用于进行微生物处理的设备及方法
【专利摘要】本发明提供了一种对散状材料进行微生物处理的方法和设备，其中，将大量散状材料装载到形成生物槽一部分的防水内衬中，所述生物槽包括传热装置，其位于所述散状材料之下和/或位于生物槽体积之内。通过周期性或间歇性地将水分配到所述散状材料以控制所述散状材料的水分含量，以便借助微生物提高所述散状材料内的微生物活性，所述微生物为所述散状材料内自然产生或根据所期望的结果被选择并导入所述散状材料。渗滤液回收装置用于收集从所述散状材料排出的渗滤液。监控所述散状材料内的温度及控制温度以便使其升高或降低以接近其目标温度，该目标温度与提高所述散状材料内存在的微生物的活性相关。该设备包括具有电子微处理器的控制器，所述控制器具有与温度检测器和水分检测器相关的输入端。优选该设备包括太阳能供电的热能和电能单元。
【专利说明】用于进行微生物处理的设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对散状材料(bulk materials)进行微生物处理的节能的设备和方法，所述散状材料如土壤、沙子、粒状矿石、水、有待进行生物处理的细分(sub-divided)的生物可降解废料，以及其它可能的能够微生物处理的细分的散状材料。
[0002]本发明具体地但不是唯一地涉及能量充足的微生物处理，特别是利用自我维持的低成本槽内的可再生能源，其中使用生物处理来处置散状材料以便将它们净化或生物转化为更环保的产物或从中提取成分。该生物处理优选地涉及使用自然产生的微生物群/生物群落以便在散状材料内获得所需的生物活性。该微生物群落可以包括古细菌、真核生物，甚至病毒群落。
[0003]在一个重要的应用中，本发明旨在对于污染的土壤、水或沙子的生物修复，例如被溢出的石油产品(诸如石油或汽油、航空燃料、柴油燃料)或其它外来污染物所污染。
[0004]在本发明的许多方面，使用本发明能够以高效方式对出现散状材料的附近地区进行节能的微生物处理，从而通过使用再生能源改善某些情况下的碳排放。
【背景技术】
[0005]众所周知，许多有益的微生物处理，特别是细菌处理，自然地发生，并且每个不同处理都涉及不同种/属的细菌的活性。然而，相关细菌中的催化速度也依赖于当时的物理-化学条件，特别是与温度和所处理的散状材料中存在的水分和氧气有关。
[0006]因此，已经提出了许多不同的微生物处理，其中对于环境条件的至少某些控制是用于加速微生物活性。
[0007]而且，已经提出将所谓的“生物槽”(bio-cell)用于燃料/烃类污染的土壤现场的生物修复，并且其中以空气的形式供应氧气。
[0008]大量各种人类活动导致如在采矿、工业和农业领域的污染，通常每种都会产生需要处置的相关废料。
[0009]任何具有污染的场所都有道义(若非出于法律义务)从多种处理选项中以功效和成本为主要因素进行选择而作出决定。对于例如土壤等散状材料，很多国家几乎不考虑原位或现场的方法，尽管这些方法往往成本更低并且能够以较短的时间框架内完成且风险较小。
[0010]在这方面，美国海军技术数据表TDS-2017-ENV (第2次修订版)中描述了这样的生物槽，其中可以利用添加水分和养分(例如氮和磷)来增强微生物活性，并且对于从在较大型容器中被处理的土壤中去除渗滤液做出了规定。该生物槽还用于通过使废气通过颗粒活性碳吸附系统来提取所释放的挥发性有机化合物。虽然提供了有效的生物修复手段，然而该出版物中所描述的生物槽耗能，并因此具有与之相关的相当大的运行成本。此外，这些生物槽在环境温度下工作，所述微生物活性与当时的温度相关。以至于，在冬季几个月中的温度大幅降低的某些天气情况下，生物修复现场在该年最冷的时段期间需要被关闭。
[0011]应该注意，用于烃类降解的较为熟知的微生物处理是需氧的，其常见原因是有许多厌氧和甚至缺氧微生物，它们能够有效地生物修复土壤以及从细分矿石或类似物中提取有价值的组分。
[0012]需要一种对散状材料进行微生物处理的方法，其中所述微生物处理是在增强微生物活性的条件下进行，因此，作为一般规则，减少微生物处理所用的时间来实现预定的结
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[0013]用于对具有上文所概述的通性的散状材料进行微生物处理的这类生物槽应当具有令人满意的成本效益。这类应用于散状材料的生物槽将优选地但不是必须地利用原位群落和微生物种类的代谢功能。这类生物槽将优选能够相对容易地从一个地点移动到另一个地点。
[0014]还优选地，一种用于进行微生物处理的方法和装置，其中进行处理的一个目的是为了在至少特定情况下减少生态足迹(ecological footprint),具体但不排它地,在生物降解领域中。
[0015]用于进行这种微生物处理的方法和装置，优选使用利用反馈数据来调整进料或物理化学参数以提高生物修复或生物活性的非现场控制(offsite control)或PLC控制。
【发明内容】
[0016]根据本发明的第一方面，提供了一种对散状材料进行微生物处理的方法，其中，将大量散状材料装载到形成生物槽一部分的防水内衬中，所述生物槽包括传热装置，所述传热装置位于所述散状材料之下和/或位于生物槽体积之内，其中，通过周期性或间歇性地将水分配到所述散状材料以控制所述散状材料的水分含量，以便借助微生物提高所述散状材料内的微生物活性，所述微生物为所述散状材料内自然产生或根据所期望的结果被选择并导入所述散状材料，以及渗滤液回收装置，其在使用时用于收集从所述散状材料排出的渗滤液，其中，监控所述散状材料内`的温度和根据需要加热或冷却所述传热装置，以便控制其温度，使散状材料的温度接近其目标温度，该目标温度与提高所述散状材料内存在的微生物的微生物活性相关。
[0017]本发明的第一方面的进一步的特征，限定了所述微生物选自好氧，厌氧和缺氧类型；在好氧微生物的情况下，所述传热装置对进入进气装置内的空气进行加热或冷却，之后通过进气装置将其排入所述散状材料内，所述进气装置体现为热交换器，其中，根据由来自热源并通过所述热交换器循环流动的流体的温度，对进入所述进气装置内的空气进行加热或冷却；在需要冷却空气的情况下，利用合适的空调冷却；限定了所述传热装置包括具有热含量的由大量碌石和颗粒组成的热沉(heat sink),旨在所述热源或冷却源停止工作时保持普遍均匀的温度；以及限定了所述加热源或冷却源是可再生能源类型的加热源或冷却源，具体为太阳能吸热设备，最具体地为具有多个倾斜的真空吸热管的太阳能吸热设备。
[0018]本发明的第一方面的进一步的特征，限定了所述目标微生物活动所需要的养分，除了空气中所含的氧之外一般为氮和磷，可选择地以固体材料的形式在将大量散状材料装载到所述生物槽的同时加入；限定了可替换地，或者额外，根据需要，借助分配到所述散状材料内的水来添加养分；限定了通过喷洒在所述散状材料的上表面来将水分配到所述散状材料；限定了所述水是循环利用的渗滤液，可选地与补偿水一起加入，添加的所述补偿水用于补偿损耗或用于补偿被去除的渗滤液流；限定了监控该渗滤液的养分含量，以及在渗滤液循环流动的情况下可能需要添加养分；以及限定了监控所述散状材料的水分含量，根据检测的水分含量控制分配到所述散状材料内的水。
[0019]本发明的第一方面的进一步的特征，还限定了所述整个所述方法可选地在封闭环境中进行，方便地在适宜的被遮盖的隧道中进行，其中所述隧道与所述生物槽的防水内衬一起形成封闭体；限定了所述封闭环境具有出气口，可选地装配有用于从离开所述封闭环境的气体中提取能量的螺旋钻或涡轮；限定了任何排出的气体流经适当的净化器以去除其中任何有害成分；以及限定了与所述隧道相关联的伸缩隔离盖，用于根据外部环境温度选择性控制经过所述隧道壁的热损耗。
[0020]根据本发明的第二方面，提供了用于进行上述定义的方法的生物槽形式的设备，其包括:防水内衬；使用时适于由大量散状材料覆盖的传热装置；进水装置，其包括流量调节装置，通过所述流量调节装置能够将水周期性或间歇性地分配到支撑在所述防水内衬之上的散状材料内；至少一个水分检测器，用于检测所述容器内散状材料的水分含量；渗滤液回收装置，使用时用于收集从支撑在所述防水内衬之上的散状材料所排出的渗滤液；以及至少一个温度检测器，用于检测支撑在所述防水内衬之上的散状材料内的温度；其中在使用时，根据需要设置所述传热装置，以调节被支撑在所述防水内衬上的散状材料的温度。
[0021]根据本发明的第二方面的进一步特征，限定了所述设备包括具有电子微处理器的控制器，所述控制器具有与所述至少一个温度检测器和所述至少一个水分检测器相关的输入端；限定了所述控制器具有根据所述至少一个温度检测器所检测的温度控制流向所述传热装置的加热流体或冷却流体的输出端；限定了在使用好氧微生物的情况下，所述传热装置加热或冷却进入进气口内的空气，之后通过进气装置将其排入所述散状材料，其中所述进气装置体现为热交换器，根据来自热源或冷却源通过所述热交换器循环流动的流体的温度，对进入到所述进气装置 的空气进行加热或冷却；限定了所述控制器具有根据所述至少一个水分检测器的输出控制流向进水装置的水流的输出端；限定了所述设备包括养分检测器，用于检测所述渗滤液中的养分，其中，所述控制器具有输入端，用于接收来自所述养分检测器的输出以及，在所述渗滤液被循环利用的情况下，用于使所述控制器可选地控制将养分添加到被供应到所述进水装置的水/渗滤液；以及，限定了所述控制器与电源相关联，该电源包括电池单元和用于给所述电池单元充电的太阳能电池装置。
[0022]本发明的第二方面的进一步特征，还限定了所述热交换器形成进气装置的一部分，在使用时，所述热交换器从可再生能量转换单元方便地接收被加热的流体，特别地为加热流体的太阳能转换单元，具体地可以为多个真空太阳能热量收集管或可替换的热收集板，任一种类型通常用于加热水；限定了所述传热装置被具有热含量的大量的砾石或颗粒操作性地围绕，旨在在所述热源停止工作期间，作为热沉的作用，以保持升高的温度；以及限定了所述设备包括土工织物层，用于将所述散状材料与所述热沉和进气装置分离。
[0023]本发明的第二方面的附加的特征，限定了所述设备包括防渗板材，所述防渗板材优选为隧道的形式，所述隧道连同覆盖板材料和所述容器的内衬一起完全封闭所述生物槽从而形成所述生物槽的全封闭体，所述生物槽具有可选的气体排出口，在这种情况下，可以提供与所述排出口相关联的螺旋钻或涡流，用于从离开所述封闭环境的气体中提取能量，并且可选地提供净化器，用于去除其中的有害成分；以及限定了与所述隧道相关联的伸缩隔离盖，用于根据当时的外部温度选择性控制经过所述隧道壁的热损耗，其中，可以设置所述控制器，以根据通过外部温度传感器馈送到所述控制器的环境温度，自动调节所述伸缩隔离盖的位置。
[0024]应当理解，在某些情况中，增加的热量来自可再生能源和用于操作所述控制器的电能，并且任何制冷或空调装置来自相同或不同的可再生能源，则整个设备是独立的设备，不需要任何其它能量输入。因此，在最坏的情况下，由本发明提供的设备为碳零排放，以及作为一般规则，至少在生物修复应用中，所述设备在使用时有助于减少生态足迹。
[0025]利用直流电流的优点之一是，太阳能光伏电池的天然产物是直流电流，利用电池来存储该电能保留了直流电流的特性。因此，适合采用直流马达和泵来间歇性供水，可选地含有加入的养分，并且在好氧微生物系统情况下提供空气。还注意到，节能直流空调机目前更常用，并且使用这类空调机或类似冷却装置可能适合用于在环境温度高的区域中控制温度，例如在一些沙漠地区，这里的环境温度可能高过相关微生物生长的理想温度。
[0026]利用直流的另一个优点是，当使用脉冲流是有利的情况下，可以方便地使用脉冲流。脉冲流有很多种不同的好处，例如提供养分时预防生物热点(biological hotspots)。
[0027]在该生物槽内采用任何类型的人工照明的情况下，所述灯可以以任何适当的方式切换，包括短脉冲时间周期。例如，这种灯可以是合适性质的发光二极管(LED)。
[0028]本发明可以适用于生物修复处理，例如修复石油产品所污染的土壤，水，重金属和沙子，修复石油产品所污染的沙子是本发明的一个特别重要的应用。
[0029]然而，可以设想，本发明也可以应用在许多其他情况，如从含有价金属和矿物的矿石中有价金属和矿物的细菌浸出。
[0030]可以理解，本发明的方法和设备可借助双向通信设备的配合进行远程操作，在这种情况下，可以使用现场通信设备向远程通信设备传递当前控制变量，且根据需要，利用远程通信设备发回控制信息以改变一个或多个处理变量。
0031]当然，它也可以采用单向的通信装置，其中现场的状态信息可以被发送至非现场的接收机，负责人可以借助任何可用的手段采取适当的行动。
[0032]在许多情况下，实施本发明减少了至少许多不同的可生物降解的废料的生态足迹。
[0033]为了可以更充分地理解本发明，下文将结合附图对其更详细地讨论。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图中:
[0035]图1是系统示意图，显示了部分为截面的容器和与其相关联的设备的其它部件；
[0036]图2是该容器的平面图，图示了所述容器被逐一剥离的各个层；
[0037]图3是所述设备的热交换器的一部分长度的示意性的截面图；以及
[0038]图4是类似于图1的系统示意图，但显示了适合于厌氧或缺氧微生物生长的一种系统，并进一步显示了本发明的另一变型。
【具体实施方式】
[0039]在如图1至图3所示的本发明的该设备的实施例中，一种用于对诸如石油产品所污染的土壤进行生物修复处理的生物槽，包括大型的容器1，其大小通常适合容纳适当量的土壤，例如5至20立方米。该容器可以为适当大小的常规的箕斗或顶部被移除的适当的集装箱，当然，或可以为，甚至为某目的而定制的任何其它合适大小的容器。可以使用极长的隧道，该隧道可以自支撑或者可以位于至少部分挖掘地球表面而形成的临时或永久的沟内，当然，这也属于本发明的范围。
[0040]这种长形的生物槽长度为数米，并能达到100米甚至300米，这取决于便利性和环境。
[0041]回到本发明的本实施例，该容器的底部2覆盖有一层沙3，沙的顶部放置防水内衬4，其通常为适当规格的黑色聚乙烯板材。使用防水板的最重要的目的在于防止任何潜在的毒性或有害液体从该生物槽内逸出，所以用沙防止该容器底部上的任何硬质不均匀性刺透防水板。
[0042]该防水板上面是进气口和热交换器组件的组合体5，其包括至少一个大直径的塑料分配管6，该分配管的下表面具有穿孔，形成通向该容器的出口。这种穿孔的布置确保任何土壤或碎屑不会在重力影响下从顶部进入该分配管。根据该容器的尺寸和该设备的各部件的物理布置，可以有不止一个这种大直径的分配管，在这种情况中，可以想到它们通常被设置为相对于彼此横向隔开的平行关系。
[0043]如图3所示，直径较小的进气管7，也开有孔，通常同心地位于该分配管内。该进气管相对于该分配管的内表面通过螺旋缠绕的加热器管8间隔开，在使用中，流经该加热器管的热水是循环的，用于提升经过进气口和热交换器组件的空气的温度。当然，在需要冷却的情况下，冷水也可以同样的方式循环以便冷却经过该热交换器的空气。由太阳能热水器11通过循环泵12向该螺旋缠绕的加热器管供应热水，该循环泵使水在包括储存罐13的封闭的回路内循环。
[0044]下文更全面地叙述向该进气管提供空气。
[0045]该进气口和热 交换器组件的组合体由砾石的渗透体14所覆盖，该渗透体用于以热沉的方式保存热量以便该生物槽的温度不会随着较高和较低的日夜温度而产生过大波动，在下文中将变得更加清楚。并且，砾石渗透体的渗透性能够使空气在所处理的散状材料下均匀分布，在本实施例中散状材料为污染的土壤。
[0046]在砾石渗透体之上是土工织物层15，使用时，用于防止在该生物槽内处理的散状材料(在本实施例中为土壤，用标号16表示)进入砾石渗透体或者进气口与热交换器组件的组合体内。
[0047]应该理解的是，处理的散状材料被引入容器中的防水内衬内，该防水内衬延伸到该容器的侧壁上方以形成围绕散状材料的完全防水。通常采用合适类型的机械铲(例如前端装载机)将散状材料逐渐放入该容器内。在装载过程中，将用于检测该容器内的散状材料的水分含量的至少一个水分检测器17埋在散状材料内的一个或多个合适的位置。类似地，将用于检测容器内的散状材料内适当位置处的温度的至少一个温度检测器18也埋在散状材料中。
[0048]同样在装载过程中，根据在该生物槽中将进行的特定的微生物处理的需要，可添加任何固态养分，所述固态养分通常为含有适当比例的磷和氮的肥料的形式。
[0049]成排喷头21的形式的入水口装置被设置在该容器中的散状材料的上表面之上，以便能够将可以含有溶解的养分和任何其他有益组分的水，周期性地或间歇性地喷洒在该容器内的散状材料上。在这方面上，对本领域的技术人员来说很显然，通过该系统循环的水的量不应过多，而是应该旨在使该散状材料内的水分保持在令人满意的水平，适合于所需的最佳微生物活性。
[0050]该水循环装置包括渗滤液泵22，其在使用中用于将渗滤液从该容器中的散状材料中排出，并将其送回到供水箱23，借助供水泵24将水从供水箱23泵送到喷头。根据容器底部的防水内衬内的渗滤液的水平来启动该渗滤液泵。要说明的是，为了将渗滤液再循环到该供水箱，至少防水内衬并且可能还有该容器的底部，优选为倾斜，使得所述渗滤液泵可以位于最下部的位置。
[0051]整个生物槽可以被形成为包括防渗板材的隧道25，该防渗板材与该容器的内衬配合以便将该生物槽完全封闭在配合的防水板材内。标号26表示的出口被设置用于使废气从该封闭环境排出。鼓风机27协助去除废气，并将它们循环到进风口和热交换器组合体或者将它们排出，根据情况，可以经由净化器28 (例如活性碳过滤器)排出。
[0052]如果需要，可以提供三通阀29来控制废气流以及(如果需要的话，可选地)分开废气流。可以根据由附加传感器30所检测到的气体性质来控制三通阀，该附加传感器可以是被称为气味传感器的通用类型的传感器。此外，可以提供一个可选的能量回收装置，例如螺旋钻或涡轮类型的旋转装置31，用于从经该净化器排出的废气中回收能量。
[0053]如果需要，可以使用附加的鼓风机32，用于引入附加的空气。
[0054]为了进一步使该生物槽系统内保持温暖，可以提供位于该隧道的内部或外部的可伸缩的隔热盖35，用于在例如夜间或冬季的较寒冷的时期使该生物槽内保持温暖以控制热损失。
[0055]通常用标号36表示的控制器具`有:电子微处理器和用于连接到所述温度检测器18和水分检测器17的输入端；以及太阳辐射检测器37 ;可能存在的任何附加的传感器30 ；外部环境温度探测器38以及无线通信设备，例如SMS，或其它数据包生成单元39，该数据包生成单元能够与远程通信设备通信，例如负责运行该生物槽的人员的移动电话40。最佳地，两个通信设备都能双向交互，以便可以将控制设置从远程通信设备传送到该控制器，而不需要负责运行该生物槽的人员亲自探视该装置。当然，要求人员亲临生物槽现场的其它维护也可能是有需要的。
[0056]该控制器还具有:多个输出端，用于控制所述循环泵12，该循环泵根据温度检测器18所检测的温度控制从太阳能热水器流向热交换器的热水；供水箱23，该供水箱根据水分检测器17的输出对流向喷头21的水流进行控制；鼓风机27，其根据附加传感器30的输出，该附加传感器可以为气味传感器；以及自动位置调节机构(未显示)，用于自动调整所述可伸缩的隔热盖35的位置。
[0057]本发明的一个特别的特征是整个生物槽装置是自给自足的并且自通电，为此，该控制器由电源供电，该电源包括电池单元41和太阳能电池(光伏电池)42以及用于对所述电池单元充电的相关电路。设计该太阳能电池和电池单元，以便它们也可给鼓风机27以及构成该系统一部分的所有泵供电，使得该整个生物装置为自通电。当然，应当记住，使散状材料增温以刺激微生物生长所需要的热量由可再生能源提供，在本实施例中，由太阳能热水器11提供。
[0058]本发明的该设备也可以包括养分检测器45，用于检测渗滤液或供应到喷头的水的养分，在这种情况下，该控制器具有用于该养分检测器输出的输入端，并且如果渗滤液是循环使用的，该控制器具有用于控制在储存罐内或在标号46标记的管道内向水/渗滤液添加养分的控制输出端。
[0059]应当理解，在使用时，上述设备可以用于在散状材料上进行宽范围的微生物处理，可以高效地利用对水分含量、温度、养分供应、微生物种类选择和其它旨在优化微生物活性的过程变量的自动控制，以便加速微生物处理，特别是但不排他地，加速微生物生物修复处理。
[0060]该控制器可以被设置成保存预定的历史周期的数据，并借助SMS系统向责任人员的移动电话发送适当的消息。因此，该完全独立的系统具有用于实现全面的技术、物理和生物控制的通信基站。一旦该系统建立用于特定功能，则它具有低的操作技能要求。该系统适用于固体或液体的系统，并且甚至可以适用于气相系统。
[0061]现场历史数据可以被用来指导生物槽和使用的各种参数。可以以任何期望的方式监控污染物或生物矿物的浓度以及稳定性。一段时间内恢复的数据可被用于优化生物槽参数。如果很少或没有历史数据可用，则生物槽允许在优化之前进行现场处理的模拟过程，并且这能够获得关于自然衰减，羽流发展(plume development)及其降解以及其它变量的附加信息。数据可以被恢复，并根据地形、微生物系统发展、地质学、地球化学、气候等进行分类。这些环境参数可以用于管理该生物槽的可变条件。
[0062]该生物槽可以用于综合分析，其包括确定所关注的污染物的浓度是否在时间和空间上都是稳定的或正在下降。
[0063]因此，该系统可以用于定义有利的生物化学和地球化学环境。这意味着可以确定有利于所关注的污染物的降解 的氧化还原条件，氧水平，电子供体和受体的浓度，包括物理化学参数，PH值，最佳温度，水活性等。在生物槽内，可以模拟和评估综合的微生物多样性及其动态特性。
[0064]当然，建立一种新的特制的微生物群落能将降解速率增加到某一点，在该点处速率是足够的或优化的。
[0065]该系统的适应性是独特的特征，因此并不排除极端环境条件和极端环境反应。可以设想到，在本发明的系统中，已经预见了可能出现高浓度的污染物，会提高污染物溶解度的高温，放射性，以及惰性矿物提取物。
[0066]基于DNA的工具已经被用来监测复杂群落中的微生物多样性。由于采矿、工农业活动以及相关联的废物处理所造成的环境是独特的，培养该细菌通常是极具挑战性的。由于不能在复杂的环境中培养所有的微生物，因此，需要使用独立的培养方法。因此，针对受影响环境的土壤、地下水和废物样本，已经专门开发了标准化方法和程序。
[0067]在受控条件下将样品送到实验室，在实验室，可以使用靶定生命的所有3大领域(真核生物，酵母和真菌等，原核生物，细菌和古细菌)的探针,通过指数增长遗传起始材料(DNA)的靶定区域(PCR扩增)，来进行微生物的多样性评估。然后可以对所产生的片段实施专门的电泳技术，该电泳技术用于根据组分差异分离这些片段。统计分析提供了一种微生物多样性迁移的比较和测量方法。
[0068]这种经济有效、环保的技术能够将催化加速数倍而不会产生任何附加成本。
[0069]图4示出的设备类似参照图1所述的设备，其中相同部件采用相同的附图标记。但是，图4中所示的设备的热交换器被替换为简单的热交换器51，用于在厌氧或缺氧微生物的情况下，直接将热(或冷)传递到砾石渗透体14或类似物。当然，在没有砾石渗透体时，可以将该热交换器直接埋在土壤16内，这应当是合适的。
[0070]图4还显示了制冷或空调单元52，对于好氧微生物的例子，该制冷或空调单元52可以用来冷却空气，或者对于厌氧或缺氧微生物的例子，制冷或空调单元52可以用来冷却水，在这些情况下，周围环境温度过高，冷却土壤一定程度上是有利的。如果相应地选择电池和光伏电池，某些种类的能量高效的直流电空调器被认为是合适的并且适合于此目的。
[0071]因此，可以设想，所述设备也可以用于细菌金属提取处理，并进一步用于堆肥过程(composting procedures) 。
【权利要求】
1.一种对散状材料进行微生物处理的方法，其中，将大量散状材料装载到形成生物槽一部分的防水内衬中，所述生物槽包括传热装置，所述传热装置位于所述散状材料之下和/或位于生物槽体积之内，其中，通过周期性或间歇性地将水分配到所述散状材料以控制所述散状材料的水分含量，以便借助微生物提高所述散状材料内的微生物活性，所述微生物为所述散状材料内自然产生或根据所期望的结果被选择并导入所述散状材料，以及渗滤液回收装置，其在使用时用于收集从所述散状材料排出的渗滤液，其中，监控所述散状材料内的温度和根据需要加热或冷却所述传热装置，以便控制其温度，使散状材料的温度接近其目标温度，该目标温度与提高所述散状材料内存在的微生物的微生物活性相关。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微生物是好氧微生物，并且所述传热装置对进入进气装置内的空气进行加热，之后将其排入所述散状材料，其中所述进气装置体现为热交换器，所述热交换器由来自适当热源并通过所述热交换器循环流动的流体所加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述微生物为厌氧微生物。
4.根据前述任一权利要求中所述的方法，其中，所述传热装置包括由具有热含量的大量的砾石或颗粒组成的热沉，旨在所述热源停止工作时保持升高的温度。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，目标微生物活动所需的养分在所述大量散状材料装载到所述生物槽的同时以固体材料的形式加入或/和借助分配到所述散状材料中的水而加入。
6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，通过将水喷洒在所述散状材料的上表面，从而使水分布到所述散状材料内，其中，所述水是循环利用的渗滤液连同任何补偿水，添加的所述补偿水用于补偿损耗或用于补偿被去除的渗滤液流。
7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，监控所述渗滤液的养分含量，并且根据需要向循环流动的渗滤液中添加养分。
8.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，监控所述散状材料的水分含量，根据检测的水分含量控制分配到所述散状材料内的水。
9.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，整个所述方法在封闭环境中进行，所述封闭环境的一般形式为适合的隧道，其中所述隧道与所述生物槽的防水内衬一起形成封闭体。
10.用于进行上述定义的方法的生物槽形式的设备，其包括:防水内衬，使用时适于被大量散状材料覆盖的传热装置；进水装置，其包括流量调节装置，通过所述流量调节装置能够将水周期性或间歇性地分配到支撑在所述防水内衬之上的散状材料内；至少一个水分检测器，用于检测所述容器内散状材料的水分含量；渗滤液回收装置，使用时用于收集支撑在所述防水内衬之上的散状材料所排出的渗滤液；以及至少一个温度检测器，用于检测支撑在所述防水内衬之上的散状材料内的温度；其中在使用时根据需要，设置所述传热装置以调节支撑在所述防水内衬之上的散状材料的温度。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述设备包括具有电子微处理器的控制器，所述控制器具有与所述至少一个温度检测器和所述至少一个水分检测器相关的输入端；其中所述控制器具有用于根据所述至少一个温度检测器所检测的温度来控制流向所述传热装置的加热流体或冷却流体的输出端；所述控制器还具有用于根据所述至少一个水分检测器的输出来控制流向所述进水装置的水流的输出端。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所使用的微生物是好氧微生物，并且所述传热装置包括热交换器，由此根据来自热源并通过所述热交换器循环流动的流体的温度，对进入到进气装置的空气进行加热。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述控制器还包括用于接收养分检测器的输出的输入端，所述养分检测器用于检测所述渗滤液中的养分，并且，在所述渗滤液被循环利用的情况下，所述控制器具有用于控制将养分添加到被供应到所述进水装置的水/渗滤液的输出端。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的设备，其中，所述控制器与电源相关联，所述电源包括电池单元和用于给所述电池单元充电的太阳能电池装置，所述热交换器连接至太阳能热水器组件，以加热所述热交换器。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的设备，其中，所述传热装置被具有热含量的大量的砾石或颗粒所包围，旨在所述热源停止工作期间，所述砾石或颗粒作为热沉，使进入的空气保持升高的温度。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的设备，其中，所述设备包括防渗板材形成的隧道，所述隧道利用所述板材和所述容器的内衬一起封闭所述生物槽而形成所述生物槽的全封闭体，并且其中提供排气口，其中，还提供有任何可用于除去所排气体中的任何有害组分的合适的净化器，和可选的提供有用于从离开所述封闭环境的气体中提取能量的螺旋钻或涡轮。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的设备，其中，伸缩隔离盖与所述隧道相关联，用于根据当时的外部环境温度选择性控制经由所述隧道壁的热损耗，其中，设置控制器，用于根据由环境温度传感器馈送给所述控制器的环境温度，自动调整所述伸缩隔离盖的位置。.
【文档编号】C10G32/00GK103443037SQ201280014171
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年2月2日 优先权日:2011年2月2日
【发明者】约翰·伊拉斯谟, 伊斯塔瑞赛·凡赫尔登 申请人:自由州大学