本发明专利技术涉及一种用于低污染排放地存储可生物降解的材料的方法和装置，通过通气但在材料中不是有氧的状态下进行调节。这种存放实现了对其后过程步骤的更均匀的供料。通过通气抑制了甲烷形成并且在贮存容器中或在废气传输设备中形成爆炸性气体混合物的潜在危险获得了降低。通气过程的调节要使得通气率与所存储材料中的生物活性相适应并且最小化空气输入量，以最小化通过需氧的物质反应积累的甲烷损失以及用于通气的能量消耗。该方法的特征在于，通过控制存储容器（２）中的通气过程而抑制相关的甲烷气体的大量积累。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及如何通过在材料中通气但不是在需氧状态下的方法来获得可生物降解材料的低污染排放的存放。其中，通气率要与待存储材料中的生物活性相适应，从而使得没有甲烷排放出来。
技术介绍
由于使用或在环境下的暴露，可生物降解性材料通常含有大量形形色色的微生物群落，它们在各种环境下都会完全或部分地生物降解这些材料。这也就意味着，在这些材料存储时，会自发地进行生物降解作用。这一点对于具有一定含量生物有机材料的废料来说尤甚，它们只是由于其来源而含有相应浓度的微生物。倘若导入足够量的氧气，则结合在有机材料中的碳就会转化为细胞质和二氧化碳。这些产物相当于地球大气中的自然界的代谢产物。但是，若导入的氧量不足以保证需氧行为，那么就会发生无氧的生物降解过程，而这最后可能导致生成甲烷。一旦生成了甲烷，在材料露天存放时就会排放出甲烷来，甲烷是一种在环境空气中有着一定爆炸危险的气体并且具有很高的潜在温室效应能力。因此，就要努力揭开含有生物活性材料的存储容器并接着进行废气收集和处理，或者如果是含水的废料混合物则要使材料在绝氧环境下发酵并因此实现可控地获得甲烷。可生物降解材料经常是不连续产生的或者对于其生物利用来说要间歇式预处理。因此，为进行最佳或均匀地对后续的生物反应器进行供料，就需要将材料进行暂时存放。如果接着要进行需氧处理则就要对材料进行通气的存放。但如果材料应要处于绝氧环境中，则显而易见要在隔绝空气条件下存放，因为需氧性存放需要较高的能量消耗以对材料进行通气，并且会导致使潜在的形成甲烷的物质一定量地反应生成二氧化碳。若在绝氧条件下存储材料，则可绝氧条件下生物降解的材料会历经一系列的降解反应。对于有机固体，这一系列的反应就由固体的水解，酸化溶解的中间产物(成酸)，形成的酸转变为乙酸、氢以及二氧化碳(乙酸生成)和最后形成甲烷(甲烷生成)这些步骤组成。对于各个转化步骤都分别要求特定的微生物菌种。如果这一系列的相互独立的反应处于平衡状态，即各个反应步骤的反应速率都相等，则系列步骤的分步骤的产物可以进一步地使用并使得中间产物没有堆积。结果便是，可生物降解的有机碳转变成甲烷和二氧化碳。但是，所参与的微生物菌种其各不相同的活性也可能会导致中间产物的堆积。大多数时候，那些溶解的、可生物降解的材料的自发性绝氧分解会导致基材中有机酸的堆积，因为成酸有机物的活性明显要高于生成甲烷的活性。当所堆积的有机酸的量耗尽了缓冲能力时，结果就会导致pH值下降，而这又会造成甲烷生成微生物的活性降低。这种不平衡的结果就是得到一种其降低的pH值完全抑制了甲烷生成的酸化材料。割草的青贮料就是对于这种稳态过程来说的一个来自农业方面的典型例子。然而，可生物降解有机材料的可完全绝氧地生物降解作用的这种自行抑制作用也总有其极限，条件是当可生物降解材料主要以颗粒状和不可溶状态存在于基材混合物中时，当易于酸化的组分的潜力降低，缓冲能力很高并且甲烷生成的微生物密度提高时。如果是这种情况，则所形成的有机酸会被缓冲掉并且基材混合物中的pH值基本不会下降，这就会使得甲烷生成活性保留并且无氧生物分解作用的一定速率的步骤将称为水解过程(Noike等(1985)厌氧消化中的碳水化合物降解特性和限速步骤(Characteristics of Carbohydrate Degradation andthe Rate-limiting Step in Anaerobic Digestion)，生物技术和生物工程(Biotechnology and Bioengineering)27，1482-1489页)。在生产实践中，这些条件例如是针对由各个收集物组成的生物废料的无氧发酵过程而给出的。由于季节原因，这些废料会暂时性地含有较少量的溶解且易于发酵的有机物但是有着显著量的颗粒状生物材料(例如花房废料)。另外，在发酵之前通常用工艺用水将这些废料捣烂成糊(EP 0520 172，DE 198 33 776，DE 199 07 908)。这种工艺用水优选通过捣烂的废料糊脱水而得到。因此，就能形成更高的甲烷生成微生物的密度以及较高的缓冲能力。缓冲能力是在有机材料的发酵过程中自身通过形成碳酸氢盐，实质上是碳酸氢铵而形成的。在工艺用水中可以广泛地发现4-8g/l的TAC值(总碱容量值)。结果是，在绝氧存放悬浮液时自发形成有机酸的作用过于微弱从而实质上不能降低pH值，而工艺用水的甲烷生成活性则足够作为固体水解的结果，使所形成的有机酸转变为甲烷。因此，在存储容器中可由一部分有机碳制得甲烷和二氧化碳。若在存储悬浮液时形成了甲烷，则显而易见要将存储容器与沼气收集步骤相连接。这种技术方案记载在EP 1 280 738中。但是该实施方案的缺点是，由于将存储容器与沼气收集体系相连接，所以沼气的质量波动就会大为加强。由于其中充斥着绝氧的水解和酸化反应，所以形成于存储容器中的沼气的特点就是甲烷含量很低并且二氧化碳含量较高。另外，要在很短时间内将具有通常波动很强烈的体积流的材料导入到该存储容器中，但是要将所存储的材料相对均匀地抽取出来。结果便是填充状态强烈地摇摆不定。若将材料导入到存储容器中，则贫甲烷的沼气就会从容器中出来排挤到沼气收集体系中。很短的时间内，除了沼气之外还能由腐败反应器中形成具有较低甲烷含量的高沼气体积流，这会招致在实际生产的沼气中甲烷含量瞬时下降。在结束存储容器中的装料之后，那里的填充状态(Füllstand)就会下降并且导致来自存储容器中的沼气流完全枯竭。这就造成了实际制得的沼气中甲烷含量急剧升高。沼气中甲烷含量的这种强烈波动招致热值也在相同程度内波动。因为沼气利用体系是基于沼气的热值进行设计的，所以这种热值波动会招致沼气利用时的操作障碍，而这些障碍只有通过安装相应较大体积的气体存储器才能避免。但是，较大的沼气存储体积提高了投资和操作成本。此外，存储容器与沼气收集体系相连也导致了沼气中平均甲烷含量的下降并因此导致质量的劣化。例如，当发酵70t来自各种家庭每天的收集物的生物废料时，会产生约7,200m3/d的沼气体积流。这种沼气生产分配于全天则为300m3/h的平均体积流和产生约60体积％的甲烷含量。但是，废料的预处理是间歇式进行的并且所生产的废料悬浮液以约160m3/h的体积流量排空到存储容器中。由于排挤，这会产生160m3/h的额外的沼气流和约20体积％的甲烷含量。这就导致了很短时间内就能出现460m3/h的沼气体积流和约46体积％的甲烷含量。沼气的热值也很快地下降几乎25％。DE 198 33 776中显示了在腐败作用之前串接悬浮液存储器的必要性。但是其中并没有启示如何避免从悬浮液存储器中排放出气体。在EP 1 280 738中记载了存储容器与沼气或腐败气收集过程相连接。但是，这种连接在没有提供足够的腐败气存储体积的前提下会由于强烈的热值波动而导致腐败气利用时的操作困难。
技术实现思路
本专利技术的任务在于低污染排放地存放生物可降解材料。这种存储能实现对其后连接的过程步骤进行均匀的供料。通过通气抑制甲烷生成并减少存储容器或废气导入设备中形成爆炸性气体混合物的潜在危险。对通气过程的调节要使得通气率与所存储材料中的生物活性相适应，并使气体导入量最小，从而通过需氧的物质反应最小化甲烷生成潜力的损失以及最小化能本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于存储可生物降解材料的方法，由具有通气装备的存储容器构成，其特征在于，通过控制存储容器中的通气而抑制相关的甲烷气体的形成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯屈布勒，罗兰卡拉，玛加丽塔尼姆里希特，
申请(专利权)人：BTA国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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