復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于定置型或移動型的實際量產(chǎn)發(fā)電操作，將大量有機(jī)廢棄物利用氣態(tài)生物質(zhì)能發(fā)電裝置轉(zhuǎn)化為電能，并可結(jié)合太陽能、風(fēng)能與微水力能等再生能源，提供一種不需使用市電即可自行運作的系統(tǒng)。其中所述氣態(tài)生物質(zhì)能發(fā)電裝置，可使用食品廢水、畜牧廢水、農(nóng)業(yè)廢棄物等有機(jī)質(zhì)料源產(chǎn)生生物質(zhì)氣體，具有廢棄物回收再利用與產(chǎn)制潔凈能源雙重功效。所述復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，包含有至少一種再生能源裝置，用以轉(zhuǎn)化自然界的能量成為電能；以及一電能控制裝置，其連接所述再生能源裝置與市電電網(wǎng)，用以控制所述再生能源裝置的電能儲存與輸出。
【專利說明】復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種綠色電力【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種結(jié)合氣態(tài)生物質(zhì)能發(fā)電裝 置、風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置、以及微水力發(fā)電裝置的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，而 所述氣態(tài)生物質(zhì)能發(fā)電裝置具有不需市用電力即可自行運作的特征。

【背景技術(shù)】
[0002] 氣態(tài)生物質(zhì)能源泛指氫氣與甲烷，在傳統(tǒng)廢水厭氧處理程序中以甲烷為主，由于 廢水中復(fù)雜的有機(jī)物須被其他細(xì)菌轉(zhuǎn)化為低級脂肪酸(如乙酸、丙酸及丁酸）后，甲烷菌才 能轉(zhuǎn)化成甲烷，但其效率不高。近年使用兩相式發(fā)酵程序逐漸受到重視，其原理將水解、酸 化與甲烷化的三段，分為水解酸化相與甲烷相，前端細(xì)菌快速增長，將廢水中有機(jī)物快速分 解并產(chǎn)生氫氣，后端甲烷則可快速利用前端分解之低級脂肪酸而使反應(yīng)速率提升。
[0003] 在一個能源缺乏且工業(yè)發(fā)達(dá)的國家本就存有待處理的大量有機(jī)廢水的問題，因此 利用產(chǎn)氫微生物（厭氧生物）與甲烷菌分解大量的有機(jī)廢水，不僅可處理長期存在的有機(jī) 廢水問題，且產(chǎn)生氣態(tài)生物質(zhì)能源，實為一值得開發(fā)的技術(shù)。
[0004] 一般廢水處理設(shè)施的電力來源以市電為主，現(xiàn)階段許多再生能源已商品化如太陽 能、風(fēng)能與水力能，如能將所有再生能源整合不需靠化石能源所產(chǎn)生的市電即可自行運作。 或?qū)?，發(fā)電所產(chǎn)生的廢熱回收用以維持生物質(zhì)氣體產(chǎn)生裝置（厭氧發(fā)酵反應(yīng)槽）溫度，而處 理廢水所產(chǎn)生的氣態(tài)生物質(zhì)能源，經(jīng)氣態(tài)發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能與其他再生能源所產(chǎn)生的電 能由電能控制裝置評估回饋給市電電網(wǎng)供給，就可將傳統(tǒng)有機(jī)廢水處理程序升華至電力供 給裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本案解決現(xiàn)有技術(shù)課題在于：針對現(xiàn)有廢水處理設(shè)施的電力來源以市電為主技術(shù) 缺點，提供一種可應(yīng)用于定置型或移動型的實際量產(chǎn)發(fā)電操作，將大量有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為 電能，并可結(jié)合太陽能、風(fēng)能與微水力能等再生能源，提高整體發(fā)電效率的復(fù)合式再生能源 供應(yīng)系統(tǒng)。此外，本實用新型的氣態(tài)生物質(zhì)能發(fā)電裝置，可使用食品廢水、畜牧廢水、農(nóng)業(yè)廢 棄物、廚余等有機(jī)質(zhì)料源產(chǎn)生生物質(zhì)氣體，具有廢棄物回收再利用與產(chǎn)制潔凈能源雙重功 效。
[0006] 本實用新型要解決上述技術(shù)問題及其所采用的技術(shù)手段在于提供：一種復(fù)合式再 生能源供應(yīng)系統(tǒng)，包含有：至少一種再生能源裝置，用以轉(zhuǎn)化自然界的能量成為電能；以及 一電能控制裝置，其連接所述再生能源裝置與市電電網(wǎng)，用以控制所述再生能源裝置的電 能儲存與輸出。
[0007] 在上述所述的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)中，所述至少一種再生能源裝置為綠色電 力，包含有：一氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置、以及至少一種風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置或 微水力發(fā)電裝置。
[0008] 本實用新型為了處理廢水及有機(jī)廢棄物，所述氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置，至少包 含有：一厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置，其利用有機(jī)質(zhì)料源進(jìn)行厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生生物質(zhì)氣體；一氣 體純化裝置，用以對所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生生物質(zhì)氣體進(jìn)行分離、純化及收集處理；一氣體 發(fā)電裝置，用以將氣體純化裝置產(chǎn)生的氣體進(jìn)行燃燒發(fā)電；以及一熱能回收裝置，用以將燃 燒發(fā)電所生成的廢熱回收到所述生物質(zhì)氣體產(chǎn)生裝置。
[0009] 本實用新型為了維持厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置的工作溫度，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置，還 包含有一太陽能加熱裝置，用以產(chǎn)生熱能提供厭氧發(fā)酵反應(yīng)。
[0010] 本實用新型為了有效處理有機(jī)廢水及有機(jī)廢棄物，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置，至少 包含有：糖化反應(yīng)槽，其包含攪拌單元，用以提供混合有機(jī)質(zhì)料源；以及一發(fā)酵反應(yīng)槽，用 以提供厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生物質(zhì)氣體（氫氣或甲烷）與廢液。其中所述糖化反應(yīng)槽所使用料 源為有機(jī)質(zhì)。
[0011] 本實用新型為了提供較佳厭氧發(fā)酵反應(yīng)，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置，更包含有：一營 養(yǎng)鹽反應(yīng)槽，其包含攪拌單元，用以提供有機(jī)質(zhì)料源營養(yǎng)鹽；以及一混合槽，其包含攪拌單 元，用以提供將有機(jī)質(zhì)料源與營養(yǎng)鹽進(jìn)行混合。
[0012] 在本實用新型中，所述的發(fā)酵反應(yīng)槽為利用厭氧菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn) 生氫或甲烷，且可為任何公知的發(fā)酵反應(yīng)槽，例如，但不限于：連續(xù)式攪拌反應(yīng)器 (Continous-Stirred Tank Reactor, CSTR)、厭氧序批式反應(yīng)器（Anaerobic Sequencing Batch Reactor, ASBR)、厭氧折流反應(yīng)器（Anaerobic Baffled Bioreactor, ABR)、擔(dān)體 誘發(fā)式顆粒污泥床（Carrier-Induced Granular Sludge Bed, CIGSB)、上流式厭氧污泥 床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)、膨脹式顆粒污泥床（Expended Granular Sludge Bed, EGSB)、或攬拌式顆粒污泥床（Agitated Granular Sludge Bed, AGSB)。
[0013] 本實用新型為了提供較佳糖化反應(yīng)，上述所述糖化反應(yīng)槽中的有機(jī)質(zhì)料源為人工 基質(zhì)或有機(jī)廢料。所述人工基質(zhì)包含葡萄糖、木糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉或其組合。所述有機(jī) 廢料為有機(jī)廢水及有機(jī)廢棄物。所述有機(jī)廢棄物包含生活污水處理廠的廢水污泥、發(fā)酵相 關(guān)產(chǎn)業(yè)的廢水污泥、制糖業(yè)的廢水污泥、食品工廠的廢水污泥等。
[0014] 本實用新型為了提供較佳純化氣體，上述所述的氣體純化裝置，至少包含有：一氣 液分離器，用以提供分離生物質(zhì)氣體與廢液；以及一氣體純化與收集處理器，用以提供將所 述氣液分離器分離后的氣體做純化與收集處理。
[0015] 在上述的多種再生能源供應(yīng)系統(tǒng)中，其中所述氣體發(fā)電裝置除燃燒發(fā)電外，亦可 以是燃料電池發(fā)電裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)示意圖。
[0017] 圖2為本實用新型厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置與氣體純化裝置示意圖。
[0018] 其中，附圖標(biāo)記說明如下：
[0019] 10風(fēng)能發(fā)電裝置
[0020] 20太陽能發(fā)電裝置
[0021] 30微水力發(fā)電裝置
[0022] 40氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置
[0023] 50電能控制裝置
[0024] 60市電電網(wǎng)
[0025] 41厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置
[0026] 411-糖化反應(yīng)槽
[0027] 412-攪拌單元
[0028] 413-營養(yǎng)鹽反應(yīng)槽
[0029] 414-攪拌單元
[0030] 415-混和槽
[0031] 416-攪拌單元
[0032] 417-發(fā)酵反應(yīng)槽
[0033] 42氣體純化裝置
[0034] 421-氣液分離器
[0035] 422-氣體純化與收集處理器
[0036] 43氣體發(fā)電裝置
[0037] 44熱能回收裝置
[0038] 45太陽能加熱裝置

【具體實施方式】
[0039] 本實用新型為一種可以應(yīng)用于定置型或移動型的實際量產(chǎn)發(fā)電操作，將大量有機(jī) 廢棄物轉(zhuǎn)化為電能，并可結(jié)合太陽能、風(fēng)能與微水力能等綠色電力再生能源的一種復(fù)合式 再生能源供應(yīng)系統(tǒng)。所述復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，除了可以做廢棄物回收再利用外，還可 提供產(chǎn)制潔凈能源的功效。
[0040] 以下以1較佳實施例進(jìn)一步說明本案實用新型的內(nèi)容及其特征，其中圖1顯示本 實用新型復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)示意圖。圖2顯示本實用新型厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置與氣體 純化裝置示意圖。
[0041] 圖1中本實用新型復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，包括有：風(fēng)能發(fā)電裝置10、太陽能發(fā) 電裝置20、微水力發(fā)電裝置30、氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置40、電能控制裝置50及市電電網(wǎng) 60。氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置40包括有：厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置41、氣體純化裝置42、氣體發(fā) 電裝置43、熱能回收裝置44、及太陽能加熱裝置45。
[0042] 圖1中顯示，綠色電力包含有：風(fēng)能發(fā)電裝置10、太陽能發(fā)電裝置20、微水力發(fā)電 裝置30及氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置40等再生能源裝置將產(chǎn)生的電能由電能控制裝置50 評估回饋給市電電網(wǎng)60。氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置40所需電力則由風(fēng)能發(fā)電裝置10、太 陽能發(fā)電裝置20、微水力發(fā)電裝置30或本身發(fā)電提供，可以在不需靠化石能源所產(chǎn)生的市 電即可自行運作。氣體發(fā)電裝置43燃燒廢熱則通過熱能回收裝置44回收再提供熱能給厭 氧發(fā)酵反應(yīng)裝置41 ;厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置41所需熱能也可以由一太陽能加熱裝置45提供， 而可以完全不需使用市電電網(wǎng)60供應(yīng)電力發(fā)熱。
[0043] 圖2顯示本實用新型厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置41，包含有：一設(shè)置在糖化反應(yīng)槽411內(nèi) 部的攪拌單元412、一設(shè)置在營養(yǎng)鹽反應(yīng)槽413內(nèi)部的攪拌單元414、一設(shè)置在混合槽415 內(nèi)部的攪拌單元416、以及一發(fā)酵反應(yīng)槽417。
[0044] 圖2中糖化反應(yīng)槽411與營養(yǎng)鹽反應(yīng)槽413連通混合槽415可以將有機(jī)料源與營 養(yǎng)鹽注入混合槽415中攪拌混合，混合槽415連通發(fā)酵反應(yīng)槽417,發(fā)酵反應(yīng)槽417可以利 用厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生生物質(zhì)氣體。
[0045] 圖2中氣體純化裝置42,包含有：一氣液分離器421及一氣體純化與收集處理器 422。氣液分離器421可以將厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生生物質(zhì)氣體分離成生物質(zhì)氣體及廢液，廢液 可由氣液分離器421排出，生物質(zhì)氣體再由氣體純化與收集處理器422進(jìn)行純化與收集處 理形成氫或甲烷氣體，氣體純化裝置42所形成的氫或甲烷氣體再提供給氣體發(fā)電裝置43 燃燒發(fā)電如圖1所示。另外所述氣體發(fā)電裝置43也可以使用氫燃料電池做為燃料電池發(fā) 電裝置。
[0046] 圖2中所示發(fā)酵反應(yīng)槽417主要是利用厭氧菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生氫或甲烷 生物質(zhì)氣體，所述發(fā)酵反應(yīng)槽417可以為連續(xù)式攪拌反應(yīng)器（Continous-Stirred Tank Reactor，CSTR)、厭氧序批式反應(yīng)器（Anaerobic Sequencing Batch Reactor，ASBR)、 厭氧折流反應(yīng)器（Anaerobic Baffled Bioreactor, ABR)、擔(dān)體誘發(fā)式顆粒污泥床 (Carrier-Induced Granular Sludge Bed, CIGSB)、上流式厭氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)、膨脹式顆粒污泥床（Expended Granular Sludge Bed, EGSB)、或攬 拌式顆粒污泥床（Agitated Granular Sludge Bed, AGSB)。
[0047] 圖2中所述糖化反應(yīng)槽411中的有機(jī)料源為人工基質(zhì)或有機(jī)廢料。所述人工基質(zhì) 為葡萄糖、木糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉或其組合。所述有機(jī)廢料為有機(jī)廢水及有機(jī)廢棄物。所 述有機(jī)廢棄物包含廚余、生活污水處理廠的廢水污泥、發(fā)酵相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廢水污泥、制糖業(yè)的 廢水污泥、食品工廠的廢水污泥或其他廢水污泥。
[〇〇48] 綜上所述，僅為本實用新型1較佳實施例，舉凡應(yīng)用本實用新型說明書及申請專 利范圍所為的等效結(jié)構(gòu)變化，仍應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，該復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)包含有： 至少一種再生能源裝置，用以轉(zhuǎn)化自然界的能量成為電能；以及一電能控制裝置，其連接所 述再生能源裝置與市電電網(wǎng)，用以控制所述再生能源裝置的電能儲存與輸出， 其中，所述至少一種再生能源裝置為綠色電力，包含有：一氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置、 以及至少一種風(fēng)能發(fā)電裝置、太陽能發(fā)電裝置或微水力發(fā)電裝置， 其中，所述氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā)電裝置至少包含有：一厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置，其利用有機(jī)質(zhì) 料源進(jìn)行厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生生物質(zhì)氣體；一氣體純化裝置，用以對所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生 生物質(zhì)氣體進(jìn)行分離、純化及收集處理；一氣體發(fā)電裝置，用以將氣體純化裝置產(chǎn)生的氣體 進(jìn)行燃燒發(fā)電；以及一熱能回收裝置，用以將燃燒發(fā)電所生成的廢熱回收到所述厭氧發(fā)酵 反應(yīng)裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣態(tài)生物質(zhì)能源發(fā) 電裝置，還包含有一太陽能加熱裝置，用以提供熱能給厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置， 至少包含有：糖化反應(yīng)槽，其包含攪拌單元，用以提供混合有機(jī)質(zhì)料源；一發(fā)酵反應(yīng)槽，用 以提供厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生生物質(zhì)氣體與廢液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)裝置， 還包含有：一營養(yǎng)鹽反應(yīng)槽，其包含攪拌單元，用以提供有機(jī)質(zhì)料源營養(yǎng)鹽；以及一混合 槽，其包含攪拌單元，用以提供將有機(jī)質(zhì)料源與營養(yǎng)鹽進(jìn)行混合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)酵反應(yīng)槽為連續(xù) 式攪拌反應(yīng)器、厭氧序批式反應(yīng)器、厭氧折流反應(yīng)器、擔(dān)體誘發(fā)式顆粒污泥床、上流式厭氧 污泥床、膨脹式顆粒污泥床、或攪拌式顆粒污泥床中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述糖化反應(yīng)槽中的有 機(jī)質(zhì)料源為人工基質(zhì)及有機(jī)廢料中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述人工基質(zhì)包含葡萄 糖、木糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述有機(jī)廢料為有機(jī)廢 水及有機(jī)廢棄物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述有機(jī)廢棄物為生活 污水處理廠的廢水污泥、發(fā)酵相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廢水污泥、制糖業(yè)的廢水污泥及食品工廠的廢水 污泥中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體純化裝置，至 少包含有：一氣液分離器，用以提供分離生物質(zhì)氣體與廢液；以及一氣體純化與收集處理 器，用以提供純化與收集處理所述氣液分離器分離后的氣體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合式再生能源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體發(fā)電裝置為燃 料電池發(fā)電裝置。
【文檔編號】C12M1/107GK203883489SQ201420135015
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】林秋裕, 林屏杰, 賴奇厚, 陳晉照, 朱正永, 呂晃志, 吳爵承 申請人:逢甲大學(xué)