СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА ПУТЕМ АНАЭРОБНОГО СОВМЕСТНОГО СБРАЖИВАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК C12P5/02 C02F11/04 C05F17/50 B09B3/40 B09B3/65 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технической области природоохранных технологий и, в частности, к новому способу производства биогаза путем анаэробного совместного сбраживания органических отходов: осадка, образующегося из городских сточных вод (ГСВ) и твердых органических отходов (ТОО), под которыми следует понимать как органическую фракцию твердых бытовых отходов (ТБО), так и усваиваемые отходы, предпочтительно органические отходы, образующиеся в результате выборочного сбора ТБО, а также органические отходы сельского хозяйства, садоводства, аквакультуры, лесоводства, охоты, рыболовства или подготовки и производства пищевых продуктов и, кроме прочего, промышленные органические отходы.

Уровень техники

Настоящее изобретение обусловлено необходимостью усовершенствования существующих способов утилизации бытовых отходов. В частности, оно относится к новому способу оптимизации производства биогаза путем переработки двух типов органических отходов, которые в настоящее время утилизируются независимо друг от друга, а именно ТОО и осадка, образующегося из ГСВ.

Обработка ГСВ в утилизационных установках включает, главным образом, две технологические линии: в одной из них вода обрабатывается с целью обеспечения возможности ее сброса в водоток и/или повторного использования для очистки улиц и/или орошения садов, а в другой осуществляется утилизация твердого компонента или осадка, который отделяется или образуется в процессе обработки сточных вод. В этом случае песок или крупные отходы удаляются и направляются на свалку, и, с другой стороны, осадок, образующийся во время биологической обработки и/или удаляемый на стадиях осаждения, в основном подвергается процессу влажного анаэробного сбраживания.

В случае твердых бытовых отходов и усваиваемых отходов обычная обработка заключается в разделении различных присутствующих в них фракций (в основном пластмасс, металлов и органических фракций) для последующей обработки и утилизации каждой фракции независимо друг от друга. В случае органической фракции основными формами утилизации являются: компостирование или аэробная стабилизация, анаэробное сбраживание или термическая рекуперация (сжигание, газификация, пиролиз и т.д.).

В случае анаэробного сбраживания существуют две основные тенденции в утилизации отходов:

• сухой способ, когда концентрация твердых веществ составляет более 20 мас.%,

• влажный способ, когда концентрация твердых веществ составляет менее 20 мас.% (как правило, приблизительно 10 или 12%).

В патентной литературе можно найти ряд изобретений, относящихся к способам обработки осадка путем анаэробного сбраживания.

Так, например, в патенте US 3338826 описан способ обработки сточных вод путем анаэробного сбраживания, который включает воздействие на сточные воды давлением от 2 до 4 атмосфер для ускорения разложения.

В свою очередь, в патенте ЕР 0737651 описан способ обработки сточных вод, который включает, среди прочих стадий, предварительную термическую обработку избыточного осадка при температуре 60°С или выше, обезвоживание избыточного осадка и смешивание обезвоженного осадка со сброженным осадком, полученным в результате процесса метанового брожения, таким образом, что полученная смесь используется в качестве субстрата для нового процесса метанового брожения.

Несмотря на то, что было предложено много решений для оптимизации процесса обработки осадка сточных вод, образующегося в установках очистки сточных вод (УОСВ), на сегодняшний день не найдено решения, основанного на приведении в требуемое состояние, посредством процесса термического гидролиза, органических отходов другого типа - предпочтительно твердых отходов, образующихся в результате выборочного сбора органической фракции ТБО и используемых после их обработки для повышения эффективности процесса анаэробного сбраживания осадка, образующегося или отделяемого в установках обработки осадка сточных вод. В отличие от решения, представленного в настоящем изобретении, способы, известные из уровня техники и включающие совместную обработку, а именно совместное сбраживание органических отходов и осадка из установок очистки, основаны на использовании необработанных органических отходов, то есть отходов, не подвергнутых какой-либо предварительной обработке помимо стадий удаления инородных материалов.

В результате термогидролизной обработки твердых органических отходов достигается множество преимуществ, которые подробно описаны ниже. Среди них следует отметить неожиданные результаты, которые достигаются в отношении количества и качества получаемого биогаза, способствуя самообеспечению очистных сооружений энергией и даже образованию ее излишков.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, объектом изобретения является способ производства биогаза путем анаэробного совместного сбраживания, отличающийся тем, что он включает:

(а) первая стадия получения гидролизованной биомассы из твердых органических отходов. Этот первая стадия, в свою очередь, включает:

i) первая подстадия, включающая термогидролизную обработку твердых органических отходов. Эту термогидролизную обработку предпочтительно проводят, подвергая отходы воздействию давления в диапазоне от 1,5 до 4,5 бар и температуры в диапазоне от 120 до 160°С в течение времени, которое может составлять от 10 до 75 минут. Тем не менее, давление и время могут варьироваться для оптимизации эффектов термического гидролиза без образования ингибирующих соединений, которые могут повлиять на последующие стадии процесса. С помощью этой термогидролизной обработки достигаются следующие преимущества:

- очистка отходов,

- частичное разложение органической фракции без воздействия на инородные материалы (под которыми понимаются фракции или компоненты отходов, не поддающиеся извлечению в процессе анаэробного сбраживания). Этим обеспечивается следующее:

• гомогенизация органической фракции,

• повышение эффективности отделения инородных материалов, что выражается в более эффективном использовании органической фракции и сведении к минимуму потерь в последующем процессе очистки,

- термическая и биологическая стабилизация органического вещества,

- преобразование сложных соединений в растворимые и более легко разлагаемые молекулы.

Результатом выполнения этого стадии термического гидролиза является продукт, именуемый в настоящем описании "сырой биомассой". Хотя характеристики сырой биомассы могут в значительной степени варьироваться в зависимости от источника исходных отходов, отдельные варианты осуществления изобретения отличаются тем, что указанная сырая биомасса содержит в них от 70 до 75 мас. % биоразлагаемого органического вещества, от 10 до 15 мас.% легких инородных материалов, под которыми понимаются материалы, имеющие тенденцию к всплытию при растворении органического вещества (например, текстиль, пластмассы, картонные контейнеры с пластмассовой крышкой, отходы обрезки деревьев, древесина, пробки и т.д.), поскольку они обладают меньшей плотностью, чем суспензия органического вещества, и от 10 до 15 мас.% тяжелых инородных материалов, под которыми понимаются материалы, имеющие тенденцию к выпадению в осадок при растворении органического вещества (например, стеклянная посуда, листовое стекло, песок, камни, кости и т.д.), поскольку они обладают более высокой плотностью, чем суспензия органического вещества.

ii) вторая подстадия, которая проводится для последующей обработки сырой биомассы с сепарацией инородных материалов. В частности, выполняется разделение легких и тяжелых инородных материалов.

Удаление инородных материалов может быть осуществлено с помощью любого известного из уровня техники способа реализации указанного процесса разделения, например путем использования сепараторов барабанного типа, вибрационных столов или распаковочных машин (депакеров) для удаления легких инородных материалов, а также, среди прочего, резервуаров-отстойников, гидроциклонов, гидроклассификаторов или пескоуловителей для удаления тяжелых инородных материалов.

В результате выполнения этой подстадии получают гидролизованную биомассу, именуемую в настоящем описании "субстратом" или "чистой гидролизованной биомассой", которую можно отправить на хранение либо продолжить использовать в процессе. Этот субстрат характеризуется тем, что процентное содержание органического вещества в нем составляет по меньшей мере 90%, более предпочтительно - по меньшей мере 98 мас.%. Отношение массы летучих твердых веществ к общей массе твердых веществ в упомянутом продукте предпочтительно составляет по меньшей мере 0,6, более предпочтительно по меньшей мере 0,8, а общее содержание твердых веществ в нем составляет по меньшей мере 5 мас.%.

(б) вторая стадия смешивания чистой гидролизованной биомассы, полученной на предыдущей стадии, с осадком из установки очистки сточных вод (УОСВ), в результате чего получается смесь с концентрацией твердых веществ, составляющей менее 30%, преимущественно - от 5 до 15 мас.%. Количество чистой гидролизованной биомассы в смеси может предпочтительно составлять от 5 до 65 мас.%, а количество осадка - от 35 до 95 мас.%. Тем не менее, итоговое количество каждого компонента в смеси не имеет ограничений, поскольку оно может варьироваться в зависимости от сезонности или других факторов.

Таким образом, предложенный в заявке способ позволяет поддерживать постоянное производство биогаза в течение года независимо от изменений, которые могут иметь место в количестве получаемого осадка (например, в городских районах с изменениями численности населения в течение года). В этих случаях для компенсации и поддержания производства биогаза может быть использовано большее количество гидролизованной биомассы в периоды, в течение которых образуется меньше осадка.

После этого полученную смесь подвергают процессу кондиционирования для доведения общего количества твердых веществ до процентного содержания, составляющего менее 20 мас.%, предпочтительно - от 5 до 15 мас.%, причем указанное содержание представляет собой количество, необходимое для проведения следующей стадии процесса.

(в) третья стадия влажного анаэробного сбраживания смеси, полученной на предыдущей стадии, по меньшей мере в одной установке сбраживания с получением биогаза и дигестата.

Анаэробное сбраживание предпочтительно проводится в мезофильном режиме (при температуре от 25 до 40°С, более предпочтительно - от 35 до 38°С) и в течение времени гидравлического задержания (ВГЗ), составляющего от 12 до 30 дней. В некоторых других вариантах осуществления изобретения анаэробное сбраживание может проводиться в термофильном режиме (при температуре от 50 до 60°С).

В свою очередь, рН процесса анаэробного сбраживания предпочтительно находится в диапазоне от 7 до 8,5, а скорость загрузки органических веществ от 1,5 до 5 кг/м в сутки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, в котором органические твердые отходы представляют собой органическую фракцию твердых бытовых отходов и усваиваемых отходов, способ может включать предварительную стадию подготовки отходов путем отделения крупных инородных материалов (под которыми понимаются фракции или компоненты большого объема, легко сепарируемые по размеру, обычно превышающему 80 мм) и/или присутствующих в них металлов. В частности, отделение крупных отходов может проводиться с помощью по меньшей мере одного вращающегося сепаратора барабанного типа с размером ячеек, предпочтительно составляющим от 60 до 120 мм. В свою очередь, в случае присутствия черных металлов они могут быть отделены с помощью по меньшей мере одного магнитного сепаратора.

Аналогичным образом, способ может, в частности, включать дополнительную стадию использования полученного биогаза предпочтительно в процессе когенерации (производства как тепла, так и электроэнергии), в котлах для выработки тепла или в процессе очистки (облагораживания) для получения биометана.

Способ может также включать дополнительную стадию утилизации дигестата предпочтительно путем использования в сельском хозяйстве в качестве биоудобрения.

В контексте настоящего описания под твердыми органическими отходами понимаются как органическая фракция ТБО, так и усваиваемые отходы (и предпочтительно органические отходы, образующиеся в результате выборочного сбора ТБО), а также органические отходы сельского хозяйства, садоводства, аквакультуры, лесоводства, охоты, рыболовства или приготовления и производства пищевых продуктов, промышленные органические отходы и т.д.

В свою очередь, под ТБО понимаются любые бытовые отходы, другими словами - любые вещества или предметы, которые были выброшены в жилых домах в результате бытовой деятельности. Усваиваемыми отходами ТБО считаются отходы, аналогичными вышеупомянутым и образующиеся в магазинах, на предприятиях и в учреждениях, например рыночные отходы, отходы уборки улиц, отходы очистки сточных вод и т.д.

В частности, твердые органические отходы характеризуются тем, что они представляют собой отходы, подверженные биологическому разложению, и могут включать, без ограничений, фруктовые и овощные отходы, мясные и рыбные отходы, яичную скорлупу, панцири моллюсков, сухофрукты и орехи или другие пищевые отходы, отходы от настоев и кофейной гущи, использованные салфетки, грязные бумажные полотенца, а также грязную бумагу и картон от масла или пищевых отходов, мелкий садовый мусор (растения, опавшие листья или букеты цветов) и т.д.

Кроме того, в контексте настоящего описания под осадком установки очистки сточных вод (УОСВ) понимается смесь воды и твердых веществ, получаемая на установке, которая обрабатывает бытовые, или коммунальные, сточные воды либо их смесь с промышленными сточными водами и/или дождевыми стоками. Поэтому состав будет варьироваться в зависимости от состава исходных сточных вод, их происхождения и/или типа обработки, которой они должны быть подвергнуты. Как правило, процентное содержание воды в осадке превышает 95 мас.%.

Способ, предлагаемый в изобретении и основанный на использовании твердых органических отходов (после того, как они подвергаются процессу термического гидролиза) в качестве субстрата в процессе анаэробного сбраживания осадка из УОСВ, обладает многими преимуществами. В частности, благодаря использованию гидролизованной биомассы в качестве субстрата для анаэробного сбраживания обеспечивается следующее:

(1) утилизация биоотходов (органической фракции ТБО и усваиваемых отходов или органических отходов различного происхождения, упомянутых выше, после гидролиза) на существующих установках (в частности, на установках предприятия по очистке сточных вод), которые в настоящее время сталкиваются с дефицитом энергии,

(2) совместная утилизация отходов, которые обычно утилизируются раздельно,

(3) использование существующих мощностей предприятия по очистке сточных вод без привлечения новых инвестиций, хотя имеется также возможность запуска новых установок, обеспечивающих совместную утилизацию различных отходов на одном и том же предприятии,

(4) увеличение не только общей концентрации твердых веществ, но и концентрации летучих твердых веществ по объему установки сбраживания и, следовательно, скорости загрузки органических веществ (СЗОВ). В отдельных вариантах осуществления изобретения было достигнуто увеличение СЗОВ, составляющее от 13 до 108%. Это увеличенное значение скорости загрузки органических веществ в установку сбраживания поддерживается постоянным независимо от сезонности.

(5) неожиданное увеличение производства биогаза в результате синергетического эффекта, достигаемого с помощью заявленной смеси отходов. В отдельных вариантах осуществления изобретения было достигнуто увеличение производства биогаза, составляющее от 15 до 124% по сравнению с производством, достигнутым на существующих УОСВ с соотношением осадок/биомасса, составляющим от 93/7 до 80/20. Благодаря этому важному увеличению производства биогаза достигается не только увеличение производства возобновляемой энергии, но и вносится вклад (даже с избытком) в самообеспечение очистных предприятий энергией.

(6) улучшение качества биогаза, увеличение процентного содержания CH₄. В предпочтительном варианте осуществления изобретения биогаз, полученный с помощью предлагаемого способа, может содержать от 64,6 до 67,4% CH₄ и от 35,4 до 32,6% CO₂.

Тот факт, что полученный биогаз имеет лучшее качество, чем тот, который в настоящее время получают при обработке осадка в УОСВ, представляет собой (в сочетании с увеличением производства) преимущество, важное во многих отношениях. В частности, это позволяет получать более высокую процентную долю электроэнергии в комбинированных циклах, повышая процентную долю самообеспечения. Кроме того, в случае достижения самообеспечения избыток биогаза может быть использован для других целей, например для получения, с помощью процесса очистки (облагораживания), биометана, который может быть продан, чем обеспечивается дополнительный доход для установки очистки воды.

(7) увеличение в диапазоне от 1 до 10% низшей теплотворной способности топлива из-за увеличения концентрации метана в биогазе,

(8) сокращение потребностей в дезодорации и обогащении (облагораживании), что обеспечивает экономию реагентов и снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание. Аналогичным образом, более высокое качество биогаза позволяет увеличить срок службы двигателей когенерационных установок, в которых он используется.

(9) повышение стабильности процесса с учетом того, что:

- скорость загрузки органического сырья в установку сбраживания увеличивается, а время гидравлического задержания (ВГЗ) сокращается на величину от 5 до 60%,

- сводится к минимуму использование химических реагентов для контроля технологического процесса,

- повышается способность органического вещества к разложению в установке сбраживания, чем обеспечивается уменьшение общего количества твердых и летучих веществ, составляющее от 6 до 27% по сравнению с существующими способами.

Аналогичным образом, тот факт, что способ основан на использовании гидролизованной биомассы, дает возможность получить, как описано ниже, ряд дополнительных преимуществ по сравнению со способами, основанными на использовании негидролизованных органических отходов:

- во-первых, достигается более высокая способность органических отходов к биологическому разложению, следствием чего является увеличение производства биогаза,

- кроме того, происходит более эффективное отделение инородных материалов в ходе процесса. В частности, во время обычного процесса очистки от инородных материалов в ТБО теряется от 30 до 40 мас.% органического вещества, что препятствует возможности получения качественного субстрата как в случае процесса, соответствующего предлагаемому способу. Таким образом, благодаря процессу гидролиза, предлагаемому в изобретении, потеря органического вещества в ходе очистки от инородных материалов составляет менее 5 мас.%, что представляет собой более высокий уровень утилизации органического вещества, присутствующего в исходных отходах.

- в свою очередь, в результате очистки отходов предотвращается дополнительное попадание патогенных микроорганизмов, которые могут оказывать отрицательное влияние на работу установки сбраживания,

- наконец, благодаря термической и биологической стабилизации сводится к минимуму выделение запахов, связанных с разложением органических веществ.

Краткое описание чертежа

К настоящему описанию дополнительно прилагается, в качестве его неотъемлемой части, чертеж, на котором представлен график сравнения значений производства биогаза, полученных теоретическим путем и на основе способа, предлагаемого в изобретении.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения Один из частных вариантов осуществления изобретения описан ниже с целью демонстрации преимуществ способа, предлагаемого в изобретении и представленного выше. В частности, этот вариант осуществления был реализован на основе твердых органических отходов, которые образуются при выборочном сборе ТБО в городе Мадриде и состав которых показан в следующей таблице:

Обработка упомянутых отходов включала следующие стадии:

- предварительная стадия подготовки отходов путем отделения крупных инородных материалов, выполняемого в барабане с размером ячейки 80 мм,

- стадия приготовления гидролизованной биомассы из твердых органических отходов, полученных на предыдущей стадии. В свою очередь, указанная стадия включает:

- первая подстадия термогидролизной обработки при давлении 4 бар и температуре 150°С в течение 20 минут,

- вторая подстадия удаления легких инородных материалов путем использования депакера, а также удаления тяжелых инородных материалов с помощью пескоуловителя.

В конце этой стадии был получен субстрат, или чистая гидролизованная биомасса, с содержанием органического вещества, составляющего 98 мас.%. Этот субстрат использовался в испытаниях по совместному сбраживанию, описанных ниже.

В частности, для проведения упомянутых испытаний были приготовлены две холостые пробы, характеризующиеся тем, что они содержали только анаэробный осадок (АнО), и четыре образца с переменным соотношением аэробного осадка (АО) и чистой гидролизованной биомассы. В частности, были приготовлены следующие образцы:

Основные свойства каждого из образцов обобщены в следующей таблице, в которой использовались следующие методы измерения различных параметров:

• Общее количество твердых веществ (ОТВ): АРНА 2540 В

• Летучие твердые вещества (ЛТВ): АРНА 2540 Е

• Химическая потребность в кислороде (ХПК): АРНА 5220 D

• ХПК твердых веществ: АРНА 5220 D

• Летучие жирные кислоты (ЛЖК): АРНА 2310 В

К каждому образцу добавляли воду до достижения общей массы 500 г. Каждый образец готовили в трех экземплярах.

Подготовленные образцы подвергали процессу анаэробного сбраживания при температуре 35°С. Никакие питательные вещества или буферы не добавлялись.

Затем выполняли анализ полученных результатов, приведенных в следующих таблицах:

Таким образом, было продемонстрировано, что процентное соотношение ЛТВ/ОТВ значительно возрастает при использовании гидролизованной биомассы, полученной из органической фракции ТБО в качестве субстрата установки сбраживания. В частности, процентное соотношение ЛТВ/ОТВ составляло 69% в холостых пробах (АО), 75% в образце 1 (АнО) и от 80 до 85% в образцах 2-4, что подтверждает повышение биоразлагаемости смесей при загрузке гидролизованной биомассы в установку сбраживания.

Предыдущие результаты демонстрируют, что в присутствии гидролизованной биомассы ХПК увеличивается даже при одном и том же количестве ЛТВ, как это происходит с ЛЖК, что подтверждает более высокую биоразлагаемость образцов.

Результаты демонстрируют синергию, достигнутую в результате смешивания гидролизованной биомассы, полученной с помощью процесса гидролиза органической фракции ТБО, с осадком из УОСВ. В частности, цель способа, предлагаемого в изобретении, заключается в обеспечении нелинейного производства биогаза, при котором в случае подачи в установку сбраживания 20% гидролизованной биомассы достигается увеличение удельной производительности по метану на 340,8% на килограмм удаленной ХПК и на 213,8% на килограмм введенной ХПК. Было также продемонстрировано, что использование гидролизованной биомассы в смеси, подаваемой в установку сбраживания, в которой протекает процесс анаэробного сбраживания, повышает степень гидролиза и, следовательно, способность к биологическому разложению.

В дополнение к улучшению производства биогаза был проведен анализ содержания в нем метана (СН4) как показано в следующей таблице:

Предыдущие результаты демонстрируют улучшение качества получаемого биогаза за счет увеличения процентного содержания гидролизованной биомассы, используемой в установке сбраживания

Наконец, с целью демонстрации синергии, получаемой в результате осуществления способа, предлагаемого в изобретении, было проведено сравнение между производством биогаза, полученного с помощью предлагаемого способа, и производством, которое теоретически могло бы быть получено путем суммирования биогаза, полученного из осадка установки очистки, и биогаза, получаемый из гидролизованной биомассы. Полученные результаты демонстрирует график, представленный на фиг.1. В частности, из данного графика следует, что реальное производство биогаза (непрерывная линия) на 50% превышает максимальное теоретическое производство (прерывистая линия), что эквивалентно теоретической сумме производства биогаза, полученного из обоих субстратов независимо друг от друга (то есть без их смешивания). Это обусловлено улучшениями, полученными в результате добавления гидролизованной биомассы к осадку из установки очистки. В частности, улучшены следующие аспекты:

- состав органического углерода, благодаря чему увеличивается соотношение C/N (как правило, осадок из установки очистки богат азотом и содержит мало углерода),

- содержание питательных микроэлементов, таких как Zn, Со, Fe, K или Р. Тот факт, что реальное производство биогаза при совместном сбраживании на 50% превышает теоретический максимум, демонстрирует синергию, которая возникает при смешивании осадка с гидролизованной биомассой.

Изобретение относится к области природоохранных технологий, в частности к новому способу производства биогаза путем анаэробного совместного сбраживания органических отходов. Способ включает получение гидролизованной биомассы из твердых органических отходов, выбираемых из группы, включающей органическую фракцию твердых бытовых отходов и усваиваемые отходы, органические отходы, образующиеся в результате выборочного сбора твердых бытовых отходов и любую их комбинацию. Причем указанная стадия, в свою очередь, включает первую подстадию, включающю термогидролизную обработку твердых органических отходов, которую предпочтительно проводят при давлении в диапазоне от 1,5 до 4,5 бар и температуре в диапазоне от 120 до 160°С, в результате чего образуется сырая биомасса. Также указанная стадия включает вторую подстадию, которую проводят затем для последующей обработки сырой биомассы с сепарацией инородных материалов, в результате чего образуется чистая гидролизованная биомасса, в которой процентное содержание органического вещества составляет по меньшей мере 90 мас.%, отношение массы летучих твердых веществ к общей массе твердых веществ составляет по меньшей мере 0,6, а общее содержание твердых веществ составляет по меньшей мере 5 мас.%. Способе включает смешивание чистой гидролизованной биомассы, полученной на предыдущей стадии, в количестве от 5 до 65 мас.% с осадком из установки очистки сточных вод в количестве от 35 до 95 мас.%, в результате чего получают смесь с концентрацией твердых веществ, составляющей менее 30 мас.%. Причем указанную смесь подвергают затем процессу кондиционирования для доведения концентрации твердых веществ до значения, составляющего менее 20 мас.%. Также способ включает влажное анаэробное сбраживание смеси, полученной на предыдущей стадии, по меньшей мере в одной установке сбраживания, в результате чего образуются биогаз и дигестат. Причем анаэробное сбраживание проводят в мезофильном режиме при температуре в диапазоне от 25 до 40°С либо в термофильном режиме при температуре в диапазоне от 50 до 60°С и в течение времени гидравлического задержания, составляющего от 12 до 30 дней. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса анаэробного сбраживания. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл.

1. Способ производства биогаза путем анаэробного совместного сбраживания, отличающийся тем, что он включает:

(а) первая стадия - получение гидролизованной биомассы из твердых органических отходов, выбираемых из группы, включающей органическую фракцию твердых бытовых отходов и усваиваемые отходы, органические отходы, образующиеся в результате выборочного сбора твердых бытовых отходов и любую их комбинацию, причем указанная первая стадия, в свою очередь, включает:

i) первая подстадия, включающая термогидролизную обработку твердых органических отходов, которую предпочтительно проводят при давлении в диапазоне от 1,5 до 4,5 бар и температуре в диапазоне от 120 до 160°С, в результате чего образуется сырая биомасса;

ii) вторая подстадия, которую проводят затем для последующей обработки сырой биомассы с сепарацией инородных материалов, в результате чего образуется чистая гидролизованная биомасса, характеризующаяся тем, что процентное содержание органического вещества в ней составляет по меньшей мере 90 мас.%, отношение массы летучих твердых веществ к общей массе твердых веществ составляет по меньшей мере 0,6, а общее содержание твердых веществ составляет по меньшей мере 5 мас.%;

(б) вторая стадия - смешивание чистой гидролизованной биомассы, полученной на предыдущей стадии, в количестве от 5 до 65 мас.% с осадком из установки очистки сточных вод (УОСВ) в количестве от 35 до 95 мас.%, в результате чего получают смесь с концентрацией твердых веществ, составляющей менее 30 мас.%, причем указанную смесь подвергают затем процессу кондиционирования для доведения концентрации твердых веществ до значения, составляющего менее 20 мас.%;

(в) третья стадия - влажное анаэробное сбраживание смеси, полученной на предыдущей стадии, по меньшей мере в одной установке сбраживания, в результате чего образуются биогаз и дигестат, причем упомянутое анаэробное сбраживание проводят в мезофильном режиме при температуре в диапазоне от 25 до 40°С либо в термофильном режиме при температуре в диапазоне от 50 до 60°С и в течение времени гидравлического задержания (ВГЗ), составляющего от 12 до 30 дней.

2. Способ по п. 1, включающий дополнительную стадию, на которой осуществляют утилизацию биогаза путем когенерации, использования в котлах для выработки тепла, либо использования для получения биометана посредством процесса очистки или облагораживания.

3. Способ по п. 1 или 2, включающий дополнительную стадию, на которой осуществляют утилизацию дигестата путем использования в сельском хозяйстве в качестве биоудобрения.

4. Способ по одному из пп. 1-3, в котором твердые органические отходы представляют собой органическую фракцию твердых бытовых отходов и который включает предварительную стадию отделения крупных инородных материалов, имеющих размер, превышающий 80 мм, и/или отделения черных металлов с помощью по меньшей мере одного магнитного сепаратора.