CN102965278A - 一种高效两相厌氧发酵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效两相厌氧发酵装置，包括水解产酸反应器、高温水解装置、至少一个产甲烷反应器；所述水解产酸反应器底部渗滤液储存室与产甲烷反应器底部连接，水解产酸反应器下部设带孔空腔不锈钢锥形支架，所述锥形支架底部与高温水解装置相连，产甲烷反应器设有上、下两个出料口，上部出料口与进料口形成一条自循环管路，水解产酸反应器下部出料口与旋转喷头连接，高温水解装置接收锥形支架分离的大颗粒固体，并在出口处用沼渣压滤机进行固液分离。本装置加工工序简单、结构合理、易于维护、发酵效率高、性能稳定可靠，适用于有机废弃物的厌氧消化处理，可满足规模化生产要求。

Description

一种高效两相厌氧发酵装置
技术领域
本发明涉及一种有机固体废弃物处理装置，具体涉及一种高效两相厌氧发酵装置，适用于处理城市生活垃圾、餐厨垃圾、畜禽粪便等，特别适用于含较多难水解成分的有机废弃物厌氧发酵生产沼气领域。
背景技术
有机固体废弃物（包括城市生活垃圾、餐厨垃圾及畜禽粪便等）是环境治理的一大难题。通过厌氧发酵处理，不仅可以消除废弃物对环境的污染，还能产生沼气，是实现固体有机废弃物无害化、减量化、资源化的有效途径。传统的单相批式厌氧发酵主要用于处理液态有机物，其液面容易聚集有机浮渣而结壳，同时整个过程会产生大量废水。两相厌氧发酵使产酸菌和产甲烷菌分别处于其最适环境中，从而提高了有机废弃物的降解率，增加了沼气产量。但是，现有两相发酵装置对底物的降解率依然不高，对含有较多难水解成分的有机废弃物更是如此，这也限制了沼气产量的进一步提高。另外，现有产酸相反应器和产甲烷相反应器之间的物料循环模式，会把一部分菌种带入一个不适合自己生存的环境，从而导致反应器相分离程度的降低和菌群的流失。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种高效两相厌氧发酵装置。本发明采用的技术方案：
一种高效两相厌氧发酵装置，包括水解产酸反应器、高温水解装置、至少一个产甲烷反应器；
所述水解产酸反应器顶部设置水解产酸器的沼气收集口、侧面中上部设置水解产酸反应器进料口；所述水解产酸反应器内的顶部设置旋转喷头，所述水解产酸反应器内的中下部设置锥形支架，所述锥形支架与水解产酸反应器底部形成的密闭空腔为渗透液储存室；
所述产甲烷反应器的一侧上部设置产甲烷反应器上部出料口、另一侧中下部设置产甲烷反应器下部出料口，底部设置产甲烷反应器进料口，顶部设置产甲烷反应器的沼气收集口；
所述高温水解装置侧面设置高温水解装置进料口、顶部设置高温水解装置的沼气收集口、底部设置高温水解装置出料口；
所述渗透液储存室依次通过第一截止阀、第二循环泵、第三截止阀与产甲烷反应器进料口相连，产甲烷反应器下部出料口依次通过第三循环泵、第五截止阀与旋转喷头连接，所述产甲烷反应器上部出料口通过第四循环泵与产甲烷反应器进料口连接，所述锥形支架底部依次通过第四截止阀、第一循环泵与高温水解装置进料口连接。
所述渗透液储存室依次通过第一截止阀、第二循环泵、第二截止阀与旋转喷头连接。
所述一种高效两相厌氧发酵装置还包括沼渣压滤机，所述沼渣压滤机进料口通过第六截止阀与高温水解装置出料口连接，所述沼渣压滤机的沼液出料口通过第五循环泵与旋转喷头连接。
所述锥形支架为带孔的空腔不锈钢锥形支架。
所述产甲烷反应器采用上流式厌氧过滤器。
所述渗透液储存室侧面设置液位计。
所述产甲烷反应器下部出料口距离底部1/5高度，所述高度为产甲烷反应器的高度。
本发明的有益效果：
（1）高温水解装置的加入，使发酵底物中有机质降解率得到较大提高，特别有利于含较多难水解成分的有机废弃物通过厌氧消化来生产沼气，同时68℃的高温可杀死绝大部分病原菌，有利于沼渣的后处理。
（2）水解产酸反应器内设置带孔不锈钢锥形支架，实现了渗滤液与大颗粒固体的有效分离，有利于产甲烷反应器的高效运行；同时这样的结构使支架上的大颗粒固体能够连续均匀出料，保证了整个装置的连续稳定运行。
（3）产甲烷反应器上部出料口沼液中所含产甲烷菌较多，经由循环泵进入其底部进料口，不但可以增加整个反应器中甲烷菌数量，还可稀释自水解产酸反应器来的渗滤液；而产甲烷反应器下部出料口沼液中所含产酸菌较多，则将其与来自高温水解装置的沼液一起用于水解产酸反应器中有机废弃物的喷淋液；这样便解决了现行两相工艺水解酸化与产甲烷过程中菌群活性降低，菌群数量下降以及单纯的沼液回流破坏产酸菌生长环境，削弱相分离程度，导致整个系统效率较低的问题。
（4）水解产酸反应器内用于喷淋有机废弃物的水来自产甲烷反应器和高温水解装置，整个系统内的水可实现自循环，避免了大量沼液的排放。
（5）本发明结构合理,对有机废弃物的厌氧处理效果好,效率较高,特别适于含较多难水解成分的有机废弃物的厌氧消化处理,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中示出：
1-水解产酸反应器，2-产甲烷反应器，3-高温水解装置，4-旋转喷头，5-锥形支架，6-渗透液储存室，7-第一循环泵，8-第二循环泵，9-第三循环泵，10-第四循环泵，11-第五循环泵，12-第一截止阀，13-第二截止阀，14-第三截止阀，15-产甲烷反应器的沼气收集口，16-水解产酸器的沼气收集口，17-高温水解装置的沼气收集口，18-水解产酸反应器进料口，19-产甲烷反应器进料口，20-高温水解装置进料口，21-产甲烷反应器下部出料口，22-产甲烷反应器上部出料口，23-高温水解装置出料口，24-沼渣压滤机，25-液位计，26-第四截止阀，27-第五截止阀，28-第六截止阀。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种高效两相厌氧发酵装置，包括水解产酸反应器1、高温水解装置3、至少一个产甲烷反应器2；
所述水解产酸反应器1顶部设置水解产酸器的沼气收集口16、侧面中上部设置水解产酸反应器进料口18；所述水解产酸反应器内的顶部设置旋转喷头4，所述水解产酸反应器内的中下部设置锥形支架5，所述锥形支架5与水解产酸反应器1底部形成的密闭空腔为渗透液储存室6，所述渗透液储存室6侧面设置液位计25。
所述高温水解装置3侧面设置高温水解装置进料口20、顶部设置高温水解装置的沼气收集口17、底部设置高温水解装置出料口23；
所述渗透液储存室6依次通过第一截止阀12、第二循环泵8、第三截止阀14与产甲烷反应器进料口19相连，产甲烷反应器下部出料口21依次通过第三循环泵9、第五截止阀27与旋转喷头4连接，所述产甲烷反应器上部出料口22通过第四循环泵10与产甲烷反应器进料口19连接，所述锥形支架底部依次通过第四截止阀26、第一循环泵7与高温水解装置进料口20连接。所述水解产酸器设置一条自循环管路，由渗透液储存室6依次通过第一截止阀12、第二循环泵8、第二截止阀13与旋转喷头4连接，此循环管路在装置开车时使用，待水解产酸反应器1中大部分有机成分转化为挥发性脂肪酸后关闭此循环管路，渗滤液改由第二循环泵8进入产甲烷反应器2。
所述产甲烷反应器2的一侧上部设置产甲烷反应器上部出料口22、另一侧距底部约1/5高度的位置设置产甲烷反应器下部出料口21，所述高度为产甲烷反应器的高度，底部设置产甲烷反应器进料口19，顶部设置产甲烷反应器的沼气收集口15；所述产甲烷反应器2是上流式厌氧过滤器（UAF），其中90%空间填充塑料包装材料。
所述沼渣压滤机24进行固液分离，沼渣用于堆肥，所述沼渣压滤机进料口通过第六截止阀28与高温水解装置出料口23连接，所述沼渣压滤机的沼液出料口通过第五循环泵11与旋转喷头4连接。
启动阶段，关闭所有阀门，从水解产酸反应器进料口18向水解产酸反应器1添加有机废弃物和接种物，待渗透液储存室6中产生足够渗滤液，打开第一截止阀12、第二截止阀13，用第二循环泵8将渗透液泵入水解产酸反应器内的旋转喷头4用于喷淋有机废弃物，如此循环，直至渗透液PH值达到6.0左右，关闭第二截止阀13，打开第三截止阀14，利用第二循环泵8将渗透液泵入产甲烷反应器2，待产甲烷反应器上部出料口22有料液溢出时，启动第四循环泵10，将产甲烷反应器上部出料口22的料液泵入到产甲烷反应器进料口19进行循环，同时打开第五截止阀27，让产甲烷反应器下部出料口21通过第三循环泵9进入旋转喷头，对有机废弃物进行喷淋；最后打开第六截止阀门26，启动第一循环泵7，使大颗粒固定缓慢进入高温水解装置3，同时水解产酸反应器进料口18也开始缓慢加入有机废弃物，3天后，打开第六截止阀28，启动沼渣压滤机24和第五循环泵11，完成固液分离和沼液的循环，至此启动阶段完成。
随后，加大进入高温水解装置的大颗粒固体的流量，使水力停留时间在2天左右，水解产酸反应器进料口18的有机废弃物进料量也随之增加，所述接种物为市政污水处理场厌氧污泥。
在整个运行过程中，有机废弃物中易腐成分在水解产酸反应器1中转变成挥发性脂肪酸，溶于喷淋液，并通过带孔不锈钢锥形支架5与大颗粒固体分离，进入渗滤液储存室6；随后含大量挥发性脂肪酸的渗滤液通过第二循环泵8进入产甲烷反应器2，产甲烷反应器2设置上、下两个出料口，下部出料口21分流一部分含产酸菌较多的渗滤液进入水解产酸反应器1并对有机废弃物进行喷淋，上部出料口22处渗滤液中含有产甲烷菌群，为防止菌群流失及对来自渗滤液储存室中的渗滤液进行稀释，这部分渗滤液通过第四循环泵10泵入产甲烷反应器2底部进料口19。
带孔的空腔不锈钢锥形支架5上分离的大颗粒固体通过第一循环泵7进入高温水解装置3，高温水解装置3在68℃下运行，进一步对大颗粒固体中含有的难水解有机物进行水解酸化，停留两天后，难水解有机物得到有效分解，最后通过沼渣压滤机进行固液分离，所得沼渣用于堆肥，沼液则通过第五循环泵11进入水解产甲烷反应器2对有机废弃物进行喷淋。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，包括水解产酸反应器、高温水解装置、至少一个产甲烷反应器；
所述水解产酸反应器顶部设置水解产酸器的沼气收集口、侧面中上部设置水解产酸反应器进料口；所述水解产酸反应器内的顶部设置旋转喷头，所述水解产酸反应器内的中下部设置锥形支架，所述锥形支架与水解产酸反应器底部形成的密闭空腔为渗透液储存室；
所述产甲烷反应器的一侧上部设置产甲烷反应器上部出料口、另一侧中下部设置产甲烷反应器下部出料口，底部设置产甲烷反应器进料口，顶部设置产甲烷反应器的沼气收集口；
所述高温水解装置侧面设置高温水解装置进料口、顶部设置高温水解装置的沼气收集口、底部设置高温水解装置出料口；
所述渗透液储存室依次通过第一截止阀、第二循环泵、第三截止阀与产甲烷反应器进料口相连，产甲烷反应器下部出料口依次通过第三循环泵、第五截止阀与旋转喷头连接，所述产甲烷反应器上部出料口通过第四循环泵与产甲烷反应器进料口连接，所述锥形支架底部依次通过第四截止阀、第一循环泵与高温水解装置进料口连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述渗透液储存室依次通过第一截止阀、第二循环泵、第二截止阀与旋转喷头连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，还包括沼渣压滤机，所述沼渣压滤机进料口通过第六截止阀与高温水解装置出料口连接，所述沼渣压滤机的沼液出料口通过第五循环泵与旋转喷头连接。
4.根据权利要求1所述的一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述锥形支架为带孔的空腔不锈钢锥形支架。
5.根据权利要求1所述的一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述产甲烷反应器采用上流式厌氧过滤器。
6.根据权利要求1所述的一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述渗透液储存室侧面设置液位计。
7.根据权利要求1所述的一种高效两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述产甲烷反应器下部出料口距离底部1/5高度，所述高度为产甲烷反应器的高度。
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