CN118139962A - 有机废物的处理及资源回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机废弃物的处理方法，包括以下步骤：i)将包含有机废物的湿原料(2)供应至干化机(14)并获得干化后的原料(3)；ii)将干化后的原料(3)与包含有机废物的干原料(20)混合并预处理以获得混合原料(7)；iii)将混合原料(7)供应至热化学过程(15)并获得炭部分(23)和高温合成气(25)；iv)排出炭部分(23)并在焦油分离单元(18)中将高温合成气(25)分离成热合成气(8)和焦油(24)；v)将AD原料(1)和热合成气(8)从焦油分离单元(18)供应至发酵罐(11)，并使AD原料(1)和热合成气(8)在发酵罐进行一系列生物反应得到顶部空间气体(10)和浆液(4)；vi)将来自发酵罐(11)的浆液(4)供应至消化罐(12)，并使浆液(4)进行一系列生物反应以获得沼气(21)和消化液(5)；vii)将来自发酵罐(11)的一部分顶部空间气体(10)供应至热化学过程(15)作为用于合成气生产的载气，并将来自发酵罐(11)的其余顶部空间气体(10)供应到第二热化学过程(19)作为能源生产的燃料。
Description
技术领域
本发明涉及一种联合生物和热化学处理工艺，该工艺可处理生物污泥、粪便、餐厨垃圾、屠宰场废物、木质纤维素废物和含塑料废物，以回收能源、营养物和碳储存材料。
背景技术
尽管沼气被广泛认为是实现宏伟的碳排放目标的关键因素，但目前的生产成本仍然太高，而且不够可持续，无法进行更广泛的应用。这主要是由于当前厌氧消化(AD)工艺的体积产率较差且原料可用性有限。目前的厌氧消化原料主要限于粪便、生物污泥和餐厨垃圾。
一方面，木质纤维素废物作为木质原料，在可再生能源生产方面具有巨大潜力。根据国际能源署的数据，2019年全球生物甲烷需求量为23TWh。考虑到约4.7kWh/kg的能量密度和50％的转化率，10亿吨木质废料就足以满足这一需求，仅占其可用容量(20Gt/年)的5％。然而，由于其预处理成本高以及现有技术的生物甲烷转化率较低，此类生物质目前不被视为厌氧消化沼气厂的主要原材料。另一方面，厌氧消化池中的有机物转化率一般在40-50％范围内，这意味着超过50％的有机物会进入沼渣沼液。沼渣富含氮、磷，可用作有机肥。然而，在储存、运输和土地应用过程中，沼渣沼液仍然会产生和释放大量温室气体(GHG)1。此外，沼渣中的污染物，如微塑料和药物残留物，将进入土壤并构成进入食物链的风险2。许多欧洲国家(包括瑞典、德国和意大利)已禁止将污水污泥的沼渣用于农业。可能允许在农业中使用来自其他废物的沼渣，但运输和储存稀释的沼渣(通常含水量为95％)的成本可能令人望而却步。
传统的中温厌氧消化(35-42℃)是相对成熟的工艺，用于稳定污泥、屠宰场粪便废物和餐厨垃圾。但是中温厌氧消化反应的有机物转化率(转化成沼气)低和需要庞大的体积(高投资成本)限制了其商业应用，这也促使研究人员改进其工艺。高温型厌氧消化器(50-57℃)可以提高生物反应速率(每升高10℃速率翻倍)，并可以达到更好的消灭病原菌的效果来进一步稳定原料。这对于沼渣分类非常重要、可以使其达到A类生物固体而不是B类生物固体，并降低处置成本3。然而，高温会促进铵对产甲烷菌更强的抑制，这在许多情况下导致性能比中温消化池更不稳定，特别是在处理污水污泥、渔业污泥和鸡粪等高氮含量废物时4。
分温度阶段厌氧消化结合了高温阶段和中温阶段，这是一种发挥了高温消化优点并通过结合中温阶段增强稳定性来弥补高温消化缺点的方法。尽管有记录表明这种方法可以达到更高(但有限)的有机转化率和稳定性，但其投资回报率仍然不足以使其广泛应用。
热水解预处理(THP)是一种既能实现较高有机转化率又可实现较高去除病原体的方法。THP运用高温(130-165℃)和高压(7-9bar)以打开细胞壁并降低原料粘度，从而提高厌氧消化反应中的沼气产量。THP还有助于提高沼渣脱水效率使沼渣中含水率降低，从而降低处理成本。THP工艺所需的高温和高压需要大量蒸汽：通常预处理1吨污泥(干重)需要0.8-1.5吨12bar的蒸汽。
木质纤维素材料的特性使其难以生物降解。人们已经研究了木质纤维素材料的各种物理和化学预处理方法，以提高其在AD中的生物降解性。预处理方法包括研磨、辐照、热水(100-230℃和1-28bar)、化学品(碱或酸)、蒸汽爆破(160-260℃和7-48bar)、湿式氧化(180-220℃和1-12bar)以及用真菌和酶进行生物预处理5。尽管已经对多种木质纤维素原料研究了各种预处理技术，但只有少数报道的技术能够以合理的成本实现高沼气产量，从而具有吸引力。
在典型的热解过程中，有机原料可以被精炼为固体(炭)、热解液体和气体(不凝气)。热解液可以分离成油相(热解油)和水相(APL)。研究表明，AD可以将热解液中的水相部分(APL)转化为沼气，但在高生物油剂量下，AD受到抑制6。因此，面临的挑战是如何将热解产生的大部分合成气(包括不凝气、生物油和APL)加入到AD中，同时仍然获得高且稳定的沼气产量。
DE102009020200A1描述了一种操作沼气厂的方法，其中发酵底物(沼渣)首先被干化然后气化，气化器中产生的合成气被液体发酵底物洗涤，得到的清洁的合成气进入燃气发动机用于产电和热。发酵罐里是产甲烷的微生物。
WO2018234058A1描述了一种使用膜将合成气送入消化器来提高消化器中合成气从气相到液相的传质以用于沼气生产的方法。合成气温度必须低于55℃，最好为35℃。该膜并非设计用于处理高温合成气。合成气进入膜时压力不大于2.5bar。
WO2015003273A1描述了一种将有机原料转化为合成气和生物炭的方法，将合成气进一步分离为不凝气和凝液，并将不凝气和凝液均送入消化池进行沼气生产。WO2017197508A1描述了类似的工艺，包括在沼渣中添加金属离子以形成沉淀物，然后热解沼渣饼以提高生物炭中的磷回收率。
EP1754771A2描述了一种从生物质气化过程产生气体的方法，并且将气体用于生物质发酵过程产沼气。通过发酵过程后的气体通过燃气发动机以产生电力和热能。
一份题为“Integrated Processes of Anaerobic Digestion and Pyrolysisfor Higher Bioenergy Recovery from Lignocellulosic biomass:A Brief Review”(《Renewable and Sustainable Energy Reviews》，第77卷，1272-1287，2017)的期刊出版物对联合厌氧消化(AD)和热解(PY)过程以实现更高的生物产能方面的文献进行了综合阐述。该综述着眼于不同的厌氧消化和热解结合方式：有AD-PY、PY-AD和AD-PY-AD。在AD-PY-AD工艺中，热解气体被循环回到厌氧消化器。该出版物还表明两步厌氧消化工艺将是有益的，并且AD工艺中生物炭的存在也是有益的，得益于生物炭与水结合的能力和金属吸附能力。另一篇文章中也介绍了生物炭增强发酵(标题：Enhanced Ethanol Production fromSyngas by Clostridium ragsdaleiin Continuous Stirred Tank Reactor UsingMedium with Poultry Litter Biochar,《Applied Energy》，第236卷，1269-1279，2019)。
上文涉及的参考文献如下：
[1]Czubaszek,R.and Wysocka-Czubaszek A.2018.Emissions of carbondioxide and methane from fields fertilized with digestate from anagricultural biogas plant.International Agrophysics.32,29-37.
[2]Weithmann N.et al.2018.Organic Fertilizer as a Vehicle for theEntry of Microplastic into the Environment.Science Advances,4:eaap8060.
[3]https://www.epa.gov/biosolids
[4]Wastewater Engineering:Treatment and Resource Recovery.Metcalf&Eddy Inc.Fifth Edition.
[5]Zheng Yi et.al.2014.Pretreatment of lignocellulosic biomass forenhanced biogas production.Process in Energy and Combustion Science,pp.1-19.
[6]Torri,C.and Fabbri,D.2014.Biochar Enables AD of Aqueous Phase fromIntermediate Pyrolysis of Biomass.Bioresource Technology,172,335-341.
发明内容
本发明提供了一种具有以下这些优点的有机废物的处理方法，所述方法包括以下步骤：
i)将湿原料供给干化机并获得干化后的原料。
ii)将干化后的原料与干燥的原料混合并预处理，得到混合原料。
iii)将混合原料供给热化学过程并产生炭部分和高温合成气。
iv)排出炭部分，并在焦油分离单元中将高温合成气分离成热合成气和焦油。
v)将AD原料和来自焦油分离单元的热合成气供给发酵罐，并在发酵罐中进行一系列生物反应，得到顶部空间气体和浆液；
vi)将发酵罐中的浆液供应至消化罐，并使浆液进行一系列生物反应以获得沼气和消化液；
vii)将来自发酵罐的一部分顶部空间气体供应至热化学过程作为用于合成气生产的载气，并将来自发酵罐的其余顶部空间气体供应至第二热化学反应器作为用于能源生产的燃料。
湿原料和干原料可以是选自园林垃圾，拆迁木材、浸渍木材、含塑料废物、稻草、锯末、树皮、生物质颗粒、气爆处理过的生物质颗粒或其混合的任何固体有机物料。
用于厌氧消化的原料优先选择的是经过预处理的餐厨垃圾、生物污泥、粪便、屠宰场废物或其混合物。
优选地，来自发酵罐的顶部空间气体作为载气供应至热化学过程或作为用于产生氢气或热量的燃料供应至第二热化学过程。第二热化学过程中的氢气或热量的产生能够与来自厌氧消化罐的沼气的供应相结合。
发酵罐中的生物反应优选发酵、水解、产酸、发酵产氢、产乙酸、同型乙酸生成及其混合反应。
优选地，在发酵罐中的产甲烷反应被有意抑制。
厌氧消化罐中的生物反应优选发酵、水解、产酸、发酵产氢、产乙酸、同型乙酸生成、产甲烷及其组合。
优选地，该工艺可包括附加步骤：将来自消化罐的消化产物供应至脱水单元并获得沼液和脱水沼渣部分，并将脱水沼渣部分供应至干化机。
优选地，将来自消化罐的全部或部分沼气作为附加燃料供应至第二热化学过程。
优选地，热化学过程包括以下步骤：
a.将混合后的原料和发酵罐的顶部空间气体供应至进料室并混合二者；
b.将混合物从进料室供应至热化学单元并加热混合物：
c.获得炭部分和高温合成气；
d.将高温合成气供给焦油分离单元，得到热合成气；
e.将热合成气供应至发酵罐。
来自热化学过程的热合成气优选供应至发酵罐的循环管道并与再循环顶部空间气体结合，和/或将热合成气与原料一起供应至在线混合器。
附图说明
图1描绘了根据本发明的方法的第一种实施方案；
图2描绘了根据本发明的发酵罐的优选实施方案；
图3描绘了根据本发明的热化学过程的细节；
图4描绘了根据本发明的工艺的第二种优选实施方案，用于将消化产物包含在热化学过程原料中；
图5描绘了根据本发明的工艺的第三个优选实施方案，用于生产氢气和生物炭的。
附图中标记：
1、厌氧消化(AD)原料；2、湿原料；3、干化后原料；4、来自发酵罐的浆液；5、消化液；6、沼渣；7、混合原料；8、热合成气；9、发酵罐中的沉积物；10、顶部空间气体；11、发酵罐；12、消化罐；13、脱水单元；14、干化机；15、热化学过程；16、在线混合器；17、热化学单元；18、焦油分离单元；19、第二热化学过程；20、干原料；21、沼气；22、沼液；23、固体炭；24、焦油；25、高温合成气；26、高温气体；27、冷却介质；28、焦油收集罐；29、气体缓冲罐；30、进料分配系统；31、泵；32、泵；33、机械搅拌器；34、气体分配系统；35、热交换器单元；36、进料室；37、炭室气锁；38、预处理单元；39、再循环管。
具体实施方式
图1是根据本发明的工艺的第一种实施方案的流程图。
湿物料(2)可以是园林垃圾、锯末、树皮或含塑料废物，并在干化机(14)中干化。然后将干化后的物料(3)与干燥的干原料(20)混合，并在预处理单元(38)中进行预处理，所述干燥原料可以是拆迁木材、生物质颗粒或气爆处理过的生物质颗粒。预处理单元(38)用于产生均质、高堆积密度的进料给下一个步骤。然后将混合原料(7)送至热化学过程(15)。
在热化学过程(15)内部(也参见图3显示了热化学过程(15)的更详细视图)，混合原料(7)首先与来自发酵罐(11)的顶部空间气体(10)在进料室(36)中混合。顶部空间气体(10)在热化学过程(15)中充当载气。在进料室(36)之后，混合物进入热化学单元(17)，该装置通常在250-850℃的温度，大气压和低氧环境下操作。热化学过程(15)的实例可包括诸如热解、气化和烘焙的过程。热化学单元(17)可以通过高温气体(26)或通过电或通过从混合原料(7)释放的热量或其组合来加热。高温气体(26)可以是燃烧沼气、生物甲烷、天然气、生物质或其他能源材料产生的烟道气。
在该热化学单元(17)中，混合原料(7)被转化成炭部分(23)和高温合成气(25)。
固体炭(23)在重力作用下通过炭室气锁(37)从热化学单元(17)的底部出来，而高温合成气(25)从热化学单元(17)的顶部出来。固体炭(23)本身的含水率小于1％，但可以用水润湿以减少炭冷却和运输过程中的粉尘产生。固体炭(23)的固定碳含量为20-90重量％。
然后高温合成气(25)在焦油分离单元(18)中分离以产生热合成气(8)和焦油(24)。热合成气(8)的组分的一些实例示于下表1中。热合成气(8)进入发酵罐(11)。焦油(24)被收集在焦油收集罐(28)中，然后再循环回到热化学单元(17)的入口以减少体积或用作另一个过程中的原材料，例如用于产热，炼油厂中的运输燃料生产，作为粘合剂，或化学品生产。焦油(24)可具有与混合原料(7)相同的入口或不同的入口通向热化学单元(17)。冷却介质(27)，例如冷却气体或冷却液体，经过热交换单元(35)并用于帮助控制焦油分离单元(18)中的内部温度，其温度控制在70-320℃之间。在一种实施方案中，热交换单元(35)可以放置在焦油分离单元(18)的外部。在该实施方案中，热交换单元(35)可以放置在焦油分离单元(18)的上游或下游。热交换器(35)中的热损失可以部分回收并用于整个过程，例如用于加热AD原料(1)。可以定期使用高温气体(26)来清洁焦油分离单元。
AD原料(1)通常是经过预处理的餐厨垃圾、生物污泥、粪便、屠宰场废物或四者中的一种以上的混合，被引入发酵罐(11)，在发酵罐中AD原料(1)与来自热化学过程(15)的热合成气(8)混合。在发酵罐(11)中，生物反应条件是45-70℃的温度、1-7bar的压力和4.0-6.0的pH值。来自消化罐(12)的消化产物(5)可以在系统启动阶段添加到发酵罐(11)中用于接种。
AD原料(1)和热合成气(8)中的有机物通过一系列生物反应，包括发酵、水解、产酸、发酵产氢、产乙酸、同质乙酸生成和产甲烷，转化为小分子水溶性化合物。基本上，大部分热合成气(8)(主要是氢气、一氧化碳和二氧化碳)可以在发酵罐(11)中通过微生物转化为水溶性化合物并成为浆料的一部分。
通过向产甲烷微生物施加包括温度、pH和水力停留时间的操作压力，有意抑制发酵罐(11)中的产甲烷反应，这将促进热合成气(8)转化为水溶性化合物。
发酵罐(11)在图2中更详细地示出。焦油分离后，热合成气(8)以两种方式进入发酵罐(11)。一种方法是将热合成气(8)注入再循环管(39)中，其中循环顶部空间气体(10)以搅拌发酵罐(11)中的混合物。泵(31)用于调节顶部空间气体(10)再循环率。另一种方法是在在线混合器(16)中混合热合成气(8)和原料(1)，然后通过另一个泵(32)将混合物泵入发酵罐(11)。固体炭(23)可以以AD原料(1)体积的0.5-10％的百分比添加到发酵罐(11)中，以改善发酵罐(11)和下游消化罐(12)的性能。该过程可以使用两种方式之一或两种方式结合使用。在一个实施例中，热合成气(8)可混合到顶部空间气体(10)中，并且在另一实施例中，温合成气(8)可经由在线混合器(16)注入。还可以将热合成气(8)分成两股流并将这两种实施例结合。发酵罐(11)内设有气体分配系统(34)和进料分配系统(30)，用于均匀分配进入发酵罐(11)的料流。气体分配系统还有助于产生小气泡，以改善顶部空间气体(10)和发酵罐(11)中的浆料之间的气液传质。可以使用机械混合器(33)(作为选项)以获得发酵罐(11)中的理想混合条件。可以在发酵罐(11)中添加内部结构，例如塑料载体束，以通过剪切气泡来帮助增加气体-液体传质，并可为生物膜形成提供高表面积。发酵罐(11)可以具有不同的形状，例如圆柱形或矩形。发酵罐(11)的典型高度与直径之比为1.5-10。
来自发酵罐(11)的液体部分浆液(4)进入消化罐(12)。发酵罐(11)中的部分沉积物(9)定期从发酵罐(11)中除去。消化罐(12)的体积比发酵器(11)大，并且其操作条件为30-55℃之间的较低或相同的温度、大气压和6.5-9.5的pH。消化罐(12)可以是湿式消化罐(消化罐物料的干物质含量<15重量％)或干式消化罐(消化罐物料的干物质含量>15重量％)。沼气(21)和消化物(5)在消化罐(12)中通过一系列生物反应产生，包括发酵、水解、产酸、发酵产氢、乙酸生成、同质乙酸生成和产甲烷。在消化罐(12)中有意促进产甲烷反应。
来自发酵罐(11)的顶部空间气体(10)首先进入气体缓冲罐(29)，然后被分成两股流。一股气流进入热化学过程并充当载气。另一股流进入第二热化学过程(19)并充当燃料。分流比(热化学过程(15)的气流量与第二热化学过程(19)的气流量)在1至20之间变化。
第二热化学过程(19)可以是氢气生产(通过甲烷重整反应、水煤气变换反应、化学循环重整反应或其组合)过程或产热(燃烧)过程。沼气(21)可以任选地作为附加燃料引入到第二热化学过程中。
如图4所示，消化液(5)首先在脱水单元(13)中脱水，以分离沼液(22)和沼渣(6)。通常，沼液(22)会先进行回收氨处理，然后再进入废水处理单元中进行处理。在一种实施方案中，沼渣(6)与湿原料(2)混合后再在干化机(14)中干化。这样，沼渣(6)中的有机残余物可以在热化学过程(15)中进一步处理。
如图5所示，来自发酵罐(11)的浆液(4)可以直接送至脱水单元(13)。脱水后，脱水浆料(6)在干化机(14)中干化，然后在热化学过程(15)中进行热化学处理。来自发酵罐(11)的顶部空间气体(10)进入第二热化学过程(19)以产生氢气或热量。
表1.来自木质纤维素废物的热合成气(8)的组分
| 组分 | 体积％ |
| 氢气 | 5-30 |
| 一氧化碳 | 5-30 |
| 甲烷 | 1-10 |
| 碳氢化合物 | 0.3-3 |
| 二氧化碳 | 10-30 |
| 氮气 | 10-50 |
| 氧气 | <3 |
| 脂肪酸 | 1-5 |
| 芳烃 | 0.1-3 |
| 水分 | 10-30 |
| 无机物(粉尘) | <1 |
本发明相对于现有技术的优点
与现有技术相比，结合上述特点，本发明具有以下优点：
发酵罐(11)的设计的主要功能是将合成气(8)转化为水溶性化合物。pH值、发酵罐内的压力、温度、顶空循环管道(39)、气体分配系统(34)、进料分配系统(30)以及发酵罐的内部结构都是为了优化合成气转化为水溶性化合物而设计的。发酵罐(11)中的产甲烷反应被有意抑制，这有助于提高合成气转化效率。
当合成气转化发生在发酵罐(11)中时，顶部空间气体(10)富含不能转化为水溶性化合物的氮气和甲烷，以及痕量的可转化气体，例如二氧化碳、氢气和一氧化碳，其保留在顶部空间气体中。将含氮顶空气体引入厌氧消化罐并不是一个好的做法，因为氮气是沼气中的杂质，它会降低沼气的热值或产生额外的氮气分离成本，如果最终产品是纯化的沼气(生物甲烷)时。在本发明中，顶部空间气体在发酵罐(11)中与浆液(4)分离，并且仅浆液(4)进入消化罐(12)。由于其氮气含量，顶部空间作为热化学过程(15)的载气很有价值。在典型的热解、气化或烘焙过程中，需要无氧载气(例如氮气)来维持厌氧环境。对于热化学工艺操作而言，商业载气的成本可能很高。使用富含氮气且不含氧气的顶空气体(10)作为载气提高了热化学工艺性能，同时降低了操作成本。
甲烷是合成气(8)中的成分并且不能在发酵罐(11)中转化为水溶性化合物，并且将在顶部空间气体(10)中富集。当顶部空间气体在热化学过程中用作载气时，富集的甲烷含量将有助于在反应过程中将反应动力学转向产生更多氢气，这最终将有助于增加消化罐(12)中的沼气产量。顶部空间气体还可以离开系统进入第二热化学过程(19)，并且其在残余成分中的甲烷、氢气和一氧化碳中的热值也可以转化为热量或氢气。
合成气(8)中的一些可冷凝有机物也在发酵罐(11)中转化为水溶性化合物。这些有机物在高温(70-320℃)下呈气态，并成为发酵罐(温度45-70℃)中浆液的一部分，在消化罐(12)中转化为沼气和沼渣。合成气(8)中的显热还可用于加热发酵罐(11)，其也接收低温的AD原料(1)。高温合成气(25)中和来自第二热化学过程(19)的显热，也可用于升高发酵罐(11)的温度。干化机(14)所需的热量也可以由第二热化学过程(19)中产生的热量提供。
焦油分离单元(18)将焦油(24)与热合成气(8)分离，并且焦油(18)被单独处理。含有不凝性气体、水性热解液体(在当前温度下为气态)和一部分生物油(在当前温度下为气态)的热合成气可以先进入发酵罐(11)，然后再进入消化罐(12)用于生产沼气。通过控制焦油分离单元中的操作温度，本发明可以潜在地最小化焦油(24)的产生并最大化热合成气的产生，这将导致高沼气产量。
根据原料成分，消化产物沼渣可能含有微塑料或药物残留物或两者兼而有之，这使其价值较低。通过将脱水沼渣(6)引入所提出的工艺(如图4所示)，沼气厂将能够去除沼渣中的微塑料和药物残留物，并产生额外的沼气和生物炭，这在循环经济中具有很高的价值。
作为一种选择，生物炭(23)被添加到发酵罐(11)和消化罐(12)中，以通过提高浆液碱度并为生物膜形成提供高表面积来改善系统性能。
通过结合不同类型的原料(1、2和20)，本发明可以解决广泛的环境问题并引入大量非常规原料用于沼气生产，生产不同类型的生物炭用于广泛的生物炭应用，并产生多种形式的可再生能源：沼气、热能和氢气。
回收原料中的氮和磷。超过90％的磷和原料中约40％的磷将保留在炭(23)中，这使得炭(23)成为肥料产品的有潜力的替代品。根据炭中的重金属浓度和磷的植物可用性，可能需要炭(23)进行进一步的下游加工，以生产更高附加值的产品。
Claims (12)
1.一种有机废物的处理方法，包括以下步骤：
i)将包含有机废物的湿原料(2)供应至干化机(14)并获得干化后的原料(3)；
ii)将干化后的原料(3)与包含有机废物的干原料(20)混合并预处理以获得混合原料(7)；
iii)将混合原料(7)供应至热化学过程(15)并获得炭部分(23)和高温合成气(25)；
iv)排出炭部分(23)并在焦油分离单元(18)中将高温合成气(25)分离成热合成气(8)和焦油(24)；
v)将AD原料(1)和热合成气(8)从焦油分离单元(18)供应至发酵罐(11)，并使AD原料(1)和热合成气(8)在发酵罐(11)进行一系列生物反应得到顶部空间气体(10)和浆液(4)；
vi)将来自发酵罐(11)的浆液(4)供应至消化罐(12)，并使浆液(4)进行一系列生物反应以获得沼气(21)和消化液(5)；
vii)将来自发酵罐(11)的一部分顶部空间气体(10)供应至热化学过程(15)作为用于合成气生产的载气，并将来自发酵罐(11)的其余顶部空间气体(10)供应到第二热化学过程(19)作为能源生产的燃料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿原料(2)和所述干原料(20)可以是选自园林垃圾，拆迁木材、浸渍木材、含塑料废物、稻草、锯末、树皮、生物质颗粒、气爆处理过的生物质颗粒或其混合的任何固体有机物料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AD原料(1)优先选择的是经过预处理的餐厨垃圾、生物污泥、粪便、屠宰场废物或其混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中来自所述发酵罐(11)的顶部空间气体(10)优选作为载气供应至所述热化学过程(15)或供应至所述第二热化学过程作为生产氢气或热量的燃料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二热化学过程中的氢气或热量的产生能够与来自所述消化罐(12)的沼气的供应结合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵罐(11)中的生物反应优选发酵、水解、产酸、发酵产氢、产乙酸、同型乙酸生成反应及其组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在发酵罐(11)中有意抑制产甲烷反应。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述消化罐(12)中的生物反应优选发酵、水解、产酸、发酵产氢、产乙酸、同型乙酸生成、产甲烷反应及其组合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括附加步骤：将来自所述消化罐(12)的消化液(5)供应至脱水单元(13)并获得沼液(22)和沼渣(6)；并将沼渣(6)供应至干化机(14)。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，来自所述消化罐(12)的全部或部分沼气(21)作为附加燃料供应至所述第二热化学过程(19)。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述热化学过程(15)包括以下步骤：
a.将混合后的原料(7)和顶部空间气体(10)从发酵罐供给至进料室(36)，并将原料(7)和顶部空间气体(10)混合；
b.将混合物从进料室(36)供应至热化学单元(17)并加热该混合物；
c.获得炭部分(23)和高温合成气(25)；
d.将高温合成气(25)供给焦油分离单元(18)，得到热合成气(8)；
e.将热合成气供应至发酵罐(11)。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，将来自所述热化学过程(15)的热合成气(8)供应至所述发酵罐(11)的再循环管(39)并与再循环顶部空间气体(10)混合，和/或将热合成气(8)和原料(1)供应至在线混合器(16)。
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