CN111712469B - 同时相操作的厌氧顺序分批反应器 - Google Patents

Abstract

用于处理水性流体的方法，由此在包括生物反应器和分离容器的装置中产生沼气，该方法包括：(i)生物反应器进料阶段；(ii)分批反应阶段，其中形成沼气并将形成的沼气暂时存储在分离容器中，以及至少一个另外的阶段(iii)，包括沉降阶段和/或水性流体流出物排放阶段，其中存储在分离容器中的沼气用于减少来自装置的沼气出口流的波动。用于执行该方法的装置及其用途。

Description

同时相操作的厌氧顺序分批反应器

本发明涉及一种用于处理包含可生物降解的有机物质的水性流体(aqueousfluid)的方法，该方法包括分批反应(batch reaction，间歇反应)阶段，其中可生物降解的有机物质被厌氧微生物转化，从而形成沼气(通常主要包括甲烷和二氧化碳的气体混合物)。本发明还涉及一种用于微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体的装置。

20世纪90年代初，在厌氧顺序分批反应器(AnSBR，厌氧序批式反应器)中开发了一种从含有有机生物质的废物中生产沼气的方法。US5185079A)涉及一种单容器AnSBR，其在具有四个主要阶段的循环中操作：进料、反应、沉降和倾倒；必要时去除污泥(sludge)。AnSBR的优点包括：在循环时间和顺序方面具有高度的过程灵活性；要求在没有澄清器的情况下操作的可能性；以及用相对简单的仪器操作的可能性。此外，由顺序操作引起的盛宴/饥荒方案促进了可缓慢降解的颗粒底物(悬浮固体、脂肪和油脂)和/或相对顽固的化合物的降解，以及增强的生物絮凝作用。另外，由于对不良沉降污泥的自然选择压力，顺序操作导致形成良好的沉降污泥。结果，促进了有效的固体分离，从而导致长的固体保留时间(SRT)以及有机底物向甲烷和二氧化碳的有效转化。

尽管已开发了很长时间，但是AnSBR的工业实施方式仍然有限。AnSBR的主要局限性似乎是该配置的错误使用、设计错误、污泥沉降性控制的不确定性以及管理批次容积(液体和气体)背后的挑战，这导致需要大容量的缓冲罐和气体存储单元。

很少有尝试开发AnSBR配置的变型来利用上述优点。例如，已提出了一种称为“温度相控AnSBR”的方法，其中两个反应器串联操作。第一个反应在高温(55℃)下进行且第二个反应在中温(35℃)下进行。

US 5,599,450 A涉及已针对AnSBR概念开发的另一种配置：厌氧上流式分批反应器。该系统旨在提供通过厌氧废物处理反应器的活塞流，将废物流均匀分布在反应器底部，并在较高水平收集废物流，从而在填充、循环和倾倒期间通过反应器产生向上的活塞流，并且使水平混合最小化。根据发明人，此类活塞流促进了底物浓度最高的反应器底部附近较重生物质的生长，并且阻止了底物浓度最低的反应器顶部附近轻质生物质的生长。

尽管在AnSBR中处理含有有机生物质的水性废物具有各种优点，但是已知的系统也具有典型的固有问题。反应阶段和沉降阶段依次进行，在反应阶段期间，沼气由有机生物质形成。在沉降期间，固体沿反应器底部的方向移动，在那里形成(浓缩的)污泥，并且在反应器的上部部分形成上清液(为流体水相，与流体内容物(悬浮液)的固体颗粒含量相比，其固体颗粒含量减少，并且优选基本上不含固体颗粒，在充分沉降之后，上清液作为流出物从反应器中抽出。长的沉降时间对于获得具有低固体颗粒含量或基本上不含固体颗粒的上清液是理想的，因为这有利于流出物的下游处理。在过程的给定循环时间，沉降时间因此是有机物总分解能力和沼气生产能力的限制因素，因为它减少了可用于反应阶段的时间。此外，在AnSBR中进行的过程具有波动的沼气生产率的特征。在过程循环(进料阶段)开始时，沼气生产率将逐渐增加，直到达到最大值(通常在进料阶段结束时或接近结束时，或在反应阶段的早期)。在已经达到最大沼气生产率之后，反应阶段通常持续到生产率达到较低的阈值，之后开始沉降阶段。在沉降阶段期间，通常仍会产生一些沼气，但在该阶段，沼气的生产率通常会进一步降低，在倾倒阶段(排放物被抽出)期间会变为最低(可能为0)。由于沼气生产率的波动，来自反应系统的沼气流显著波动，这是不希望的，特别是考虑到进一步处理AnSBR下游的沼气流和/或提供用于进一步使用的恒定沼气供应，例如在能量生产中。

发明人找到了解决这些问题中的一个或两个问题的方法。发明人特别认识到在厌氧过程中解决这些问题的方法的优点。然而，他们认为在非厌氧条件下操作的过程也可能受益于他们的发现。

因此，本发明涉及一种用于处理水性流体的方法，由此在包括生物反应器(1)和分离容器(2)的装置中产生沼气，其中该方法包括(i)生物反应器进料阶段，此后(ii)分批反应阶段，其中形成沼气并将形成的沼气暂时存储在分离容器(2)中，并且此后至少一个另外的阶段(iii)，包括沉降阶段和/或水性流体流出物排放阶段，其中存储在分离容器(2)中的沼气用于减少来自装置的沼气出口流(15)的波动。

所述阶段通常在基本厌氧条件下操作。

特别地，本发明涉及一种用于微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体的方法，其中所述可生物降解的有机物质的至少一部分被微生物，特别是厌氧微生物转化，从而在包括生物反应器的装置中形成沼气，所述生物反应器特别是厌氧生物反应器(1)，所述生物反应器(1)含有水性悬浮液，该悬浮液包括液相和固相，该悬浮液含有所述微生物，

该装置还包括分离容器(2)，用于容纳来自生物反应器(1)的经处理的水性流体(2a)，以及用于容纳来自生物反应器(1)的沼气(2b)，

该方法包括：

(i)生物反应器进料阶段，其中将包含可生物降解的有机物质的水性流体注入到生物反应器(1)中，并且此后

(ii)分批反应阶段，其中可生物降解的有机物质被生物反应器(1)中的微生物转化，从而形成沼气，在分批反应阶段期间，维持从该装置流出的沼气出口流，其中至少在分批反应阶段的至少一部分期间，形成的沼气的至少一部分暂时存储在分离容器(2)中，随后

(iii)至少一个另外的阶段，该至少一个另外的阶段包括沉降阶段和/或水性流体(优选液体)流出物排放阶段，

并且其中储存在容器(2)中的沼气(2b)用于减少分批反应阶段或之后的沼气出口流(15)的波动。

分离容器内的容纳空间可至少在概念上分为用于容纳水性流体的第一区段(区段2a)和用于容纳沼气的第二区段(区段2b)。当沼气和水性流体均存在于容器(2)中时，区段2a和区段2b之间的界面(5)通常是沼气和水性流体之间的气体-流体界面。因此，该界面不需要固定，并且第一区段和第二区段的尺寸可在本发明方法的各个阶段中变化。

通常，根据本发明的方法的各阶段重复多次。每个单个序列包括阶段(i)、阶段(ii)和阶段(iii)，其中完成进料、反应、沉降和倾倒(流出物抽出)，形成所谓的过程循环(或在短的‘循环’中)/至少在第一个循环(其中该过程启动)之后，通常在所述阶段期间维持至少基本恒定的沼气出口流。

通常，除了从头开始(例如在首次使用时或在维护之后)启动系统时，反应器通常已含有产生沼气的微生物。一旦将微生物提供到反应器中，通常就不需要在随后的过程循环中将它们再引入反应器中。

本发明还涉及一种用于微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体的装置，特别是用于根据本发明的方法的装置，其中

该装置包括生物反应器，通常为厌氧生物反应器(1)，该生物反应器包括用于搅拌生物反应器(1)中的水性流体的搅拌器并包括分离容器(2)，分离容器(2)包括

-用于容纳来自生物反应器(1)的经处理的水性流体的第一区段(2a)，该第一区段包括用于经处理的水性流体的入口，该入口经由可关闭的导管(3)连接到用于来自生物反应器(1)的经处理的水性流体的出口，并且该第一区段包括用于经由可关闭的导管(6)去除第一区段的内容物的出口，以及

-用于容纳沼气的第二区段(2b)，包括用于沼气的入口，该入口经由导管(4)连接到用于来自生物反应器(1)的沼气的出口，该装置还包括用于水性废物流进入该装置中的入口(14)、用于来自该装置的沼气的出口(15)和用于流体水性流出物的排放口(7)以及用于来自该装置的污泥的出口(9)。

根据本发明的装置特别适合用于包含可生物降解的有机物质的水性流体的微生物处理，由此优选在根据本发明的方法中由所述可生物降解的物质形成沼气。

在有利的实施方式中，分离容器包括机构，特别是搅动器。这种机构通常存在于区段(2a)中。当罐用于此目的时，这种机构可用于分解沉降期间形成的任何浮渣。

在有利的实施方式中，分离容器2的区段2a包括液固分离器，优选沉降器，其具有适于增强固体颗粒在水性流体(诸如悬浮液或污泥)中的沉降性的倾斜内部构件。该倾斜内部构件可例如通过倾斜的管子或平铺的瓦楞板(可为平坦的或波纹状的)实现。这种倾斜内部构件进一步促进了沼气与液相和固相的分离。倾斜内部构件通常以55至60°的角度放置，并且彼此之间的距离至少为2至10cm，以增强分离效果并避免分隔器堵塞。

优选地，液固分离器放置在外部分离器的中间部分。

在另一个实施方式中，液固分离器可占据外部分离器的工作容积的至少约50％，更优选外部分离器的工作空间的至少约75％，甚至更优选至少约90％，最优选约100％。

本发明的主要优点在于，它允许同时执行通过生物反应器(1)中的微生物进行有机物质的转化以及将固体颗粒沉降在分离容器(2)中的经处理的流体中。

因此，在一个更优选的实施方式中，在(ii)分批反应阶段的至少一部分期间，将分离容器(2)用作沉降器，其中允许固体颗粒从存在于容器中的水性悬浮液沉降。

因此，在一个更优选的实施方式中，在分批反应阶段(ii)，在生物反应器(1)中形成沼气，并且同时允许先前已引入分离容器(2)的第一区段(2a)中的源自生物反应器(1)的任何水性悬浮液沉降在所述容器(2)中。

因此，在一个更优选的实施方式中，分批反应阶段(ii)和沉降阶段对于至少一个(实质性(substantial，相当大))部分同时进行。这使得沉降时间长得多(是常规AnSBR的2至3倍长)，而不影响反应阶段的持续时间，这是优于常规AnSBR的主要优点。

在一个实施方式中，本发明允许进料阶段和倾倒阶段对于至少一实质性部分是同时进行的。还有可能同时实现进料和倾倒阶段，从而减少每个循环所需的阶段数量并简化过程，这也是优于常规AnSBR的主要优点(参见例如图2和图4)。

阶段的操作同时允许较短的总循环持续时间，这减少了每个循环的批次容积和缓冲罐(13)达到一定处理能力所需的容积。

具有用于水性流体的第一区段(2a)和用于沼气(2b)的第二区段的容器(2)也与允许至少部分同时进行反应阶段和沉降阶段或者至少部分同时进行进料阶段和倾倒阶段相关，这将在下面进一步说明。

第二区段(2b)在其中沼气产量相对较高的过程期间用作沼气的储存器，并且用作从系统到沼气出口管线(15)的沼气的供应源，从而与传统的AnSBR相比，有助于在整个过程中更恒定的沼气流。它进一步允许沼气成分的均质化，其在生产过程中可能会发生变化。

根据本发明的装置(用于过程中)的设计的优点还在于，生物反应器(1)的顶部空间(即反应器内部的液相上方的上部，其中存在沼气)经由通道与容器的第二区段(2b)连接。因此，提供了一种气密系统，由此消除了气味和沼气散发的大量风险，这是一个反复出现的问题，特别是在厌氧接触反应器中。

根据本发明的方法允许基于顺序的沼气生产概况图(沼气生产率作为时间的函数，参见例如图6)进行方便的实时系统监测、优化和阶段自动化。通过跟踪每个概况图中的沼气产量，可实时监测系统容量。

在根据本发明的方法中，可基于“标准”沼气概况图，即由操作者为感兴趣的特定过程定义的基准/参考沼气概况图，来调节和优化系统负荷和反应/沉降阶段的持续时间。与连续操作的方法相比，这是一个主要优点，例如在厌氧膜反应器(AnMBR)或带有溶解沼气浮选单元(DBF)的连续搅拌罐反应器中进行处理。

除非另有说明，否则本文所用的术语“或”被定义为“和/或”。

除非另有说明，否则本文所用的术语“一”或“一个”被定义为“至少一个”。

当以单数形式指代名词(例如，化合物、添加剂等)时，复数意在被包括在内。

术语“(至少)基本上”在本文中通常用于指示它具有所指定的一般特征或功能。当提到可量化的特征时，该术语特别地用于指示它是该特征的最大值的至少50％，更特别是多于75％，甚至更特别是多于90％。术语“基本不含”在本文中通常用于指示不存在某种物质(低于在有效提交日可用分析技术可达到的检测极限)，或者以如此低的量存在，以致它不会显著影响基本上不含所述物质的产品的性质。在实践中，就定量而言，如果物质的含量为0至1重量％，特别是0至0.5重量％，更特别是0至0.1重量％，则通常认为产品基本上不含该物质。

在本申请的上下文中，术语“约”通常意指与给定值的偏差为15％或更小，特别是偏差为10％或更小，更特别是偏差为5％或更小。

如本文所用，“可生物降解的有机物质”是通常在基本上厌氧条件下可被反应器中的生物质转化的有机物质，特别是转化为生物质或甲烷。

术语“流体”在本文中用于在不施加外部压力(重力之外的压力)的情况下流动的液体和液体与至少一种其他相(诸如悬浮液)的混合物。

如本文所用，“有机物质”是任何化学可氧化的有机物质，可通过如ISO 6060:1989中所述的化学需氧量(COD)测试确定。有机物质的含量通常以g COD(即氧化有机物质所消耗的氧克数)表示。

技术人员熟悉诸如“上”、“下”、“中间”、“在底部处”、“在底部附近”、“在顶部处”和“在顶部附近”的术语。通常，这些是相对于彼此阅读的，并且技术人员将能够基于共同的常识、本文公开的信息和引文以及装置的单元(例如生物反应器、分离容器或生物反应器或区段中含有的一定体积的物质)的详细信息来减少其实施以进行实践。

根据经验，除非与上下文不同，否则“靠近”某个参考点(例如“底部”或“顶部”)通常意指‘距参考点的相对高度高达+/-20％’，特别是‘距参考点的相对高度高达+/-15％’,更特别是‘距参考点的相对高度高达+/-10％’。相对高度是从底部开始的距离除以单元的总高度(底部和顶部之间的高度差)。

根据经验，除非上下文有所不同，否则“上”部分通常意指单元的上1/2，特别是单元的上1/3，“下”部分通常意指单元的下1/2，特别是单位的下1/3。当提到中间部分时，这特别意指单元的中间1/3(从底部的1/3到顶部的1/3)。

为了清楚和简明的目的，本文将特征描述为相同或分离的实施方式的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施方式。在本文中没有特别定义的本文所用术语如WO 2013/139823中所定义，或者——如果在本文没有定义——根据公知常识使用。

图1示意性地示出了根据本发明的装置(用于过程中)的总体设定。通常在生物反应器(1)的上游存在缓冲容器(13)，其中可在将包含可生物降解的有机物质(流入物)的水性流体引入生物反应器之前对其进行储存。当处理连续的废物流时，通常存在此类缓冲容器(通常是罐)，因为根据本发明的方法至少关于流入物(水性流体)在分批条件下操作。此外，缓冲容器(13)的存在允许缓冲液压变化和流入物中有机物含量的变化。沼气(15)通常基本上连续地从装置中抽出。取决于配置，水性流出物(7)也可基本上连续地从装置中抽出。

分离容器(2)包括至少两个区段((2a)和(2b))。第一区段(2a)适于容纳水性流体，诸如从生物反应器(1)中抽出的悬浮液和/或水性液体。第二区段(2b)适于容纳沼气，其可经由管线(4)从生物反应器注入到区段(2b)中或从中抽出。通常，第二区段(2b)位于第一区段(2a)上方。这两个区段通常均形成容器内部的一个开放空间的部分。因此，取决于在该过程的特定阶段期望存在于容器中的气体或水性流体的体积，可将容器的内部空间的较大或较小部分用于容纳气体或水性流体。在特定的实施方式中，容器(2)的第一和第二区段由基本上不渗透沼气、液体和固体的分离结构隔开。第一区段的上侧通常是第二区段的下侧。本发明的优点在于，通常在容器(2)的第一区段(2a)内部不需要沉降器内部构件，即使在第一区段用于沉降的情况下也不需要。尽管如此，如果需要，可提供此类内部构件。

第二区段(2b)的至少上盖通常是可扩展的，使得其可通过引入沼气而充气并可通过去除沼气而放气。为了实现这一点，提供了柔性的上盖，柔性的上盖的至少一个实质性部分可上下移动。

优选地，这通过双膜来实现。双膜是本领域公知的。双膜具有第一(上)膜和第二(下)膜。膜的相邻侧面限定了可充气/可放气空间(膜间空间)。通过引入气体，例如空气，可增加膜间空间，并且通过去除气体，可减少所述空间。因此，通常将气泵连接到膜间空间以将气体引入到所述空间中或去除气体。因此，双膜可用于将容器2内部的沼气朝向沼气出口移位或维持容器2内部的期望气体压力。

因此，在一个优选实施方式中，分离容器(2)的上盖(17)包括可充气双膜，该双膜具有第一膜和第二膜，其中在充气时在所述第一膜和第二膜之间产生空间。在本发明的特别优选的方法中，第一膜和第二膜之间的空间被充气或放气，以将分离容器(2)内部的沼气(2b)的压力维持在限定范围内。在本发明的特别优选的方法中，当沼气出口流低于下阈值时，增加第一膜和第二膜之间的空间，以便使得储存在容器(2)中的沼气(2b)到达沼气出口(15)，和/或其中当沼气生产率高于上阈值时，减少第一膜和第二膜之间的空间，以允许储存更多的沼气。

容器的底部可例如是水平的、倾斜的或圆锥形的。为了从容器中有效地(快速和/或基本完整地)去除浓稠的物质，诸如浓污泥或淤浆，可能需要在底部最低点处或其附近具有带出口的倾斜或圆锥形底部。

容器不需要任何专用的内部构件即可完成沉降或从容器中抽出内容物。例如。可经由固定的出口抽出液体。在一个具体的实施方式中，容器包括可漂浮的倾倒器，其允许在容器内部的水相的表面处或其附近从容器中去除水性流出物。这在一个实施方式中特别有利，在该实施方式中，容器含有具有相对较高固体含量的悬浮液，因为在沉降期间，固体含量在水相的表面处和附近最低。

此外，在根据本发明的方法中，可从第二区段(2b)中抽出沼气并将沼气利用注入到第二区段(2b)中的流体引起的位移而注入到沼气出口(15)。

分离容器(2)的第一区段(2a)设有用于流出物的出口并设有再循环管线(6)，以将污泥或水性流体返回到生物反应器(1)。该装置还包括用于剩余污泥(WAnS)的出口管线(9)。这通常在生物反应器(1)处提供，在生物反应器(1)底部处或底部附近有用于WAnS的出口。

原则上，在根据本发明的方法中处理的水性流体可为任何包含可生物降解的(特别是在厌氧条件下)有机物质的水性流体。优选地，水性流体选自以下各项的组合：市政废水、工业废水、污水、来自发酵过程的水性流体废物(诸如残余发酵液)、水性浆料和水性污泥。就在根据本发明的方法中处理的废物流的水含量而言，这可在宽范围内变化。通常，待处理的水性流体的水含量大于流体总重量的80重量％，特别是至少80重量％，更特别是90重量％或更多。通常，水含量为99.9重量％或更少，优选为99.5重量％或更少，更优选为99重量％或更少，特别是98重量％或更少，更特别是96重量％或更少。待处理的水性流体的总有机物质含量通常为0.1g COD/l或更多，优选在0.3至100g COD/l的范围内，特别是在5至50g COD/l的范围内。

根据本发明的方法还特别适合于处理具有相对高含量的脂肪、油和/或油脂(FOG)和/或相对高含量的悬浮固体(TSS)的废物流。TSS是流体的固体部分，其可通过如下方式获得：使用1.6μm过滤器过滤已知重量或体积的流体(死端过滤)，取截留物，用蒸馏水洗涤截留物，干燥洗涤后的截留物并测定残余干重。因此，TSS除了有机物质之外还可包括无机物质。为了区分有机物质和无机物质，样品在550℃下燃烧，所有有机物质均燃烧，样品残余物以无机物的形式存在。燃烧测试通常是COD测试的一种实用替代方法。例如，根据本发明的方法(在生物反应器中的固体至少基本上是絮凝的条件下操作)对于处理TSS含量为0.5g/l或更多，特别是1.0g/l或更多，优选1.5至30g/l，特别是2.0至20g/l和/或FOG含量为50mg/l或更多，特别是0.1至2g/l的流体废物也是有利的——例如与在生物反应器中的固体至少基本上是粒状的条件下操作的常规方法相比。一个此类优点是微生物对悬浮固体的更有效转化。第二个优点，特别是在高含量的FOG的情况下，是减少固体(包括微生物)漂浮的趋势或完全避免了漂浮，这通常是由粒状系统中的FOG含量高引起的，这可能导致微生物的洗出。

特别适合根据本发明处理的水性流体的示例是来自乳制品生产或加工(例如牛奶、奶酪、黄油的生产/加工)、饮料生产或加工(例如葡萄酒、啤酒、蒸馏饮料、果汁、牛奶)、生物燃料生产或加工、化工厂或来自农业设施的水性废物。

技术人员将知道如何基于普通常识、本文公开的信息和本文提及的引用文献来确定生物反应器中合适的液体含量、固体含量和微生物含量。

根据本发明的方法包括至少三个阶段：第一阶段是生物反应器进料阶段，第二阶段是分批反应阶段。该方法还包括从经处理的流体中沉降出固体，由此获得经处理的水性流体相，从该流体相中去除至少相当大部分固相。此外，该方法包括从进行该方法的装置中去除(倾倒)水性流体，优选液体流出物。取决于操作模式，沉降和/或去除与进料阶段和/或反应阶段并行进行，或者在至少一个另外的阶段进行，该至少一个另外的阶段包括沉降步骤和/或水性流体流出物排放阶段。

接下来将论述多种优选的操作模式，其中示出了根据本发明如何进行进料、反应、沉降和倾倒。

图2和图4示意性地示出了第一优选实施方式。除了如上所述的其他优点之外，该实施方式的主要优点在于(在包括三个所述阶段的初始过程循环之后)，它允许避免气流中过高的峰值，并且优选在整个过程循环中至少基本恒定的气流和/或连续的、优选至少基本恒定的水性流出物流。此外，在该实施方式中，容器(2)的第一区段(2a)用作安全污泥回流池，如果存在任何意外故障，则作为防止不必要的生物质损失的保障。此外，该实施方式对于建立较短的总循环持续时间特别有利。

在该实施方式中，生物反应器(1)包括存在于生物反应器(1)内部的内部分离器系统(11)，该内部分离器系统(11)位于在生物反应器外部的用于包含可生物降解的物质的水性流体的入口(14)的上方和用于经处理的水性流体的出口(16)的下方。在该实施方式中，入口(14)通常在生物反应器(1)的下部部分。

内部分离器系统(11)适于从液体中分离出气体和固体，由此形成与沉降阶段开始时水性悬浮液的固体颗粒含量相比固体颗粒含量减少(从而悬浮固体含量减少)的流体相，优选至少基本上不含固体颗粒的流体相。内部分离器系统通常含有内部偏转器或其他装置，以在出口(12a)处和附近为流出生物反应器的水性流体产生基本上无沼气的体积。合适的内部分离器系统在本领域中通常是已知的，诸如最初设计用于上流厌氧污泥床反应器(UASB反应器)的内部分离器系统，参见例如G.Lettinga等人的记载于《生物技术和生物工程(Biotechnology and Bioengineering)》中的“上流污泥床(USB)反应器概念在生物废水处理中，特别是在厌氧处理中的应用(Use of the upflow sludge blanket(USB)reactorconcept for biological wastewater treatment,especially for anaerobictreatment)”，第22卷，第4期，1980年4月，第699至734页，可经由以下网址在互联网上找到：“http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.260220402/full”。

在该实施方式中，用于水性流体的入口(14)通常存在于生物反应器的下部部分，特别是在底部处或底部附近。出口(16)通常存在于生物反应器的上部部分，但位于悬浮液和顶部空间(包括沼气)之间的界面处或下方。通过将用于水性流体的入口(14)和所述出口(12a)定位成彼此远离，使得可从生物反应器(1)中抽出基本上不含气相并优选基本上不含固体的液体。在该实施方式中，通常在正常操作期间，与反应器中的悬浮液相比，抽出基本上不含固相的液体或至少通常具有基本上减少的固体含量的流体。抽出的液体/流体通常基本上不含气相。

分离器系统(11)适于在生物反应器的上部部分中获得具有降低的固相含量(并且可能基本上不含固体颗粒)的水性流体相。此外，该系统适于将沼气与水性流体相分离。

去除了沼气和固体颗粒的水性流体/液体已经被收集在生物反应器(1)的上部部分，即在分离器系统(11)的上方。

在该第一优选实施方式的(i)生物反应器进料阶段中，将包含可生物降解的有机物质的水性流体经由用于水性流体的所述入口(14)注入到生物反应器(1)中。这由图4的图I示出。在该实施方式中，至少在本发明方法的第二个循环和其他循环的开始，当来自前一个过程循环的经处理的水性流体(优选水性液体)存在于生物反应器的上部部分时，除了由进料引起的任何搅拌之外，进料通常在没有实质搅拌的情况下完成。由于不存在实质搅拌，因此基本上避免了存在于内部分离系统(11)上方的处理流体(优选液体)与存在于生物反应器(1)中的内部分离系统(11)下方的悬浮液/污泥的混合。因此，被分离的水性流体(优选液体)通过出口(12a)从生物反应器(1)中抽出，并且其至少一部分经由入口(3)被注入到分离容器(2)的第一区段(2a)中。在该实施方式中，流体(优选液体)的出口(12a)通常位于水性流体和沼气的界面处或附近，由此可抽出基本上不含固体颗粒且基本上不含气相的水性流体(优选液体)，即在分离器系统(11)上方。

可在生物反应器进料阶段期间连续地、间歇地或分批地从生物反应器中抽出(倾倒)流体(优选液体)。此外，经由管线(6)从分离容器(2)的第一区段(2a)同时抽出流体(优选液体)流出物和流出物(7)是可能的。如果出于某种原因从反应器中抽出了不可接受量的固体颗粒，作为一种保护措施，第一区段(2a)还可充当缓冲器。如果第一区段中的固体颗粒含量变得高于容许值，则系统的设计将允许第一区段的内容物经历沉降步骤，之后将固体返回到反应器中。另选地，将区段2a的水性流体内容物作为整体返回到反应器中。

由于在该优选方法中，容器(2)中的水性流体通常具有低粘度(例如，与纯水大致相同的粘度)，因此无需采取特殊措施就可有效地基本完全去除流体。例如，容器的底部可为简单的设计，诸如基本上是水平的(平坦的)，尽管其他设计，例如锥形设计也可良好地工作。

一旦在第二区段(2b)中提供了沼气(通常在该过程的第一循环之后)，如果需要保持足够的沼气出口流，则来自第二区段(2b)的沼气可用于在进料阶段期间提供沼气出口流(15)的至少一部分。通常，这将是在进料阶段的最开始，此时沼气的生产率仍然相对较低。同样，在倾倒期间，来自区段2b的沼气可用于帮助避免倾倒时的负压。在进料阶段，通常不存在WAnS(9)的抽出。

进料完成之后，(ii)分批反应阶段开始。该阶段在图4的图II中示出。在该阶段，通常没有流体流入生物反应器(经由14)。在该阶段，生物反应器(1)和第一区段(2a)之间通常没有流体流动。在该阶段，如果需要，可抽出剩余WAnS(9)。

通常，在分批反应阶段期间，搅拌该生物反应器(1)中的水性悬浮液；因此，包含可生物降解的有机物质和微生物的水性悬浮液基本上延伸到生物反应器的全部流体容积，这对于有机物的有效转化是有利的。

由于存在分离器系统(11)，如果不采取进一步措施，则分离器系统上方的固体含量往往低于分离器系统下方的固体含量。因此，如果需要，通过位于内部分离器系统(11)上方的出口(12a)从生物反应器(1)中抽出水性悬浮液。这可为在进料阶段期间用于从生物反应器中抽出水性流体的相同或不同的出口。然后，通常将该抽出的悬浮液经由再循环装置(12b)再循环到生物反应器，该再循环装置的入口位于内部分离器系统(11)下方。这种循环有利于在生物反应器内的整个悬浮液中保持悬浮液更均匀。

在分批反应阶段期间，通常将存储在第一区段(2a)中的水性流体(优选液体)通过流出物出口导管(7)经由用于水性流体的出口(6)从装置中抽出。应当注意，在该实施方式中，第一区段(2a)还用作保护缓冲器，以防(由于某些错误)固体与水性流体(优选液体)一起从生物反应器中抽出。在此类情况下，如果第一区段中的固相含量变得高于某一处理的最大允许含量，则在分批反应阶段的至少一部分期间，允许第一区段的内容物将被沉降(同时没有流出物抽出发生)，之后将固体返回到反应器中，或者将内容物作为整体返回到反应器中。

在(ii)分批反应阶段之后，接着是(iii)沉降阶段。沉降在生物反应器(2)内部进行。这一阶段由图4的图III示出。在该阶段，通常没有流体从生物反应器流到分离容器(2)的第一区段(2a)。

在该阶段，通过微生物(特别是厌氧微生物)可生物降解的有机物质的转化可能会继续，但沼气的生产率通常会大大低于分批反应阶段开始时的水平，然后由于底物(可生物降解的有机物质)的耗尽而逐渐进一步降低。

在沉降阶段期间，使生物反应器中的固体沉降，从而在内部分离器系统(11)上方形成具有降低的固相含量的水性流体。优选至少持续沉降直到存在基本上不含肉眼可见的颗粒(尺寸>0.1mm的颗粒)的流体相，随后在该方法的下一个循环的后续进料阶段期间，所述流体相可以作为水性流体(液体)抽出。在沉降期间，降低搅拌强度或停止搅拌。在沉降期间，通常不存在从反应器的上部到反应器的下部(从12a至12b)的流体再循环。因此，内部分离器系统(11)使得至少基本上将悬浮液分离成在分离器系统(11)下方的生物反应器的部分中的更浓缩的悬浮液以及在分离器系统上方的流体相，该流体相具有减少的固体含量，并且优选基本上不含固体颗粒。

在沉降阶段期间，存储在第一区段(2a)中的水性流体(优选液体)经由用于水性流体的出口(6)从装置中抽出。

在沉降期间，在分离器系统(11)下方的中间，特别是在下部中形成浓缩污泥。发明人发现，在此，最好的沉降污泥(就形成絮凝物和因此沉降更快的能力而言是最好的，在沉降的悬浮液相间上方留下更干净的流出物)。

此外，当需要时，在沉降阶段期间，来自第二区段(2b)的沼气用于提供沼气出口流(15)的至少一部分。

图3和图5示出了第二优选实施方式。该实施方式还具有如上所述的各种优点，包括由于同时作用而缩短总循环持续时间的可能性，该同时作用如在用微生物处理生物反应器(1)中的水溶液以将可生物降解的物质转化为沼气的同时在容器(2)中进行沉降、在从系统中抽出流出物的同时填充生物反应器，以及维持至少基本上恒定的沼气从该装置流出。

在(i)生物反应器进料阶段(图5的图I)中，将包含可生物降解的有机物质的水性流体经由用于水性流体的所述入口(14)注入到生物反应器(1)中，优选在搅拌的同时，并且该入口(14)位于生物反应器的上部部分。期望从上部部分进料，特别是在生物反应器中的流体表面液位或附近进料，以避免短路；如果生物反应器中的流入端口和流出端口彼此过于接近，则进料可能会流出反应器，而与生物质没有实质性接触。

至少在初始过程循环之后，存在于生物反应器中的沼气被注入到生物反应器(1)中的水性流体移位，并且所述气体在进料阶段期间形成了沼气出口流(15)的至少一部分。

允许将先前已引入分离容器(2)的第一区段(2a)中的源自生物反应器(1)的任何水性悬浮液沉降在第一区段(2a)中，从而形成具有减少的固体颗粒含量的上部液相，并且通常至少基本上不含固相，以及具有增加的固体颗粒含量的下部污泥相。如果需要，在该阶段，将悬浮液在分离容器(2)中脱气和/或进行搅拌。在沉降之前在分离容器中搅拌悬浮液(也称为“扩展混合”，因为在离开生物反应器之后继续搅拌悬浮液)具有许多优点。例如，它有助于改善缓慢降解材料(诸如脂肪和固体)的转化，因为生物质与这些组分的接触得到了改善，并且在没有其他更容易生物降解的物质的情况下，允许生物质降解这些组分。在沉降之前延长混合的另一个优点是在混合时脱气的效果：延长混合促进了沼气从生物质，特别是从絮凝生物质中释放出来，从而改善了后续沉降阶段的沉降。

在给生物反应器(1)供料之后，(ii)分批反应阶段开始。在该阶段中，在搅拌生物反应器(1)中的悬浮液的同时，可生物降解的有机物在生物反应器(1)中被微生物(优选厌氧微生物)转化。在该阶段，通常没有进料进入反应器。分批反应阶段包括至少两个阶段：(iia)第一分批反应阶段(图5的图II)，其中继续在分离容器内沉降，随后(iib)第二分批反应阶段，其中沉降材料从第一区段(2a)抽出，通常返回到生物反应器(经由管线6和8)，参见图5的图II。

在(iia)第一分批反应阶段中，允许将先前已引入分离容器(2)的第一区段(2a)中的源自生物反应器(1)的悬浮液(其通常在初始过程循环之后)继续沉降在第一区段(2a)中。

在(iib)第二分批反应阶段中，从第一区段(2a)的底部形成的沉降污泥的至少一部分从第一区段中抽出。它通常经由第一区段(2a)的出口(6)和生物反应器(1)底部区段中的入口(8)之间的导管返回生物反应器。

对于从该装置中排放剩余污泥(通常直接从生物反应器中排放)，该阶段也是优选的。

如果需要，在分批反应阶段，特别是至少在第二阶段期间，将在生物反应器(1)中形成的部分沼气存储在容器(2)的第二区段(2b)中。

在第二分批反应阶段之后是(iii)流体(液体)流出物排放阶段，参见图5的图IV。

在流出物排放阶段，在基本上所有污泥(存在于第一区段的下部部分)均已从第一区段(2a)中去除之后，剩余的水性流体(优选液体)相经由出口(6)从第一区段中抽出，并且流出物经由排放口(7)离开该装置。

如果需要，第二分批反应阶段(iib)和流体流出物排放阶段(iii)也可颠倒。例如，在选择该过程中使用的污泥类型时，该顺序可能很有用。如果排放后流出物中仍存在污泥，则可能是污泥的沉降性能不良的迹象。在该特定实施方式中，从分离容器(2)中抽出流出物，此后，在第一区段(2a)的底部区段中形成的沉降污泥的至少一部分从第一区段(2a)中抽出。污泥通常经由第一区段(2a)的出口(6)和生物反应器(1)底部区段中的入口(8)之间的导管返回生物反应器(1)，也参见实施例1。

在流出物排放阶段，在生物反应器(1)内部可能仍然存在一些被微生物转化的可生物降解的物质。然而，反应速率将大大低于在反应阶段期间的总反应速率。

如果需要，在该阶段中，在搅拌该悬浮液的同时，将悬浮液在生物反应器(1)中脱气。脱气期间形成的部分气相通常存储在容器(2)的第二区段(2b)中。实际上，在流出物排放阶段，反应器中可生物降解的物质的含量在该阶段非常低，由此沼气产率非常低。这对于在分离容器中的沉降也是有利的，因为在沉降期间形成的沼气泡可能会干扰沉降速率。

在流出物排放阶段之后，进行(iv)生物反应器排放阶段。这通过图5的图V示出。悬浮液的至少一部分经由出口(16)从生物反应器(1)的底部区段从生物反应器(1)中抽出，并且通过经由导管连接到出口(16)的入口(3)注入到容器(2)的第一区段(2a)中。通常，仅从生物反应器(1)中抽出悬浮液的一部分，使得足够的微生物保留在生物反应器中，以在随后的过程循环中产生沼气。

生物反应器中的反应条件可基于已知的方法，诸如已知的厌氧方法，用于微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体，例如如在手册或本文引用的文献中所述。

通常，至少在分批反应期间，生物反应器中的悬浮液包括絮凝物质，特别是包含微生物的絮凝生物质。如上所述，絮凝系统比粒状系统具有优点。本发明也提供优于使用絮凝生物质的已知系统的优点。例如，本发明的方法相对于厌氧接触反应器是有利的，因为它可在更紧凑的装置中进行，因为厌氧接触反应器需要较大的沉降器面积，因此操作更容易控制(在厌氧接触反应器中的生物质滞留是更加容易打乱)，更大的操作灵活性，避免从装置中排放温室气体的风险，避免或减少由于未充分脱气的污泥而导致的漂浮污泥的风险。

在一个有利的实施方式中，至少在(ii)分批反应阶段期间监测从生物反应器(1)流出的沼气，并且用于确定何时进行下一阶段。

优选地，至少在该过程的一个实质性部分期间，更优选在整个过程中，监测沼气生产率。这例如通过测量流出生物反应器的沼气(在管线4中，在分流到容器(2)和沼气出口流(15)之前)来完成。图6示出了根据本发明的方法的循环期间的沼气生产概况图的两个示例。在反应阶段，有机物的含量将减少，因此沼气的产生也将减少。然后，两种可能的情况是(1)如果沼气生产率在反应阶段的特定时间保持高于预设阈值(可由特定系统的技术人员确定)，则可推迟下一阶段，以避免系统过载以及促进沉降之前的污泥的适当脱气(沼气生产是作为阻碍污泥沉降的上升力)；(2)如果在反应阶段的特定时间，沼气生产率在反应阶段中低于预设阈值(可由特定系统的技术人员确定)，则该系统因此可在相同的可用时间内接收更多的进料，或者可在更短的时间内完成该进料，从而具有额外的容量。因此，由上部(黑色)所示的过程中的循环时间是指场景(1)，由下部(灰色)线所示的是指场景(2)。

监测沼气生产率对于监测沼气生产是否(接近变得)太高也很有用。因此，可使用以下逻辑顺序进行调节：如果接近反应阶段结束时的沼气产量高于阈值，则会延迟反应阶段。

通过监测流出生物反应器(1)的气体生产率并将其与目标沼气出口速率(15)进行比较，还可将超出目标值的任何多余产量导向分离容器(2b)进行存储，并且在生物反应器的沼气产量变得低于目标沼气排放流速或范围时抽出沼气。监测可例如通过测量沼气压力(例如在生物反应器的顶部空间中或在生物反应器外的沼气出口处或附近)或沼气流速来完成。

目标出口速率通常是最大允许的沼气出口流速。技术人员将能够针对特定情况确定这一点。

目标范围是围绕离开该装置的所需平均沼气速率的可接受的变化(带宽)。

因此，实时系统监测可用于调节和缓冲可变的出口沼气流，这是本领域已知的顺序分批操作的典型实际结果。

因此，在有利的实施方式中，根据本发明的装置包括沼气控制系统，当该装置用于微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体时，该沼气控制系统适于调节来自该装置的沼气的出口流(15)。此类系统通常包括传感器，以监测指示沼气生产率的参数。此类传感器可为气压传感器(在生物反应器1的顶部空间中或在导管4中)或流速传感器(在导管4中)或用于确定离开生物反应器的沼气量的传感器。该系统通常还包括指示离开该装置的沼气的流速或量(沼气出口流15)的传感器。该系统通常进一步包括计算设备和装置，以基于从所述传感器输入到计算设备中的输入来调节进出分离容器2的沼气流。另外，分离容器2的区段2b可包括传感器，该传感器用于测量指示存储在容器2中的沼气量或沼气压力的参数。

来自容器(2)的流出物可被丢弃或使用或进一步处理，特别是进一步纯化，之后被丢弃或进一步使用。可以本身已知的方式进行进一步的处理，诸如进一步的纯化。例如，来自容器的流出物可经过过滤、反渗透等。

实施例1

具有高悬浮固体(2至5g TSS/L)含量和高FOG(>600mg/L)含量的乳制品废水在根据本发明的同时相操作的厌氧顺序分批反应器中以类似于图5的方法进行处理(参见图3)，其中阶段III和IV以相反的顺序进行。该反应器总共操作235天。首先，将流入物注入到反应器中，并且对外部容器进行脱气，在此阶段期间，反应器和外部容器两者中已发生了反应，即废水中的污染物转化为沼气。接下来，将污泥沉降到外部容器中，随后将其倾倒，然后从外部容器中抽出流出物。同时，反应在反应器中继续进行。最后，将污泥从外部容器中去除并送入生物反应器中，然后从生物反应器返回到外部容器中。

在100天内实现了每天8至10g COD/L的高容积负荷率(VLR)(图7)。随时间监测总COD(TCOD)去除率和可溶性COD(SCOD)去除率(图8和图9)。在操作期间，实现90％至95％之间的高TCOD去除率以及大于98％的极佳SCOD去除率。此外，流出物中的TSS浓度始终低于0.2至0.5g/L；对于这种基于沉降分离的絮凝厌氧污泥系统，这是令人满意的(图10)。此外，在沉降阶段，污泥沉降性为外部容器容积的50％至70％(图11)。在操作期间，没有观察到因沉降期间以漂浮污泥层和/或反应器中的脂肪球的形式积累FOG而导致的生物量损失。

Claims (24)

1.用于处理水性流体的方法，在包括生物反应器（1）和分离容器（2）的装置中产生沼气，所述生物反应器在厌氧条件下操作，所述方法包括（i）生物反应器进料阶段，此后是（ii）分批反应阶段，其中在所述生物反应器（1）中形成沼气并将所形成的沼气暂时存储在所述分离容器（2）中，并且同时允许先前已引入所述分离容器（2）的第一区段（2a）中的源自所述生物反应器（1）的任何水性悬浮液沉降在所述分离容器（2）中，在所述（ii）分批反应阶段的至少一部分期间，所述分离容器（2）用作沉降器，其中允许固体颗粒从存在于该分离容器中的水性悬浮液沉降，并且此后是至少一个另外的阶段（iii），该另外的阶段包括沉降阶段和/或水性流体流出物排放阶段，其中存储在所述分离容器（2）中的沼气用于减少来自所述装置的沼气出口流（15）的波动，该另外的阶段（iii）包括在所述沉降阶段中允许水性悬浮液的沉降和/或在所述水性流体流出物排放阶段中允许流体流出物的排放。

2.根据权利要求1所述的方法，

在（i）所述生物反应器进料阶段，

-将包含可生物降解的有机物质的所述水性流体经由用于水性流体的入口（14）注入到所述生物反应器（1）中，并且所述入口（14）位于所述生物反应器的上部部分，

-存在于所述生物反应器中的气体被向所述生物反应器（1）内注入的所述水性流体移位，并且所述气体在所述进料阶段期间形成所述沼气出口流（15）的至少一部分，

-允许将先前已引入分离容器（2）的第一区段（2a）中的源自所述生物反应器（1）的任何水性悬浮液沉降在所述第一区段（2a）中，从而形成与所述悬浮液相比具有减少的固体颗粒含量的上部流体相和与所述悬浮液相比具有增加的固体颗粒含量的下部污泥相；

（ii）所述分批反应阶段包括（iia）第一分批反应阶段和（iib）第二分批反应阶段，在这些阶段中，在搅拌所述生物反应器（1）中的悬浮液的同时，可生物降解的有机物质被所述生物反应器（1）中的微生物转化，

-在（iia）所述第一分批反应阶段中，允许先前已引入所述分离容器（2）的所述第一区段（2a）中的源自所述生物反应器（1）的任何悬浮液继续沉降在所述第一区段（2a）中，

-在（iib）所述第二分批反应阶段中，已在第一区段（2a）的底部子区段中形成的沉降污泥的至少一部分经由所述第一区段（2a）的出口（6）和所述生物反应器（1）的底部区段中的入口（8）之间的导管返回到所述生物反应器，并且剩余污泥从所述装置中直接从生物反应器中排放，

-在所述生物反应器（1）中形成的沼气的一部分被存储在所述容器（2）的第二区段（2b）中，

（iii）在所述第二分批反应阶段之后或之前的流体流出物排放阶段，

-在所有污泥均已从所述第一区段（2a）去除之后，经由所述第一区段（2a）的出口（6）和排放口（7）从所述第一区段（2a）抽出水性流体相，

-在搅拌所述悬浮液的同时从所述生物反应器（1）中的所述悬浮液去除气体，

以及

在所述第二分批反应阶段和流体流出物排放阶段之后，在（iv）生物反应器排放阶段中，从所述生物反应器（1）的底部区段经由用于经处理的水性流体的出口从所述生物反应器（1）中抽出经脱气的悬浮液的至少一部分，并且将经脱气的悬浮液的该至少一部分通过经由导管连接到所述用于经处理的水性流体的出口的入口（3）注入到所述容器（2）的第一区段（2a）。

3.根据权利要求2所述的方法，将包含可生物降解的有机物质的所述水性流体经由用于水性流体的所述入口（14）注入到所述生物反应器（1）中，同时进行搅拌。

4.用于处理水性流体的方法，在包括生物反应器（1）和分离容器（2）的装置中产生沼气，所述生物反应器是在厌氧条件下操作的生物反应器，所述方法包括（i）生物反应器进料阶段，此后是（ii）分批反应阶段，其中形成沼气并将所形成的沼气暂时存储在所述分离容器（2）中，并且此后是至少一个另外的阶段（iii），该另外的阶段包括沉降阶段和/或水性流体流出物排放阶段，其中存储在所述分离容器（2）中的沼气用于减少来自所述装置的沼气出口流（15）的波动，该另外的阶段（iii）包括在所述沉降阶段中允许水性悬浮液的沉降和/或在所述水性流体流出物排放阶段中允许流体流出物的排放，

所述生物反应器（1）包括存在于所述生物反应器（1）中的内部分离器系统（11），所述内部分离器系统（11）位于用于包含可生物降解的物质的水性流体的入口（14）的上方和用于经处理的水性流体的出口的下方，所述内部分离器系统（11）用于将所述悬浮液的水性流体从固相和沼气中分离并且所分离的水性流体被收集在所述生物反应器（1）的上部部分中，即在所述分离器系统（11）的上方，

在（i）所述生物反应器进料阶段，

-将包含可生物降解的有机物质的所述水性流体经由用于水性流体的所述入口（14）注入到所述生物反应器（1）中，

-所分离的水性流体从所述生物反应器通过所述用于经处理的水性流体的出口被抽出，并且所述所分离的水性流体的至少一部分被注入到所述分离容器（2）的第一区段（2a）中，

-存在于所述分离容器（2b）的第二区段（2b）中的沼气被用于在所述进料阶段的期间提供所述沼气出口流（15）的至少一部分；

在（ii）所述分批反应阶段，

-搅拌所述生物反应器（1）中的水性悬浮液，

-将水性悬浮液经由位于所述内部分离器系统（11）上方的所述用于经处理的水性流体的出口从所述生物反应器中抽出，并且经由再循环装置（12b）再循环到所述生物反应器，所述再循环装置的入口位于内部分离器系统（11）的下方，

-储存在所述第一区段（2a）中的水性液体经由所述第一区段（2a）的出口（6）从所述装置中抽出，

并且（ii）所述分批反应阶段之后是（iii）沉降阶段，在该沉降阶段的期间，通过微生物对可生物降解的有机物质的转化能继续，

-该沉降阶段包括将固体沉降在所述生物反应器中，由此在所述内部分离器系统的上方形成水性流体相，

-储存在所述第一区段（2a）中的水性液体经由所述第一区段（2a）的出口（6）从所述装置中抽出，

-剩余悬浮液经由所述生物反应器的下部部分中的出口（9）从所述生物反应器丢弃，

-来自所述第二区段（2b）的沼气被用于在所述沉降阶段的期间提供所述沼气出口流（15）的至少一部分。

5.根据权利要求4所述的方法，在（i）所述生物反应器进料阶段，在除了进料引起的任何搅拌之外没有实质性搅拌的情况下，将包含可生物降解的有机物质的所述水性流体经由用于水性流体的所述入口（14）注入到所述生物反应器（1）中。

6.根据权利要求1或4所述的方法，阶段（iii）包括将取自所述生物反应器（1）的水性污泥的固体沉降在所述分离容器（2）中，从而形成包含沉降固体的相，并且将所述相经由在所述分离容器（2）的所述第一区段（2a）的出口（6）和所述生物反应器（1）的底部区段中的入口（8）之间的导管返回到所述生物反应器，并且剩余污泥从所述装置中直接从所述生物反应器中排放。

7.根据权利要求1或4所述的方法，所述生物反应器（1）含有水性悬浮液，该水性悬浮液包括水性液相和固相，该悬浮液含有厌氧微生物，所述分离容器（2）用于容纳来自所述生物反应器（1）的经处理的水性流体（2a）和用于容纳来自所述生物反应器（1）的沼气（2b），

所述方法包括：

（i）生物反应器进料阶段，其中将包括可生物降解的有机物质的水性流体注入到所述生物反应器（1）中，然后

（ii）分批反应阶段，其中可生物降解的有机物质被所述生物反应器（1）中的厌氧微生物转化，从而形成沼气，在该分批反应阶段的期间，维持从所述装置中流出的沼气出口流，至少在该分批反应阶段的部分期间，所形成的沼气的至少一部分暂时存储在所述分离容器（2）中，随后

（iii）至少一个另外的阶段，该至少一个另外的阶段包括沉降阶段和/或水性流体流出物排放阶段，

并且存储在所述分离容器（2）中的沼气用于在该分批反应阶段的期间或之后减少所述沼气出口流（15）的波动。

8.根据权利要求1或4所述的方法，所述生物反应器含有絮凝生物质。

9.根据权利要求1或4所述的方法，所述沼气存储在所述分离容器（2）的上部部分中，并且所述分离容器（2）具有柔性的上盖（17），该上盖（17）包括可充气双膜，该可充气双膜具有第一膜和第二膜，在充气时在所述第一膜和所述第二膜之间产生空间。

10.根据权利要求9所述的方法，所述第一膜和所述第二膜之间的所述空间被充气或放气，以将所述分离容器（2）内的所述沼气（2b）的压力维持在限定的范围内。

11.根据权利要求9所述的方法，当所述沼气出口流低于下阈值时，增加所述第一膜和所述第二膜之间的所述空间，以使得存储在所述容器（2）中的沼气（2b）进入所述沼气出口流（15），和/或当沼气的生产率高于上阈值时，减少所述第一膜和所述第二膜之间的所述空间，以允许储存更多的沼气。

12.根据权利要求1或4所述的方法，至少在（ii）分批反应阶段期间监测从所述生物反应器（1）流出的沼气或所述生物反应器（1）的沼气生产率，并且用于确定何时进入下一阶段。

13.根据权利要求1或4所述的方法，将所述阶段重复多个循环，并且至少在第一循环之后，在所述阶段期间维持恒定的沼气出口流。

14.根据权利要求1或4所述的方法，待处理的所述水性流体具有在0.3-100g COD/L范围内的总有机物质含量和/或在1-30 g/L范围内的总悬浮固体含量。

15.根据权利要求1或4所述的方法，从所述分离容器（2）的所述第一区段（2a）抽出水性流出物，该水性流出物不含肉眼可见的固体颗粒。

16.根据权利要求1或4所述的方法，在所述装置的下游，将来自所述容器（2）的所述第一区段（2a）的流出物（7）进行纯化步骤。

17.根据权利要求16所述的方法，所述（i）生物反应器进料阶段、所述（ii）分批反应阶段和所述（iii）沉降阶段和/或所述流体流出物排放阶段是同时进行的。

18.用于根据权利要求1或4所述的方法来微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体的装置，

所述装置包括生物反应器（1），该生物反应器包括用于搅拌所述生物反应器（1）中的所述水性流体的搅拌器，并且包括分离容器（2），该分离容器（2）包括：

-用于容纳来自所述生物反应器（1）的经处理的水性流体的第一区段（2a），该第一区段包括用于所述经处理的水性流体的入口，该入口经由能关闭的导管连接到用于来自所述生物反应器（1）的经处理的水性流体的出口，并且该第一区段包括用于经由能关闭的导管去除该第一区段的内容物的出口，以及

-用于容纳沼气的第二区段（2b），该第二区段包括用于沼气的入口，该入口经由导管（4）连接到用于来自所述生物反应器（1）的沼气的出口，

所述装置还包括用于流体水性废物流进入所述装置中的入口（14）、用于来自所述装置的沼气出口流（15）和用于水性流出物的排放口（7）以及用于来自所述装置的污泥的出口（9），所述装置适用于基于顺序的沼气生产概况图来进行实时系统监测、优化和阶段自动化。

19.根据权利要求18所述的装置，所述第二区段（2b）占据所述分离容器（2）的上部部分，并且具有能扩展的上盖（17）。

20.根据权利要求19所述的装置，所述能扩展的上盖为双膜。

21.根据权利要求19所述的装置，所述装置包括沼气控制系统，当所述装置用于微生物处理包含可生物降解的有机物质的水性流体时，所述沼气控制系统适于调节来自所述装置的沼气出口流（15）。

22.根据权利要求19所述的装置，所述第一区段（2a）含有液固分离器，所述液固分离器具有适于增强固体颗粒在水性悬浮液或污泥中的沉降性的倾斜内部构件。

23.根据权利要求22所述的装置，所述液固分离器是倾斜板沉降器。

24.根据权利要求1或4所述的方法在包含可生物降解的有机物质的水性流体的微生物处理中的用途，由所述可生物降解的有机物质形成沼气。

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