对生物质进行物理和生物处理的方法以及实施该方法的设备

摘要

本发明涉及对有机流出物进行物理和生物处理的方法，在该类型的方法中，在至少一生物处理区(1)内通过微生物分解所述有机流出物。根据所述方法：a)回收来自所述生物处理的一生物质批组；b)用该生物质批组充填一压缩储存器(5)；c)隔闭该压缩储存器(5)；d)将该压缩储存器(5)置于特高的压力下(利用或未利用气体的存在)，以便毁坏或破坏处于所述批组中的微生物；e)使该压缩储存器(5)重新降至大气压；并且f)将经过如此处理的所述批组重新注入所述生物处理区(1)中，或者重新注入一个或多个其他的生物处理区中。

说明书

技术领域

[01]本发明涉及对生物质(biomasse)进行物理和生物处理的方法和实施该方法的装置。

背景技术

[02]众所周知，城市、工业和农业源的流出物可以利用这些流出物中自然存在或非自然存在的微生物(细菌等)通过生物方法进行处理。

[03]生物处理的原理是将有机流出物转换为二氧化碳和水，并放出热量。该原理会有物质损失(perte de matière)。

[04]因此在生物处理时，微生物从有机流出物中吸取营养，从而能够将这些有机流出物分解。微生物(也叫做生物质或生物料浆)的数量随着有机流出物的降解而增加。

[05]根据所采用的生物处理的类型，存在着或多或少但始终不能忽略数量的生物质。

[06]所述生物质构成残渣，其具有的(农业等)价值成本或消除(焚烧等)成本越来越高。

[07]生物处理时，一般通过利用微生物的自然老化(25到30天)来实现生物质的降解。

[08]所述自然死亡的微生物被更年轻的微生物吸收(消耗)。在每个周期，物质量将减少并产生二氧化碳、水和热。

[09]一种用于减少生物质生成的技术在于：通过破坏这些生物质，来缩短微生物的生命周期。

[10]一种破坏技术在于：使这些微生物在连续流类型的过程中承受高压，如文件WO 01/016037和WO 00/07946中所教导的。实际上，这种破坏是不完善的。

发明内容

[11]因此，本发明的主要目的是提供可以改进生物质破坏的方法。本发明的另一目的是将致病微生物或不希望的微生物转换成普通微生物。这些致病微生物例如可能存在于制药工业的流出物中，以及存在于医疗中心等的流出物中。

[12]利用对有机流出物进行物理和生物处理的方法即可达到本发明的这些目的，在该类型的方法中，在至少一生物处理区内通过微生物分解所述有机流出物，其特征在于：

[13]-a)回收来自所述生物处理的一生物质批组；

[14]-b)用该生物质批组(fraction de biomasse)充填一压缩储存器；

[15]-c)隔闭该压缩储存器；

[16]-d)将该压缩储存器置于特高压力下(利用或未利用气体的存在)，以便毁坏或破坏处于所述批组中的微生物；

[17]-e)使该压缩储存器重新降至大气压；并且

[18]-f)将经过如此处理的所述批组重新注入所述生物处理区中，或者重新注入一个或多个其他的生物处理区中。

[19]与现有技术的方法相反，符合本发明的方法是一种批量方法，这种方法允许封装每批量的生物质，并将其带到明显高于现有技术中压力的压力下。因此，对微生物的破坏有效得多。

[20]根据该方法的其他选择性特征：

[21]-利用或不利用气体，使所述的生物料浆批组承受一介于380bar到10 000bar之间的压力；

[22]-多次依次实施所述步骤a)至f)；

[23]-在所述步骤a)与b)之间将所述的生物质批组增稠。

[24]本发明还涉及一用于实施上述方法的压缩储存器，该储存器包括一具有高机械强度的主体，所述主体在两端部被两个封塞封闭，密封部件设置成用于保证该主体被这些封塞密封封闭，所述的各个封塞被所述生物质批组的输入部件或者输出部件从一侧穿过，阀门部件设置用于选择性地封堵所述的输入部件或输出部件，所述两个封塞的至少之一被特高压力下的液体注入部件穿过。

[25]根据该压缩储存器的其他选择性特征：

[26]-所述阀门部件包括阀门和被所述封塞予以保持的阀座；

[27]-所述密封部件包括在所述阀座周围的垫件、以及楔子，所述楔子被所述封塞束紧，以便施加一径向支靠着所述阀座的作用力；

[28]-所述阀门安装在动作管上，所述液体可在所述动作管内部流动。

[29]本发明还涉及一实施符合如上所述的方法的设备，该设备的特征在于它包括：

[30]-一生物处理区；

[31]-一符合前面所述的压力储存器；

[32]-输送部件，其将所述生物质批组从所述处理区输送到所述压缩储存器中；

[33]-加压部分，其将所述压缩储存器置于特高压力下；以及

[34]-输送部件，其将所述生物质批组从所述压缩储存器向所述处理区或向其他生物处理区输送。

[35]根据该设备的其他选择性特征：

[36]-所述特高压力施加部件包括一泵，该泵能够利用或不利用气体产生一介于380bar到10 000bar之间的压力；

[37]-该设备包括一增稠系统，该增稠系统间置于所述处理区与所述输送部件之间。

附图说明

[38]为了更好地表示本发明，附图1和2示意性地表示可以实施符合本发明的所述方法的设备的两个例子。

[39]至于图3和4，它们分别为可以作为图1和2设备一部分的格腔式破碎机(désintégrateur cellulaire)的立面图和轴向剖面图。

具体实施方式

[40]正如可以在图1中看到的，该设备包括一处理区1，该处理区典型地由一生物反应器(如法国专利申请n°97 00116中所教导的)构成。

[41]该设备另外包括一格腔式破碎机3，该破碎机包括一压缩储存器5和一与该储存器进行流体连通的加压系统7。

[42]加压系统7可以包括一特高压泵，该泵能够在储存器5内产生一介于380bar到10 000bar的压力。

[43]该储存器5本身一方面通过一供应系统9、且另一方面通过一排出系统11与处理区1进行流体连通。

[44]通过13，将一种待处理的有机流出物引入到生物处理区1中。生物处理区1含有能够使有机流出物降解的微生物。

[45]因而在处理区1内部进行生物降解的过程。

[46]上述过程一旦完成，则使供应系统9投入运行，以便将位于处理区1中的一生物质批组(fraction de biomasse)充填到压缩储存器5中。

[47]当储存器5被充满时，隔闭该储存器，并使加压系统7投入运行，以便给储存器5施加压力。

[48]在该压力升高的作用下，位于储存器5内的微生物的膜被破坏或破裂，因此将这些微生物转换为简单的惰性有机物。

[49]一旦完成该操作，使加压系统7停止，并通过一大气压回复系统14使位于储存器5内的有机物重新降低到常压。

[50]然后使排出系统11投入运行，以便将该生物物质输送到处理区1内或送往另一处理区。

[51]将所有这些操作重复必需的次数。

[52]正如通过上面的描述了解到的，使一生物质批组在一封闭围腔内承受一特高压力，这可以非常有效地毁坏或破坏处于该批组中的微生物的膜，且因此这些微生物处于减小为简单的惰性有机物的状态。

[53]当所述惰性有机物被注入到一生物处理区中时，它将作为其他活的微生物的养料。

[54]所述的其他微生物通过消耗该惰性有机物而将该惰性有机物基本转换为它们生长发育所需的蛋白质，以及二氧化碳、水和热，其中所述水被重新排到生物处理区中。

[55]因此在每个周期，生物质的总质量得以减少。

[56]当然，本发明并不局限于上面描述的并示于图1的实施例。该实施例作为非限定性的示例给出。

[57]因此，例如可以将从生物处理区1中提取的所述生物质批组收集到一增稠系统17(见图2)中，然后再将其送到格腔式破碎器3的压缩储存器5内。

[58]由于消除了生物质的一部分水，这样对于一相同的体积，可将最多量的微生物输送到所述格腔式破碎器中。

[59]作为单纯的示例，图3和4中表示一可以在本发明的范围内适用的格腔式破碎器3的例子。

[60]该破碎器包括一例如为柱形的压缩储存器5，该储存器由一高机械强度的材料例如钢制成。

[61]压缩储存器5在其两端部被封塞15、17封闭，所述封塞15、17例如由钢制成，并且它们借助适当的螺纹被旋拧到储存器5中。

[62]储存器5的内表面优选地包括一不锈金属衬套18。

[63]一阀座19、21固定在每个封塞位于储存器5内侧的表面上。

[64]一特高压力式垫件23、25位于每个阀座19、21与储存器5的不锈金属衬套18之间。

[65]储存器5的内表面与衬套18之间有两个楔形零件27、29，封塞15、17在这两个楔形零件上施加轴向推力，衬套18借助于所述轴向推力贴靠着垫件23、25，因此增强了储存器5的密封性。

[66]一待处理的生物质批组的输入管道31或输出管道33穿过每个封塞15、17及每个阀座19、21，这些管道分别与供应系统9和排出系统11连接。

[67]空心管35、37位于管道31、33的内部，阀门(或活门)39、41位于所述空心管的端部，这些阀门本身又被这些空心管穿过。

[68]可以通过泵7(见图1和2)供给这些空心管以特高压力下的液体(如水)。

[69]这些空心管另外还允许通过一大气压回复活门14(见图1和图2)，将储存器5置于大气压力下。另外，可以考虑在这些空心管上连接测压传感器和取样插头(prise d′échantillons)。

[70]另外，这些空心管35、37例如可以通过带有作动筒的马达43、45被轴向地促动，借助于此，所述阀门39、41可以远离或贴靠它们各自的阀座19、21，因此允许储存器5选择性地与管道31、33连通(并因此使该储存器连通大气)，或者关闭该储存器。

[71]为了进行格腔式破碎机3的充填，打开两阀门39、41，这样允许所述的经管道31进入的待处理生物质批组将刚被处理过的生物质批组经由管道33驱离。

[72]然后关闭两阀门39、41，并通过空心管35、37的其中之一或通过这两个管道在特高压力下注入液体，这会在处理过程中导致所述生物质批组的微生物遭到破坏。

[73]此后，逐渐打开阀门39，以使储存器5的压力下降至大气压，并且可以重新开始下一周期。