CN101386556A

CN101386556A - 保温式有机废物干式厌氧发酵系统

Info

Publication number: CN101386556A
Application number: CNA2008102252285A
Authority: CN
Inventors: 申欢; 文一波; 王凯; 李天增; 宁桂兴
Original assignee: Beijing Sound Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Beijing Sound Environmental Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: CN101386556B

Abstract

本发明公开一种保温式有机废物干式厌氧发酵系统，包括：发酵罐、换热装置、供热装置、控制阀、循环泵、测温装置和控制装置；换热装置，设在发酵罐上，通过管路经控制阀和循环泵与供热装置连接形成循环供热系统；测温装置，设在发酵罐内，与控制装置电连接，用于探测发酵罐内的温度；控制装置，与控制阀和循环泵电连接，用于当测温装置测得发酵罐内温度低于设定温度时，打开控制阀和循环泵使所述供热装置供应的供热介质进入所述换热装置对发酵罐加热；当测温装置测得发酵罐内温度高于设定温度时，关闭循环泵和控制阀停止向所述换热装置输送所述供热装置提供的供热介质。该系统结构简单、控制方便，调节温度准确，可有效控制发酵系统的温度变化。

Description

保温式有机废物干式厌氧发酵系统

技术领域

本发明涉及一种发酵系统，尤其涉及一种保温式有机废物干式厌氧发酵系统。

背景技术

城市固体废物中大量存在的生物质垃圾，具有产生量大、易生物降解和高含水的特点，成为固体废物污染环境的主要污染源。采用厌氧发酵技术处理生物质有机废物，不但能实现废物的无害化处理，还能回收有用的物质，如产生的沼气可以用来发电、取暖、照明等，消化后的残渣和沼液是优质的有机肥料，可以施用于农田，改良土壤，增加肥效。

干式厌氧消化技术是近年来开发的一种新型有机废物厌氧消化处理技术，其特点是发酵物料含固率高(含固率可达20％～40％)，该技术与常规湿式厌氧消化技术相比，具有有机负荷和产气率高、占地面积小、投资少、能耗小、对原料预处理要求低、发酵产物后处理系统简单等优点。

干式厌氧发酵系统通常是在中温(30～38℃)或高温(50～60℃)条件下运行的。厌氧微生物，尤其是产甲烷微生物对温度的波动非常敏感，通常要求厌氧发酵系统温度的波动幅度不超过±1℃。另外，由于干式厌氧发酵系统内物料的含固率高，流动性差，物料之间的传热效果较差，因此如何确保整个发酵系统内物料的温度保持一致且恒定就成为了干式厌氧发酵系统运行控制的一个重要条件。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明目的是提供一种干式保温厌氧发酵系统，能够确保整个发酵系统内物料温度保持一致且温度波动不超过规定的温度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种保温式有机废物干式厌氧发酵系统，该系统包括：发酵罐、换热装置、供热装置、控制阀、循环泵、测温装置和控制装置；

换热装置，设在发酵罐上，通过管路经控制阀和循环泵与供热装置连接形成循环供热系统；

测温装置，设在发酵罐内，与控制装置电连接，用于探测发酵罐内的温度；

控制装置，与控制阀和循环泵电连接，用于当测温装置测得发酵罐内温度低于设定温度时，打开控制阀和循环泵使所述供热装置供应的供热介质进入所述换热装置对发酵罐加热；当测温装置测得发酵罐内温度高于设定温度时，关闭循环泵和控制阀停止向所述换热装置输送所述供热装置提供的供热介质。

所述换热装置包括：多组换热器，每组换热器由若干换热水管串联连接而成。

所述每组换热器的一端均通过控制阀与供热装置的供热管连接；每组换热器的另一端均与供热装置的回流管连接。

所述多组换热器均匀设在发酵罐内底部和侧壁或发酵罐外部侧壁，每组换热器的长度≤5m，相邻两组换热器的间距≤0.5m。

所述换热水管的直径为15～25mm，相邻换热水管的间距≤0.5m。

所述供热装置具体包括：

热水槽或蒸汽罐。

所述供热装置内供热介质的温度为50～80℃。

所述测温装置为多个温度自动检测探头，每个温度自动检测探头均匀分布设置在发酵罐内400～600mm处。

所述控制装置采用可编程逻辑控制器PLC，用于根据测温装置测得的温度波动情况控制向换热装置供给热源或停止供给热源。

所述发酵罐为钢筋混凝土结构，换热装置设在发酵罐内底部和侧壁，采用80～100mm的素混凝土层覆盖；或者，所述发酵罐为钢结构，换热装置焊接在发酵罐外的侧壁上，用保温材料包裹。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中通过在发酵罐上设置换热装置，并经管路、控制阀和循环泵与供热装置连接形成循环供热系统，控制装置与发酵罐内的测温装置配合，根据测得发酵罐内温度变化的结果，控制循环泵和控制阀实现向换热装置供热或停止供热，进而实现调节发酵罐内物料的温度。该发酵系统结构简单、控制方便，调节温度准确，可有效控制发酵系统的温度变化，保证发酵处理有机废物的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的干式厌氧发酵系统结构示意图；

图2为本发明实施例的换热装置的结构示意图。

图中：1、物料进口；2、发酵罐；3、物料出口；4、供热装置；5、循环泵；6、控制阀；7、换热装置；8、控制装置；9、测温装置；71、换热水管。

具体实施方式

本发明实施例提供一种保温式有机废物干式厌氧发酵系统，可有效控制发酵罐的温度变化，使发酵系统的温度变化保持在±1℃内，该系统具体包括：发酵罐、换热装置、供热装置、控制阀、循环泵、测温装置和控制装置；其中，换热装置设在发酵罐上，通过管路经控制阀和循环泵与供热装置连接形成循环供热系统；

测温装置设在发酵罐内，与控制装置电连接，用于探测发酵罐内的温度；

控制装置与控制阀和循环泵电连接，用于当测温装置测得发酵罐内温度低于设定温度时，打开控制阀和循环泵使所述供热装置供应的供热介质进入所述换热装置对发酵罐加热；当测温装置测得发酵罐内温度高于设定温度时，关闭循环泵和控制阀停止向所述换热装置输送所述供热装置提供的供热介质。

该系统具有结构简单、控温效果好的特点。

为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种保温式有机废物干式厌氧发酵系统，如图1所示，该系统与现有发酵系统相比可保证发酵罐内的温度不超过规定的温度(如：±1℃)，该系统具体包括：发酵罐2、换热装置7、供热装置4、控制阀6、循环泵5、测温装置9和控制装置8；及与发酵罐2配套实现对有机废物进行干式厌氧发酵处理的进料储槽、接种混合槽、输送泵、沼液排放管、回流泵、喷淋装置、碱液储槽和出气口等设备，由于本发明实施例是对发酵系统如何实现保温的具体说明，所以对其它实现发酵的各设备与发酵罐2的连接不一一说明，具体可参见现有发酵系统中实现有机废物干式厌氧发酵时各设备的连接关系。

下面对换热装置7、供热装置4、控制阀6、循环泵5、测温装置9和控制装置8与发酵罐2的具体连接设置方式作进一步说明：

上述的发酵罐2用于存置有机废物物料进行干式厌氧发酵，其上设有物料进口1和物料出口3，换热装置7设在发酵罐2上，通过管路经控制阀6和循环泵5与供热装置4连接形成循环供热系统；供热装置4可以是热水槽或蒸汽罐；换热装置7由多组换热器构成，每组换热器由若干换热水管71串联连接形成波浪式的换热器(见图2)，每组换热器的换热水管直径为15～25mm，相邻换热水管的间距≤500mm，每组换热器的一端均通过一个控制阀6经循环泵5与供热装置4的供热管连接；每组换热器的另一端均与供热装置4的回流管连接，即多组换热器并联连接后均匀设置在发酵罐上，具体设置在发酵罐内底部和侧壁或发酵罐外部侧壁上，一般每组换热器的长度最大不超过5米，如发酵罐较长，可将发酵罐均匀分成若干段，每段安装一组换热器，相邻两组换热器的间距不超过0.5m，进而保证了对较长的发酵罐的均匀加热，实际安装时，若发酵罐为钢筋混凝土结构时，各组换热器设在发酵罐内底部或侧壁，并采用80～100mm的素混凝土层覆盖；若发酵罐为钢结构时，各组换热器焊接在发酵罐外的侧壁上，并将换热器用保温材料包裹；

测温装置9设在发酵罐2内，与控制装置8电连接，用于探测发酵罐2内的温度；测温装置9可以采用多个温度自动检测探头，每个温度自动检测探头按不同方向均匀分布设置在发酵罐内400～600mm处，可以保证探测发酵罐内温度的准确性；

控制装置8与控制阀6和循环泵5电连接，用于当测温装置9测得发酵罐2内温度低于设定温度时，打开控制阀6和循环泵5使所述供热装置4供应的供热介质进入所述换热装置对发酵罐加热；当测温装置9测得发酵罐2内温度高于设定温度时，关闭循环泵5和控制阀6停止向所述换热装置4输送所述供热装置4提供的供热介质。控制装置可采用可编程逻辑控制器(Programma ble LogicController，PLC)，可以根据得的发酵罐内温度波动情况控制向换热装置7的供给热源或停止供给热源。具体可以采用：设置发酵罐的工作发酵温度，如：设为35℃，温度自动检测探头探测发酵罐内各处的温度，若某一处温度低于所设定的工作发酵温度(如：小于了35℃)，则控制装置根据温度自动检测探头发出的信号，打开温度低处对应的那组换热器上的控制阀，若循环泵处于关闭状态则同时打开循环泵，由供热装置7中将热介质(热水或热气)向打开控制阀的换热器进行供热，通过供热后的换热器对发酵罐对应位置进行加热，提高发酵温度，同时温度自动检测探头继续检测，发酵罐内温度达到设定的发酵温度时(如：达到35℃)，则控制装置根据温度自动检测探头再次发出的信号关闭对应换热器的控制阀，达到关闭相应换热器，停止对发酵罐相应处的加热，若停止换热器后，没有其它换热器在供热，则可以同时停止循环泵。

本实施例中的保温式有机废物干式厌氧发酵系统，具有结构简单、实现自动调节控制温度，确保了发酵系统在发酵过程中温度不会超过规定的温度。

下面以热水槽作为供热装置，对本实施例发酵系统的结构及保温过程作进一步说明：

该系统具体在设置多组换热器时，可以在发酵罐长度方向上，将发酵罐分为若干段，在每段上均设置一组换热器，每组换热器的长度一般不超过5m，这样设置后，相邻两段发酵罐上的换热器的间距不超过0.5m，保证了可以对较长的发酵罐进行均匀的加热，根据发酵罐的不同，采用不同的方式安装换热器，如：发酵罐为钢筋混凝土结构时，则各组换热器设在发酵罐内底部或侧壁，并采用80～100mm的素混凝土层覆盖；当发酵罐为钢结构时，则将各组换热器焊接在发酵罐外的侧壁上，并将换热器用保温材料包裹。这样形成了多组换热器并联分段设置在发酵罐上，在每段发酵罐内中间部位的(若按5米长为一段对发酵罐进行分段，在该段发酵罐的2.5米处为发酵罐的中间部位)的上下左右四个位置各设置一个温度自动检测探头作为测温装置，每个温度自动检测探头均深入到发酵罐内400～600mm，能够保证自动检测每段发酵罐内物料的温度，实际工作中，控制装置接收温度自动检测探头测得并传送的实时温度数据，若测得发酵系统温度低于设定温度1℃时，则开启循环泵5和相应换热器的控制阀，使热水槽的热水进入换热器，对发酵罐的相应段进行加热；当发酵系统温度高于设定温度1℃时，则控制装置停止循环泵和相应的控制阀，停止向换热器输送热水。实际中，热水槽的热水控制温度在50～80℃之间。

综上所述，本发明实施例中通过控制装置根据温度自动检测探头测得的温度结果，控制由热水槽、循环泵、控制阀和多组换热器构成的循环供热系统，可以实现对发酵罐整体或不同部位进行均匀加热，在加热时也可以根据测得的温度变化及时自动的停止加热，保证了发酵系统进行有机废物的干式厌氧发酵物料时，温度不会超过规定的温度(一般可达到不超出规定温度的±1℃)，保证了发酵系统处理废物的效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1、一种保温式有机废物干式厌氧发酵系统，该系统包括：发酵罐，其特征在于，还包括：

换热装置、供热装置、控制阀、循环泵、测温装置和控制装置；

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热装置包括：多组换热器，每组换热器由若干换热水管串联连接而成。

3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每组换热器的一端均通过控制阀与供热装置的供热管连接；每组换热器的另一端均与供热装置的回流管连接。

4、根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多组换热器均匀设在发酵罐内底部和侧壁或发酵罐外部侧壁，每组换热器的长度≤5m，相邻两组换热器的间距≤0.5m。

5、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述换热水管的直径为15～25mm，相邻换热水管的间距≤0.5m。

6、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供热装置具体包括：

热水槽或蒸汽罐。

7、根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述供热装置内供热介质的温度为50～80℃。

8、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测温装置为多个温度自动检测探头，每个温度自动检测探头均匀分布设置在发酵罐内400～600mm处。

9、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置采用可编程逻辑控制器PLC，用于根据测温装置测得的温度波动情况控制向换热装置供给热源或停止供给热源。

10、根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述发酵罐为钢筋混凝土结构，换热装置设在发酵罐内底部和侧壁，采用80～100mm的素混凝土层覆盖；或者，所述发酵罐为钢结构，换热装置焊接在发酵罐外的侧壁上，用保温材料包裹。