可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備及方法，用于提供可再生能源，使得使用者通過現(xiàn)場循環(huán)他們的有機廢料從而較少的依賴于本地公用事業(yè)提供商。更具體地，本發(fā)明涉及對于使得使用者可將有機廢料轉(zhuǎn)化成可持續(xù)能源的厭氧消化器的改進。
【專利說明】可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備及方法
[0001]本申請是申請日為2011年4月12日、申請?zhí)枮?01180028990.4，以及發(fā)明名稱為“可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請主張于2010年4月12日提交的第61/323，186號美國臨時申請和于2010年5月26日提交的第61/348，689號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，在此它們通過參考以其整體被引入。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種用于提供可再生能源的改進的方法和裝置，并且使得使用者通過現(xiàn)場循環(huán)他們的有機廢料從而較少的依賴于本地公用事業(yè)提供商。更具體地，本發(fā)明涉及對于使得使用者可將有機廢料轉(zhuǎn)化成可持續(xù)能源的厭氧消化器的改進。

【背景技術(shù)】
[0005]在本領(lǐng)域中存在對于單一的，模塊化的，便攜式結(jié)構(gòu)的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)的需求，此微型發(fā)電系統(tǒng)將使得使用者現(xiàn)場將有機廢料轉(zhuǎn)化成可持續(xù)能源。在本領(lǐng)域中還存在對于具有減少的占地面積，對于微型發(fā)電系統(tǒng)的不同部件具有單獨的容器，在這些容器之間具有模塊化的互相連接并具有增加的生產(chǎn)量的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述的至少一個問題和/或缺點，本發(fā)明的非限制性的目的是提供一種可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)。所述的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)包括便攜式處理容器，所述的便攜式處理容器具有混合罐，所述的混合罐用于將廢料與液體混合，浸取泵，所述的浸取泵與所述的混合罐流體連通，所述的浸取泵被配置成將所述的廢料浸泡成較小的多個塊，多個小儲存罐，所述的小儲存罐與所述的混合罐流體連通，所述的小儲存罐被配置成對所述的廢料進行至少一種巴氏殺菌高溫厭氧消化，大儲存罐，所述的大儲存罐與所述的多個小儲存罐流體連通，所述的大儲存罐被配置成在對所述的廢料進行至少一種巴氏殺菌高溫厭氧消化之后對所述的廢料進行中溫厭氧消化，和脫水單元，所述的脫水單元與所述的大儲存罐流體連通，所述的脫水單元被配置成在對所述的廢料進行中溫厭氧消化之后對所述的廢料中的剩余物進行干燥；控制器，所述的控制器用于使所述的廢料在所述的混合罐，多個小儲存罐，大儲存罐和脫水單元之間自動流動，使得使用者在所述的廢料被裝載到混合罐之后不需要完成用于進行中溫厭氧消化的任何作業(yè)；以及便攜式氣體儲存容器，所述的便攜式氣體儲存容器包括氣體儲存罐，所述的氣體儲存罐被配置成儲存由中溫厭氧消化產(chǎn)生的生物氣，其中所述的便攜式處理容器和所述的便攜式氣體儲存容器被配置成被運送到一個場地并被設(shè)置成互相流體連通，這樣所述的氣體儲存罐能夠儲存在該場地中在所述的處理容器中由中溫厭氧消化產(chǎn)生的生物氣。本發(fā)明的這些和其它目的，優(yōu)點和特點通過參考所附的附圖和權(quán)利要求書將通過下面的說明書變得更加容易理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本發(fā)明的多個方面可通過參考下面的附圖被更好的理解，這些附圖是本說明書的一個部分并表不本發(fā)明的優(yōu)選實施例:
[0008]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例示出用于可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備例子的等距視圖；
[0009]圖1B是示出具有容器并且去除了壓縮機外殼的圖1A的設(shè)備的等距視圖；
[0010]圖1C是示出圖1B的設(shè)備的平面圖；
[0011]圖1D是示出圖1C的設(shè)備的正視圖；
[0012]圖1E是圖1A-1⑶的設(shè)備的示意圖；
[0013]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的切碎機單元的等距視圖；
[0014]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的脫水單元的等距視圖；
[0015]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的控制器的示意圖；
[0016]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的氣體儲存罐的等距剖視圖；
[0017]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的水和廢料管道的示意圖；
[0018]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的氣體管道的示意圖；和
[0019]圖8是示出本發(fā)明的每天6噸的配置的示意圖。
[0020]在這些附圖中的多個部件不一定是按比例的，主要強調(diào)的是示出本發(fā)明的原理。具體實施例
[0021]本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，并且通過提供使得使用者能夠現(xiàn)場將有機廢料轉(zhuǎn)化成可持續(xù)能源的具有單一的，模塊化的，便攜式結(jié)構(gòu)的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)，從而提供了下述的至少一些優(yōu)點。此外，本發(fā)明提供的便攜式的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)具有減少的占地面積，具有模塊化的部件和部件分組并具有增加的生產(chǎn)量。因此，此微型發(fā)電系統(tǒng)被設(shè)計成滿足特定使用者的需要并且可被安裝和連接到現(xiàn)有的電力系統(tǒng)，使得，在幾周之內(nèi)(或者，如果此系統(tǒng)預(yù)先播撒有生活消化物，在幾個小時之內(nèi))，使用者可產(chǎn)生用于加熱，熱水和/或常規(guī)電力要求的他或她自己的能源。
[0022]更詳細地，可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)的多個部件一起工作以進行由被認為是“廢料”的物質(zhì)產(chǎn)生熱量，電力，生物氣和肥料的厭氧消化處理。通過此可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)獨特的配置，本發(fā)明能夠以一個或多個獨立集裝箱的形式提供完成所述處理的所有需要的部件，從而提供可方便地被連接到各種結(jié)構(gòu)(例如住宅，工業(yè)建筑和戶外設(shè)施)的便攜式的系統(tǒng)。此外，可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)的靈活性使得它對于各種應(yīng)用都是實用的，例如它為廢料豐富且電力和/或熱量需求高的偏遠村莊，遠程通信塔，戰(zhàn)區(qū)或救災(zāi)區(qū)提供電力。
[0023]除了提供電力和熱量之外，本發(fā)明的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)還為廢料處理提供了“綠色的”解決方案，將可從有機材料中利用的有用的能源量最大化。它通過為使用者提供密閉的，方便的位置以處理他或她的廢料而有效地消除了去除廢料的費用。它還幫助消除徑流污染。并且，除了使得使用者可現(xiàn)場循環(huán)他或她的有機廢料，本發(fā)明的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)還通過使得使用者較少的依賴于使用公用事業(yè)公司的產(chǎn)生污染的各種能源產(chǎn)生方法，從而減少污染。此外，它減少了將廢料運送到集中處理設(shè)施(例如傾倒或較大規(guī)模的厭氧消化系統(tǒng))的碳排放。
[0024]由本發(fā)明提供的這些和其它優(yōu)點可通過下面說明書和附圖中的優(yōu)選實施例被更好地理解。在描述優(yōu)選的實施例時，特定的術(shù)語是為了澄清的目的。但是，本發(fā)明不限于這樣選擇的特定的術(shù)語，并且它應(yīng)該被理解為每個特定的術(shù)語包括以相似方式運行以實現(xiàn)相似目的的全部的技術(shù)等同物。
[0025]A.用于可再生能源微型發(fā)電的設(shè)備
[0026]參考附圖，圖1A-1D提供了根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的用于可再生能源微型發(fā)電的設(shè)備100(下稱“REM設(shè)備100”)的示意性的多個視圖，并且圖1E提供了根據(jù)本發(fā)明的非限制性的實施例的REM設(shè)備100的示意圖。REM設(shè)備100包括第一容器102和第二容器104，其提供便攜式外殼以容納REM設(shè)備100的多個部件106-128。第一容器102容納切碎機單元106，緩沖罐108，兩個小儲存罐110，大儲存罐112，脫水單元114，氣體洗滌器116和電子控制單元(E⑶)118。并且第二容器104容納氣體儲存罐120。REM設(shè)備100還包括被設(shè)置于鄰近第二容器104的生物氣發(fā)動機122 ;被設(shè)置于第一容器102的外側(cè)的燃燒器124 ;被設(shè)置于鄰近第一容器102的液體罐126 ;被設(shè)置于鄰近第一容器102的壓縮機外殼130中的壓縮機128 ;和多個泵132A-132D，多個閥門134A-134C，多個管道136A-136C和用于將這些部件106-128機能上地連接到一起的線路連接138。在這些容器102，104的中，上和鄰近位置提供的多個部件106-128 —起工作，以在移動的，模塊化的可再生能源的微型發(fā)電系統(tǒng)中進行厭氧消化處理從而從廢料/污物產(chǎn)生熱量，電力，生物氣和肥料。
[0027]污物/廢料被沉積到被裝載到REM設(shè)備100中的切碎機單元106中，并且切碎機單元106的功能是將被裝載到REM設(shè)備100的污物/廢料混合并且用液體(例如，飲用水和/或灰水)將它混合。緩沖罐108的功能是儲存并預(yù)熱用切碎機單元106產(chǎn)生的水/污物/廢料混合物。小儲存罐110的功能是將用緩沖罐108產(chǎn)生的預(yù)熱的水/污物/廢料混合物進行巴氏殺菌，或者當對于全部厭氧消化過程不需要巴氏殺菌時可通過高溫厭氧消化部分地消化預(yù)熱的水/污物/廢料混合物。大儲存罐112的功能是用小儲存罐110產(chǎn)生的部分巴氏殺菌的或消化的水/污物/廢料混合物進行中溫厭氧消化。脫水單元114的功能是在小儲存罐110和/或大儲存罐112中完成厭氧消化之后從水/污物/廢料混合物的剩余物中去除液體。氣體洗滌器116的功能是分別將在小儲存罐110和/或大儲存罐112中在高溫厭氧消化和/或中溫厭氧消化的過程中產(chǎn)生的生物氣進行清洗。氣體儲存罐120的功能是儲存用氣體洗滌器116產(chǎn)生的清洗過的生物氣。生物氣發(fā)動機122的功能是將由氣體儲存罐120中儲存的清洗過的生物氣同時產(chǎn)生電力和熱量。ECU118的功能是根據(jù)需要控制通過REM設(shè)備100的液體，污物/廢料，水/污物/廢料，和生物氣的流動以連續(xù)的，再生循環(huán)產(chǎn)生熱量，電力，生物氣和肥料。燃燒器124的功能是安全地燃燒剩余的生物氣。并且壓縮機128的功能是產(chǎn)生壓縮空氣用于攪拌小儲存罐110中的水/污物/廢料。下面將分別描述容器102和104以及這些部件106-128中的每一個。
[0028]1.容器102和容器104
[0029]為了使得REM設(shè)備100作為模塊化的單元被運送到基本任何位置，容納REM設(shè)備100的多個部件106-128的容器102和容器104被配置成符合相關(guān)公路監(jiān)管和政府機構(gòu)的尺寸和重量需要。例如，在圖1A中，第一容器102(示出為頂部被去除)是標準的40-英尺“高貨柜”的集裝箱(40英尺x8英尺x9.5英尺；有效載荷:60, 3501bs ;容積:2，376ft3)并且第二容器104(同樣地示出為頂部被去除)是標準的20-英尺“高貨柜”的集裝箱(尺寸:19.8英尺x8英尺χ8.5英尺；有效載荷:48, 6001bs ;容積:1，164ft3)。這種容器被特別設(shè)計成由船到岸橋門式起重機操作，被堆疊并儲存到貨柜船，并被連接到集裝箱運輸拖車，從而使得這些容器102和容器104特別適合用于商業(yè)用地和海上運輸。這些容器102和容器104還特別適合用于使用一些軍用飛機的軍用航空運輸，例如Sikorsky SKYCRANE商標的直升機和Lockheed C-130 HERCULES商標的飛機。還可使用其它標準的集裝箱(例如，45-英尺和30-英尺的集裝箱)。
[0030]a.基底
[0031]第一容器102包括容納互相連接REM設(shè)備100的多個部件106-128的一些管道136A-136C的混凝土基底。在制作中，管道136B和136C使用夾具組裝以確保全部部件106-114可正確地以可重復(fù)的，模塊化的方式被設(shè)置。夾具使用這些部件106-114的相反外形被制作。優(yōu)選使用秸桿基混凝土以形成容器102的基底，因為秸桿基混凝土是可持續(xù)的材料可在混凝土基底中提供一定程度的可塑度。
[0032]混凝土基底被設(shè)計成通過下面的罐基底的外形支撐第一容器102中的多個部件106-114。這種結(jié)構(gòu)不僅沿著將罐支撐就位的外壁提供了穩(wěn)定性，還支撐這些部件106-114以確保管道配件在運輸中不會斷開。這些部件106-114還可用保溫材料被支撐在容器102中，所述的保溫材料被設(shè)計成在那些特定部件106-114和容器102之間緊密配合。可選地，第一容器102的基底可包括金屬框架以產(chǎn)生力量并使得部件106-114滑動進入到第一容器102。
[0033]b.儀表板140和裝載平臺142
[0034]第一容器102還包括儀表板140和位于同一端的用于將污物/廢料裝載到切碎機單元106和用于將脫水單元114輸出的肥料卸載的裝載平臺142。儀表板140包括可被打開使得使用者進入到其中容納的多個部件106-114的門144。第一容器102還包括一對外部雙開門146，其位于與第一容器102的儀表板140的相同一端。雖然這些門144出于清楚的目的在第一容器102中沒有示出，它們在第二容器104中被清楚地示出了。這些門146是現(xiàn)有的40-英尺或20-英寸的集裝箱中發(fā)現(xiàn)的常用的類型。
[0035]儀表板140為使用者針對第一容器102中容納的多個部件106-114提供了保護。并且門144提供了用于在這些部件106-114中進行維修和安全檢查的入口。儀表板140還可包括檢修口(圖中未示出)，用于進入被設(shè)置于鄰近于儀表板140的多個部件106和114的遠端側(cè)面的部分，使得為使用者需要對這些部件106和114進行維護和/或安全檢查提供最大數(shù)量的入口和可操作性。
[0036]裝載平臺142被配置成使得污物/廢料被裝載到切碎機單元106，并使得固體廢料(例如，覆蓋物)使用獨輪車或其它類似的輪式運輸裝置從脫水單元114被運走。裝載平臺142還被配置成可在儀表板140和一對雙開門146之間折疊起來，所以它可在第一容器102的運輸過程中被收起。還在儀表板140上提供了通過E⑶118的功能用于操作和監(jiān)測REM設(shè)備100的控制箱148，并且在運輸過程中，控制箱148將在第一容器102的雙開門146的后面被折疊起來。緊急停止和全部關(guān)閉部件也位于儀表板140上。由于在REM設(shè)備處于操作(日常維護和安全檢查除外)之后應(yīng)該不需要進入氣體儲存罐120，優(yōu)選地部件氣體儲存罐120在運輸過程中和在REM設(shè)備100的操作過程中保持固定在第二容器104的雙開門146的后面。
[0037]裝載平臺142是足夠結(jié)實的以支撐明顯更大的重量，使得使用者可一次將大量的污物/廢料裝載到厭氧消化器中。還可在裝載平臺142提供斜坡150以使得例如獨輪車的輪式運輸裝置可被容易地移動到裝載平臺142和從裝載平臺142的頂部移走。斜坡150由標準方管構(gòu)成，用網(wǎng)點焊在其頂部被焊接到一起，從而它提供了用于全天候條件的易處理的表面。使用可將斜坡150夾到裝載平臺142的相應(yīng)的接收器的角度鉤將斜坡150可拆卸地連接到載物平臺142，它使得使用者，例如馬場，以去除斜坡150并在它的位置使用他們現(xiàn)有的斜坡。裝載平臺142和斜坡150優(yōu)選由鍍鋅鋼制作，以保護它們免受元素侵蝕并且降低制作成本。裝載平臺142和斜坡150的多個支架優(yōu)選根據(jù)不同的地形是可調(diào)節(jié)的，以提供最大的穩(wěn)定性，例如在不平的表面。
[0038]c.通風(fēng)設(shè)備
[0039]優(yōu)選強制通風(fēng)系統(tǒng)可被并入每個容器102和容器104以避免臭氣和爆炸性空氣的積累。即強制通風(fēng)系統(tǒng)包括:電風(fēng)扇(未示出)，其在每個容器102和容器104的內(nèi)部和空氣之間產(chǎn)生壓力差，從而在每個容器102和容器104中通過被設(shè)置于其中的天窗循環(huán)空氣。這一過程不僅避免危險氣體在容器102和容器104的積累，它也去除了熱量以幫助位于第一容器102的機器進行冷卻。還可設(shè)置屋頂圓形通風(fēng)口(未示出)以使得熱量溢出，同時避免水的進入。如果電風(fēng)扇發(fā)生故障，ECU118將發(fā)出報警并啟動關(guān)閉REM設(shè)備100中的多個部件106-128。
[0040]d.屋頂
[0041]第一容器102和第二容器104可包括散熱器屋頂，其使用易彎曲的水管道136A使用太陽能加熱水。因為這樣的標準容器具有在它們的屋頂上形成的槽，易彎曲的水管道136A可被設(shè)置在那些槽中。水管道136A將被覆蓋有UV-保護的塑料片以封裝熱量，反過來，加熱水管道136A中的水。太陽能電池板也可被設(shè)置于第一容器102和第二容器的屋頂上以加熱水和/或使用太陽能發(fā)電?？墒褂眠@些溫水和電力以支持REM設(shè)備100的其它部件106-128的運行(例如，加熱污物/廢料和/或為多個泵132A-132D和其它的電子器件供電)和/或它可用于補充由生物氣發(fā)動機122產(chǎn)生的熱量和電力。雨水也可從容器102和容器104的屋頂被收集用于切碎機單元106。屋頂還可包括避雷針，或等效的裝置，用于保護容器102和容器104以及它們的內(nèi)容物避免雷擊。
[0042]i1.切碎機單元106
[0043]切碎機單元106被設(shè)置于第一容器102的遠端并且作為用于將污物/廢料沉積物裝載到REM設(shè)備100的輸入設(shè)備。如圖2所示，切碎機單元106包括料斗200，混合罐202，和均質(zhì)泵204。料斗200被形成作為切碎機單元106的開口以幫助污物/廢料較容易地被裝載在其中。料斗200包括必須被打開以裝載切碎機單元106的一對門206。那些門206鄰近第一容器102的儀表板140并用磁扣保持閉合。料斗200優(yōu)選由不銹鋼或其它耐腐蝕的材料(例如，鍍鋅鋼)制作，因為它可能被擊中并被鏟子/鐵鍬或其它裝載設(shè)備刮傷，并且門206優(yōu)選由耐用的透明材料制成(例如，樹脂玻璃)，使得當門206被關(guān)閉時，使用者可觀察混合/浸泡的過程。這些門206還提供安全功能，當它們被打開時避免切碎機單元106的操作，從而避免通過均質(zhì)泵204使用者或者工具落入混合罐202。這種功能由E⑶118控制。
[0044]切碎機單元106還起到均質(zhì)通過料斗200被移動到混合罐202的污物/廢料的功能。液體(例如，飲用水和/或灰水)通過水管道136A被供給到切碎機單元106并使用均質(zhì)泵204在混合罐202中將其與污物/廢料混合，以重新循環(huán)，浸泡和均質(zhì)液體和污物/廢料。水/污物/廢料混合物通過均質(zhì)泵204足夠精細地被切碎，從而隨著它在REM設(shè)備100的多個部件106-114之間的移動，它不會堵塞REM設(shè)備100的廢料閥門134B或廢料管道136B。根據(jù)需要液體通過混合進料泵132A被泵送到混合罐202以提供適合的用于水解需要的混合罐132中的液體和污物/廢料的混合物。根據(jù)混合罐202中沉積的污物/廢物的數(shù)量通過E⑶118控制流量。并且液體優(yōu)選是以再生的方式從脫水單元114返回進入混合罐202重新循環(huán)的灰水以進一步增加REM設(shè)備100的效率。
[0045]混合罐202被設(shè)置于料斗200的下面，使得污物/廢料通過料斗200被直接供給到混合罐202。混合罐132優(yōu)選包括集成的除石器154(圖1E)以捕獲可能阻塞廢料閥門136B或廢料管道128B的較大的碎片。除石器154將需要根據(jù)REM設(shè)備100調(diào)試之后確定的周期進行排出，并且因此它優(yōu)選通過儀表板140中的艙口容易進入。切碎機單元106可將尺寸進行設(shè)計以滿足使用者和/或正在處理的污物/廢料特定類型的輸出要求。因為污物/廢料類型通常具有高容積和低重量或高重量和低容積，混合罐202將具有可見的液面標記，混合罐202可填充有基本任何類型的污物/廢料，而不會超出REM設(shè)備100的限制。
[0046]液面標記(例如，60升)所表示的容積包括被使用者裝載到混合罐202中的污物/廢料以及通過水管道136A被送入切碎機單元106的液體。E⑶118將根據(jù)廢料/污物的重量和類型自動地確定與廢料/污物混合的液體的適合的量。例如，非常干的和/或稠密的廢料/污物(例如，馬糞)需要高達9: 1的稀釋比，而潮濕的和/或不太稠密的廢水/污物(例如，蔬菜廢料)需要4: 1的稀釋比。由于稠密的廢料/污物一定重量小于不太稠密的廢料/污物，在混合罐108中獲得的水/廢料/污物的總?cè)莘e將是相同的，無論其中放置的是哪種類型的廢料/污物(即，當添加適量的液體時，15公斤的馬糞和45公斤的蔬菜廢料都將填滿60升的容積)。廢料/污物的類型和/或重量可被使用者輸入到ECU118和/或由ECU118自動地測定，例如用電子秤，所以ECU118可確定與廢料/污物混合的適合量的液體。
[0047]ii1.緩沖罐 108
[0048]緩沖罐108接收來自切碎機單元106的水/污物/廢料混合物并在它移動到小儲存罐110之前儲存它。因為它用于儲存，而不僅是用于混合，緩沖罐108在尺寸上大于切碎機單元106的混合罐202。水/污物/廢料混合物從切碎機單元106的混合罐202被移動到具有均質(zhì)泵204的緩沖罐108，均質(zhì)泵204通過打開一個廢料閥門134B并關(guān)閉另一個閥門使得關(guān)閉重新循環(huán)回路并重新改變水/污物/廢料混合物到緩沖罐108的方向。這些廢料閥門134B的打開和關(guān)閉根據(jù)預(yù)定的循環(huán)時間由ECU118進行控制。
[0049]緩沖罐108的功能是通過在水/污物/廢料混合物移動進入小儲存罐110和大儲存罐112之前加熱水/污物/廢料混合物作為小儲存罐110和大儲存罐112的“緩沖罐”。加熱優(yōu)選通過被設(shè)置在緩沖罐108中的熱交換器156進行。熱交換器156通過在將由小儲存罐110產(chǎn)生的加熱的且部分巴氏殺菌的或消化的水/污物/廢料沉積到大儲存罐112之前將其泵送通過熱交換器156接收熱能。這種交換的熱能是必要的，不僅對于完成巴氏殺菌過程是必要的，對于在加熱的且部分巴氏殺菌的或消化的水/污物/廢料混合物被沉積到大儲存罐112之前將其溫度降低到35-40°C也是必要的。
[0050]加熱的且部分巴氏殺菌的或消化的水/污物/廢料通過由E⑶118控制的消化器進料泵132B被泵送并且運行以將加熱的且部分巴氏殺菌的或消化的水/污物/廢料送入到大儲存罐112。這種操作不僅在水/污物/廢料混合物移動到小儲存罐110之前為其提供預(yù)熱，它有利地在將加熱的且部分巴氏殺菌的或消化的水/污物/廢料移動到大儲存罐112之前去除熱量。如下面討論的，加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料優(yōu)選在被沉積到大儲存罐112之前被冷卻至約40°C。
[0051]將預(yù)熱的水/污物/廢料移動到小儲存罐110的廢料管道136B優(yōu)選被安裝到容器102的底部，使得緩沖罐108可從底部排水而小儲存罐110可從底部進料。如果空間不允許并且小儲存罐110必須從頂部送入，優(yōu)選進料管延伸到緩沖罐108和/或每個小儲存罐110的底部，使得混合物將從緩沖罐108的底部排出和/或被沉積在小儲存罐110的底部。緩沖罐108的尺寸優(yōu)選被設(shè)計為使得REM設(shè)備100至少2天進行連續(xù)操作。并且它優(yōu)選由鋼或玻璃纖維制作以降低制作成本。
[0052]iv.小儲存罐110
[0053]返回圖1A-1E，通過巴氏殺菌進料泵132C將預(yù)熱的水/污物/廢料從緩沖罐108泵送到小儲存罐110。進料泵132C由ECU118控制以預(yù)定的進料周期操作。在小儲存罐110中，加熱并攪拌預(yù)熱的水/污物/廢料以進行巴氏殺菌，或者如果對于全部厭氧消化過程不需要進行巴氏殺菌，那么就進行高溫厭氧消化。每個小儲存罐110中的預(yù)熱的水/污物/廢料用氣體混合器158(圖1E)連續(xù)攪拌以在巴氏殺菌或高溫厭氧消化過程中將固體和液體保持懸浮。混合物用能夠加熱其中包括的混合物的加熱器160 (圖1E)進行加熱到約55-75°C。氣體混合器158用壓縮機128進行增壓并且氣體混合器158包括將空氣直接注入到每個小儲存罐110的底部的噴管以促進高溫好氧消化，從而補充巴氏殺菌過程中的熱量要求。并且加熱器140是被設(shè)置于小儲存罐110內(nèi)部的電動的浸入式加熱器或水性鍋爐線圈加熱器，使得水/污物/廢料混合物可被直接加熱。
[0054]每個小儲存罐110具有相對小的容積(例如，約1800升)以減少加熱位于其中的水/污物/廢料需要的能量。加熱器160上的負載通過從生物氣發(fā)動機122回收的熱量可被進一步減小和/或發(fā)動機可以再生的方式驅(qū)動均質(zhì)泵204，脫水單元114，或REM設(shè)備100的任何其它的泵132A-132D以進一步增加REM設(shè)備100的效率。并且如上所述，小儲存罐110可根據(jù)對于全部厭氧消化需要的巴氏殺菌被用于進行其中放置的水/污物/廢料的巴氏殺菌或高溫厭氧消化。如果它們被用于進行高溫厭氧消化，生物氣將在小儲存罐110中產(chǎn)生，并且下面針對大儲存罐112所討論的類似的預(yù)防措施將需要被采取(例如，用生物氣代替空氣混合水/污物/廢料，抽出生物氣到氣體儲存罐中，從機器和電子器件分離小的消化罐110可能會產(chǎn)生火花等)。小儲存罐110也可被用于其它目的，例如阻止液體罐126中的灰水的消化過程。
[0055]小儲存罐110以批處理模式操作，所述的模式包括進料，儲存和卸料的偏移周期。例如，在第一個小儲存罐110被進料并用來自緩沖罐108的預(yù)熱的水/污物/廢料填充之后，如上面所討論的，它將儲存預(yù)熱的水/污物/廢料同時它被攪拌并被加熱。第二個小儲存罐110將在第一個小儲存罐110之后被進料并被填充。加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料隨后將從第一個小儲存罐110被排出，而在第二個小儲存罐110儲存，攪拌并加熱它被填充的預(yù)熱的水/污物/廢料。隨后加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料將從第一個和第二個儲存罐110被排出，而第二個小儲存罐110被來自緩沖罐108的新的一批預(yù)熱的水/污物/廢料填充。水/廢料/污物通過小儲存罐110進行循環(huán)，根據(jù)需要在第一個和第二個消化罐110之間重復(fù)的來回進行循環(huán)。填充量通過E⑶118使用小儲存罐110中的一組液面?zhèn)鞲衅?LS)進行控制。并且，雖然只有兩個小儲存罐110在圖1A-1E中被示出，REM設(shè)備可根據(jù)需要使用許多小儲存罐110以滿足使用者的加工要求。
[0056]將加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料移動到緩沖罐108中的熱交換器136的廢料管道136B優(yōu)選被安裝在容器102的底部，使得混合物通過緩沖罐108的底部被送入，從而隨著加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/廢料/污物流動通過緩沖罐108中的熱交換器156并進入大儲存罐112提供適合的溫度梯度(S卩，底部最熱和頂部最冷)。每個小儲存罐110是保溫的以提高其效率。優(yōu)選地，由PVC形成小儲存罐110以減少制作成本并提供“綠色”材料，例如綿羊毛被用于形成保溫層。保溫層可以能夠被連接在一起以圍繞小儲存罐110的模塊化，互鎖件形成。
[0057]V.大儲存罐112
[0058]加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料通過消化器進料泵132B從小儲存罐110被泵送到大儲存罐112。類似巴氏殺菌進料泵132C，消化器進料泵132B由E⑶118進行控制以預(yù)定的進料周期進行操作。由于加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料必須在它被沉積到大儲存罐112之前被冷卻到約40°C，隨著它從小儲存罐110被泵送到大儲存罐112，它通過緩沖罐108中的熱交換器156。如上面所討論的，通過將加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料的熱能通過熱交換器156傳遞到混合罐108中的水/污物/廢料混合物將加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料進行冷卻。以這種方式，在小儲存罐110中支持巴氏殺菌或高溫厭氧消化所消耗的熱能以再生方式被重新使用，從而進一步提高了 REM設(shè)備100的效率。
[0059]在大儲存罐112中，巴氏殺菌或冷卻且部分消化的水/污物/廢料被攪拌以進行中溫厭氧消化。類似每個小儲存罐110中的預(yù)熱的水/污物/廢料，在大儲存罐112中的巴氏殺菌或冷卻且部分消化的水/污物/廢料用氣體混合器158 (圖1E)連續(xù)攪拌以保持固體和液體的懸浮，而生物氣(例如，甲烷和二氧化碳)在大儲存罐112的頂部積累。但是，與每個小儲存罐110中的預(yù)熱的水/污物/廢料不同的是，在每個小儲存罐110中的預(yù)熱的水/污物/廢料用來自壓縮機128的壓縮空氣進行攪拌，但是大儲存罐112中的巴氏殺菌或冷卻的且部分消化的水/污物/廢料通過使用腐蝕性氣體的真空泵162的氣體混合器158通過重新循環(huán)生物氣進行攪拌。沒有空氣的情況下，細菌種群將水/污物/廢料混合物中的有機固體分解成生物氣和更加穩(wěn)定的固體。因此，生物氣代替空氣用于攪拌水/污物/廢料，因為將氧氣引入到混合物中將形成爆炸性空氣。此外，混合泵(未示出)可被用于通過間歇循環(huán)大儲存罐112中的水/污物/廢料混合物進行混合。
[0060]大儲存罐112的工作溫度優(yōu)選在32_40°C。較低的溫度使得大儲存罐112比小儲存罐110具有較大的容積(例如，約14000升)，這是因為需要較少的能量以維持這樣較低的溫度。事實上，大儲存罐112可能需要被冷卻而不是被加熱。為了實現(xiàn)這一目的，大儲存罐112可被制成雙層罐使得冷卻流體(例如，飲用水和/或灰水)可在內(nèi)殼和外殼之間循環(huán)以冷卻內(nèi)殼中的水/污物/廢料。內(nèi)側(cè)殼體使用例如鋼的導(dǎo)電材料，外側(cè)殼體使用保溫材料提供實現(xiàn)此功能的適合的方式。
[0061]此外，大儲存罐112可使用低成本的增強熱成形纖維被形成為單一的罐。這些材料使得多個大儲存罐112使用便宜的模具被快速制作。這些材料也是很柔韌的，所以當全部液體(例如，1.5米全部移動20公里)落下時，大儲存罐112將不會被打破。在另一個實施例中，大儲存罐112可用納米技術(shù)的碳以荷葉形狀涂覆以抑制細菌并用硅酸鹽涂覆以避免甲烷通過罐壁滲漏/泄漏。大儲存罐112優(yōu)選是不受兩個類型的細菌影響的-厭氧氨氧化菌和產(chǎn)甲烷菌，它們用于消耗氨并分解碳鏈。大儲存罐112還可包括從消化過程捕獲游離電子的陰極和陽極，使得大儲存罐112可作為大的電池用于為REM設(shè)備100供電或為其它的設(shè)備提供電力。小儲存罐110可類似地被制作。
[0062]大儲存罐112以“汲取和填充”模式操作，其中已知量的水/污物/廢料通過消化器進料泵132C被吸入到大儲存罐112，直到它被填充到預(yù)定的液面。汲取和填充量是由ECU118使用大儲存罐112中的一組液面?zhèn)鞲衅?LS)進行控制的。水/污物/廢料進入大儲存罐112的進料流量由ECU118控制，使得它提供了對于中溫厭氧消化過程的最短的15天的保留時間。并在汲取處理的過程中，生物氣優(yōu)選從氣體儲存罐120被汲取返回到大儲存罐112中以保持大儲存罐112中15-20毫巴的工作壓力。
[0063]大儲存罐112被充分地密封以避免氣態(tài)氧氣進入系統(tǒng)并阻礙厭氧消化過程。大儲存罐112包括安全釋放閥門164，其向第一容器102的外側(cè)通風(fēng)并且如果壓力鄰近不安全的水平從大儲存罐112釋放壓力。大儲存罐112也是保溫的以提高其效率。優(yōu)選地，大儲存罐112的外側(cè)殼體是玻璃纖維形成的以降低制作成本并提供“綠色”的材料，例如綿羊毛被用于形成保溫層。保溫層可以能夠被連接在一起以圍繞大儲存罐112的模塊化，互鎖件形成。
[0064]隨著中溫厭氧消化在大儲存罐112中進行，生物氣在大儲存罐112頂部被收集。雖然氣動泵重新循環(huán)將一些生物氣返回到水/污物/廢料作為混合操作的一部分，剩余的生物氣從大儲存罐112被汲取并在被沉積到氣體儲存罐120之前通過氣體洗滌器116被泵送。優(yōu)選，生物氣在15-20毫巴的工作壓力從大儲存罐112被排出。并且在中溫厭氧消化過程完成之后，消化的水/污物/廢料混合物由污泥抽取泵132D被泵送到脫水單元114，污泥抽取泵132D由E⑶118根據(jù)對于中溫厭氧消化過程需要的保留時間進行控制。
[0065]由于甲烷和其它的可燃氣體在大儲存罐112中產(chǎn)生，大儲存罐112可能必需在不同于REM設(shè)備100的其它部件的單獨的容器中提供-特別是，包括移動機械和電子器件的那些部件可能會產(chǎn)生火花(例如，切碎機單元106，脫水單元114，生物氣發(fā)動機122，空氣壓縮機128，混合進料泵132A，消化器進料泵132B，巴氏殺菌進料泵132C，污泥抽取泵132D，氣體真空泵162和均質(zhì)泵204)。此外，容器可使用氣密隔離壁被劃分成單獨的空間以將大儲存罐112與REM設(shè)備100的機械和電子器件分離。這樣單獨的容器或容器空間優(yōu)選將充滿危險的材料和爆炸性空氣與REM設(shè)備100的機械和電子器件根據(jù)地方，國家和/或國際標準，例如歐盟空氣爆炸(ATEX)指令及危險物質(zhì)和爆炸性空氣環(huán)境條例(DSEARs)進行分離。
[0066]v1.脫水單元114和液體罐126
[0067]脫水單元114從完全消化的水/污物/廢料中去除液體以產(chǎn)生可被作為固體和液體肥料的堆肥雙向產(chǎn)品和更濃的消化物。如圖3所示，脫水單元114包括脫水箱300，在此被消化的水/污物/廢料從大儲存罐112被接收。脫水單元114還包括輸送管302和電動馬達304用于轉(zhuǎn)動設(shè)置于輸送管302中的無軸螺旋輸送機。隨著它的旋轉(zhuǎn)，螺旋輸送機從脫水罐300的水/污物/廢料混合物中通過輸送管302輸送固體污物/廢料并且通過被設(shè)置于輸送管302上端的噴管306排出。作為固體肥料的固體污物/廢料可被收集在位于裝載平臺142上噴管下面的容器中。并且脫水箱300中剩余的灰水或液體隨后被隨著重力被送入液體罐126作為液體肥料。
[0068]脫水單元114被設(shè)置于鄰近位于第一容器102同一端的切碎機單元106，從而使本發(fā)明的方法是在與開始相同的位置完成的。因此，使用者可將污物/廢料裝載到切碎機單元106并提取通過相同位置進行的厭氧消化過程中產(chǎn)生的獲得的固體廢料。出于相同的目的，液體罐126優(yōu)選被設(shè)置于鄰近第一容器102的相同一端。并且雖然厭氧消化過程可能需要幾個星期才能完成，在完成第一周期之后，使用者用新的污物/廢料裝載切碎機單元106時每次應(yīng)該有現(xiàn)成的可被提取的固體和液體肥料。固體肥料可以是適于動物床上用品的覆蓋物。并且至少一部分的灰水可用混合進料泵132A被重新循環(huán)用于被裝載到混合罐132中具有污物/廢料的混合物的根據(jù)需要的水解。使用混合進料泵132A的灰水的重新循環(huán)由E⑶118通過自動地操作泵132A并打開/關(guān)閉根據(jù)需要引導(dǎo)灰水流動的相關(guān)的水閥門134A進行控制。
[0069]液體罐126被設(shè)置于鄰近第一容器102位于鄰近脫水單元114的脫水箱300的下方，使得脫水單元114產(chǎn)生的固體肥料和液體肥料可被重力送入液體罐126。為了實現(xiàn)這一目的，脫水箱300被設(shè)置在將其支撐在液體罐126以上的位置的基座308上。液體罐126優(yōu)選地由PVC制作以降低制作成本。雖然液體罐126被不出為被設(shè)置于鄰近第一容器102,它也可被設(shè)置在第一容器102的內(nèi)部，類似于脫水單兀114和第一容器102的關(guān)系。
[0070]vi1.氣體洗漆器116
[0071]氣體洗滌器116，或脫硫單元被設(shè)置于大儲存罐112和氣體儲存罐120之間。它被配置為在從大儲存罐112中的水/污物/廢料中提取的生物氣被儲存在氣體儲存罐120之前對其進行清洗。氣體洗滌器116可以是任何適合的類型，例如活性碳過濾器或壓縮氣體過濾器(例如，胺氣過濾器)。氣體洗滌器116被用于處理生物氣并精煉它作為燃料-即通過減少生物氣中的硫化氫的含量。但是，如果生物氣不需要被處理，例如當它不被用于燃料或者不包括禁止含量的某些化學(xué)品時，氣體洗滌器116可能是不需要的。
[0072]vii1.電子控制單元(ECU) 118
[0073]液體(例如，飲用水和/或灰水)，污物/廢料，以及生物氣通過本發(fā)明的REM設(shè)備100的流動由E⑶118控制。如圖4所示，E⑶118包括可編程邏輯控制器(PLC)，此控制被編程以監(jiān)測，記錄并控制厭氧消化過程中的多個階段(例如，溫度，容積和流速)。它通過例如計算機顯示器或觸摸屏的使用者圖形界面為使用者提供這些業(yè)務(wù)的視覺反饋。ECU118根據(jù)其監(jiān)測并記錄的數(shù)值通過打開或關(guān)閉REM設(shè)備100的多個部件106-128自動操作厭氧消化過程。E⑶118主要根據(jù)被裝載到REM設(shè)備100的污物/廢料的內(nèi)容物確定哪些部件106-128是打開和關(guān)閉的，它可用適合的傳感器被監(jiān)測和/或可通過ECU118的使用者界面由使用者輸入。
[0074]例如，ECU118將自動操作適合的泵132A-132D，204和162，并打開/關(guān)閉適合的閥門134A-134C以在E⑶118監(jiān)測厭氧消化過程完成之后，從大儲存罐112將完全消化的水/污物/廢料泵送到脫水單元114。ECU118根據(jù)液面開關(guān)(LS)監(jiān)測的液面和水/污物/廢料已經(jīng)在每個小儲存te 1 ?ο中被保持的時間在批處理t旲式下從小儲存--ρ 1 ?ο中自動送入，保持并排放水/污物/廢料。ECU118將根據(jù)每個小儲存罐110中的溫度傳感器(TS)確定是否激活小儲存罐110中的加熱器160。并且Ε⑶118將通過在多個階段使用位于REM設(shè)備100的時鐘電路，液面?zhèn)鞲衅?LS)，溫度傳感器(TS)和壓力傳感器(PS)監(jiān)測厭氧消化過程確定REM設(shè)備100的不同的部件106-128之間移動水/污物/廢料的流動速度和循環(huán)時間，從而使得Ε⑶118根據(jù)要求實時調(diào)整厭氧消化過程以保持最佳的消化。
[0075]Ε⑶118可確定如下的事情，例如根據(jù)通過Ε⑶118的使用者圖形界面向使用者提出的一系列的問題的答案，被添加到污物/廢料混合物的液體的數(shù)量和從污物/廢料中產(chǎn)生的預(yù)期的生物氣的數(shù)量。例如，使用者可能會被要求輸入在此污物/廢料被收集的地點的描述，提供的服務(wù)，廢水/污物類型(例如，糞便，蔬菜廢料等)，廢水/污物數(shù)量，將被產(chǎn)生的覆蓋物的預(yù)期用途，以及將要產(chǎn)生的灰水的預(yù)期用途。因此，通過使得使用者輸入被裝載到REM設(shè)備100中的污物/廢料的不同批次的那些問題的答案，ECU118可定制對于被裝載到REM設(shè)備100中的每個批次的污物/廢料的消化過程。一些這些答案也可通過Ε⑶118被自動獲得，例如使用切碎機單元106或裝載平臺142上設(shè)置的秤以稱量被裝載到REMS備100中的污物/廢料。
[0076]E⑶118的PLC還被編程以監(jiān)測并維護整個厭氧消化過程的安全。監(jiān)測不僅可嚴密控制機械和電氣設(shè)備以避免使用者受到身體傷害，它也使得嚴密控制作為危險性評估和關(guān)鍵控制參數(shù)(HACCPs)的工藝參數(shù)。例如，E⑶118監(jiān)測氣體儲存罐120中生物氣的壓力和小儲存罐110和大儲存罐112中的水/污物/廢料的液面以確保它們被保持在安全操作液面(例如，液面?zhèn)鞲衅?LS)將被設(shè)置在小儲存罐110和大儲存罐112中以確保浸入式加熱器160不會嘗試加熱空罐)。如果/當大量的生物氣和/或大量的水/污物/廢料鄰近不安全的水平時，將會響起警報。ECU118還包括監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)界面和/或互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)(例如GSM，GPRS，wifi等)功能，用于為使用者提供用于效率，診斷，操作和安全的遠程監(jiān)測功能。優(yōu)選地，E⑶118被設(shè)置在與切碎機單元106，脫水單元114和液體罐126的第一容器102的同一端，這樣厭氧消化過程可從污物/廢料被裝載到REM設(shè)備100以及肥料從REM設(shè)備去除的相同的位置進行控制，從而為使用者提供了更多的方便程度。
[0077]E⑶118包括人機界面(HMI)用于REM設(shè)備100的多個部件106-128，多個泵132A-132D和多個閥門134A-134C的通信。它還包括云監(jiān)測應(yīng)用程序用于區(qū)域監(jiān)測這些部件106-128，多個泵132A-132D和多個閥門134A-134C的狀態(tài)。通過SCADA界面和/或互聯(lián)網(wǎng)和無線功能使用的任何計算設(shè)備(例如個人電腦，筆記本電腦，平板電腦，個人數(shù)字助理(PDA)，智能手機等)可與E⑶118建立通信以使得使用者遠程監(jiān)測，控制和故障診斷REM設(shè)備100。例如，智能電話應(yīng)用程序通過到CAN總線節(jié)點的總線接口與E⑶118進行通信，CAN總線節(jié)點與例如用于汽車工業(yè)中的那些的低成本的傳感器和設(shè)備進行通信。
[0078]為使用者將信息輸入到E⑶118的并以其它方式控制E⑶118的操作的全部接口被設(shè)置在位于第一容器102的儀表板104上的控制箱148中，使得使用者從污物/廢料被裝載到REM設(shè)備100和固體和液體肥料從REM設(shè)備100被去除的相同位置可操作REM設(shè)備100的不同部件106-128，從而為使用者增加更多的方便程度?？刂葡?48和與它相關(guān)的界面通過電氣線路138用ECU118進行電數(shù)據(jù)通信。此外，它們可以是通過任何適合的，安全的無線功能(例如，GSM, GPRS，wifi等)互相無線數(shù)據(jù)通信的。
[0079]ECU118還提供了用于REM設(shè)備100的多個部件106-128，多個泵132A-132D，多個閥門134A-134C的動力之源。它包括用于這些部件106-128，多個泵132A-132D，多個閥門134A-134C的每一個的微型斷路器(MCB)，以及指示它們的各自狀態(tài)(例如“開啟”，“故障”等)的發(fā)光二極管(LED)。這些微型斷路器可經(jīng)由被設(shè)置于第一容器102的外側(cè)的斷路器箱166 (圖1A)進入。斷路器箱166被設(shè)置于第一容器102的外側(cè)，使得那些微型斷路器可很容易地被進入而無需進入由于其中容納的機械數(shù)量而存在讓使用者被傷害的風(fēng)險較高的容器102。ECU118的其它部件優(yōu)選被設(shè)置在第一容器102內(nèi)部的外殼中以提供對元件更好的保護。
[0080]E⑶118的電源總線優(yōu)選接收從16安培，240伏的主要的電源供應(yīng)的功率。它也可接收來自生物氣發(fā)動機122的功率。并且，雖然圖5僅示出了四個溫度傳感器(TS)和七個“低”液面開關(guān)(LS)，ECU118被連接到其它幾個溫度傳感器(TS)和液面?zhèn)鞲衅?LS)以支持它對REM設(shè)備100的控制。例如，E⑶118還包括至少七個“高”液面?zhèn)鞲衅?LS)和至少三個額外的溫度傳感器(TS)。參見，例如，圖1E。根據(jù)需要E⑶118也可被連接到其它類型的傳感器，例如氣體成分傳感器，壓力傳感器(PS)，電壓表等，以支持其對REM設(shè)備100的控制。E⑶118的線路138和它的各種連接符合地方，國家和/或國際標準，例如水工業(yè)機械和電氣的規(guī)格(WTMES)中所規(guī)定的。
[0081]ix.氣體儲存罐120
[0082]在從大儲存罐112提取生物氣之后，并由氣體洗滌器116 (當需要清洗時)清洗它之后，生物氣被儲存在氣體儲存罐120中。如圖5所示，氣體儲存罐120包括被設(shè)置于堅固的，雙壁罐502中的柔性囊500。雙壁罐502可用液體(例如，飲用水和/或灰水)填充并用足夠結(jié)實的材料制作以承受壓力下儲存生物氣相關(guān)的高壓。氣體儲存罐120包括入水口504和出水口(未示出)，所以液體可通過水管道136A被泵送流入和流出雙壁罐502以平衡并保持柔性囊500中的生物氣的恒定的，固定的壓力。氣體儲存罐120還包括安全釋放閥門168，如果壓力鄰近不安全的水平，安全釋放閥門168向第二容器104的外側(cè)排放并釋放柔性囊500中的壓力。不能被氣體儲存罐120儲存的任何剩余的生物氣用燃燒器124安全地?zé)?，從而避免不安全水平的壓力發(fā)生。燃燒器124具有被設(shè)置在或鄰近于第一容器102的由丙烷儲存罐170供電的指示燈。
[0083]為了測定柔性囊500中儲存的氣體的容積，在氣體儲存罐120的入口和出口氣體管道136C提供單獨的流量計。這些流量計的讀數(shù)之間的差異由ECU118使用以監(jiān)測氣體儲存罐120中儲存氣體的量。此外，設(shè)置在出口氣體管道136C的是用于控制從氣體儲存罐120的生物氣的流動的流量控制閥門134C和用于避免通過流量控制閥門134C火焰擴散進入氣體儲存罐120的阻火器(未示出)。以這種方式，可根據(jù)需要從氣體儲存罐120提取生物氣并將其用于產(chǎn)生熱，電，或任何其它形式的氣體產(chǎn)生的能量。用于產(chǎn)生熱和電的裝置之一是生物氣發(fā)動機122。
[0084]由于甲烷和其它可燃氣體被儲存于氣體儲存罐120中，將其提供在單獨的容器104中與REM設(shè)備100的一些其它部件分離可能是必要的-特別是，包括運動的機械和電子器件的那些部件可能會產(chǎn)生火花(例如，切碎機單元106，脫水單元114，生物氣發(fā)動機122，空氣壓縮機128，混合進料泵132A，消化器進料泵132B，巴氏殺菌進料泵132C，污泥抽取泵132D，氣體真空泵162和均質(zhì)泵204)。在替代方式中，容器可使用氣密隔離壁被劃分成單獨的空間以從REM設(shè)備100的機械和電子器件中分離大儲存罐112。這樣的單獨的容器或容器空間將優(yōu)選根據(jù)地方，國家和/或國際標準，例如歐盟的ATEX指令和DSEARs提供與REM設(shè)備100的機械和電子器件的全部的有害物質(zhì)和爆炸性空氣的分離。
[0085]X.生物氣發(fā)動機122
[0086]氣體儲存罐120的出口氣體管道136C被連接到生物氣發(fā)動機122，它由生物氣通過內(nèi)燃機同時產(chǎn)生電力和熱能(例如，內(nèi)燃機或斯特林發(fā)動機)。生物氣發(fā)動機122優(yōu)選是3600千瓦的熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)單元。CHP單元可以是燃燒生物氣或熱解的合成氣的改進的柴油發(fā)電機組/燃燒生物氣的蒸汽機(例如，直接驅(qū)動發(fā)電機的標準形式的或旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動機)。
[0087]由于生物氣發(fā)動機122需要特定的輸入壓力(例如，100毫巴)運行，使用增壓風(fēng)扇172將生物氣保持在此壓力的氣體儲存罐120中。生物氣發(fā)動機122產(chǎn)生的電力可被連接到使用者的電網(wǎng)并用于運行家用裝置，例如燈和用具。并且產(chǎn)生的熱量可被連接到使用者的加熱，通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)和/或水供暖系統(tǒng)并用于空間加熱和/或水的加熱。生物氣發(fā)動機122也可被用于運行REM設(shè)備的各種泵134A-134D，204和162或電運行的任何部件106-128，并為小儲存罐110提供熱量以進一步改進本發(fā)明的效率。
[0088]為了進一步移動REM設(shè)備100，生物氣發(fā)動機122優(yōu)選被設(shè)置在其自己的拖車上。它也優(yōu)選地被連接到氣體儲存罐120，ECU118的電源總線，和使用標準連接的使用者的電網(wǎng)。
[0089]x1.燃燒器 124
[0090]燃燒器124產(chǎn)生火焰，根據(jù)歐盟的顆粒標準燃燒剩余的甲烷和/或丙烷。燃燒器124包括通過氣體管道134B被連接到丙烷罐170的指示燈，以確保剩余的生物氣立刻點燃并保持點燃使得它不會在REM設(shè)備100中和/或周圍聚集到不安全的可燃數(shù)量。燃燒器可包括兩個單獨的指示燈-第一個指示燈燃燒甲烷，并且第二個指示燈燃燒丙烷。具有視覺火焰檢測的壓電打火機或自動點火系統(tǒng)也可使用并被與ECU118的功能集成用于自動控制。
[0091]xi1.管道 136A-136C
[0092]a.水管道 136A
[0093]水管道136A可以是任何適合的低壓管道，例如PVC管道，用于將液體(例如，飲用水和/或灰水)供給到切碎機單元106。如圖6所示，水管道136A將來自例如水井或當?shù)毓檬聵I(yè)的外部水源的飲用水提供到切碎機單元106，并將灰水從脫水單元114提供到切碎機單元106。為了使得REM設(shè)備100被連接到外部水源，水管道136A優(yōu)選包括位于第一容器102的外側(cè)的入口位置的標準的連接器，例如花園軟管連接器。
[0094]圖6還示出，來自脫水單元114的灰水在大儲存罐112的內(nèi)殼和外殼之間以及在氣體儲存罐120的外殼和柔性囊之間循環(huán)以幫助大儲存罐112和氣體儲存罐120的內(nèi)容物的冷卻。根據(jù)需要，通過打開和關(guān)閉適合的水閥門134A并運行混合進料泵132A，ECU118控制提供冷卻的量以保持大儲存罐112和氣體儲存罐120中的需要的工作溫度。并且，雖然圖6示出了正在被泵送通過大儲存罐112和氣體儲存罐120的灰水，一個或兩個這些部件112和120可通過打開和關(guān)閉適合的水閥門134A從旁路通過。
[0095]b.廢料管道136B
[0096]廢料管道136B提供了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)圍繞REM設(shè)備100的固定部件106-128進行工作。標準的管道長度在可能的情況下使用以便于制作。用于廢料管道136B的材料優(yōu)選為高密度聚乙烯。此材料的性質(zhì)使得其承受化學(xué)和生物損害，以承受高達137°C的溫度，并承受高達12巴的壓力。此外，它的保溫性能有助于進一步提高REM設(shè)備100的效率。標準的排水連接器優(yōu)選在第一容器102的外側(cè)提供，以便于廢料管道136B連接到污水坑用于根據(jù)需要從緩沖罐108，小儲存罐110，大儲存罐112，液體罐126，混合罐202和脫水罐300排水用于清洗和維護它們。
[0097]圖6也說明了，在將水/污物/廢料混合物提供到小儲存罐110之前，廢料管道136B將水/污物/廢料混合物提供到緩沖罐108。隨后，加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料混合物通過緩沖罐108中的熱交換器156隨著它的移動從小的消化罐110到大儲存te 112。并且在大儲存--! 112中的中溫厭氧消化完成之后，完全消化的水/污物/廢料混合物被移動到脫水單元114。根據(jù)需要Ε⑶118通過打開和關(guān)閉適合的廢料閥門134Β并操作消化器進料泵132Β，巴氏殺菌進料泵132C，污泥抽取泵132D和均質(zhì)泵204控制這些部件106-114之間的水/污物/廢料的量以優(yōu)化厭氧消化過程。并且，雖然圖6示出了加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料混合物正在被泵送通過緩沖罐108中的熱交換器156，熱交換器156可通過打開和關(guān)閉適合的廢料閥門134Β由旁路通過。
[0098]c.氣體管道136C
[0099]由于生物氣中元素的腐蝕性質(zhì)，氣體管道136C優(yōu)選不銹鋼。例如，可能是生物氣中的H2S(硫化氫)。不銹鋼管道不與介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。并且如圖7所示，氣體管道136C形成兩個單獨的回路。第一個回路將空氣循環(huán)通過具有壓縮機128的小儲存罐110以攪拌小儲存罐110中的水/污物/廢料。并且第二個回路將生物氣循環(huán)通過具有氣體真空泵162的大儲存罐112以攪拌大儲存罐112中的水/污物/廢料。第一個回路是“開放”回路，因為它使得空氣引入到小儲存罐110，并且第二個回路是“封閉”回路，因為它僅利用了大儲存罐112中已有的生物氣。
[0100]在用氣體洗滌器116洗滌生物氣之后，第二個回路也將生物氣從大儲存罐112移動到氣體儲存罐120。來自氣體儲存罐120，經(jīng)洗滌的生物氣使用增壓風(fēng)機172被移動到生物氣發(fā)動機122以根據(jù)用于生物氣發(fā)動機122的需要保持工作壓力下的生物氣。不能在氣體儲存罐120中儲存的任何剩余的生物氣使用燃燒器124被安全地?zé)?，使得避免不安全水平的壓力發(fā)生。并且如上面所討論的，生物氣可被循環(huán)返回到大儲存罐112以在抽取過程中在其中保持需要的工作壓力。根據(jù)需要通過打開和關(guān)閉適合的氣體閥門134C并操作氣體真空泵162和增壓風(fēng)機172，E⑶118控制這些部件112，116，120和122之間移動的生物氣的量以進行這些操作。并且，雖然圖7示出了通過氣體洗滌器116正被循環(huán)回到大儲存罐的生物氣，氣體洗滌器116可通過打開和關(guān)閉適合的氣體閥門134C，同時將氣體真空泵162反向運行通過旁路以進行此操作。盡管圖7示出了兩個單獨的回路，這些回路可能會根據(jù)需要互相連接以重新獲得小儲存罐110的生物氣。
[0101]xii1.排氣煙囪 174
[0102]為了應(yīng)對厭氧消化過程中產(chǎn)生的潛在的令人討厭的氣味，緩沖罐108，小儲存罐110，脫水單元114和液體罐126中的每一個分別被設(shè)置有具有過濾元件的排氣煙園174。此過濾元件優(yōu)選利用有機過濾材料，例如鋼絲絨和蕨類植物的組合，以從這些組件108，110，114和126中產(chǎn)生的氣體中去除潛在的令人討厭的氣味。排氣煙囪174優(yōu)選延伸穿過第一容器102的屋頂，使得這些氣體排放到第一容器102的外側(cè)。如上所討論的，大儲存罐112不包括排氣煙? 174，因為其中產(chǎn)生的生物氣是高度可燃的。因此，生物氣可被儲存在氣體儲存罐120中或由燃燒器124燒掉。
[0103]B.用于可再生能源微型發(fā)電的方法
[0104]REM設(shè)備100的多個部件106-128優(yōu)選被描述為在厭氧消化過程中形成單獨的節(jié)點。在節(jié)點1,切碎機單元106接收已經(jīng)被稀釋到約8-10%的總固體和約1:4比例的污物/廢料與稀釋液(例如，飲用水和灰水)的可變的固體含量的污物/廢料(例如，原料)。通過在節(jié)點6添加使用脫水單元114從完全消化的水/污物/廢料中回收的再循環(huán)的灰水實現(xiàn)稀釋。飲用水也可根據(jù)需要從外部來源被添加，例如，當REM設(shè)備100被首先選用時。根據(jù)液面感應(yīng)設(shè)備獲得的測定，ECU118控制稀釋過程。
[0105]在將需要量的稀釋液(例如，飲用水和/或灰水)添加到混合罐202中的污物/廢料中之后，均質(zhì)泵204浸泡水/污物/廢料混合物以獲得需要的粘度。這個過程應(yīng)該只需要幾分鐘，一天之后，應(yīng)該有足夠數(shù)量的均質(zhì)的水/污物/廢料以開始巴氏殺菌和消化。優(yōu)選均質(zhì)泵204被配置為每小時處理0.5噸的廢料/污物。如上面所討論的，REM設(shè)備100可根據(jù)需要使用模塊化部件被設(shè)計尺寸以處理使用者選定的每日數(shù)量的污物/廢料。
[0106]在節(jié)點2，節(jié)點1處產(chǎn)生的水/污物/廢料混合物被轉(zhuǎn)移到緩沖罐108用于預(yù)熱。緩沖罐108包括熱交換器156，其冷卻在節(jié)點3在小儲存罐110中在巴氏殺菌過程中產(chǎn)生的加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料，同時加熱節(jié)點1產(chǎn)生的水/污物/廢料混合物。在水/污物/廢料混合物被移動到小儲存罐110之前，由在冷卻過程中加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料的熱能量損失被轉(zhuǎn)移到緩沖罐108中的水/污物/廢料混合物以從其環(huán)境溫度加熱它。此過程使得水/污物/廢料混合物進入35-40°C的大的消化器，以避免節(jié)點4的大儲存罐112中的中溫錯誤(mesophilic bugs)的熱沖擊。它也預(yù)熱節(jié)點1處產(chǎn)生的水/污物/廢料混合物，使得在節(jié)點3在小儲存罐110中的加熱器160上的負載較少，在此水/污物/廢料混合物被加熱到至少70°C。
[0107]在節(jié)點3，小儲存罐110使用氣體混合器158以將水/污物/廢料與空氣混合，它在巴氏殺菌中允許錯誤使用氧氣來加熱水/污物/廢料混合物。這些小儲存罐110的內(nèi)容物也用內(nèi)部加熱器160被加熱到約70°C的工作溫度至少60分鐘。根據(jù)需要可進行調(diào)整以優(yōu)化使用與ECU118通過SCADA界面連接的SCADA系統(tǒng)的巴氏殺菌。優(yōu)選提供兩個或多個小儲存罐110，使得其中的錯誤可通過這些儲存罐與進料，保持和卸料步驟被快速地，容易地循環(huán)。使用較大儲存罐，進料和卸料步驟將更耗時和困難。此外，加熱器160的負載在較大儲存罐中將是更大的。
[0108]在小儲存罐110中的巴氏殺菌完成之后，加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料被移動到大儲存罐112用于分別在節(jié)點4和5的中溫厭氧消化和生物氣的回收。正如上面所討論的，在將加熱的且部分巴氏殺菌或消化的水/污物/廢料沉積到大儲存罐112直到實現(xiàn)預(yù)定填充液面之前，在節(jié)點2它通過緩沖罐108中的熱交換器156被冷卻到35-40°C。在大儲存罐112中，巴氏殺菌或冷卻和部分消化的水/污物/廢料被不斷地使用氣體攪拌器158進行攪拌，在中溫厭氧消化過程中產(chǎn)生的生物氣再次循環(huán)回到水/污物/廢料。大儲存罐112的進料流量使得它提供了 15天的最短的保留時間。水/污物/廢料被保持在小儲存罐110和大儲存罐112的溫度和時間由ECU118進行控制，從而根據(jù)相關(guān)的HACCPs進行操作并符合地方，國家，和/或國際標準，例如美國EPA法規(guī)40C.F.R.503.32。
[0109]節(jié)點4的中溫厭氧消化過程中產(chǎn)生的生物氣從大儲存罐112中被去除并被放置在節(jié)點5的氣體儲存罐120中。隨著生物氣在中溫厭氧消化中的產(chǎn)生，生物氣通過氣體真空栗162被移動到氣體儲存--! 120。并且在這一過程完成之后，在節(jié)點6剩余的水/污物/廢料混合物被輸出到脫水單元114。由于大儲存罐112以這種方式被抽取，生物氣從氣體儲存罐120回到大儲存罐112中，使得在抽取過程中在大儲存罐112中的工作壓力被保持在15-20毫巴。隨后，隨著大儲存罐110用在節(jié)點4的下一批巴氏殺菌或冷卻并部分被消化的水/污物/廢料被填充，生物氣移動回到在節(jié)點5的氣體儲存罐120中。
[0110]在節(jié)點6，抽取來自大儲存罐110的完全消化的水/污物/廢料被泵送到脫水單元114用于脫水。完全消化的水/污物/廢料經(jīng)過預(yù)過濾，將它通過細網(wǎng)孔以輔助分離過程。完全消化的水/污物/廢料也可在脫水罐300進行脫硫硫化氫洗滌，或甜味化。并且凝聚劑可被添加以在完全消化的水/污物/廢料中聚集懸浮的固體，使得它們沉淀到脫水箱300的底部，從而留下干凈的“灰”水，或液體的頂層，那就是再循環(huán)回到具有混合進料泵134Β的切碎機單元106?；宜械募毦部杀蛔鳛樵?，所以它也可被重力進料到液體罐126用于儲存在節(jié)點7。
[0111]落入到脫水箱300底部的固體形成了有機肥料的加厚層。脫水單元114的電動馬達304旋轉(zhuǎn)輸送機管道302中設(shè)置的無軸螺旋輸送機以將有機固體肥料的加厚層輸送通過輸送機管道302并通過設(shè)置于輸送機管道302的上端的噴管306輸出，在那里它落入到裝載平臺142的噴管下面設(shè)置的容器中。在這過程的最后，被收集在容器中的固體肥料或覆蓋物優(yōu)選75至85%的干燥度。并且通過消化過程產(chǎn)生的最終的固體和液體肥料優(yōu)選無病原體。
[0112]C.模塊化配置
[0113]雖然根據(jù)上述公開的設(shè)備和方法的示例性實施例描述了只有兩個容器102和104，根據(jù)需要REM設(shè)備100的部件106-128可被分離成許多不同的容器102以適應(yīng)特定的應(yīng)用。例如，處理容器可容納切碎機單元106，緩沖罐108中，脫水單元114和Ε⑶118 ;消化容器可容納小儲存罐110，大儲存罐112和氣體洗滌器114 ；CHP容器可容納生物氣發(fā)動機122 ;液體儲存容器可容納一個或多個液體儲存罐126 ;并且氣體儲存容器可容納一個或多個氣體儲存罐120。在這種配置中，處理容器將在厭氧消化過程之前和之后處理全部的污物/廢料和水/污物/廢料；消化容器將進行巴氏殺菌或高溫厭氧消化，中溫厭氧消化，和生物氣洗滌；以及氣體儲存容器將進行全部的生物氣的儲存。從而，一個或多個消化容器可被添加到處理容器和氣體儲存容器中直到達到處理容器的處理能力和/或氣體儲存容器的儲存容積。因此，這些容器優(yōu)選使用標準化的管道136A-136C和線路138 (例如，預(yù)制的管道部分和線束)互相連接，使得它們能夠以模塊化的方式被連接，從而使得REM設(shè)備100擴大以基本適應(yīng)任何多個方面的要求。
[0114]通過更具體的實施例的方式，如果在每個處理容器中的切碎機單元106可每小時處理0.5噸的廢料/污物，使用者想要在每天8小時處理6噸的廢料/污物可得到兩個處理容器并將它們配置以協(xié)調(diào)運行，從而使得使用者處理超過6小時的廢料/污物的量。同樣，可提供兩個處理容器以在24小時內(nèi)處理24噸的廢料/污物。隨后，這兩個處理容器可使用上述的標準化的管道136A-136C和線路138以環(huán)鏈配置被連接到相應(yīng)數(shù)目的消化容器。
[0115]由于厭氧消化過程通常需要約1:4比例的廢料/污物和稀釋液(例如，飲用水和/或灰水)，每天處理6噸的廢料/污物將產(chǎn)生約30噸的水/廢水/污物混合物(6噸廢料/覆蓋物+(4X6)噸稀釋液=30噸的水/廢水/污物混合物)。而且，由于大儲存罐110中的消化過程約需要21天，需要約630噸(?630米)的儲存以使得以每天6噸的速度要被處理的廢料/污物不斷循環(huán)(30噸/天X21天/消化周期=630噸/消化周期)。因此，如圖8所示，12個消化容器，每個具有四個1800升的小儲存罐和兩個14000升的大的消化罐112，在21天的周期中將需要消化30噸的水/廢水/污物混合物。
[0116]每天6噸的溶液預(yù)計產(chǎn)生55-60%甲烷的600m的生物氣。圖8中還示出，在這樣的大容積過程中，將需要提供兩個氣體儲存容器以儲存生物氣并且將需要至少兩個CHP容器以將生物氣轉(zhuǎn)化成熱量和/或電力。優(yōu)選地，至少三個生物氣發(fā)動機122將在兩個CHP容器之間被提供，使得兩個生物氣發(fā)動機122可被用于燃燒生物氣并且第三個生物氣發(fā)動機可被作為備用。
[0117]此外，在每天6噸的配置中，兩個液體儲存容器將需要以儲存在厭氧消化完成之后從完全消化的水/污物/廢料中去除的灰水。覆蓋物儲存容器也可被設(shè)置用于儲存在灰水被去除之后從完全消化的水/污物/廢料產(chǎn)生的固體肥料。這些額外的容器中也在圖8中示出。
[0118]優(yōu)選上述的處理容器，消化容器，CHP容器，液體儲存容器，氣體儲存容器和覆蓋物儲存容器中的每個是標準的20英尺的集裝箱。如果需要更大容積的處理，也可使用40英尺的集裝箱。并且，如果40英尺的集裝箱不是適合的，模塊化的定制容器可用于滿足需要的能力。這些定制容器可由預(yù)制的保溫混凝土或金屬板被現(xiàn)場組裝。定制容器可被豎立在混凝土板上，此混凝土板通過將預(yù)制的面板線路或螺栓連接到一起被現(xiàn)場灌注。定制容器可以是正方形的，可具有圓形邊緣，可具有半球形屋頂，或任何其它適合的結(jié)構(gòu)。
[0119]如果需要，大儲存罐112可以基本類似的方式被形成。通過舉例的方式，如果一天需要處理24噸的廢料/污物，兩個處理容器可被設(shè)置有如上所述的三個定制的大儲存罐112-兩個用于在消化過程中儲存水/廢料/污物混合物并且如果/當其它大儲存罐中的一個出現(xiàn)問題時，一個用于儲存此混合物。
[0120]通過制作本發(fā)明的處理容器，消化容器，CHP容器，液體容器，氣體儲存容器和覆蓋物儲存容器，模塊化的，REM設(shè)備100可把這些容器放到一起以基本適應(yīng)任何應(yīng)用。因此，代替不得不為每種應(yīng)用建立新的和不同的廢料處理廠，本發(fā)明的REM設(shè)備100可設(shè)計尺寸以適應(yīng)每種應(yīng)用。此外，通過分離處理容器中的多個部件106-114并從小儲存罐110，大儲存罐112和氣體儲存罐120分離CHP容器中的生物氣發(fā)動機122，避免了在這些罐中產(chǎn)生和/或儲存的生物氣的意外點燃的潛在危險。
[0121]D.總結(jié)
[0122]綜上所述，本發(fā)明提供了對于廢料處理問題的新的解決方法，同時提供可持續(xù)的能量來源。在本發(fā)明被安裝之后，全部使用者需要做的是將他或她的廢料裝載到將廢料處理以產(chǎn)生熱量，生物氣，電力和肥料的設(shè)備和系統(tǒng)中。并且在僅使用幾個星期之后，使用者將具有持續(xù)的電力供應(yīng)。本發(fā)明提供至少以下的優(yōu)點:1)它常年從馬糞產(chǎn)生電力；2)它將腐敗性廢料轉(zhuǎn)化成熱水和/或熱；3)它降低了處理成本，減少了難看的污物堆和臭的腐敗性系統(tǒng)，以及4)它產(chǎn)生有用的雙向產(chǎn)品，其中包括固體和液體肥料。
[0123]REM設(shè)備100是自動化工廠，除了每天用污物/廢料進料不需要干預(yù)。圖1A-1E的實施例能夠每天處理400公斤污物/廢料(例如原料)，其被消化超過15天以產(chǎn)生約2000升的生物氣和巴氏殺菌的覆蓋物產(chǎn)品，以滿足或超過PAS110質(zhì)量協(xié)議?；宜蛞后w也滿足或超過了質(zhì)量協(xié)議。REM設(shè)備100還被設(shè)計以符合相關(guān)HACCPs中和美國EPA法規(guī)(例如，40C.F.R.503.32)中的溫度和時間處理污物/廢料。如上所討論的，E⑶118被編程以控制這些溫度和時間。并且根據(jù)需要設(shè)置部件106-128的適合的分離以符合歐盟的ATEX指令和 DSEARs。
[0124]本發(fā)明的設(shè)備和方法特別適合用于處理廢料/污物，例如有機和腐敗性廢料，包括但并不限于農(nóng)場動物糞便的不同類型(例如，馬，牛，豬和雞糞)；肉，血和其它屠宰場的廢料；花園和農(nóng)業(yè)的綠色廢料；食品制備和廚余垃圾；浪費的/剩余的/腐爛變質(zhì)的食物和化糞池內(nèi)容物。這些污物/廢料用細菌的混合物在厭氧消化過程中被消化以產(chǎn)生生物氣(例如，甲烷和二氧化碳)，以及這個過程之后污物/廢料的剩余物被分離成為干燥的覆蓋物和液體肥料。生物氣可在CHP單元被燃燒以產(chǎn)生熱量和電能；覆蓋物可作為動物草墊；并且液體肥料可用于放回到土壤以增加它的營養(yǎng)含量和肥力。此外，用CHP產(chǎn)生的剩余電力可被賣給國家電網(wǎng)。
[0125]前面的描述和附圖應(yīng)該僅被看作是本發(fā)明原理的示例。本發(fā)明可被配置成各種形狀和尺寸，并且本發(fā)明不是由優(yōu)選的實施例進行限制的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可方便地獲得本發(fā)明的多個應(yīng)用。例如，混合器158可包括旋轉(zhuǎn)的機械攪拌裝置，而不是空氣噴嘴，并且生物氣發(fā)動機122可以是生物氣發(fā)電機，而不是CHP。因此，不希望將本發(fā)明被限制為公開的具體實施例或示出和描述的確切結(jié)構(gòu)和操作中。相反，所有適合的改進和等同都可被采用，均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，所述的設(shè)備包括: 一個或多個便攜式容器，所述的便攜式容器具有: 多個第一儲存罐，所述的第一儲存罐被配置成對廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種， 第二儲存罐，所述的第二儲存罐與所述的多個第一儲存罐流體連通，且比每個第一儲存罐大，所述的第二儲存罐被配置成在所述的對廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種之后對廢料進行中溫厭氧消化，和 控制器，所述的控制器用于使所述的廢料在所述的多個第一儲存罐和所述的第二儲存罐之間自動流動，以便于在所述第二儲存罐中的中溫厭氧消化； 其中所述的一個或多個便攜式容器被配置成被運送到一個場地并被設(shè)置成互相流體連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，其特征在于，還包括脫水單元，所述的脫水單元與所述的第二儲存罐流體連通，所述的脫水單元被配置成在所述的對廢料進行中溫厭氧消化之后對廢料中的剩余物進行干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述控制器被設(shè)置成以批處理模式使所述廢料流動到所述的多個第一儲存罐和所述的第二儲存罐；其中，所述批處理模式包括: 將第一批廢料送入其中一個第一儲存罐中，同時在另一個第一儲存罐中對第二批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種； 對所述第二批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種之后，將所述第二批廢料從第一儲存罐送入所述第二儲存罐； 將第三批廢料送入所述的另一個第一儲存罐中，同時對第一儲存罐中的第一批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種； 對所述第一批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種之后，將所述第一批廢料從第一儲存罐送入所述第二儲存罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個第一儲存罐被設(shè)置有加熱器和細菌中的至少一種，以進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述的多個第一儲存罐和所述第二儲存罐中至少一種設(shè)置有氣體混合器，用以攪拌其內(nèi)的廢料。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個第一儲存罐和所述第二儲存罐都包括至少一個液面?zhèn)鞲衅骱椭辽僖粋€溫度傳感器，其中，所述控制器被設(shè)置成使廢料在所述的多個第一儲存罐、所述的第二儲存罐以及所述脫水單元之間自動流動，其中: 將廢料送入其中一個第一儲存罐，直到相應(yīng)的第一儲存罐內(nèi)的至少一個液面?zhèn)鞲衅黠@示相應(yīng)的第一儲存罐內(nèi)的廢料達到預(yù)定的填充量； 當相應(yīng)的第一儲存罐內(nèi)的至少一個溫度傳感器指示了放置在相應(yīng)的第一儲存罐中的廢料在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)已保持預(yù)定的時間之后，廢料從第一儲存罐被送入所述第二儲存te ； 當所述第二儲存罐中的至少一個溫度傳感器指示了放置在所述第二儲存罐中的廢料在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)已保持預(yù)定的時間之后，廢料從所述第二儲存罐被送入所述脫水單J Li ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述控制器被進一步設(shè)置成，廢料在所述的多個第一儲存罐、所述第二儲存罐以及所述脫水單元之間自動流動，在所述第二儲存罐內(nèi)的至少一個液面?zhèn)鞲衅髦甘玖怂龅诙Υ婀抟堰_到預(yù)定的填充量時，阻止廢料從相應(yīng)的第一儲存罐送入所述第二儲存罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生能源的微型發(fā)電設(shè)備，還包括氣體洗滌器，所述的氣體洗滌器與所述的第二儲存罐流體連通，所述的氣體洗滌器被配置成處理中溫厭氧消化產(chǎn)生的氣體，使所述氣體能夠作為燃料燃燒。
9.一種可再生能源微型發(fā)電的方法，所述的方法包括以下步驟: 將一個或多個便攜式容器和控制器運送到一個場地，所述便攜式容器包括多個第一儲存罐,第二儲存罐，以及脫水單元；對所述的多個第一儲存罐中的廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種； 在對所述的多個第一儲存罐中的廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種之后，在所述第二儲存罐中對所述廢料進行中溫厭氧消化，其中所述第二儲存罐比每個第一儲存罐都大； 使廢料在所述的多個第一儲存罐與所述第二儲存罐之間根據(jù)要求自動流動，以利于所述第二儲存罐內(nèi)的中溫厭氧消化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可再生能源微型發(fā)電的方法，其特征在于，還包括在對廢料進行中溫厭氧消化之后，在脫水單元對廢料的剩余物進行干燥的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可再生能源微型發(fā)電的方法，其特征在于，用控制器使廢料在所述的多個第一儲存罐、所述第二儲存罐以及所述脫水單元之間自動流動的步驟包括: 將第一批廢料送入其中一個第一儲存罐中，同時在另一個第一儲存罐中對第二批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種； 對所述第二批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種之后，將所述第二批廢料從第一儲存罐送入所述第二儲存罐； 將第三批廢料送入所述的另一個第一儲存罐中，同時對第一儲存罐中的第一批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種； 對所述第一批廢料進行巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種之后，將所述第一批廢料從第一儲存罐送入所述第二儲存罐。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的可再生能源微型發(fā)電的方法，其特征在于，利用加熱器和細菌中的至少一種進行所述的多個第一儲存罐中巴氏殺菌和高溫厭氧消化中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可再生能源微型發(fā)電的方法，其特征在于，還包括攪拌放置在所述的多個第一儲存罐和所述第二儲存罐中至少一種中的廢料的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可再生能源微型發(fā)電的方法，其特征在于，每個第一儲存罐和所述第二儲存罐都包括至少一個液面?zhèn)鞲衅骱椭辽僖粋€溫度傳感器，并且 用控制器使廢料在所述的多個第一儲存罐、所述第二儲存罐以及所述脫水單元之間自動流動的步驟包括: 將廢料送入其中一個第一儲存罐，直到相應(yīng)的第一儲存罐內(nèi)的至少一個液面?zhèn)鞲衅髦甘鞠鄳?yīng)的第一儲存罐內(nèi)的廢料已達到預(yù)定的填充量； 當相應(yīng)的第一儲存罐內(nèi)的至少一個溫度傳感器指示了放置在相應(yīng)的第一儲存罐中的廢料在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)已保持預(yù)定的時間之后，廢料從相應(yīng)的第一儲存罐被送入所述第~■儲存te ； 當所述第二儲存罐中的至少一個溫度傳感器指示了放置在所述第二儲存罐中的廢料在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)已保持預(yù)定的時間之后，廢料從所述第二儲存罐被送入所述脫水單J Li ο
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可再生能源微型發(fā)電的方法，其特征在于，用控制器使廢料在所述的多個第一儲存罐、所述第二儲存罐以及所述脫水單元之間自動流動的步驟包括:在所述第二儲存罐內(nèi)的至少一個液面?zhèn)鞲衅髦甘玖怂龅诙Υ婀抟堰_到預(yù)定的填充量時，阻止廢料從相應(yīng)的第一儲存罐送入所述第二儲存罐。
【文檔編號】C12M1/107GK104357316SQ201410498852
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2010年4月12日
【發(fā)明者】尼古拉斯·W.·薩索 申請人:Seab 能源有限公司