及从第二室移动至第一室。由此，将来自第二室的产甲烷微生物移动至第一室，并且在没有制冷或加热第一室的情况下，产甲烷作用将在第一室中显著。
应该理解的是，厌氧消化是指在无氧条件下通过微生物分解有机物的过程。负责厌氧消化的微生物通常包括厌氧细菌和/或厌氧古细菌。厌氧消化通常包括以下过程中的一个或多个：大分子(例如聚合物如碳水化合物(多糖)和/或蛋白质类(多肽)和/或脂质类(如甘油三酯))水解来形成较小分子(例如单糖、氨基酸和/或脂肪酸)；水解产物的产酸作用来形成例如挥发性脂肪酸(VFA)；水解产物的产乙酸作用和/或产酸作用来形成乙酸；水解产物的产甲烷作用、产酸作用和/或产乙酸作用来形成甲烷(CH4)。受控的有机物的厌氧消化用于生物气的生产。生物气是多种不同气体的混合物，但通常包含至少50％的甲烷。生物气还可以包含二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氢气(H2)、硫化氢(H2S)和/或氧气(O2)。
装置可配置为将第一室制冷至等于或低于10℃、或等于或低于8℃、或等于或低于6℃、或等于或低于4℃的温度。
装置可配置为将第一室加热至等于或高于40℃、或等于或高于50℃、或等于或高于60℃的温度。
装置通常配置用于两阶段厌氧消化过程，也就是说，厌氧消化的初始阶段(包括，例如水解、产酸作用和/或产乙酸作用)在第一位置发生(例如，基本上同时)，其后产甲烷作用在与第一位置(即，至少部分地)分开的第二位置发生。在两阶段厌氧消化过程中，水解、产酸作用和/或产乙酸作用通常在(制冷或加热的)第一室中发生，并且产甲烷作用通常在第二室中发生。水解、产酸和/或产乙酸微生物和/或酶(其通常一起负责有机物的水解、产酸作用和/或产乙酸作用)通常可以承受、且实际上可以在比产甲烷微生物更低的温度下繁殖。产甲烷微生物通常在较低温度(例如低于10℃)下被抑制，并且在较高温度(例如高于10℃)下趋于繁殖。第一室的制冷通常意味着有机物可以在厌氧消化期间在第一室和第二室之间移动(反之亦然)，同时确保产甲烷作用主要在第二室中发生而不在第一室中发生。在替代方案中，将第二室加热至足以抑制或杀死产甲烷微生物的温度，但在水解、产酸和/或产乙酸微生物和/或酶起作用的情况下，也可以使产甲烷作用主要在第二室中发生，同时允许有机物在第一室和第二室之间移动(反之亦然)。
本发明人已经发现，通过将产甲烷作用与水解、产酸作用和/或产乙酸作用分开(即，空间上的)，有机物的更完全的产甲烷作用是可行的。这是因为产甲烷微生物对其特别敏感的关键的过程参数例如挥发性脂肪酸(VFA)浓度(在水解、产酸作用和/或产乙酸作用期间产生的VFA(主要是乙酸))、氮浓度和pH可以通过调节消化物在第一室和第二室之间的流动而在其中发生产甲烷作用的区域中更精确地控制。可以优化过程参数以使甲烷输出最大化并控制系统扰动。
因此，第一室和第二室两者通常都是消化室，即，在使用中发生厌氧消化的一个或多个阶段的室。
另外，第一室实际上可以起在厌氧消化之前的有机物的贮存室的作用。当第一室起贮存室的作用的情况下，所述第一室的制冷减缓了保留在其中的有机物的分解，因此减少了难闻气味从装置向周围环境的释放。例如，当该装置用于家庭环境中时，这是重要的。在厌氧消化之前，可能必须将有机物在第一室中贮存许多小时，例如为了利用更便宜的非高峰期供电。
应理解的是，第一室在厌氧消化“之前和/或期间”保留有机物是指第一室在厌氧消化之前或厌氧消化期间两者之一、或厌氧消化之前和期间两者保留有机物。
然而，装置可以包括贮存室，在将废物转移至第一室(在一些实施方案中通过所述巴氏灭菌室)之前，将(通常被浸渍的)废物接收至所述贮存室中。装置可以包括可控泵，该可控泵配置为将有机物转移至第一室中来厌氧消化。可以制冷贮存室。装置可以包括用于制冷贮存室的部件。
装置可以包括制冷第一室的部件。装置可包括配置成制冷第一消化室的热泵。用于制冷第一室的部件可以包括以下中的一种或多种：蒸汽压缩装置(如家用冰箱中通常使用的)、蒸汽吸收装置、热电冷却装置(如珀耳帖冰箱中使用的)。
装置可包括用于加热第一室的部件。因此，水解和产酸作用可以在升高的温度下进行。装置可适于对第一室中的物质进行巴氏灭菌，例如将其加热至高于阈值温度(通常高于或等于40℃、高于或等于50℃或高于或等于60℃)至少预定的时间段(例如一小时以上)。这可以在水解和产酸作用的同时或其后进行。
装置可以包括连接第一室和第二室的缓冲室，有机物通过该缓冲室从第一室移动至第二室。可以将装置配置为对缓冲室中的有机物进行巴氏灭菌(例如，将其加热至预定温度，所述预定温度通常为至少60℃，持续预定时间，例如至少一小时)。
装置可以包括巴氏灭菌室，在将(例如浸渍的)有机废物转移至第一室进行消化之前，将有机废物接收至该巴氏灭菌室中。可将所述巴氏灭菌室加热至高于阈值温度(例如60℃以上)至少预定的时间段(例如一小时以上)。然后，将得到的巴氏灭菌物质转移至第一室中进行水解和产酸作用。
第一室可以是隔热的。第一室可以由隔热材料形成。第一室可以(即，至少部分地)由隔热材料包围。
第二室可以是隔热的。第二室可以由隔热材料形成。第二室可以(即，至少部分地)由隔热材料包围。
第一室和第二室可以彼此隔热。在第一室和第二室之间可以设置隔热材料。
装置通常包括可通过其引入有机物的入口。入口可以延伸(即，直接地)至第一室。入口可为可密封的(即，至少部分地)。入口可包括气密密封件(airtight seal)。密封入口通常抑制难闻气味从装置逸出至周围环境中。
装置通常包括用于在厌氧消化前浸渍有机物的浸渍器。本领域技术人员应理解，浸渍是指切碎或剁碎有机物固体来降低固体颗粒尺寸。浸渍器可包括一个或多个刀片。所述一个或多个刀片可为可旋转的。浸渍器可包括切碎泵。装置可包括其中设置有浸渍器的浸渍室。入口可延伸(即，直接地)至浸渍室使有机物可引入至浸渍室中。可在浸渍室和第一室(或如果存在的贮存室)之间设置管道使(即，浸渍的)有机物从浸渍室移动至第一室。可将浸渍室设置在第一室(或如果存在的贮存室)上方(即，垂直地)使得(即，浸渍的)有机物在重力作用下从浸渍室落入和/或流入第一室(或如果存在的贮存室)中。
装置可包括水源，例如一个或多个喷水器。水源(例如一个或多个喷水器)可配置为(即，在使用中)将水引导(例如喷雾)至浸渍器的至少一部分上(例如一个或多个刀片)。将水引导至浸渍器的至少一部分上通常促进有机物通过浸渍器并减少堵塞。向(即，浸渍的)有机物中添加水通常有助于有机物浆料的形成，以便使存在的有机物更容易厌氧消化。添加水还可以用于调节有机物浆料的氮浓度。
水源(例如一个或多个喷水器)可以配置为(即，在使用中)将水引导(例如喷雾)至第一室中。
管道可在第一室和第二室之间延伸(即，从第一室至第二室，无论是直接地或通过至少一个另外的(例如缓冲)室)，使得有机物可通过所述管道在所述第一室和第二室之间移动。装置可包括有机物流动调节部件(例如有机物流动调节器)以调节有机物通过管道在第一室和第二室之间的移动。有机物流动调节部件可包括泵(例如由泵组成)。泵可以是双向泵，即，使得有机物可从第一室泵送至第二室、和从第二室泵送至第一室。
第一室和第二室可以是彼此相邻(即，水平地)。第一室和第二室之间的管道在所述第一室和第二室之间可实质上水平地延伸。
第二室通常不制冷。
装置可配置为将第二室(例如其内容物)的温度调节至比环境温度(即，周围环境的温度)高。装置可配置为将第二室(例如其内容物)的温度调节至比第一室(例如其内容物)的温度高。装置可配置为将第二室(例如其内容物)的温度调节至比第一室(例如其内容物)的温度高至少10℃。然而，在加热第一室以抑制产甲烷作用的情况下，装置可配置为将第一室(例如其内容物)的温度调节至比第二室(例如其内容物)的温度高至少10℃。
装置配置为加热第二室(例如其内容物)，也就是说可以加热第二室。装置配置为加热第二室(例如其内容物)至高于10℃、或高于15℃、或高于20℃、或高于25℃、或高于30℃的温度。然而，第二室(例如其内容物)被加热的温度可为例如低于50℃或通常低于40℃。由于产甲烷微生物通常在较高温度(例如高于10℃)下繁殖，相对于第一室加热第二室通常促进产甲烷微生物在第二室中繁殖至与制冷的第一室相比为显著更大的程度。
装置可配置为将(例如进料)有机物(例如与产乙酸和产甲烷微生物)从第一室直接或通过一个或多个另外的室(例如缓冲室)转移至第二室中。装置可配置为将有机物(例如与产乙酸和产甲烷微生物)从第二室直接或通过一个或多个另外的室(例如缓冲室)转移至第一室中。装置可配置为将有机物(例如与产乙酸和产甲烷微生物)在第一室和第二室之间直接或通过一个或多个另外的室(例如缓冲室)来回转移(例如循环)。当在第一室和第二室之间移动(例如循环)有机物时，产酸作用和产乙酸作用通常(即，主要地)在第一室中发生，产甲烷作用通常(即，主要地)在第二室中发生(因为制冷第一室时，产甲烷微生物由于低温通常在第一室中较不活跃，当加热第一室时，产甲烷微生物通常在第二室中较不活跃或被高温杀死)。
装置可包括用于加热第二室的部件。装置可包括用于加热第二室的内容物的部件。装置可包括配置成(即，在使用中)加热第二室(例如其内容物)的加热器。装置可包括一个或多个配置成(即，在使用中)加热第二室(例如其内容物)的加热元件。
装置可包括用于搅拌第一室中的有机物的部件。例如，装置可包括设置在第一室内的一个或多个桨叶。所述一个或多个桨叶可为可移动的(例如可旋转的)使得一个或多个桨叶的移动(例如旋转)致使搅拌(例如混合)第一室的内容物。
装置可包括用于搅拌第二室中的有机物的部件。例如，装置可包括设置在第二室内的一个或多个桨叶。所述一个或多个桨叶可为可移动的(例如可旋转的)使得一个或多个桨叶的移动(例如旋转)致使搅拌(例如混合)第二室的内容物。
第一室可为可移除的(例如可替换的)。第二室可为可移除的(例如可替换的)。第一室和/或第二室可被移除以允许清洗或修理装置。去除和/或替换第二室也可为必要的以从装置中去除过量的固体和/或液体消化物、或将新鲜微生物接种物引入至装置中。
装置可包括气体净化器。所述气体净化器可包括一个或多个过滤器。所述一个或多个过滤器可配置为从第一室和/或第二室中有机物的厌氧消化过程中产生的气体中(例如选择性地)去除一种或多种(即，气态)物质。所述一个或多个过滤器可配置为(例如选择性地)去除一种或多种以下物质：二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、氨(NH3)。一个或多个过滤器可包括碳(例如活性炭、木炭)。一个或多个过滤器可包括高锰酸钾。
装置可包括安置有气体净化器(即，一个或多个过滤器)的气体净化室。装置可包括在第一室和气体净化室之间(即，从第一室至气体净化室)和/或第二室和气体净化室之间(即，从第二室至气体净化室)延伸的一个或多个管道，使得可在所述第一室和气体净化室之间和/或在所述第二室和气体净化室之间输送气体。
装置可包括发生器(generator)。发生器通常配置为接收来自第一室和/或来自第二室和/或来自气体净化器(例如气体净化室)的气体流(例如生物气，也就是说至少主要为甲烷气体)。发生器可配置为燃烧接收的气体。发生器可配置为输出由燃烧气体所产生的电和/或热。发生器可以是热电联供(CHP)发生器。发生器可以是微型热电联供(micro-CHP)发生器。
装置可包括气体贮存室(即，气体蓄积器)。所述气体贮存室(即，气体蓄积器)通常配置为在将气体泵送至发生器之前贮存气体。气体贮存室通常配置(例如定尺寸)为贮存低于250L、或更通常低于200L、或更通常低于150L的气体。气体贮存室可配置(例如定尺寸)为贮存约100L的气体。
发生器可配置为接收天然气流(flow of natural gas)(例如来自干气供应(mains gas supply))。发生器可配置为接收第一气流(gas flow)和第二气流，第一气流为来自第一室和/或来自第二室和/或来自气体净化器(例如气体净化室)和/或气体贮存室(例如气体蓄积器)的气体流(例如生物气)，和第二气流为天然气流(例如来自干气供应)。装置(例如发生器)可包括气流调节器(例如阀，例如电磁阀)，所述气流调节器配置为调节第一气流和/或第二气流至发生器中。
发生器通常可燃烧天然气和由第一室和/或第二室中厌氧消化产生的生物气，因为生物气具有高甲烷含量，其热值(通常30MJ/m3至34MJ/m3)类似于天然气的热值(通常37.5MJ/m3)。
装置(例如气流调节器)可配置为在气体贮存室中贮存的气体的体积超过阈值体积时允许气体从气体贮存室(例如气体蓄积器)流至发生器。装置(例如气流调节器)可配置为在气体贮存室中贮存的气体体积降至低于最小体积时限制(例如防止)气体从气体贮存室(例如气体蓄积器)流至发生器。装置(例如气流调节器)可配置为在限制(例如防止)气体从气体贮存室流至发生器时，例如当气体贮存室中贮存的气体体积降至低于最小体积时，允许天然气(例如来自干气供应)流至发生器。装置(例如气流调节器)可配置为在允许来自气体贮存室(例如气体蓄积器)的气体流时，例如当气体贮存室中贮存的气体体积超过阈值体积时，限制(例如防止)天然气(例如来自干气供应)流至发生器中。
发生器可以连接至电网，使得发生器产生的电力可以例如使用净计量器供给至电网中。
发生器通常每小时消耗约600L气体(即，天然气和/或生物气)来产生1kWe电和5.5kW热。
装置通常每千克处理的有机物产生100L生物气。
装置可包括一个或多个传感器。所述一个或多个传感器可配置为测量一个或多个厌氧消化过程参数。
一个或多个传感器可配置为测量指示第一室和/或如果存在的缓冲室中材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的体积的参数。一个或多个传感器可配置为测量指示第一室和/或如果存在的缓冲室中材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的质量的参数。
一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的组成的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的蛋白质的量(例如浓度)的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的含氮物质(例如分子、化合物等)的量(例如浓度)的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的氮的量(例如浓度)的一个或多个参数。所述一个或多个传感器可包括(例如由其组成)一个或多个凯氏探针(Kjeldahl probe)。所述一个或多个传感器可包括(例如由其组成)一个或多个氨特异性离子电极。一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的碳水化合物的量(例如浓度)的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的脂质(例如脂肪)的量(例如浓度)的一个或多个参数。
一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的一种或多种脂肪酸(即，挥发性脂肪酸)的浓度的参数。例如，一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的甲酸(CH2O2)、乙酸(C2H4O2)、丙酸(C3H6O2)、丁酸(C4H8O2)和/或戊酸(C5H10O2)的浓度的参数。一个或多个传感器可包括(例如由其组成)感测一种或多种(或任何)挥发性脂肪酸的挥发性脂肪酸(VFA)传感器，例如光学VFA传感器(例如包括法布里-珀罗光谱仪(Fabry-Pérot spectrometer)和/或衰减全反射(ATR)探针的VFA传感器)。VFA传感器可以是乙酸传感器，例如光学(通常红外)乙酸探测器。由于乙酸通常是主要的VFA，在一些实施方案中，可足以测量乙酸。
一个或多个传感器可配置为测量指示在第一室和/或如果存在的缓冲室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的pH的参数。一个或多个传感器可以是pH传感器，例如pH计。
一个或多个传感器可配置为测量指示第一室和/或如果存在的缓冲室(例如其内容物)的温度(例如，在第一室和/或如果存在的缓冲室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的温度)的参数。一个或多个传感器可为温度传感器。例如，一个或多个传感器可包括(例如由其组成)一个或多个热敏电阻、热电偶或电阻温度计。
一个或多个传感器可配置为测量指示第二室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的体积的参数。一个或多个传感器可配置为测量指示第二室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的质量的参数。
一个或多个传感器可配置为测量指示在第二室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的组成的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第二室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的蛋白质的量(例如浓度)的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第二室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的含氮物质(例如分子、化合物等)的量(例如浓度)的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第二室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的氮的量(例如浓度)的一个或多个参数。所述一个或多个传感器可包括(例如由其组成)一个或多个凯氏探针。所述一个或多个传感器可包括(例如由其组成)一个或多个氨特异性离子电极。一个或多个传感器可配置为测量指示在第二室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的碳水化合物的量(例如浓度)的一个或多个参数。一个或多个传感器可配置为测量指示在第二室中保留的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的脂质(例如脂肪)的量(例如浓度)的一个或多个参数。
一个或多个传感器可配置为测量指示第二室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的一种或多种脂肪酸(即，挥发性脂肪酸)的浓度的参数。例如，一个或多个传感器可配置为测量指示第二室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)中的甲酸(CH2O2)、乙酸(C2H4O2)、丙酸(C3H6O2)、丁酸(C4H8O2)和/或戊酸(C5H10O2)的浓度的参数。一个或多个传感器可包括(例如由其组成)挥发性脂肪酸(VFA)传感器，例如光学VFA传感器(例如包括法布里-珀罗光谱仪和/或衰减全反射(ATR)探针的VFA传感器)。
一个或多个传感器可配置为测量指示第二室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的pH的参数。一个或多个传感器可以是pH传感器，例如pH计。
一个或多个传感器可配置为测量指示第二室(例如其内容物)的温度(例如，第二室中材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的温度)的参数。一个或多个传感器可为温度传感器。例如，一个或多个传感器可包括(例如由其组成)一个或多个热敏电阻、热电偶或电阻温度计。
装置可包括控制器。控制器可配置为接收来自一个或多个传感器的一个或多个参数的测量结果。控制器可配置为响应于接收的测量结果来引起装置操作的改变。例如，控制器可配置为接收第一室的温度的测量结果并响应于接收的温度测量结果来(适当地)调解制冷和加热第一室的部件的操作。控制器可配置为响应于接收的一个或多个参数的测量结果(例如第一室和/或第二室和/或如果存在的缓冲室中的材料(例如有机物和/或包含有机物和水的有机物浆料)的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质(例如脂肪)浓度、脂肪酸(即，挥发性脂肪酸)浓度、和/或pH)来调节(即，引起变化)有机物(例如有机物浆料)在第一室和第二室之间(和/或缓冲室和第二室之间，如果存在缓冲室)的移动。
因此，控制器通常考虑由经过水解和产酸作用的材料的一个或多个参数的测量结果来控制有机物向第二室转移的速率。
控制器可以是可编程逻辑控制器(PLC)。控制器可包括处理器(例如微处理器)。
控制器可以是比例积分微分(PID)控制器。本领域技术人员应理解的是，PID控制器是使用控制环路反馈机制的控制器，其中误差值计算为期望的系统设定点和测量的过程变量之间的差，并且基于比例、积分和微分项来应用系统校正。然而，更具体地，控制器是智能控制器。本领域技术人员应理解的是，智能控制器是利用某种形式的人工智能来调节系统的控制器。智能控制器可使用的人工智能方法包括神经网络、贝叶斯概率、模糊逻辑、机器学习、进化计算和遗传算法。
装置可包括信号发射器和/或信号接收器。例如，装置可包括无线网络发射器和/或接收器、或蓝牙发射器和/或接收器。控制器可配置(例如编程)为使用发射器和/或接收器与远程设备(例如个人电脑、平板电脑和/或移动电话)通信。
控制器可以编程为响应于来自一个或多个传感器的一个或多个输出来向远程设备发送信号并从远程设备接收信号。例如，控制器可以编程为在第一室和/或第二室中氮浓度和/或VFA浓度超过临界阈值、和/或第二消化室中材料的体积超过临界值、或装置外的一个或多个气体传感器检测到甲烷的情况下向远程设备发送警报。
装置可包括第一室和/或第二室外部(例如装置外部)配置为检测一种或多种气体(例如甲烷)(例如测量其浓度)的一个或多个气体传感器(例如一个或多个甲烷传感器)。控制器通常配置为接收来自一个或多个气体传感器的一个或多个输出。控制器可配置为在所述第一室和/或第二室外部(如装置外部)的一个或多个气体传感器检测到甲烷的情况下降低第一室和/或第二室的温度。控制器可配置为在第一室和/或第二室外部(例如装置外部)的一个或多个气体传感器检测到甲烷的情况下将第一室和/或第二室的温度降低至低于10℃、或低于8℃、或低于6℃、或低于4℃。另外或可选地，控制器可配置为在第一室和/或第二室中氮浓度和/或VFA浓度(例如乙酸盐浓度)超过临界阈值和/或第二消化室中材料的体积超过临界值的情况下，降低第一室和/或第二室的温度。
装置(例如控制器)可包括时钟。装置(例如控制器)可包括计时器。控制器可配置(例如编程)为基于时钟或计时器的输出来调节有机物在第一室和第二室之间的移动。
装置可包括外部壳体。外部壳体可配置(例如成形和定尺寸)为容纳(即，保留)第一室和第二室。外部壳体可以进一步配置为保留如果存在的浸渍器(和如果存在的浸渍室)、控制器、气体净化器(和如果存在的气体净化室)、气体贮存室和/或发生器。入口可延伸穿过外部壳体的外壁。
外部壳体可配置为保留如果存在的浸渍器(和如果存在的浸渍室)、控制器、气体贮存室和/或气体净化器(和如果存在的气体净化室)，但不是发生器。也就是说，外部壳体保留了除发生器以外的其他装置组件的大部分或全部，即，发生器与其他组件分开设置。
第一室可以是密封的(即，与周围环境隔离)。第二室可以是密封的(即，与周围环境隔离)。密封第一室和/或第二室通常减少难闻气味和/或微生物逸出至周围环境。可选地，第一室可以是未密封的(例如进入第一室的入口未密封)，但是由于所述第一室的制冷，仍限制了难闻气味逸出至周围环境。
装置可以连接至自来水源。装置可电气连接至主电源(mains electricitysupply)。
装置可包括一种或多种厌氧微生物。
装置可包括产乙酸微生物。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)产乙酸菌。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)属于醋酸杆菌(Acetobacterium)属的产乙酸菌。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)属于伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)种的产乙酸菌。
产乙酸微生物也可以是产酸微生物。产乙酸菌通常为同型产乙酸的。产乙酸菌也可以是产酸的。属于醋酸杆菌属的产乙酸菌也可以是产酸的。属于伍氏醋酸杆菌种的产乙酸菌也通常为产酸的。
装置可包括产甲烷微生物。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)产甲烷古细菌。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)属于甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)属的产甲烷古细菌。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)属于理事会甲烷鬃毛菌(Methanosaeta concili)种的产甲烷古细菌。
装置可包括在第一室的温度(即，第一室被制冷或加热的温度)下被抑制(例如不繁殖)的产甲烷微生物(例如产甲烷古细菌)。
装置可包括微生物培养物，其主要包括属于醋酸杆菌属的细菌和属于甲烷鬃毛菌属的古细菌。微生物培养物可主要包括属于种伍氏醋酸杆菌的细菌和属于理事会甲烷鬃毛菌种的古细菌。
装置的尺寸可参考三维来定义：装置的高度(即，当装置以正常使用放置时，装置沿垂直方向的最大延伸)、装置的宽度(即，当装置以正常使用放置时，装置沿第一水平方向的最大延伸)和装置的深度(即，当装置以正常使用放置时，装置沿垂直于所述第一水平方向的第二水平方向的最大延伸)。装置的(即，垂直)高度通常小于3米、或小于2米、或小于1米、或小于0.5米。装置的宽度通常小于3米、或小于2米、或小于1米、或小于0.5米。装置的深度通常小于3米、或小于2米、或小于1米、或小于0.5米。装置占据的体积通常小于15立方米、或小于10立方米、或小于5立方米、或小于3立方米、或小于1立方米。
装置可以是家用装置，也就是说，装置配置为用于家庭环境(例如家庭住宅)。装置可以是厨房装置，也就是说，装置配置为用于厨房。
本发明的第二方面提供在有机物的厌氧消化中使用根据本发明第一方面所述的厌氧消化装置的方法，所述方法包括以下步骤：在第一室中将有机物暴露于产乙酸微生物；将至少一部分的有机物从第一室转移至第二室；并且在第二室中将所述至少一部分的有机物暴露于产甲烷微生物。有机物可以从第一室直接或经由一个或多个另外的室转移至第二室。
所述方法可包括浸渍(例如切碎)有机物的步骤。浸渍有机物的步骤通常发生于在第一室中将有机物暴露于产乙酸微生物之前。所述方法可包括向有机物添加水的步骤(例如，将有机物与水混合)。可在浸渍步骤期间和/或浸渍之后向有机物添加水。也可向第一室中的有机物添加水。
所述方法可包括制冷第一室。所述方法可包括制冷第一室至等于或低于10℃、或等于或低于8℃、或等于或低于6℃、或等于或低于4℃的温度。
可选地，所述方法可包括加热第一室至等于或高于40℃、或等于或高于50℃、或等于或高于60℃的温度。
所述方法通常还包括将至少一部分的有机物从第二室转移(返回)至第一室，使得将产甲烷微生物从第二室转移至第一室，但其中由于第一室的温度的调节(制冷或加热)，产甲烷作用主要发生在第二室。因此，通过制冷或加热第一室，在第一室中抑制了由于将产甲烷微生物从第二室转移至第一室而另外发生的产甲烷作用。
这可以使被消化的有机物从第二室移动回到第一室，例如向第一室提供另外的微生物用于进一步的厌氧消化。
所述方法可包括在将有机物暴露于产酸和/或产甲烷微生物之前，在第一室中贮存有机物。所述方法可包括在白天期间(例如在日照期间)在第一室(或贮存室，如果存在)中贮存有机物。
所述方法可包括在第一室中搅拌(例如混合)有机物(例如有机物和水的浆料)。
所述方法可包括将有机物暴露于一种或多种水解酶(即，水解酶类)。一种或多种水解酶可包括以下中的一种或多种：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶。所述方法可包括在第一室中将有机物暴露于一种或多种水解酶。将有机物暴露于一种或多种水解酶的步骤可在将有机物暴露于产乙酸微生物的步骤之前和/或期间发生。
所述方法可包括加热第二室。所述方法可包括加热第二室至高于10℃、或高于15℃、或高于20℃、或高于25℃、或高于30℃的温度。
第二室可温度调节至选择的温度范围以最大化第二室中的产甲烷作用。
所述方法可包括在第二室中搅拌(例如混合)有机物(例如有机物和水的浆料)。
所述方法可包括将第一室中一部分的有机物从所述第一室转移至第二室。所述方法可包括将第一室中第一部分的有机物从所述第一室转移至第二室，其后将第一室中第二部分的剩余有机物从所述第一室转移至第二室。所述方法可包括将第一室中三个以上的部分的有机物从所述第一室顺序地转移(即，供给)至第二室。
所述方法可包括将第二室中一部分的有机物从所述第二室转移(例如返回)至第一室。所述方法可包括将有机物在第一室和第二室之间重复地(例如循环地)转移。所述方法可包括在24小时的时间段内将有机物在第一室和第二室之间重复地(例如至少2次、但更通常3次以上、4次以上、或5次以上)转移(例如来回地)。所述方法可包括整夜将有机物在第一室和第二室之间重复地(例如至少2次、但更通常3次以上、4次以上、或5次以上)转移(例如来回地)。可以基于时钟或计时器的输出，在第一室和第二室之间转移有机物(例如周期性地)(例如从第一室至第二室)。可以在24小时的时间段内和/或整夜约每小时、或每2小时、或每3小时在第一室和第二室之间转移有机物。
所述方法可包括一个或多个传感器测量指示第一室和/或第二室中的材料(例如有机物和/或包括有机物和水的有机物浆料)的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质(例如脂肪)浓度、脂肪酸(即，挥发性脂肪酸，例如乙酸)浓度、和/或pH的一个或多个参数。所述方法可包括控制器接收所述一个或多个参数的测量结果。所述方法可包括控制器响应于接收的第一室和/或第二室中的材料(例如有机物和/或包括有机物和水的有机物浆料)的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质(例如脂肪)浓度、脂肪酸(即，挥发性脂肪酸，例如乙酸)浓度、和/或pH的测量结果以在第一室和第二室之间转移一部分(例如重复转移多个部分)的有机物。
所述方法可包括响应于(例如取决于，例如与其成比例)第一室中测量的蛋白质浓度和/或氮浓度来添加一种或多种水解酶至第一室中。也就是说，添加至第一室中的水解酶的量通常取决于测量的蛋白质浓度和/或氮浓度。
所述方法可包括在所述第一室中测量的氮浓度超过阈值(例如超过1000mg/L浓度)的情况下，向第一室添加水。所述方法可包括在所述第二室中测量的氮浓度超过阈值(例如超过1000mg/L浓度)的情况下向第二室添加水。
所述方法可包括当所述第二室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)超过阈值(例如超过300mg/L浓度)时向第二室添加水。
所述方法可包括将第一室中部分的有机物从所述第一室转移至第二室中，其中根据第一室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)来确定转移的部分的有机物的体积，使得第二室中挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)不超过阈值(例如300mg/L浓度)。
所述方法可包括在将第一室中部分的有机物从所述第一室转移至第二室之前(例如即刻之前)，在所述第二室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)超过阈值(例如超过300mg/L浓度)的情况下，向第二室添加水。
所述方法包括将第一室中部分的有机物从所述第一室重复转移至第二室。通常根据第一室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)和第一室中有机物的体积(即，转移部分的有机物的即刻之前第一室中的有机物体积)来确定从第一室转移至第二室的各个部分的有机物的体积。
所述方法可包括在装置的一个工作循环内重复地将第一室中部分的有机物从第一室转移至第二室。一个工作循环通常包括添加有机物至装置(即，通过入口)期间的时间段和有机物在第一室和/或第二室中消化期间的(即，非重叠)时间段。一个工作循环可持续24小时。
在各个工作循环开始时，第一室通常保留最大体积的有机物。在各个工作循环结束时，第一室通常保留最小体积的有机物(例如近似没有有机物)。所述方法可包括改变有机物从第一室至第二室的转移速率。可根据在第一室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)(以及例如在工作循环开始时第一室中的有机物体积(例如第一室中的有机物的最大体积))来确定有机物从第一室至第二室的转移速率。有机物从第一室至第二室的转移速率的改变可包括改变部分的有机物从第一室至第二室的转移之间的时间和/或改变转移的部分的有机物的体积。所述方法可包括在装置的1个工作循环内重复地将第一室中部分的有机物从第一室转移至第二室，根据在第一室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)、工作循环开始时第一室中的有机物的体积(例如第一室中的有机物的最大体积)、和在转移部分的有机物的即刻之前的第一室中的有机物的体积来确定从第一室转移至第二室的各个部分的有机物的体积。通常还根据工作循环结束时第一室中应保留的有机物的目标体积(例如第一室中的有机物的近似零体积)和/或在工作循环结束前应发生的从第一室至第二室转移有机物的目标次数来确定从第一室转移至第二室的各个部分的有机物的体积。
所述方法可包括如果第二室中测量的挥发性脂肪酸浓度(例如乙酸盐浓度)超过阈值(例如超过300mg/L浓度)，则将有机物从第二室转移至第一室。
所述方法可包括在第二室中的材料的体积超过阈值的情况下，将有机物从第二室转移至第一室。
所述方法可包括气体净化器过滤在第一室和/或第二室中有机物的厌氧消化期间产生的一种或多种气体。所述方法可包括气体净化器(例如选择性地)从气体中去除二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和/或氨(NH3)中的一种或多种。
产乙酸微生物可包括(例如由其组成)产乙酸菌。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)属于醋酸杆菌属的产乙酸菌。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)属于伍氏醋酸杆菌种的产乙酸菌。
产乙酸微生物还可为产酸微生物。产乙酸菌也可为产酸的。属于醋酸杆菌属的产乙酸菌也可为产酸的。属于伍氏醋酸杆菌种的产乙酸菌也通常为产酸的。
产甲烷微生物可包括(例如由其组成)产甲烷古细菌。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)属于理事会甲烷鬃毛菌种的产甲烷古细菌。
本发明的第三方面提供了一种用于产生热和/或电的方法，所述方法包括：进行本发明的第二方面的步骤；并且通过燃烧由第一室和/或第二室中有机物的厌氧消化产生的甲烷来产生电。
本发明的第四方面包括一种从有机物产生甲烷(例如，包括甲烷的生物气)的方法，所述方法包括：在等于或低于10℃的温度下将有机物暴露于产乙酸微生物；其后在高于10℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于产甲烷微生物。
所述方法可包括浸渍(例如切碎)有机物的步骤。浸渍有机物的步骤通常发生在将有机物暴露于产乙酸微生物之前。所述方法可包括向有机物添加水的步骤(例如，将有机物与水混合)。可在浸渍步骤期间和/或浸渍之后，向有机物添加水。
所述方法可包括在等于或低于8℃、或等于或低于6℃、或等于或低于4℃的温度下将有机物暴露于产乙酸微生物。
所述方法可包括在高于15℃、或高于20℃、或高于25℃、或高于30℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于产甲烷微生物。
所述方法可包括在暴露于产乙酸菌期间搅拌(例如混合)有机物(例如有机物和水的浆料)。所述方法可包括在暴露于产甲烷古细菌期间搅拌(例如混合)有机物(例如有机物和水的浆料)。
所述方法可包括将有机物暴露于一种或多种水解酶(即，水解酶类)。一种或多种水解酶可以包括以下中的一种或多种：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶。将有机物暴露于一种或多种水解酶的步骤可以在等于或低于10℃的温度下将有机物暴露于产乙酸微生物的步骤之前和/或期间进行。
所述方法可包括在等于或低于10℃的温度下将有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者；其后在高于10℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者。产乙酸微生物在等于或低于10℃的温度下趋于繁殖，同时产甲烷微生物在等于或低于10℃的温度下趋于被抑制。产甲烷微生物在高于10℃的温度下趋于繁殖。
所述方法可包括首先，在等于或低于10℃的温度下将有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者；第二，在高于10℃的温度下将第一部分的有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者；第三，在高于10℃的温度下将第二部分的有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者。所述方法可包括在高于10℃的温度下将三个以上的部分的有机物顺序暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者。
所述方法可包括在将有机物暴露于产乙酸和产甲烷微生物两者期间、在等于或低于10℃的温度和高于10℃的温度之间重复地(例如循环地)改变至少一部分的有机物的温度。所述方法可包括在将有机物暴露于产乙酸和产甲烷微生物两者期间、在至少第一位置和第二位置(例如容器)之间重复地(例如循环地)移动至少一部分的有机物，其中第一位置保持在(例如制冷至)等于或低于10℃的温度下，且第二位置保持在(例如加热至)高于10℃的温度下。
所述方法可包括确定(例如测量)指示有机物的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质(例如脂肪)浓度、脂肪酸(即，挥发性脂肪酸，例如乙酸)浓度、和/或pH的一个或多个参数。所述方法可包括响应于确定的(例如测量的)一个或多个参数来改变有机物的温度。
所述方法可包括将有机物暴露于水解酶，有机物所暴露于的水解酶的量可取决于(例如成比例于)测量的蛋白质浓度和/或测量的氮浓度。
所述方法可包括纯化(例如过滤)在有机物厌氧消化时产生的一种或多种气体。所述方法可包括(选择性地)从气体中去除二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和/或氨(NH3)中的一种或多种。
产乙酸微生物可包括(例如由其组成)产乙酸菌。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)属于醋酸杆菌属的产乙酸菌。产乙酸微生物可包括(例如由其组成)属于伍氏醋酸杆菌种的产乙酸菌。
产乙酸微生物还可为产酸微生物。产乙酸菌也可为产酸的。属于醋酸杆菌属的产乙酸菌也可为产酸的。属于伍氏醋酸杆菌种的产乙酸菌也通常为产酸的。
产甲烷微生物可包括(例如由其组成)产甲烷古细菌。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。产甲烷微生物可包括(例如由其组成)属于理事会甲烷鬃毛菌种的产甲烷古细菌。
本发明的第五方面提供了一种水解有机物的方法，所述方法包括：确定(例如测量)指示有机物中蛋白质的量(例如浓度)的参数；并且将有机物暴露于一个或多个水解酶，其中有机物所暴露于的水解酶的量取决于确定的(例如测量的)参数的值。
有机物通常包括蛋白质、碳水化合物、脂质和木质纤维素，以及其他物质。不同的水解酶可以催化不同构成大分子的水解。例如，淀粉酶可催化淀粉(碳水化合物)水解成单糖。蛋白酶可催化蛋白质中的肽键的水解来形成氨基酸。纤维素酶可催化纤维素和相关多糖的水解。脂肪酶可催化脂质的水解来形成脂肪酸。
有机物所暴露于的水解酶的量通常与确定的(例如测量的)参数的值成比例。
本发明的第六方面提供了一种用于有机物厌氧消化的微生物培养物，所述微生物培养物包括(例如或由其组成)属于醋酸杆菌属的一种或多种细菌。
培养物中存在的一种或多种细菌通常包括(例如或由其组成)属于醋酸杆菌属的产乙酸菌。产乙酸菌通常为同型产乙酸的，例如同型产乙酸伍氏醋酸杆菌。因此，一种或多种产乙酸菌可包括(例如或由其组成)属于伍氏醋酸杆菌种的细菌。
产乙酸菌通常也为产酸细菌。
微生物培养物可主要包括属于醋酸杆菌属的产乙酸菌。微生物培养物可主要包括属于伍氏醋酸杆菌属的细菌。
然而，微生物培养物可进一步包括属于甲烷鬃毛菌属的一种或多种古细菌。一种或多种古细菌通常为属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。一种或多种古细菌可具有乙酸盐作为他们产甲烷作用的主要的或唯一的底物。培养物中存在的一种或多种古细菌可包括(例如或由其组成)属于理事会甲烷鬃毛菌种的古细菌。
微生物培养物可主要包括属于醋酸杆菌属的细菌和属于甲烷鬃毛菌属的古细菌。微生物培养物可主要包括属于伍氏醋酸杆菌种的细菌和属于理事会甲烷鬃毛菌种的古细菌。
本发明的第七方面提供了一种用于有机物厌氧消化的微生物培养物，所述微生物培养物包括(例如或由其组成)属于甲烷鬃毛菌属的一种或多种古细菌。
一种或多种古细菌通常为属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。一种或多种古细菌可属于理事会甲烷鬃毛菌种。
微生物培养物可主要包括属于甲烷鬃毛菌属的古细菌。微生物培养物可主要包括属于理事会甲烷鬃毛菌属的古细菌。微生物培养物中存在的产甲烷古细菌可由属于甲烷鬃毛菌属的古细菌组成。微生物培养物中存在的产甲烷古细菌可由属于理事会甲烷鬃毛菌种的古细菌组成。
微生物培养物可包括属于醋酸杆菌属的一种或多种细菌。所述一种或多种细菌通常为属于醋酸杆菌属的产乙酸菌。所述一种或多种细菌可属于伍氏醋酸杆菌种。所述一种或多种细菌通常也是产酸的。
微生物培养物可主要包括属于醋酸杆菌属的细菌和属于甲烷鬃毛菌属的古细菌。微生物培养物可主要包括属于伍氏醋酸杆菌种的细菌和属于理事会甲烷鬃毛菌种的古细菌。
第六或第七方面所述的微生物培养物可不包括除醋酸杆菌以外的细菌(通常无除伍氏醋酸杆菌以外的细菌)。
第六或第七方面所述的微生物培养物可不包括除甲烷鬃毛菌以外的古细菌(通常无除理事会甲烷鬃毛菌以外的古细菌)。
本发明的第八方面提供了一种从有机物产生甲烷(例如含甲烷的生物气)的方法，所述方法包括将有机物暴露于属于醋酸杆菌属的细菌和属于甲烷鬃毛菌属的古细菌，例如将有机物暴露于根据第六或第七方面所述的含有醋酸杆菌和甲烷鬃毛菌的微生物培养物。
细菌可属于伍氏醋酸杆菌种。古细菌可属于理事会甲烷鬃毛菌种。
所述方法可包括在等于或低于10℃、或等于或低于8℃、或等于或低于6℃、或等于或低于4℃的温度下将有机物暴露于属于醋酸杆菌属(例如属于伍氏醋酸杆菌种)的细菌。
所述方法可包括在高于10℃、或高于8℃、或高于6℃、或高于4℃的温度下将有机物暴露于属于甲烷鬃毛菌属(例如属于理事会甲烷鬃毛菌种)的古细菌。
所述方法可包括在等于或低于10℃的温度下将有机物暴露于属于醋酸杆菌属(例如属于伍氏醋酸杆菌种)的细菌，其后在高于10℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于属于甲烷鬃毛菌属(例如属于理事会甲烷鬃毛菌种)的古细菌。
所述方法可包括在等于或低于10℃的温度下将有机物暴露于属于醋酸杆菌属(例如属于伍氏醋酸杆菌种)的细菌和属于甲烷鬃毛菌属(例如属于理事会甲烷鬃毛菌种)的古细菌两者；其后在高于10℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于属于醋酸杆菌属(例如属于伍氏醋酸杆菌种)的细菌和属于甲烷鬃毛菌属(例如属于理事会甲烷鬃毛菌种)的古细菌两者。
所述方法还可包括将有机材料暴露于一种或多种水解酶。所述一种或多种水解酶通常由不包括微生物的源提供，例如来自粉末的(例如冻干的)不包括微生物的酶制剂、或酶溶液。
可以对有机物中至少一种化学物质、或有机物的质量的至少0.1％进行水解来形成由于一种或多种所述水解酶的存在可被醋酸杆菌(例如伍氏醋酸杆菌)代谢而不被细菌消化(例如细菌水解)的形式。
本发明的第九方面提供一种其中具有根据本发明第一方面所述的装置的厨房。所述厨房可以是包括厨具的家用或商用厨房。装置可保留有机物，所述有机物可为食物废物。有机物可位于第一室和/或第二室。装置可包括产乙酸微生物。产乙酸微生物也可以是产酸微生物。装置可包括产甲烷微生物。装置可包括根据本发明第六或第七方面所述的微生物培养物。可制冷第一室(例如至等于或低于10℃、或等于或低于8℃、或等于或低于6℃、或等于或低于4℃的温度)。可以加热第二室(例如至高于10℃、或高于15℃、或高于20℃、或高于25℃、或高于30℃)。
本发明的任一方面的可选和优选特征可以是本发明任何其他方面的特征。
附图说明
将参考以下附图说明本发明的示例性实施方案，其中：
图1示出了厌氧消化装置的第一实施例的示意图；
图2示出了构成图1的装置的部分的控制器的输入和输出；
图3示意性地示出了材料在使用中通过图1的厌氧消化装置的移动；
图4是在厌氧消化装置操作24小时的实例中进行厌氧消化步骤的流程图；
图5是厌氧消化装置的第二实施例的示意图；和
图6是厌氧消化装置的第三实施例的示意图。
具体实施方式
图1中示意性地示出了厌氧消化装置1的第一实施例，其用于通过燃烧由废弃食物物质(waste food matter)的厌氧消化产生的生物气来产生电。装置包括外部壳体2，其含有浸渍室3、第一消化室4、第二消化室5、气体净化室6、气体蓄积器7和气体转化器8。用于接收废弃食物物质的可密封入口9延伸穿过壳体2至浸渍室3。浸渍室3通过第一可密封管10连接至第一消化室4。第一消化室4通过第二可密封管11经由泵12连接至第二消化室5。第二消化室5经由第三可密封管13连接至气体净化室6。管13配有压力止回阀(未示出)。第一消化室4经由第四可密封管14也连接至气体净化室6。气体净化室6经由第五可密封管15连接至气体蓄积器7。气体蓄积器7经由第四可密封管16连接至气体转化器8。浸渍室设置有水源17。装置还包括与第一消化室传感装置19和第二消化室传感装置20通信的控制器18。控制器18也可联接至泵11。
浸渍室3容纳有浸渍器(未示出)。浸渍器通常具有一个或多个穿孔切割板。浸渍器位于入口9下方，使得通过入口进入装置的废弃食物物质穿过浸渍器。水源17通常包括被配制成将加压水引导至浸渍器的穿孔切割板上的一个或多个水射流(water jets)。
第一消化室4位于浸渍室下方。在使用中制冷(例经由热泵)第一消化室4至约4℃的温度。通过控制器恒温控制第一消化室4的温度。第一消化室容纳有用于混合其中含有的任何内容物的一个或多个可旋转桨叶(未示出)。第一消化室提供有水解酶，通常包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶。第一消化室中存在的具体酶可取决于待消化的食物废物的组成来定制。酶可以以冻干酶的形式提供，例如固体形式(例如冻干酶的片剂)或分散在液体稀释剂中。酶可以在邻近第一消化室的制冷区域贮存。
在使用中加热(例如经由加热元件)第二消化室5至约35℃的温度。恒温控制第二消化室5的温度。第二消化室提供有微生物接种物，其含有属于醋酸杆菌属的细菌(具体地伍氏醋酸杆菌种(以保藏号DSM 1030保藏在德国微生物保藏中心(Leibniz-InstitutDSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH)并且以保藏号ATCC 29683保藏在美国典型培养物保藏中心(American Type Culture Collection)))，和属于甲烷鬃毛菌属的古细菌(具体地理事会甲烷鬃毛菌种(以保藏号DSM 3671保藏在德国微生物保藏中心并且以保藏号ATCC 35969保藏在美国典型培养物保藏中心))。
泵12是双向泵，意味着材料可以通过管11从第一消化室泵入第二消化室、或从第二消化室泵入第一消化室。可选地，可利用两个分开的泵。
控制器18(图3中更详细地示出)具有用户接口101和用于连接远程设备的网络接口102。控制器具有储存电脑可执行程序代码104以及储存设备校准参数的数据库105的存储器103。控制器还具有时钟106。控制器通常为可编程逻辑控制器(PLC)。
控制器与第一消化室传感装置19和第二消化室传感装置20电连接。第一消化室和/或第二消化室传感装置通常包括一个或多个温度传感器107、一个或多个挥发性脂肪酸(VFA)传感器(例如乙酸盐传感器)108、一个或多个水平传感器109、一个或多个负荷传感器(load cell)110、一个或多个氮传感器111、一个或多个pH传感器112、和一个或多个体积传感器113。
各个VFA传感器108通常将法布里-帕罗光谱仪与衰减全反射(ATR)探针结合，其允许在不从各个室中去除材料样品的情况下确定第一消化室和/或第二消化室中VFA的浓度。合适的VFA传感器可以是作为European Commission Project Novel monitoring andprocess control system for efficient production of VFA and biogas inanaerobic digestion plant(项目ID：606096)的一部分开发的OPTI-VFA传感器，并且在“Validation and improvement of the OPTI-VFA sensor for online VFAmonitoring”,Zhe Deng,Master’s thesis,Delft University of Technology,2015中详细讨论，其内容通过引用结合于此。通常配置VFA传感器来确定第一消化室和/或第二消化室中乙酸盐的浓度。也可以配置VFA传感器来确定第一消化室和/或第二消化室中的总VFA浓度。
各个水平传感器109通常配置为测量第一消化室和/或第二消化室中的材料的水平。
各个负荷传感器110通常配置为测量第一消化室和/或第二消化室中的材料的重量。
各个氮传感器111通常为本领域已知的凯氏探针，其用于感测和确定第一消化室和/或第二消化室的内容物中的氮和含氮化合物的浓度。
各个pH传感器112通常配置为测量第一消化室和/或第二消化室中的材料的pH。
各个体积传感器113通常配置为测量第一消化室和/或第二消化室中保留的气体的体积。
编程控制器来接收来自一个或多个温度传感器107、一个或多个挥发性脂肪酸(VFA)传感器(例如乙酸盐传感器)108、一个或多个水平传感器109、一个或多个负荷传感器110、一个或多个氮传感器111、一个或多个pH传感器112、和一个或多个体积传感器113的输出，并且取决于一个或多个输出与数据库105中储存的校准参数的比较结果来进行一个或多个设备控制动作。可行的设备控制动作包括密封和解封入口114、将酶分配至第一消化室115、操作第一和第二消化室之间的泵116、调节第一消化室温度117、调节第二消化室温度118、操作第一和第二消化室中的混合桨叶119、操作喷水器120、和激活或停止气体转化器121。
储存的校准参数通常包括酶加权参数、第一消化室和/或第二消化室的阈值氮浓度、第一消化室和/或第二消化室的目标温度、和第一消化室和/或第二消化室的阈值挥发性脂肪酸浓度(具体为阈值乙酸盐浓度)。
气体净化器6设置在第二消化室上方。气体净化室6通常包括多个过滤器(例如活性炭和/或高锰酸钾过滤器)，配置其来捕捉二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)。配置气体净化器以允许甲烷(CH4)无阻碍的通过。当入口9未密封时，第一消化室和气体净化器之间的管14通常为密封的，反之亦然，当入口9密封时，管14通常为未密封的。
气体蓄积器7设置了在将气体泵入气体转化器8之前可贮存气体的室。
气体转化器8通常为本领域已知的微型热电联供(micro-CHP)设备。所述micro-CHP设备配置为通过燃烧甲烷来产生热和电。
在使用期间通常与食物物质或消化物接触的装置组件通常由不锈钢、具体为EN1.4301/AISI 304不锈钢制成。在厌氧消化期间通常与脱离的生物气接触的装置组件通常也由不锈钢、具体为EN 1.4571/AISI 316Ti不锈钢制成。通常将各个组件设计为可移动的和可替换的，使得组件也可重复使用。
图3和4中说明了通过废弃食物物质的厌氧消化来产生电的过程。
废弃食物物质通过入口进入浸渍室(图4中步骤201)。当食物物质进入浸渍室时，开启浸渍器并且通过浸渍器的穿孔切割板将食物物质切成小颗粒(具有0.5mm至0.9mm之间的特征直径)。如箭头21所示，浸渍的食物物质在重力下穿过管10至浸渍器下方的第一消化室(步骤202)。水源17引导加压水至切割板来辅助推动浸渍的食物物质至第一消化室，同时也清洁浸渍器，减少堵塞和难闻气味。浸渍的食物物质和水形成了浆料，其被包含在第一消化室中。由于制冷第一消化室，食物物质中天然存在的任何微生物的代谢活动被抑制，因此食物物质浆料的分解被阻止，进一步的难闻气味的产生也被阻止。
当控制器确定已将充足的物质添加至贮存罐(基于水平传感器、负荷传感器或体积传感器的输出)、或当已达到合适的时间时(使用时钟确定)，可开始食物物质的厌氧消化。此时，密封入口(步骤203)使得没有进一步的食物物质被添加至浸渍室。入口密封件是气密的，使得没有气体可通过入口逸出至周围环境。密封入口可导致第一消化室和气体净化器之间的管14打开。
控制器接收通过氮传感器测量的第一消化室中的氮浓度的测量结果，并且考虑数据库中储存的酶加权参数，与氮浓度成比例地将水解酶引入至第一消化室(步骤204)。可以在控制器的控制下，通过计量泵将酶引入第一消化室。
贮存室中的桨叶旋转(步骤205)，致使食物物质浆料混合(如箭头22所示)，确保食物物质浆料的彻底水解。
当控制器确定已经经过足够的时间(通常基于时钟的输出)使得第一消化室中的食物物质浆料的水解实质上完成，则可以通过引入厌氧微生物开始厌氧消化。可通过控制器将微生物的新鲜培养物直接引入至第一消化室。实际上，这是在首先启动装置时所做的。然而，在正常使用中，与微生物混合的预先消化的材料已存在于第二消化室中。因此，通常通过将一部分的消化物从第二消化室泵送至第一消化室来将微生物引入第一消化室(步骤206)。泵入第一消化室的消化物的量可取决于第二消化室中已存在的消化物的体积。例如，控制器可接收来自体积或水平传感器的第二消化室中消化物的体积的测量结果，并且可转移存在于第二消化室中的高于储存在数据库中的阈值体积(例如30升)的任何材料。
产甲烷微生物例如理事会甲烷鬃毛菌普遍易感于温度变化，具体地，在低温下(例如低于约10℃)显示出显著降低的代谢活性。因此，当将微生物接种物(以新鲜培养物的形式或现有消化物)添加至制冷的第一消化室时，产甲烷微生物失活。相反，产酸微生物和产乙酸微生物例如伍氏醋酸杆菌在这样的较低温度下繁殖。由于产酸微生物和产乙酸微生物将水解产物(例如葡萄糖和有机酸)转化为乙酸(例如通过Wood-Ljungdahl途径)，因此产酸作用和产乙酸作用发生在第一消化室中。
随着水解、产酸作用和产乙酸作用的进行以及氨基酸的分解，可将氮释放至第一消化室中。因此，控制器继续监测来自第一消化室中氮传感器的输出。控制器将通过氮传感器测量的氮浓度与存储器中储存的作为校准参数的阈值氮浓度相比较，如果测量的氮浓度超过阈值，控制器激活喷水器向第一室添加水(步骤207)直至测量的氮浓度降至低于阈值。通常氮浓度阈值为1000mg/L。桨叶的旋转确保了整个第一消化室中的产乙酸作用是均匀的。
其后在第一消化室和第二消化室之间交换食物物质浆料。当控制器确定已经过足够的时间(通常基于时钟的输出)，控制器计算应当从第一消化室转移至第二消化室的浆料的体积来确保第二消化室中乙酸盐浓度不超过数据库中储存的阈值乙酸盐浓度。具体地，控制器接收通过第一消化室中的VFA传感器确定的第一消化室中的乙酸盐浓度的测量结果并且使用该浓度来确定待转移的体积。控制器也可接收并且考虑通过第二消化室中的VFA传感器确定的第二消化室中的乙酸盐浓度的测量结果和通过第二消化室中的负荷、水平或体积传感器确定的第二消化室中的材料的体积的测量结果，或者控制器可获取储存在存储器中的第二消化室中的乙酸盐浓度和材料的体积的先前测量结果，或者控制器可使用例如产甲烷微生物将乙酸盐转化为甲烷的已知速率和自先前将乙酸盐引入第二消化室以来的时间长度、以及先前引入第二消化室的材料的体积来估计第二消化室中的乙酸盐浓度和材料的体积。控制器通常确定浆料的体积，所述浆料包含比将第二消化室中的乙酸盐的浓度提高至超过储存的乙酸盐浓度阈值所需的乙酸盐浓度少的乙酸盐的量，然后将该体积的浆料从第一消化室转移至第二消化室(步骤208)。
作为控制器如何可以确定待转移的材料的体积的简单实例，目标第二消化室乙酸盐浓度C(其低于阈值乙酸盐浓度)可以通过从第一消化室转移浆料体积VT至第二室来实现，其由以下给出：
其中C1是第一消化室中的乙酸盐浓度，C2是第二消化室中的乙酸盐浓度且V2是浆料体积转移之前第二消化室中的材料体积，假设转移后第二消化室中的材料总体积由转移前所述第二消化室中的材料体积和转移的材料体积之和给出。
通常乙酸盐浓度阈值为300mg/L，高于其的产甲烷微生物通常不有效地起作用。
由于第二消化室的温度较高，产甲烷微生物通常在第二消化室中已激活。另外，已存在于转移的浆料中的产甲烷微生物在转移至第二消化室时被再激活。因此，转移的浆料的产甲烷作用在第二消化室中进行，因此产甲烷微生物将浆料中的乙酸转化为甲烷。第二消化室中的桨叶的旋转确保产甲烷作用是均匀的，如箭头23所示(步骤209)。
然后周期地重复该过程。在各个阶段，当控制器确定已经过足够的时间时(再次基于时钟的输出)(步骤210)，控制器将通过第一消化室中的VFA传感器测量的乙酸盐浓度与数据库中储存的阈值乙酸盐浓度相比较，并且将另一部分的浆料从第一消化室转移至第二消化室，转移的浆料的体积取决于测量的乙酸盐浓度。通过监测第一消化室中的VFA浓度并相应地调节转移的浆料的体积，可以将第二消化室中的乙酸盐浓度保持在低于阈值浓度并且因此可使产甲烷作用更有效。
重复这种从第一消化室至第二消化室的材料的交换直至控制器基于时钟的输出确定已经过充足的时间(步骤210)，在该时间点停止桨叶的旋转并且将第一消化室中的所有剩余材料泵至第二消化室(步骤211)。如果第一消化室中的剩余材料的VFA(例如乙酸盐)浓度高(例如高于300mg/L)，控制器可添加水至第一消化室中以在转移至第二消化室之前稀释剩余材料。然而，控制器还可编程为在各个工作循环中以在循环结束时第一消化室中通常无剩余材料、或VFA浓度未高至需要进一步稀释的方式分配材料供给至第二室中。
在厌氧消化期间，第一消化室和第二消化室中释放的气体向上(如箭头24、25和26所示)穿过去除例如CO2、H2S和NH3等的污染物的气体净化器6。将纯化的气体泵至(如箭头27所示)气体蓄积器来贮存。当气体蓄积器中的气体体积达到阈值体积时，将气体泵至micro-CHP来燃烧以产生热和电。
管13中的压力止回阀确保第二消化室中的气体压力在厌氧消化过程中保持恒定。
因为控制器设置有时钟，可以将其编程为调节厌氧消化过程以在一天内的特定时间受益于降低的电力成本。例如，可以在整个白天将食物物质添加至装置中同时控制器在夜晚密封入口并且开始上文所述的厌氧消化过程。通过从第一消化室周期性地供给材料至第二消化室、并且通过检测整个夜晚的氮和/或乙酸盐浓度，可以保持产甲烷作用的最佳条件使得甲烷输出最大化。早晨，桨叶停止转动并且控制器从第一室将所有剩余物质移动至第二室。然后解封入口。接着第一消化室再次准备在整个第二天接收新的废弃食物物质。在第一消化室接收新废弃食物物质的同时，厌氧消化过程也在第二消化室中继续进行。
控制器可基于例如第一消化室和第二消化室的每一个中的氮和/或乙酸盐浓度和材料体积的进行中的测量来确定过程中各个阶段从第一消化室转移至第二消化室的材料量。可选地，控制器可编程为基于厌氧消化过程的模型来调节消化室之间的材料转移。该模型和编程控制器所用的算法可通过进行一系列的实验来开发，在该实验中改变氮和乙酸盐浓度和第二消化室供给速率同时监测消化器的甲烷输出。实验期间收集的数据可使用本领域技术人员熟悉的人工智能建模法(例如使用模糊逻辑(例如Mamdani模糊逻辑)或神经网络(例如贝叶斯正则化))。可使用标准数学建模软件如
来编程如此开发的模型。
可在使用几天或几周内缓慢提高第二室中的液体和/或固体消化物的体积。相应地，会需要周期地移除第二室来移除消化物并将新鲜接种物引入装置中。
控制器可配置为在氮浓度和/或VFA浓度超过临界阈值的情况下通过用户接口(例如，通过发出警报或激活警示灯)来通知用户。另外或可选地，控制器可配置为在第二消化室中消化物体积超过临界值的情况下(说明应清空第二室并且用新鲜微生物接种物替换内容物)通过用户接口(例如，通过发出警报或激活警示灯)来通知用户。
装置还可设置有一个或多个配置成测量装置外部(即，周围环境中)的甲烷浓度的气体传感器。控制器可配置为在一个或多个气体传感器检测到装置外部的甲烷情况下(说明有气体泄漏)通过用户接口(例如，通过发出警报或激活警示灯)来通知用户。
装置可编程为通过网络接口向远程设备发送和从其接收信号(尽管其他连接选项是可行的，例如包括用于蓝牙通信的一个或多个发射器和接收器的装置)。远程设备可以是个人计算机、平板计算机或移动电话。用户可以使用远程设备检测装置的状态。控制器可编程为在例如氮浓度和/或VFA浓度超过临界阈值的情况下、或在第二消化室中的消化物体积超过临界值的情况下、或在一个或多个气体传感器检测到装置外部的甲烷的情况下，向远程设备发送警报。
控制器还可配置为在一个或多个气体传感器检测到装置外部的甲烷的情况下(说明有气体泄漏)降低第二消化室的温度。冷却第二消化室抑制厌氧消化过程并减少甲烷产生。控制器还可配置为在氮浓度和/或VFA浓度超过临界阈值的情况下、或在第二消化室中的消化物的体积超过临界值的情况下(说明系统被过度扰动)，降低第二消化室的温度。
本领域技术人员应理解的是，可以在第一消化室使用各种不同的水解酶。然而，α-淀粉酶比其他淀粉酶更优选，因为它可以沿淀粉链在随机位置快速催化淀粉的水解。在任何情况下，水解酶通常安全地用于商业或家庭应用(不同于通常用于大规模厌氧消化设施的水解微生物的致病物种)。酶显著加速食物物质的水解，这是重要的，因为水解在大多数厌氧消化过程中通常是限速步骤。通常，在第一消化室中发生的水解的约99％是酶促的。
虽然至少在理论上，可以确定第一消化室中的食物物质浆料中的各种碳水化合物、纤维素、蛋白质和脂质的浓度(例如，使用气相色谱技术)以调整由控制器添加的各种水解酶的相对比率，但是本发明人发现仅监测氮浓度就已足够。假定饮食的碳水化合物和脂肪不含氮，则平均饮食中存在的几乎所有的氮均存在于蛋白质的氨基酸残基中，因此浆料的总氮浓度提供了总蛋白质浓度的良好指示。实际上，总蛋白质浓度通常通过将测量的总氮浓度乘以因数6.25来估计。有研究(例如参见Synthesis of Food Waste CompositionalData 2012和On-site treatment of organic waste from the public and hospitalitysectors,SKM Enviros and Frith Resource Management，两者皆由The Waste andResources Action Programme(WRAP)出版)发现，在UK分析的食物废物中的碳水化合物与脂质和蛋白质的平均比例为156:59.3:44.3。因此可通过确定浆料中的蛋白质浓度并且使用相同或相似的经验比(例如3:1:1的比例)来估计食物物质浆料中碳水化合物和脂质的浓度。可以以相同比例将合适的水解酶(例如淀粉酶、脂肪酶和蛋白质酶)添加至浆料中。在任何情况下，蛋白质水解通常比其他食物组分的水解慢，因此确定蛋白质浓度通常是最重要的。
所述方法可包括将有机物从第二室移回第一室。这在第一室中提供了用于进一步厌氧消化的新鲜微生物的供应。
上述装置利用了含有伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌的微生物接种物。本领域技术人员应理解，装置可与不同微生物一同使用。然而，本发明人已发现含有醋酸杆菌属中的细菌和甲烷鬃毛菌属中的古细菌的接种物特别有效。
优选伍氏醋酸杆菌，因为其是非致病性、产酸且产乙酸的细菌，其主要产生作为厌氧消化的副产物的乙酸盐类(即，乙酸或乙酸盐)(例如，如Acetobacterium,a New Genusof Hydrogen-Oxidizing,Carbon Dioxide-Reducing,Anaerobic Bacteria,W.E.Bach,S.Schoberth,R.S.Tanner和R.S.Wolfe,International Journal of SystematicBacteriology,October 1977,Vol.27,No.4,p.355-361中所述)。在特定条件下，伍氏醋酸杆菌还可产生作为厌氧消化副产物的琥珀酸盐类(即，琥珀酸盐)。已知其他产乙酸菌产生大量不需要的副产物(例如乙醇、丁醇、丁酸盐和甲酸盐)。
优选理事会甲烷鬃毛菌，因为其是非致病性、产甲烷古细菌，其消化乙酸来产生甲烷。
组合使用伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌且无其他微生物以任何显著程度存在，导致具有最大化甲烷产出的厌氧消化过程。由于伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌的组合使用，也显著减少了例如氨、硫化氢和二氧化碳等的腐蚀性气体的产生，其延长了装置组件的使用寿命并且增加了产生的生物气的热值，这意味着需要更少的气体净化步骤。可从剩余的消化物中提取任何作为厌氧消化副产物产生的琥珀酸盐，琥珀酸盐是具有医疗应用例如制备关节炎的局部治疗的高价值物质。
本发明人还发现伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌两者是特别有恢复性的微生物，其可以承受消化器参数中的显著扰动(例如食物废物组分的浓度、氮浓度和挥发性脂肪酸(VFA)浓度的波动)。这些微生物是非致病性的并且可用于与水解酶组合以提供有效的厌氧消化器，克服本领域中厌氧消化器需要使用至少一些致病性微生物的偏见。
参照图5说明厌氧消化装置201的第二实施例。第二实施例的结构和功能与第一实施例基本相同，但区别在于，代替制冷第一消化室，在使用中将第一消化室反而加热至60-70℃的温度。这再次具有抑制第一消化室中产甲烷微生物的效果，因为这样的生物具有限制的最佳温度范围(例如，理事会甲烷鬃毛菌具有窄的最佳温度范围，约35℃)。较高的温度范围具有对食物物质浆料进行巴氏灭菌的优点，这对于满足食物和/或动物废物的再利用的环境标准和/或避免产甲烷作用期间第二室中的产酸细菌和产甲烷古细菌之间的竞争是重要的。在将浸渍的废物引入第一消化室之前，储存罐保留浸渍的废物，并且制冷储存罐至例如约4℃或低于4℃来减少消化前来自食物废物的气味排放。
更具体地，装置包括含有浸渍器203、贮存室250、第一消化室204、和第二消化室205的外部壳体202。用于接收废物食物物质的可密封入口209穿过壳体102延伸至浸渍器。由水泵221提供动力的高压喷雾器220在浸渍期间将水从具有液位计223的水箱222引导至浸渍器。
浸渍的食物废物在消化前保留在贮存室250中，在贮存室中使用制冷装置(未显示)将其制冷至等于或低于4℃。贮存室具有混合器251、水平传感器252、热交换器253、压力传感器254、和液体传感器阵列255。可控阀256穿过粗滤器257延伸至排出口。设置可控单向泵260，从而通过大颗粒过滤器261、止回阀262和流量计263使浸渍的废物从贮存室可控地移动至第一消化室。
第一消化室202具有混合器271、水准仪272、热交换器273、压力传感器274、液体传感器阵列275、气体传感器阵列276、喷头277、和具有可控阀278和粗滤器278的排出口。气体管道279从第一消化室延伸至下文将进一步描述的气流控制系统。第一消化室具有加热器(未示出)。
第一消化室202通过具有可控双向泵266和流量计267的管道265连接至第二消化室203。
第二消化室203具有搅拌器281、水准仪282、热交换器283、压力传感器284、液体传感器阵列285、气体传感器阵列286、喷头287、和具有可控阀288和粗滤器289的排出口。气体管道279从第一消化室延伸至下文将进一步描述的气流控制系统。第二消化室具有加热器(未示出)。
装置包括用于水解酶(固体或液体形式)的容器290和水平传感器291(其中酶为液体形式)。液体控制系统292调节水和水解酶供应至罐(水供应至喷雾器220并由此供应至储存罐，水解酶供应至第一消化罐并且水可适当地供应至第一或第二消化罐来保持固体物质的期望浓度，此外可接收和再循环蒸发的水以用于分配酶和/或反馈至浸渍器)。
气流控制系统300通过管道301从第一消化室接收气体(主要为蒸气)并通过管道302从第二消化室接收气体(主要为生物气)。设置过滤器305以从气体中过滤不期望的物质，例如可存在CO、H2S和/NH3过滤器。可控阀306、307和气泵308调节进入具有压力传感器310和气体传感器阵列311的储存罐309的气体的流量、和从储存罐至MicroCHP热电联供装置312的气体的流量。
控制器350控制各种传感器和驱动器包括液体流控制系统、制冷和加热、以及气流控制系统。
液体传感器阵列215、275、285包括可以精确控制各个罐中物质的温度的温度传感器、以及pH传感器和一个或多个碳水化合物、脂质和蛋白质浓度传感器。气体传感器阵列通常监测至少CO2、CH4和至少乙酸(和任选地其他VFA)以及气体温度。
在操作期间，通常根据第一实施方案来控制第二实施方案的装置，不同在于将第一消化室的温度控制至60-70℃的范围内的(可变)设定点。制冷储存罐250至约4℃并且周期地将浸渍的物质通过泵260移动至第一消化室202，在其中与厌氧消化微生物混合，向其中添加水解酶并且其中主要进行水解、产酸作用和产酸作用。产甲烷作用被抑制(实际上产甲烷微生物通常被第一消化室中的高温杀死)。材料被周期性地从第一室移动至第二室，并且，考虑到第一室中乙酸的测量结果和如果需要从另一个方向移动。如前所述控制第二消化室至产甲烷生物最佳温度附近的温度。如第一实施例，伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌的接种物是合适的，在这种情况下，将第二室的温度控制至约35℃。将水解酶分配在第一消化室中，分配水并且如上所述在第一消化室和第二消化室之间移动物质。
图6中说明了第三示例性实施方案。除了所描述的和相应特征一致地编号外，第三实施例对应于第二实施例。图6中，为了清晰起见，省略了水平传感器、热交换器和流量控制组件。再者，控制器350监测传感器数据并且控制全部过程。
在第三示例性实施方案中，存在其中有机物以受控方式移动穿过的5个罐。第一个是储存罐250，其中制冷接收的浸渍的废物以避免分解和产生不良气味，并且储存其直至其被进一步处理。第二个罐360是初步巴氏灭菌罐。第三个罐202是第一消化室，其中在使用中发生酶水解和产酸作用(并且其中抑制产甲烷作用)。第四个罐370是巴氏灭菌罐。第五个罐203是第二消化室，其中在使用中发生产甲烷作用。第二个罐中的混合器、压力传感器、液体传感器阵列和气体传感器阵列分别被标记为361、365、364、366，并且在第四个罐中分别为371、375、374、376。正如其他传感器和驱动器，包括泵、加热器和冷却器，这些传感器连接至控制器365。
在操作中，贮存的冷藏废物可通过单向泵可控地移动至初步巴氏灭菌罐中，在其中使用加热器(未示出)在例如60℃-70℃的温度下巴氏灭菌至少1小时。保留蒸发的水并且循环利用于浸渍器(因此显示了从第二个罐至液体控制器的连接)。在一些实施方案中，通过真空泵降低初步巴氏灭菌罐中的压力(例如使得水的沸点降低至约70℃)来促进水的高能效蒸发。
在巴氏灭菌后，将有机物从初步巴氏灭菌罐转移至第一消化室202。这里，测量了接收的废物的组成(特别是其中的氮含量)并且控制器确定了待添加的水解酶的量，然后控制水解酶的分配。如果还不存在上述微生物，则将上述微生物(例如伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌)引入并且开始厌氧消化。(由于要避免产甲烷作用，该罐中的理事会甲烷鬃毛菌可以被省略，尽管其可以作为单一接种物的部分存在或由于第一室和第二室之间的物质的双向移动而存在)。
适当调节该第一消化室202的温度。在一些实施例中，例如可将其控制至50-55℃的范围。这可使产酸作用为有效的并且可选择水解酶以在该温度下具有合适的活性，然而抑制了产甲烷作用。例如理事会甲烷鬃毛菌等的产甲烷菌在该温度下被杀死。在一些可选实施例中，可以根据第二实施例将第一消化室加热至更高温度(例如60-70℃)，或者根据以下第一实施例制冷(例如至10℃以下)。在任何情况下，选择温度以最小化产甲烷作用。
然后将在第一消化室202中已水解和经受产酸作用的材料转移至另一个巴氏灭菌罐370，在此加热来巴氏灭菌内容物，例如在60-70℃温度下至少1小时。此外，收集水蒸气并且可用真空泵来降低气压。然后测量VFA的浓度(例如至少乙酸的浓度)并用于确定转移至第五个罐(第二消化室203)的材料的量(或速率)，在此进行产甲烷作用，例如在约35℃的温度下。
可以不定期地从第二消化室将材料转回至第一消化室，任选不定期地通过另外的巴氏灭菌罐。这对于例如保持消化器运行是有用的，当控制器激活紧急措施，例如其中系统温度降低至低于4℃时。
在该实施例中，作为第四个罐的巴氏灭菌罐370，不仅起到进行巴氏灭菌的作用，还起到缓冲罐的作用，这使得可贮存已经受水解和产酸作用的材料以便可将其进料至第二消化室，在那里以受控的速率进行产甲烷作用。可在第一消化室202中测量VFA(例如至少乙酸浓度)并且用于控制将材料从第一消化室202转移至缓冲罐370的速率。可在第一消化室和缓冲罐两者中测量VFA(例如至少乙酸的浓度)并且用于控制将材料从第一消化室转移至缓冲罐和从缓冲罐转移至第二消化室的速率。
然而，在第四实施例中，第一消化室202用于进行水解和产酸作用(在升高或降低的温度下，例如在50-55℃、或在10℃以下)，然后提高第一消化室中的温度(例如至60-70℃)以进行巴氏灭菌步骤，由此在得到的材料中测量VFA(或至少乙酸浓度)并且将受控量转移至第二消化室203。在这种情况下，不需要第四个罐/缓冲罐。
可以在本文公开的本发明的范围内做出进一步的变化和修改。
Claims (47)
1.一种厌氧消化装置，其包括用于在厌氧消化之前和/或期间保留有机物的第一室和用于在厌氧消化期间保留有机物的第二室，所述厌氧消化装置配置为制冷或加热所述第一室。
2.根据权利要求1所述的厌氧消化装置，其配置为制冷或加热所述第一室至抑制所述第一室中的产甲烷作用的温度。
3.根据权利要求1或2所述的厌氧消化装置，其配置为制冷所述第一室至等于或低于10℃的温度并加热所述第二室至高于10℃的温度。
4.根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置，其包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器配置为测定指示所述第一室和/或第二室中保留的材料的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质的浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质浓度、脂肪酸浓度、和/或pH的一个或多个参数。
5.根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置，其包括连接至所述第一室和第二室的缓冲室，有机物通过所述缓冲室从所述第一室移动至所述第二室，其中所述装置配置为对所述缓冲室中的有机物进行巴氏灭菌。
6.根据权利要求4或5所述的厌氧消化装置，其进一步包括：
在所述第一室和第二室之间延伸的管道，无论是直接延伸或穿过所述缓冲室，均由此允许有机物通过所述管道在所述第一室和第二室之间的移动，
流动调节部件，其用于调节有机物通过所述管道在所述第一室和第二室之间的移动，以及
控制器，其配置为从一个或多个传感器接收一个或多个参数的测量结果，并且通过对响应于接收到的测量结果的所述流动调节部件进行操作来调节所述第一室和第二室之间的有机物的流动。
7.根据权利要求4至6任一项所述的厌氧消化装置，其包括控制器，所述控制器配置为接收指示所述第一室中的蛋白质浓度、含氮物质的浓度和/或氮浓度的一个或多个参数的测量结果，并且将一种或多种水解酶引入至所述第一室中，其中引入至所述第一室中的水解酶的量取决于一个或多个参数的值。
8.根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置，其中所述装置配置为将有机物从所述第一室移动至所述第二室以及从所述第二室移动至所述第一室，由此将产甲烷微生物从所述第二室移动至所述第一室。
9.根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置，其包括用于在厌氧消化前浸渍有机物的浸渍器。
10.根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置，其包括用于搅拌所述第一室和/或第二室内的有机物的部件。
11.根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置，其包括气体净化器，所述气体净化器包括一个或多个过滤器，所述一个或多个过滤器配置为从所述第一室和/或第二室中的有机物的厌氧消化过程中产生的气体中去除以下中的一种或多种：二氧化碳、硫化氢、氨。
12.根据权利要求11所述的厌氧消化装置，其进一步包括发生器，所述发生器配置为接收来自所述气体净化器的气体流并输出由所述气体的燃烧产生的电和/或热。
13.根据权利要求12所述的厌氧消化装置，其中所述发生器为微型热电联供发生器。
14.一种在有机物的厌氧消化中使用根据前述权利要求任一项所述的厌氧消化装置的方法，所述方法包括以下步骤：在所述第一室中将所述有机物暴露于产乙酸微生物；将至少一部分的有机物从所述第一室转移至所述第二室；并且在所述第二室中将所述至少一部分的有机物暴露于产甲烷微生物。
15.根据权利要求14所述的方法，其包括制冷所述第一室至等于或低于10℃的温度并加热所述第二室至高于10℃的温度。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其包括将至少一部分的有机物从所述第二室转移至所述第一室，使得将产甲烷微生物从所述第二室转移至所述第一室，但其中由于所述第一室的制冷或加热，产甲烷作用主要在所述第二室中发生。
17.根据权利要求14至16任一项所述的方法，其包括在所述第一室中将所述有机物暴露于一种或多种水解酶。
18.根据权利要求14至17任一项所述的方法，其包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器测量指示所述第一室和/或第二室和/或缓冲室中保留的材料的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质的浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质浓度、脂肪酸浓度、和/或pH的一个或多个参数，所述控制器接收所述一个或多个参数的测量结果，并且所述控制器响应于所接收的测量结果将一部分的有机物从所述第一室或所述缓冲室转移至所述第二室。
19.根据权利要求14至18任一项所述的方法，其包括浸渍所述有机物。
20.根据权利要求14至19任一项所述的方法，其包括向所述第一室和/或第二室中的所述有机物添加水或搅拌所述有机物。
21.根据权利要求14至20任一项所述的方法，其包括在将所述第一室中或来自所述第一室的有机物引入至所述第二室之前对其进行巴氏灭菌。
22.根据权利要求14至21任一项所述的方法，其包括气体净化器，所述气体净化器过滤在所述第一室和/或第二室中的有机物的厌氧消化期间产生的一种或气体以从所述气体中去除以下中的一种或多种：二氧化碳、硫化氢、氨。
23.根据权利要求14至22任一项所述的方法，其中所述产乙酸微生物包括属于醋酸杆菌属的产乙酸菌，并且所述产甲烷微生物包括属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。
24.一种从有机物产生甲烷的方法，所述方法包括：在等于或低于10℃的温度下将所述有机物暴露于产乙酸微生物；其后在高于10℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于产甲烷微生物。
25.根据权利要求24所述的方法，其包括在等于或低于10℃的温度下将所述有机物暴露于产乙酸微生物的步骤之前和/或期间，将所述有机物暴露于一种或多种水解酶。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其包括：在等于或低于10℃的温度下将所述有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者；其后在高于10℃的温度下将至少一部分的有机物暴露于产乙酸微生物和产甲烷微生物两者。
27.根据权利要求24至26任一项所述的方法，其包括：确定指示所述有机物的体积、质量、组成、蛋白质浓度、含氮物质的浓度、氮浓度、碳水化合物浓度、脂质浓度、脂肪酸浓度、和/或pH的一个或多个参数；并且响应于确定的一个或多个参数而改变所述有机物的温度。
28.根据权利要求24至27任一项所述的方法，其包括浸渍所述有机物。
29.根据权利要求24至28任一项所述的方法，其包括在暴露于所述产乙酸和/或产甲烷微生物期间搅拌所述有机物。
30.根据权利要求24至29任一项所述的方法，其包括过滤所述有机物的厌氧消化中产生的一种或多种气体，从而从所述气体中去除以下中的一种或多种：二氧化碳、硫化氢、氨。
31.根据权利要求24至30任一项所述的方法，其中所述产乙酸微生物包括属于醋酸杆菌属的产乙酸菌，并且所述产甲烷微生物包括属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。
32.一种水解有机物的方法，所述方法包括：确定指示所述有机物中的蛋白质的量的参数；和将所述有机物暴露于一种或多种水解酶，其中所述有机物所暴露于的水解酶的量取决于确定的参数的值。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述有机物所暴露于的水解酶的量与确定的参数的值成比例。
34.一种用于有机物厌氧消化的微生物培养物，所述微生物培养物包括一种或多种属于醋酸杆菌属的产乙酸菌。
35.根据权利要求34所述的微生物培养物，其中存在于所述培养物中的一种或多种产乙酸菌包括伍氏醋酸杆菌或由伍氏醋酸杆菌组成。
36.根据权利要求34或35所述的微生物培养物，其进一步包括一种或多种属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。
37.根据权利要求36所述的微生物培养物，其中存在于所述培养物中的所述产甲烷古细菌包括理事会甲烷鬃毛菌或由理事会甲烷鬃毛菌组成。
38.一种用于有机物厌氧消化的微生物培养物，所述微生物培养物包括一种或多种属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。
39.根据权利要求38所述的微生物培养物，其中存在于所述培养物的一种或多种产甲烷古细菌包括理事会甲烷鬃毛菌或由理事会甲烷鬃毛菌组成。
40.一种用于有机物厌氧消化的微生物培养物，所述微生物培养物实质上由属于醋酸杆菌属的产乙酸菌和属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌组成。
41.根据权利要求40所述的微生物培养物，其中存在于所述培养物中的产乙酸菌属于伍氏醋酸杆菌种，和存在于所述培养物中的产甲烷古细菌包括理事会甲烷鬃毛菌或由理事会甲烷鬃毛菌组成。
42.一种包括微生物或由微生物组成的微生物培养物，所述微生物培养物中的微生物由伍氏醋酸杆菌和理事会甲烷鬃毛菌组成。
43.根据权利要求34至42任一项所述的微生物培养物，其不包括除醋酸杆菌以外的其他细菌。
44.一种厌氧消化器，其含有根据权利要求34至43任一项所述的微生物培养物、和水解酶。
45.一种从有机物产生甲烷的方法，所述方法包括将所述有机物暴露于属于醋酸杆菌属的产乙酸菌和属于甲烷鬃毛菌属的产甲烷古细菌。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述产乙酸菌属于伍氏醋酸杆菌种和所述产甲烷古细菌属于理事会甲烷鬃毛菌种。
47.根据权利要求45或46所述的方法，其包括将所述有机物暴露于一种或多种水解酶使得所述有机物中至少1种化学物质、或所述有机物的质量的至少0.1％被水解成由于存在一种或多种所述水解酶而仅可以被醋酸杆菌代谢而不被细菌消化代谢的形式。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1705768.8 | 2017-04-10 | ||
| GBGB1705768.8A GB201705768D0 (en) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Anaerobic digester |
| PCT/GB2018/050951 WO2018189525A1 (en) | 2017-04-10 | 2018-04-10 | Anaerobic digester |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110741072A true CN110741072A (zh) | 2020-01-31 |
Family
ID=58744858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880038482.6A Pending CN110741072A (zh) | 2017-04-10 | 2018-04-10 | 厌氧消化器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US10836992B2 (zh) |
| EP (3) | EP3686268A1 (zh) |
| JP (2) | JP7139411B2 (zh) |
| CN (1) | CN110741072A (zh) |
| DK (1) | DK3516038T3 (zh) |
| GB (1) | GB201705768D0 (zh) |
| WO (1) | WO2018189525A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114789181A (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-26 | 北京科技大学 | 一种厨余垃圾资源化利用的方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201806382D0 (en) * | 2018-04-19 | 2018-06-06 | Kanu Ifeyinwa Rita | Wastewater treatment apparatus and method |
| JP7038417B2 (ja) * | 2019-07-29 | 2022-03-18 | サイエンスシード株式会社 | 有機物処理設備管理装置及び有機物処理設備管理方法 |
| JP2022055105A (ja) * | 2020-09-28 | 2022-04-07 | 三菱重工業株式会社 | 廃棄物処理システム、及び廃棄物処理方法 |
| CN114934077B (zh) * | 2022-06-20 | 2024-08-09 | 香港浸会大学深圳研究院 | 一种强化乳酸定向转化的两相厌氧消化产甲烷的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005246119A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Ebara Corp | 油脂含有汚濁物質の嫌気性処理方法及び装置 |
| EP2462064A2 (en) * | 2009-08-04 | 2012-06-13 | Bio Group Limited | Anaerobic digestion process and apparatus |
| JP2013184073A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Seinen:Kk | 酵素処理剤 |
| CN103974968A (zh) * | 2011-09-28 | 2014-08-06 | 莫雷洛斯州自治大学 | 免疫调节剂金属肽(immp)和包含其的组合物 |
| KR20150090309A (ko) * | 2014-01-27 | 2015-08-06 | (주)수엔지니어링 & 컨설팅 | 혐기성 소화조의 소화 공정 제어 방법, 그 제어 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체, 및 그 프로그램이 설치된 제어 장치 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4632758A (en) * | 1985-09-06 | 1986-12-30 | Commonwealth Engineering & Technology, Inc. | Anaerobic wastewater treatment system |
| US20030219467A1 (en) * | 2001-09-18 | 2003-11-27 | The Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Method for the inhibition of methanogensis |
| DE102004009587A1 (de) * | 2004-02-25 | 2005-09-15 | Söll Gmbh | Biogasreaktor |
| JP5190861B2 (ja) * | 2007-05-11 | 2013-04-24 | オリンパス株式会社 | 生体組織分解方法 |
| DE102007061137B4 (de) * | 2007-12-19 | 2011-12-15 | Agraferm Technologies Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Umwandlung von bei der Ethanolproduktion als Abfallprodukt anfallender Fermentationsbrühe in Biogas |
| CA2741994A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Pursuit Dynamics Plc | A biomass treatment process and system |
| WO2011066393A2 (en) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | Ghd, Inc. | Biosolids digester and process for biosolids production |
| NZ603493A (en) * | 2010-04-12 | 2014-10-31 | Seab Energy Ltd | Portable renewable energy microgeneration system |
| US20110318778A1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Petersen Gert Bjoern | Organic Substrate Treatment System |
| US8894854B2 (en) * | 2010-08-03 | 2014-11-25 | Colorado State University Research Foundation | Digester for high solids waste |
| JP5730120B2 (ja) | 2011-05-09 | 2015-06-03 | 日本エコ電力株式会社 | メタン発酵システム |
| FR2975706B1 (fr) * | 2011-05-26 | 2017-07-21 | Ifremer (Institut Francais De Rech Pour L'exploitation De La Mer) | Extraction de chitines en une seule etape par hydrolyse enzymatique en milieu acide |
| JP2015515262A (ja) * | 2012-02-28 | 2015-05-28 | テラックス リミテッド パートナーシップＴＥＲＡＸ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ | バイオマスの処理 |
| WO2014018785A2 (en) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | Algae Aqua-Culture Technology, Inc. | Biorefinery control system, components therefor, and methods of use |
| AU2015202952B2 (en) * | 2014-04-03 | 2018-11-08 | Dsm Ip Assets B.V. | Process and apparatus for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material and fermentation of sugars |
| JP6493867B2 (ja) | 2014-06-06 | 2019-04-03 | 住友重機械工業株式会社 | 嫌気性処理装置、嫌気性処理方法、及び、嫌気性処理装置の表示装置 |
| CN104805125B (zh) * | 2015-05-07 | 2018-03-02 | 马力通 | 一种沼气工程菌剂及其制备方法 |
-
2017
- 2017-04-10 GB GBGB1705768.8A patent/GB201705768D0/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-04-10 EP EP20160780.1A patent/EP3686268A1/en active Pending
- 2018-04-10 US US16/603,966 patent/US10836992B2/en active Active
- 2018-04-10 JP JP2020504456A patent/JP7139411B2/ja active Active
- 2018-04-10 EP EP20160778.5A patent/EP3683298A1/en not_active Withdrawn
- 2018-04-10 DK DK18722702.0T patent/DK3516038T3/da active
- 2018-04-10 CN CN201880038482.6A patent/CN110741072A/zh active Pending
- 2018-04-10 WO PCT/GB2018/050951 patent/WO2018189525A1/en active Search and Examination
- 2018-04-10 EP EP18722702.0A patent/EP3516038B1/en active Active
-
2020
- 2020-10-09 US US17/066,807 patent/US11390843B2/en active Active
- 2020-10-09 US US17/066,969 patent/US11459539B2/en active Active
-
2022
- 2022-09-07 JP JP2022142125A patent/JP2022184883A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005246119A (ja) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Ebara Corp | 油脂含有汚濁物質の嫌気性処理方法及び装置 |
| EP2462064A2 (en) * | 2009-08-04 | 2012-06-13 | Bio Group Limited | Anaerobic digestion process and apparatus |
| CN103974968A (zh) * | 2011-09-28 | 2014-08-06 | 莫雷洛斯州自治大学 | 免疫调节剂金属肽(immp)和包含其的组合物 |
| JP2013184073A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Seinen:Kk | 酵素処理剤 |
| KR20150090309A (ko) * | 2014-01-27 | 2015-08-06 | (주)수엔지니어링 & 컨설팅 | 혐기성 소화조의 소화 공정 제어 방법, 그 제어 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체, 및 그 프로그램이 설치된 제어 장치 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114789181A (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-26 | 北京科技大学 | 一种厨余垃圾资源化利用的方法 |
| CN114789181B (zh) * | 2021-01-25 | 2023-12-05 | 北京科技大学 | 一种厨余垃圾资源化利用的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022184883A (ja) | 2022-12-13 |
| EP3516038B1 (en) | 2020-03-04 |
| JP2020520248A (ja) | 2020-07-09 |
| EP3686268A1 (en) | 2020-07-29 |
| US11459539B2 (en) | 2022-10-04 |
| DK3516038T3 (da) | 2020-05-18 |
| JP7139411B2 (ja) | 2022-09-20 |
| EP3683298A1 (en) | 2020-07-22 |
| GB201705768D0 (en) | 2017-05-24 |
| US20210087519A1 (en) | 2021-03-25 |
| US10836992B2 (en) | 2020-11-17 |
| US20200115670A1 (en) | 2020-04-16 |
| WO2018189525A1 (en) | 2018-10-18 |
| US20210087520A1 (en) | 2021-03-25 |
| US11390843B2 (en) | 2022-07-19 |
| EP3516038A1 (en) | 2019-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11390843B2 (en) | Anaerobic digester | |
| Ward et al. | Optimisation of the anaerobic digestion of agricultural resources | |
| US7556737B2 (en) | Anaerobic phased solids digester for biogas production from organic solid wastes | |
| Ahring | Perspectives for anaerobic digestion | |
| EP1767284A1 (en) | Method of biomass processing | |
| Merlin et al. | Anaerobic digestion of agricultural waste: state of the art and future trends | |
| KR101439425B1 (ko) | 에너지 절감형 바이오가스 플랜트 | |
| CN107935345A (zh) | 一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土的方法及系统 | |
| Goren et al. | Cleaner production of biohydrogen using poplar leaves: Experimental and optimization studies | |
| CN207775039U (zh) | 一种生活污泥厌氧消化处理培育有机营养土系统 | |
| CN201747457U (zh) | 原料特性互补型混合连续干发酵联产电肥的装置 | |
| Oree et al. | A microcontroller-based household anaerobic food digester | |
| EP3793952B1 (en) | Plug flow biogas plant | |
| JP7560875B2 (ja) | メタン発酵装置 | |
| CN219690678U (zh) | 一种新型一体化新农村节能便器及处理回收装置 | |
| WO2005047452A1 (en) | Bioreactor | |
| Jatunarachchi et al. | Study of anaerobic digestion of brewery spent grains | |
| TWI638796B (zh) | 可收集沼氣之堆肥裝置 | |
| Kříž et al. | Modelling of emissions from large biogas plants | |
| Nasirian et al. | Optimization of biological hydrogen production process using stepwise regression method. | |
| Menert et al. | Influence of thermal pre-treatment on mesophilic anaerobic digestion of sludges | |
| KHOZAIEM | Effect of microwave and ultrasonic Pre-Treatments on biogas yield and specific energy in Up Flow anaerobic digestion of corncob and cow manure | |
| Bonomo | Evaluation of performance metrics for meso-scale anaerobic digestion of food waste and its co-digestion with wastewater biosolids | |
| Awasume et al. | Optimization of Pre-hydrolysis Conditions for the Production of Biogas | |
| Guimarãesa et al. | Electricity Generation from Biogas of Cassava using Cattle Manure as inoculum: An Assessment of Potential in the Quilombola Community (Brazil) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 40020630 Country of ref document: HK |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200131 |