CN102399046A - 一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法及装置 - Google Patents

一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法及装置，在旋流水力作用下将发酵原料进行密度差异分离，使料液呈轻质相、中质相、重质相的三相分层状态；轻质相流入到浮渣分选机进行一次切割粉碎后进入剥离分离机的中质相层；重质相层物料通过沉砂分离机分离去除；中质相料液调配至适宜的物料浓度后进入混料粉碎机，物料中的中短纤维类物料被二次完全粉碎后由单元出料机泵入厌氧反应器。所述装置包括收纳器、剥离混合器、环流槽、浮渣分选机、悬浮切割机、沉砂分离机、环流混合机、混料粉碎机和单元出料机；本发明可以同时处理多种有机废弃物以及污水厂污泥等可发酵物，处理物料的固形物含量可达8～15％，提高厌氧反应器容积产沼气率10～15％。

Description

一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种大型沼气工程用的原料预处理方法及装置，特别是涉及一种沼气工程用的混合原料，如畜禽粪便、污泥、生活有机废物、秸秆、杂草等可发酵物的预处理方法及装置。
背景技术
随着农村产业结构调整，农村种养殖业迅猛发展，在增加农业收入的同时，造成的农村面源污染日趋加剧，尤其是畜禽粪便、农村生活垃圾、秸秆、杂草等有机废弃物以及污水厂污泥等造成的污染问题愈加突出。在全面进行社会主义新农村建设的新形势下，大型沼气工程在解决规模化畜禽养殖污染，开发清洁能源，发展生态农业方面发挥着重要作用。但目前大型沼气工程原料预处理设备技术单一，仅具有简单的除砂除草功能，在原料预处理过程中将秸秆、草料等与沉砂一同作为废物去除，只能将畜禽粪便作为发酵原料。而农村生活垃圾、秸秆、杂草等有机废弃物以及污水厂污泥等均是较好的沼气发酵原料，为此，开发多功能的大型沼气工程用的发酵原料预处理装置，拓宽发酵原料种类和来源，避免目前大型沼气工程处理原料的局限性，使其在解决农村综合垃圾面源污染问题方面发挥更大的作用尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是避免传统大型沼气工程因其发酵原料预处理设备技术单一，使得发酵原料种类和来源具有局限性，同时防止发酵原料堵塞管路和进入厌氧反应器后上浮液面结壳，并利于秸秆类物料快速消解，保证厌氧反应器的产气效率和产气稳定性，提供一种适用于大型沼气工程用的发酵原料预处理装置。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法，具体方案为：
一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法，在旋流水力作用下将发酵原料进行密度差异分离，从而使料液呈轻质相、中质相、重质相的三相分层状态；轻质相中大粒径物料、秸秆等在环流水力作用下流入到浮渣分选机进行一次切割粉碎后在环流水力作用下与原料混合后进入剥离分离机的中质相层；重质相层物料通过沉砂分离机分离去除；中质相料液调配至适宜的物料浓度后进入混料粉碎机，物料中的中短纤维类物料被二次完全粉碎后由单元出料机泵入厌氧反应器。
本发明还提供了实现所述方法的装置，包括收纳器1、剥离混合器2、环流槽3、浮渣分选机5、悬浮切割机6、环流混合机7、混料粉碎机8和单元出料机9，所述收纳器1设置有投料口10、环流混合机接口13、出料口14，出料口14与剥离混合器2相通，环流混合机接口13与环流槽3相通；
所述剥离混合器2内设有搅拌器组件16；所述剥离混合器2与环流槽3相通；
所述环流槽3一端与剥离混合器2连通，另一端通过收纳器1与剥离混合器2连通，构成流体循环通道，并由环流混合机7提供环流动力；
所述沉砂分离机4位于环流槽3内，包括筒体21、所述筒体两端分别为出料口24、进料口25；进料口25位于剥离混合器2锥底中心处；出料口24高于剥离混合器2顶盖；
所述浮渣分选机5位于环流槽3内，浮渣分选机5将环流槽3内的沉砂分离机4和环流混合机7隔开；
所述悬浮切割机6位于浮渣分选机5和收纳器1之间；
所述混料粉碎机8一端通过管路与剥离混合器2连通、另一端和单元出料机9的进口连通，所述出料机9的出口接厌氧反应器。
所述剥离混合器2为圆筒锥底平盖形，包括器体15、搅拌器组件16、盘管组件17，所述器体15与环流槽3、收纳器1均相通；所述搅拌器组件16和盘管组件17的中心轴线与器体15中心轴线重合。
所述沉砂分离机4的筒体21内设置提砂螺旋器22、动力装置23。
所述浮渣分选机5包括机架35、犁形耙齿栅36、链轮传动系统37、清理刷38、出渣口39，犁形耙齿栅36将大粒径物料挡住并提出至出渣口39。
所述悬浮切割机6包括接料斗40、动力装置41、机架42、切割齿鼓43、出料口44；所述接料斗40位于出渣口39的正下方，出料口44与收纳器1相通。
所述混料粉碎机8由刀架体31、筒体30、刀片27、刀盘28、进料口26、出料口29组成。
所述单元出料机包括机体33、进口32、出料口34。
本发明的优点是：可以同时处理畜禽粪便、农村生活垃圾、秸秆、杂草等有机废弃物以及污水厂污泥等可发酵物，有效去除各种物料中的泥沙，同时将秸秆、杂草等低密度物料彻底粉碎，与中密度物料完全混合，避免了堵塞管道和进入厌氧反应器后结壳的问题，并利于秸秆类物料快速消解，同时能根据厌氧反应器对物料浓度要求灵活调配。具有操作简单，操作弹性大，温度控制灵活，运行稳定可靠，维修方便，投资和运行费用低，处理负荷高、TS浓度大等优点，处理物料的固形物含量可达8～15％，提高厌氧反应器容积产沼气率10～15％。
附图说明：
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的B-B剖面图；
图3是本发明的A-A剖面图；
图4是本发明的C-C剖面图。
具体实施方式
如图1～图4所示，本发明包括收纳器1、剥离混合器2、环流槽3、浮渣分选机5、悬浮切割机6、环流混合机7、混料粉碎机8和单元出料机9，所述收纳器1设置有投料口10、环流混合机接口13、出料口14，出料口14与剥离混合器2相通，环流混合机接口13与环流槽3相通；
所述剥离混合器2内设有搅拌器组件16；所述剥离混合器2与环流槽3相通；
所述环流槽3一端与剥离混合器2连通，另一端通过收纳器1与剥离混合器2连通，构成流体循环通道，并由环流混合机7提供环流动力；
所述沉砂分离机4位于环流槽3内，包括筒体21、所述筒体两端分别为出料口24、进料口25；进料口25位于剥离混合器2锥底中心处；出料口24高于剥离混合器2顶盖；
所述浮渣分选机5位于环流槽3内，浮渣分选机5将环流槽3内的沉砂分离机4和环流混合机7隔开；
所述悬浮切割机6位于浮渣分选机5和收纳器1之间；
所述混料粉碎机8一端通过管路与剥离混合器2连通、另一端和单元出料机9的进口连通，所述出料机9的出口接厌氧反应器。
所述剥离混合器2为圆筒锥底平盖形，包括器体15、搅拌器组件16、盘管组件17，所述器体15与环流槽3、收纳器1均相通；所述搅拌器组件16和盘管组件17的中心轴线与器体15中心轴线重合。
所述沉砂分离机4的筒体21内设置提砂螺旋器22、动力装置23。
所述浮渣分选机5包括机架35、犁形耙齿栅36、链轮传动系统37、清理刷38、出渣口39，犁形耙齿栅36将大粒径物料挡住并提出至出渣口39。
所述悬浮切割机6包括接料斗40、动力装置41、机架42、切割齿鼓43、出料口44；所述接料斗40位于出渣口39的正下方，出料口44与收纳器1相通。
所述混料粉碎机8由刀架体31、筒体30、刀片27、刀盘28、进料口26、出料口29组成。
所述单元出料机包括机体33、进口32、出料口34组成。
由图2可以看出，收纳器1由投料口10、搅拌器11、槽体12、环流混合机接口13、出料口14组成；收纳器1通过出料口14与剥离混合器2相通，通过环流混合机接口13与环流槽3相通；剥离混合器2为圆筒锥底平盖形，由器体15、搅拌器组件16、盘管组件17组成；器体15与环流槽3相通；环流混合机7位于环流槽3内，由电机18、叶轮19、导流筒20组成；导流筒20接于收纳器1环流混合机接口13处，连通收纳器1与环流槽3。
由图3可以看出，沉砂分离机4位于环流槽3内，包括筒体21、提砂螺旋器22、动力装置23、出料口24、进料口25；进料口25位于剥离混合器2锥底中心处；出料口24高于剥离混合器2顶盖；混料粉碎机8包括进料口26、刀片27、刀盘28、出料口29、筒体30、刀架体31；进料口26通过管路45与剥离混合器2连通；单元出料机9由进口32、机体33、出口34组成；进口32通过管路46与出料口29连通；出料口34接厌氧反应器。
由图4可以看出，浮渣分选机5位于环流槽3内，包括机架35、犁形耙齿栅36、链轮传动系统37、清理刷38、出渣口39；浮渣分选机5将环流槽3内的沉砂分离机4和环流混合机7隔开；悬浮切割机6位于环流槽顶，包括接料斗40、动力装置41、机架42、切割齿鼓43、出料口44；接料斗40位于出渣口39的正下方，出料口44与收纳器1相通。
本发明的工作过程：畜禽粪便、农村生活垃圾、秸秆、杂草等有机废弃物以及污水厂污泥等可发酵原料通过投料口10直接倒入收纳器1内，在搅拌器11与环流混合机7的双重作用下，发酵原料与液体充分混合后通过出料口14进入剥离混合器2内，在搅拌器组件16的作用下，混合料液中沙粒体表面粘着物被剥离开，并在旋流水力作用下完成密度差异分离，从而使料液呈轻质相、中质相、重质相的三相分层状态。轻质相中大粒径物料、秸秆等在环流水力作用下流入到浮渣分选机5前，犁形耙齿栅36将大粒径物料挡住并提出至出渣口39，落入悬浮切割机6的接料斗40内，切割齿鼓43将大粒径物料进行一次切割粉碎后通过出料斗落入收纳器1内，在环流水力作用下与原料混合后进入剥离分离机的中质相层。重质相层物料主要为沉沙、金属、玻璃制品等不可发酵物，在重力和环流水力的双重作用下，积聚在剥离混合器2的锥形料斗中，通过沉砂分离机4的进料口25由提砂螺旋器22将锥形料斗中的沉砂等从剥离混合器2中分离去除。中质相料液调配至适宜的物料浓度后进入混料粉碎机8，物料中的中短纤维类物料被二次完全粉碎后由单元出料机9泵入厌氧反应器。

Claims (7)

1.一种大型沼气工程用的发酵原料预处理方法，其特征在于：在旋流水力作用下将发酵原料进行密度差异分离，从而使料液呈轻质相、中质相、重质相的三相分层状态；轻质相中大粒径物料、秸秆等在环流水力作用下流入到浮渣分选机进行一次切割粉碎后在环流水力作用下与原料混合后进入剥离分离机的中质相层；重质相层物料通过沉砂分离机分离去除；中质相料液调配至适宜的物料浓度后进入混料粉碎机，物料中的中短纤维类物料被二次完全粉碎后由单元出料机泵入厌氧反应器。
2.一种实现权利要求1所述方法的发酵原料预处理装置，其特征在于：包括收纳器(1)、剥离混合器(2)、环流槽(3)、浮渣分选机(5)、悬浮切割机(6)、环流混合机(7)、混料粉碎机(8)和单元出料机(9)，所述收纳器(1)设置有投料口(10)、环流混合机接口(13)、出料口(14)，出料口(14)与剥离混合器(2)相通，环流混合机接口(13)与环流槽(3)相通；
所述剥离混合器(2)内设有搅拌器组件(16)；所述剥离混合器(2)与环流槽(3)相通；
所述环流槽(3)一端与剥离混合器(2)连通，另一端通过收纳器(1)与剥离混合器(2)连通，构成流体循环通道，并由环流混合机(7)提供环流动力；
所述沉砂分离机(4)位于环流槽(3)内，包括筒体(21)、所述筒体两端分别为出料口(24)、进料口(25)；进料口(25)位于剥离混合器(2)锥底中心处；出料口(24)高于剥离混合器(2)顶盖；
所述浮渣分选机(5)位于环流槽(3)内，浮渣分选机(5)将环流槽(3)内的沉砂分离机(4)和环流混合机(7)隔开；
所述悬浮切割机(6)位于浮渣分选机(5)和收纳器(1)之间；
所述混料粉碎机(8)一端通过管路与剥离混合器(2)连通、另一端和单元出料机(9)的进口连通，所述出料机(9)的出口接厌氧反应器。
3.根据权利要求2所述的发酵原料预处理装置，其特征在于：所述剥离混合器(2)为圆筒锥底平盖形，包括器体(15)、搅拌器组件(16)、盘管组件(17)，所述器体(15)与环流槽(3)、收纳器(1)均相通；所述搅拌器组件(16)和盘管组件(17)的中心轴线与器体(15)中心轴线重合。
4.根据权利要求2所述的发酵原料预处理装置，其特征在于：所述沉砂分离机(4)的筒体(21)内设置提砂螺旋器(22)、动力装置(23)。
5.根据权利要求2所述的发酵原料预处理装置，其特征在于：所述浮渣分选机(5)包括机架(35)、犁形耙齿栅(36)、链轮传动系统(37)、清理刷(38)、出渣口(39)，犁形耙齿栅(36)将大粒径物料挡住并提出至出渣口(39)。
6.根据权利要求2所述的发酵原料预处理装置，其特征在于：所述悬浮切割机(6)包括接料斗(40)、动力装置(41)、机架(42)、切割齿鼓(43)、出料口(44)；所述接料斗(40)位于出渣口(39)的正下方，出料口(44)与收纳器(1)相通。
7.根据权利要求2所述的发酵原料预处理装置，其特征在于：所述混料粉碎机(8)由刀架体(31)、筒体(30)、刀片(27)、刀盘(28)、进料口(26)、出料口(29)组成。
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