CN103173348B - 两相一体化干式厌氧消化反应器及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两相一体化干式厌氧消化反应器及处理方法,两相一体化干式厌氧消化反应器包括:直立式罐状壳体(110),具有壳体内壁;和设置在所述壳体内的第一隔板(120),该第一隔板将所述壳体的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域(130)和适于产沼气相的甲烷化区域(140),其中所述水解酸化区域由所述第一隔板和所述壳体内壁形成,并且围绕所述甲烷化区域,从而在一个反应器内通过隔板将水解酸化和甲烷化完全分离,使不同菌群在各自相对较适宜反应环境条件下降解有机物,提高了反应效率和有机物降解率,并可以在不降低推流效果的前提下,降低罐体的高径比,减小提升高度。本发明还提供了利用该厌氧消耗反应器处理固体状有机垃圾的方法。

Description

两相一体化干式厌氧消化反应器及处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及可再生能源领域,且更具体地,涉及用于固体状有机垃圾的两相一体化干式厌氧消化反应器及对应的处理方法。
背景技术
[0002]生物燃气(B1gas)是利用微生物在厌氧状态下分解有机可生物降解污染物,并将之转化为二氧化碳和甲烷为主的生物混合气体。厌氧消化技术是在人工干预条件下,利用厌氧微生物可控地消减有机污染物的同时并得到更多的清洁可再生能源-生物燃气。厌氧消化技术是一种环境友好的低碳垃圾处理技术,产生的生物燃气可用于焚烧、发电、提纯制压缩天然气(CNG)等,沼渣可用于绿化种植,符合农业标准的可制作有机肥。厌氧消化按照进料固体浓度、反应器操作温度、产酸相和产气相是否分离及进料的连续性等分为干式和湿式、中温和高温、单级和多级、连续式和序批式。其中,干式发酵(反应器内固体浓度大于15%,一般15-45%),物料呈固体状或半固体状,流动性很差,难机械搅拌,一般利用压缩沼气搅拌或者无搅拌,反应器内物料为推流式状态。对于干式发酵来说,使发酵罐内物料呈推流式状态,避免短流、沟流产生,延长物料实际停留时间,提高有机物降解率,使产气量增高,整体效率提高,良好的反应器结构设计是关键。
[0003]厌氧发酵是利用厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质等复杂的有机物最终分解成甲烷和⑶2,不是由单一的甲烷产生菌所能完成的,至少由三个阶段组成:第一阶段:水解,由厌氧和兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌将纤维素、淀粉等糖类水解成单糖,并进而形成丙酮酸;将蛋白质水解成有机酸和氨;将脂类水解成甘油和脂肪酸,并进而形成丙酸、乙酸、琥珀酸、乙醇、出和0)2。第二阶段:酸化,由产氢产乙酸菌群利用第一阶段产生的各类有机酸分解生成乙酸、0)2和出。第三阶段:甲烷化,由严格厌氧的产甲烷菌群利用碳化合物(C02、甲醇、甲酸、甲基氨和CO)、乙酸和氢气形成包括甲烷的沼气。这三个阶段可在一个反应器内完成也可分阶段分成二至三个反应器来共同完成,因产甲烷菌和水解酸化菌的生存环境不同,工程上通常分为水解酸化段和甲烷化段,以增强反应效率和操作弹性。但因此也增加了设备投资,如需多个罐体、二次提升、控制复杂等不利因素。
发明内容
[0004]有鉴于此,本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一个方面。
[0005]在本发明的一个方面中,提供了一种两相一体化干式厌氧消化反应器,包括:直立式罐状壳体,具有壳体内壁;和设置在所述壳体内的第一隔板,该第一隔板将所述壳体的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域和适于产沼气相的甲烷化区域,其中所述水解酸化区域由所述第一隔板和所述壳体内壁形成,并且围绕所述甲烷化区域。
[0006]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述水解酸化区域的底部可以设置有进料口,所述甲烷化区域的底部可以设置有出料口,并且所述水解酸化区域和所述甲烷化区域在所述壳体内的上部区域连通,使得能够以推流方式将混合物料从进料口输送到所述水解酸化区域中,且使得混合物料在所述水解酸化区域中水解酸化之后被以推流方式从所述甲烷化区域的上部挤入所述甲烷化区域中并产生沼气。
[0007]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述甲烷化区域可以包括第一锥斗形底部区、由所述第一隔板围成的圆筒形中间区、上部开口区和设置在第一锥斗形底部区的底部处的出料口。
[0008]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述水解酸化区域可以包括环形的第二锥斗形底部区、围绕所述圆筒形中间区的环形区和设置在所述第二锥斗形底部区的底部处的进料口,其中所述第二锥斗形底部区是由所述壳体内壁和从所述第一锥斗形底部区与所述圆筒形中间区的接合处向所述壳体内壁倾斜延伸的第二隔板形成的,并且所述环形区的上部与所述上部开口区连通。
[0009] 较佳地,上述两相一体化干式厌氧消化反应器中还可以包括设置在所述壳体上的进料通道、出气口和出渣口,其中所述进料通道与所述进料口连通以将新的混合物料以推流方式输送到所述水解酸化区域中,所述出气口设置在所述壳体的上部以引出所述甲烷化区域中产生的沼气,并且所述出渣口与所述出料口连通以排出从甲烷化区域引出的沼渣。
[0010]较佳地,上述两相一体化干式厌氧消化反应器中还可以包括封盖所述壳体的盖体,所述盖体中设置有与所述甲烷化区域和所述出气口连通并适于储存在所述甲烷化区域中产生的沼气的空腔。
[0011]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述壳体内壁可以设置有环形的第一导流板,该第一导流板例如从所述壳体内壁的高于所述上部开口区的位置处倾斜向上延伸,以适于将所述水解酸化区域中的物料引导到所述甲烷化区域中。
[0012]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述第一隔板可以在所述上部开口区处设置有倾斜向下并向所述甲烷化区域内延伸的环形的第二导流板。
[0013]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述水解酸化区域可以包括由至少一个第三隔板垂直分隔成的至少两个子水解酸化区域。较佳地,每个子水解酸化区域都可以具有位于其底部的进料口,并分别在其上部与所述甲烷化区域连通。
[0014]较佳地,在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中,所述至少一个第三隔板可以从所述第一隔板向所述壳体内壁延伸,使得每个子水解酸化区域具有扇形横截面,并且每个子水解酸化区域可以分别具有在每次上料量体积的1/3至每次上料量体积的3倍的范围内的容积。
[0015]根据本发明的另一个方面,提供了一种利用上述两相一体化干式厌氧消化反应器处理固体状有机垃圾的方法,包括:进料步骤,其中从水解酸化区域的底部将包含有机固体垃圾的混合物料以推流方式输送到水解酸化区域中;水解酸化步骤,其中使混合物料在水解酸化区域中停留第一预定时间并水解酸化,以形成适于在甲烷化区域中产生沼气的基质;进料和物料转移步骤,其中在形成所述基质之后,将新的混合物料输送到水解酸化区域,从而由新的混合物料以从下向上的推流方式将所述基质从甲烷化区域的顶部挤入甲烷化区域;甲烷化步骤,其中使所述基质在甲烷化区域中停留第二预定时间,以产生沼气;以及出渣步骤,其中从甲烷化区域的底部排出甲烷化区域中的反应后产物。
[0016]较佳地,在进料步骤中,可以在一个子水解酸化区域被充满或进料完成之后,对其它子水解酸化区域进行进料,从而以预定的顺序对各个子水解酸化区域分别进行进料。
[0017]较佳地,在进料步骤中,可以从每个子水解酸化区域的底部将混合物料输送到对应的每个子水解酸化区域中,并且所述进料和物料转移步骤还可以包括从每个子水解酸化区域将形成的基质顺序地挤入到甲烷化区域中。
[0018]较佳地,在上述方法中,所述第一预定时间例如可以为18-240小时,并且所述第二预定时间例如可以为5-25天。
[0019]较佳地,上述方法还可以包括:物料预处理步骤,其中使固体状有机垃圾经受分拣、粉碎预处理,以形成具有预定尺寸的粒径的物料;以及混合步骤,其中将预处理过的物料与从所述甲烷化区域或水解酸化区域中回流的物料混合,以形成适于输送到所述水解酸化区域中的所述混合物料。其中混合后所述混合物料的温度可以为35〜40 °C或者50〜60°C,pH值在6〜8之间。
[0020]较佳地,上述方法还可以包括固液分离步骤,其中使从甲烷化区域的底部排出的反应后产物经历固液分离处理,以形成沼液和沼渣。
[0021]较佳地,在甲烷化步骤中,可以将所述基质的pH值调节到适于由产甲烷于转化基质以产生沼气的值,并将来自所述甲烷化区域的沼液喷淋到所述甲烷化区域的顶部。
[0022]较佳地,在甲烷化步骤中,可以将产生的沼气预先储存在所述反应器的盖体中,随后通过所述反应器的出气口引出沼气。
[0023]较佳地,在上述方法中处理的所述固体状有机垃圾中的固体物料所占的体积浓度大于15%。
附图说明
[0024]参阅后续的图示与描述将可更好地了解本发明的上述和其它特征和优点。文中未详列暨非限制性的实施例则请参考该后续图示的描述。图示中的组成元件并不一定符合比例,而系以强调的方式描绘出本发明的原理。在各图示中,相同的元件在不同图示中用相同的附图标记表示。在附图中:
[0025]图1为根据本发明的厌氧消化反应器的结构的示意图;以及
[0026]图2为沿图1中线2-2’截取的剖视图。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的说明。
[0028]图1示出了根据本发明一种实施方式的厌氧消化反应器100的示意性结构。根据本发明的厌氧消化反应器采用干式发酵,可用于处理可生物降解的有机固体垃圾,包括城市生活垃圾、农业垃圾、市政污泥和畜禽粪污等,单一原料或混合原料,反应器内固体物料浓度通常大于15%,一般为15-45%。
[0029]如图1所示,厌氧消化反应器100包括壳体110。在一种示例中,壳体110为直立式罐状壳体,具有壳体内壁。根据本发明,在壳体110内设置有第一隔板120,第一隔板120将壳体110的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域130和适于产沼气相的甲烷化区域140。其中,水解酸化区域130由第一隔板120和壳体内壁形成,并且围绕甲烷化区域140,从而在一个反应器内通过第一隔板120将水解酸化和甲烷化完全分离,使不同菌群在各自相对较适宜反应环境条件下降解有机物,提高了反应效率和有机物降解率。在较佳的实施方式中,第一隔板120优选是环形的或圆筒形的,具有平滑壁面,以便于物料运动。
[0030]在图示的实施方式中,甲烷化区域140包括锥斗形底部区141、由第一隔板120围成的圆筒形中间区142、上部开口区143和设置在锥斗形底部区141的底部处的出料口 145。水解酸化区域130包括环形的锥斗形底部区131、围绕甲烷化区域140的圆筒形中间区142的环形区132、以及设置在锥斗形底部区131的底部处的进料口 135。在一种示例中,锥斗形底部区131可以由壳体内壁和第二隔板133围绕而成,如图1所示,第二隔板133从锥斗形底部区141与圆筒形中间区142的接合处A向壳体内壁倾斜延伸。根据本发明,水解酸化区域130和甲烷化区域140的底部都设置成为近似锥斗形,例如甲烷化区域的底部141为圆锥形,而水解酸化区域130的底部131为近似锥环形区域,以减少厌氧消化反应器100内的物料死角,保证布料和出料均匀。
[0031 ]根据一种实施方式,水解酸化区域130的底部设置有进料口 135,甲烷化区域140的底部设置有出料口 145,且水解酸化区域130和甲烷化区域140在壳体110内的上部区域连通,即,水解酸化区域130的环形区132的上部与甲烷化区域140的上部开口区143连通。从而,能够以推流方式将固体垃圾的混合物料从进料口 135输送到水解酸化区域130中,且能够使得固体垃圾的混合物料在水解酸化区域130中水解酸化之后被以推流方式从甲烷化区域140的上部开口区143挤入甲烷化区域140中并产生包含沼气相的沼气。
[0032]在本发明中,物料和新物构成的混合物料从水解酸化区域130底部进入,由上部自流跌落至甲烷化区域140,混合物料呈推流式运动(如图1中的箭头所示),以保证较长的物料实际停留时间,提尚有机物的降解率,广生更多的沼气。
[0033]在厌氧消化反应器100的一种较佳实施方式中,如图2所示,水解酸化区域130可以包括由至少一个第三隔板134垂直分隔成的至少两个子水解酸化区域136。例如,多个隔板134可以将水解酸化区域130等分或不等分为2-8个扇形区域136。第三隔板134可以从第一隔板120的壁面向壳体内壁径向地延伸,使得每个子水解酸化区域136具有扇形横截面。每个子水解酸化区域136可以分别具有在每次(例如,每天)上料量体积的1/3至每次上料量体积的3倍的范围内的容积。每个子水解酸化区域136都可以具有位于其底部的进料口,分别在上部与甲烷化区域140的上部开口区143连通,使得每个子水解酸化区域136能够独立地间歇运行,混合物料可以按批次或分时间进入不同子水解酸化区域,不同子水解酸化区域中的混合物料在完成水解酸化之后分别由后续的混合物料推动从水解酸化区域130的上部跌落到甲烷化区域140中,由此适应不同的垃圾处理需求,提高操作弹性。
[0034] 厌氧消化反应器100还包括设置在壳体110上的进料通道101、出气口 102和出渣口103,其中,进料通道101例如设置在壳体的侧面底部并与水解酸化区域130的底部进料口135连通,以便通过诸如柱塞栗、转子栗或螺杆栗之类的提升机械将新的混合物料以推流方式输送通过进料通道101和进料口 135,进入水解酸化区域130中。出气口 102设置在壳体110的上部以引出在甲烷化区域140中产生的包括甲烷的沼气。出渣口 13通过输送装置(如输送螺旋桨)与出料口 140连通以排出从甲烷化区域140引出的沼渣。在进料口和出料口处都可以设置有控制阀,以控制物料的进入或引出。
[0035]在一种实施方式中,厌氧消化反应器100还可以包括封盖壳体110的上部的盖体104,在盖体104中可以设置有与甲烷化区域140和出气口 102连通并适于储存在甲烷化区域中产生的沼气的空腔,从而能够根据需要分时和/或分量引出在厌氧消化反应器100中产生的沼气。
[0036]根据本发明的一种较佳示例,如图1所示,壳体内壁上可以设置有例如环形的第一导流板111,第一导流板111位于水解酸化区域130内的上部,从壳体内壁的高于甲烷化区域140的上部开口区143的位置处倾斜向上延伸,以适于将水解酸化区域130中的物料引导到甲烷化区域140中,使得混合物料能够顺利地自流跌落到甲烷化区域中。
[0037]进一步,围绕甲烷化区域140的隔板120在上部开口区143处可以设置有倾斜向下并向甲烷化区域140内延伸的第二导流板144,保证混合物料跌落进入区域后,从而物理可以均匀地分布在甲烷化区域140的横截面上,整体均匀自上而下运动,以最大限度地利用发酵空间,并减少物料死角。
[0038]以下,将描述采用具有上述结构的厌氧消化反应器进行生物可降解的有机固体垃圾的处理操作。利用上述两相一体化干式厌氧消化反应器处理固体状有机垃圾的方法主要包括进料步骤、水解酸化步骤、进料和物料转移步骤、甲烷化步骤、出渣步骤。由于在一个反应器内通过隔板将水解酸化和甲烷化完全分离,这些步骤中的一些可以是同时进行的,例如在之前的物料在甲烷化区域中发酵的同时新的物料可以在水解酸化区域中或不同的子水解酸化区域中水解和酸化。或者,根据需要,这些步骤可以按顺序进行。
[0039]在进料步骤中,从水解酸化区域130的底部将包含有机固体垃圾的混合物料以推流方式输送到水解酸化区域中130。对于干式发酵,有机固体垃圾包括城市生活垃圾、农业垃圾、市政污泥和畜禽粪污等,单一原料或混合原料,反应器内固体物料浓度大于15%,一般为15-45%。在进料之前,可以进行物料预处理步骤,其中使固体状有机垃圾经受分拣、粉碎预处理,以形成具有预定尺寸((例如,小于40mm)的粒径的物料。随后,可以进行混合步骤,例如通过螺旋输送机或者输送带至混合增温料斗,并且任选地,可以将预处理过的物料与从所述甲烷化区域140或水解酸化区域130中回流的物料混合接种,接种比例例如为2〜8:1,接种后混合物料温度例如为35〜40°C或者50〜60°C,pH值例如控制在6〜8之间以形成适于输送到水解酸化区域130中的混合物料。
[0040]接种后的混合物料后通过提升机械从进料口进入水解酸化区域130的底部内。在存在多个子水解酸化区域136的情况中,在一个子水解酸化区域被充满或进料完成之后,停止本区域进料,改为另一子水解酸化区域进料。每个子水解酸化区域可以分别具有在每次(例如,每天)上料量体积的1/3至每次上料量体积的3倍的范围内的容积,从而能够以预定的顺序和/或根据需要对各个子水解酸化区域分别进行进料。
[0041 ]在水解酸化步骤中,使混合物料在水解酸化区域130中停留第一预定时间,例如18-240小时,并通过微生物水解、酸化,以形成适于在甲烷化区域中产生沼气的基质。
[0042]在进料和物料转移步骤中,在形成水解酸化区域130适合的基质之后,将新的混合物料输送到相应的水解酸化区域130,从而由新的混合物料以从下向上的推流方式将基质从甲烷化区域的顶部挤入甲烷化区域140中。
[0043]在甲烷化步骤中,使前述基质在甲烷化区域140中停留第二预定时间,例如5-25天,将基质的PH值调节到适于产生沼气的值,即适于由产甲烷菌转化基质以产生沼气的值,例如不低于7.2,并可以将来自已经引出甲烷化区域140的沼液喷淋到甲烷化区域140的顶部,以产生包括甲烷的沼气。所产生的沼气可以预先储存在反应器的盖体104中的空腔中,随后根据需要通过反应器的出气口 102引出沼气。
[0044]在基质在甲烷化区域140中完成甲烷化之后,从甲烷化区域140的底部排出甲烷化区域140中的反应后产物。对排出的反应后产物可以进行固液分离处理,以形成沼液和沼渣。沼渣可以进行好氧堆肥以生产有机肥,沼液可以按时间顺序分别回流至水解酸化区域130或甲烷化区域140。沼气经脱水、脱硫后可以用于发电,余热产生蒸汽加热物料,或者经历进一步脱碳处理生产管道燃气。
[0045]根据本发明的厌氧消化反应器为两相一体化厌氧反应器,在一个反应器内通过第一隔板120将水解酸化和甲烷化完全分离,共用池壁以节省工程造价和保温能耗,节省占地面积。这种厌氧消化反应器将水解酸化区域130和甲烷化区域140分离后,使不同菌群在各自相对较适宜反应环境条件下降解有机物,提高了反应效率和有机物降解率,可以减少反应器总体容积以抵消增加隔板带来工程投资升高的不利影响。而且,水解酸化区域130围绕着甲烷化区域140,且水解酸化区域130可以被垂直分隔成多个子区域136,每个子区域独立地间歇式运行,使物料按批次或分时间进入不同子水解酸化区域,从而结合间歇式和连续式反应器的优点,提高操作弹性。由于水解酸化区域130围绕甲烷化区域140,可以在不降低推流效果的前提下,降低罐体的高径比,减少提升高度,降低施工难度和费用。
[0046]进一步,混合物料从水解酸化区域130的底部进入,由上部溢流跌落至甲烷化区域140,混合物料呈推流式运动,而不额外增加提升设备且无机械搅拌,并保证较长的物料实际停留时间,提高有机物的降解率,产生更多的生物燃气。在水解酸化区域130的顶部设置的第一导流板111或导流装置保证混合物料可以自流跌落至甲烷化区域140;甲烷化区域140顶部设置的第二导流板144保证混合物料跌落进入甲烷化区域140后,可均匀地分布在甲烷化区域140的横截面上,整体均匀自上而下运动,以最大限度地利用发酵空间,减少物料死角。并且,在本发明中,水解酸化区域130和甲烷化区域140的底部都与为锥斗形,进一步减少物料死角,保证布料和出料均匀。
[0047]虽然以上已经参照较佳实施例描述了本发明,本领域技术人员将会认识到,在不偏离本发明的精髓或范围的前提下,可在形式和细节上进行改变。

Claims (19)

1.一种两相一体化干式厌氧消化反应器,包括: 直立式罐状壳体(110),具有壳体内壁;和 设置在所述壳体内的第一隔板(120),该第一隔板(120)将所述壳体(110)的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域(130)和适于产沼气相的甲烷化区域(140), 其中所述水解酸化区域(130)由所述第一隔板(120)和所述壳体内壁形成,并且围绕所述甲烷化区域(140); 所述水解酸化区域(130)的底部设置有进料口, 所述水解酸化区域(130)和所述甲烷化区域(140)在所述壳体(110)内的上部区域连通,使得能够以推流方式将混合物料从进料口输送到所述水解酸化区域(130)中,且使得混合物料在所述水解酸化区域(130)中水解酸化之后被以推流方式从所述甲烷化区域(140)的上部挤入所述甲烷化区域(140)中并产生沼气; 所述甲烷化区域(140)包括第一锥斗形底部区(141)、由所述第一隔板(120)围成的圆筒形中间区(142)、上部开口区(143)和设置在第一锥斗形底部区(141)的底部处的出料口(145)0
2.根据权利要求1所述的两相一体化干式厌氧消化反应器,其中 所述水解酸化区域(130)包括环形的第二锥斗形底部区(131)、围绕所述圆筒形中间区的环形区(132)和设置在所述第二锥斗形底部区(131)的底部处的进料口(135), 所述第二锥斗形底部区(131)是由所述壳体(110)内壁和从所述第一锥斗形底部区(141)与所述圆筒形中间区(142)的接合处(A)向所述壳体(110)内壁倾斜延伸的第二隔板(133)形成的,并且 所述环形区(132)的上部与所述上部开口区(143)连通。
3.根据权利要求1所述的两相一体化干式厌氧消化反应器,还包括设置在所述壳体(110)上的进料通道(101)、出气口(102)和出渣口(103),其中 所述进料通道(101)与所述进料口(135)连通以将新的混合物料以推流方式输送到所述水解酸化区域(130)中, 所述出气口(102)设置在所述壳体(110)的上部以引出所述甲烷化区域(140)中产生的沼气,并且 所述出渣口(103)与所述出料口(145)连通以排出从甲烷化区域(140)引出的沼渣。
4.根据权利要求3所述的两相一体化干式厌氧消化反应器,还包括封盖所述壳体(110)的盖体(104),所述盖体(104)中设置有与所述甲烷化区域(140)和所述出气口(102)连通并适于储存在所述甲烷化区域(140)中产生的沼气的空腔。
5.根据权利要求1所述的两相一体化干式厌氧消化反应器, 所述壳体(110)内壁设置有环形的第一导流板(111),该第一导流板(111)从所述壳体(110)内壁的高于所述上部开口区(143)的位置处倾斜向上延伸,以适于将所述水解酸化区域(130)中的物料引导到所述甲烷化区域(140)中。
6.根据权利要求1所述的两相一体化干式厌氧消化反应器, 所述第一隔板(120)在所述上部开口区(143)处设置有倾斜向下并向所述甲烷化区域(140)内延伸的环形的第二导流板(144)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的两相一体化干式厌氧消化反应器,其中 所述水解酸化区域(130)包括由至少一个第三隔板(134)垂直分隔成的至少两个子水解酸化区域(136)。
8.根据权利要求7所述的两相一体化干式厌氧消化反应器,其中 每个子水解酸化区域(136)都具有位于其底部的进料口(135),并分别在其上部与所述甲烷化区域(140)连通。
9.根据权利要求7所述的两相一体化干式厌氧消化反应器,其中 所述至少一个第三隔板(134)从所述第一隔板(120)向所述壳体(110)内壁延伸,使得每个子水解酸化区域(136)具有扇形横截面,并且 每个子水解酸化区域(136)分别具有在每次上料量体积的1/3至每次上料量体积的3倍的范围内的容积。
10.—种利用权利要求1所述的两相一体化干式厌氧消化反应器处理固体状有机垃圾的方法,包括: 进料步骤,其中从水解酸化区域(130)的底部将包含有机固体垃圾的混合物料以推流方式输送到水解酸化区域(130)中; 水解酸化步骤,其中使混合物料在水解酸化区域(130)中停留第一预定时间并水解酸化,以形成适于在甲烷化区域(140)中产生沼气的基质; 进料和物料转移步骤,其中在形成所述基质之后,将新的混合物料输送到水解酸化区域(130),从而由新的混合物料以从下向上的推流方式将所述基质从甲烷化区域(140)的顶部挤入甲烷化区域(140); 甲烷化步骤,其中使所述基质在甲烷化区域中停留第二预定时间,以产生沼气;以及 出渣步骤,其中从甲烷化区域的底部排出甲烷化区域(140)中的反应后产物。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述水解酸化区域包括由第三隔板(134)垂直分隔开的至少两个子水解酸化区域(136),并且所述进料步骤包括: 在一个子水解酸化区域(136)被充满或进料完成之后,对其它子水解酸化区域(136)进行进料,从而以预定的顺序对各个子水解酸化区域(136)分别进行进料。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述进料步骤还包括从每个子水解酸化区域(136)的底部将混合物料输送到对应的每个子水解酸化区域(136)中,并且所述进料和物料转移步骤还包括从每个子水解酸化区域(136)将形成的基质顺序地挤入到甲烷化区域(140)中。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法,其中 所述第一预定时间为18-240小时,并且所述第二预定时间为5-25天。
14.根据权利要求10-12中任一项所述的方法,还包括: 物料预处理步骤,其中使固体状有机垃圾经受分拣、粉碎预处理,以形成具有预定尺寸的粒径的物料;以及 混合步骤,其中将预处理过的物料与从所述甲烷化区域(140)或水解酸化区域(130)中回流的物料混合,以形成适于输送到所述水解酸化区域(130)中的所述混合物料。
15.根据权利要求14所述的方法,其中 混合后所述混合物料的温度为35〜40°C或者50〜60°C,pH值在6〜8之间。
16.根据权利要求10-12中任一项所述的方法,还包括: 固液分离步骤,其中使从甲烷化区域(140)的底部排出的反应后产物经历固液分离处理,以形成沼液和沼渣。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述甲烷化步骤还包括: 将所述基质的PH值调节到适于由产甲烷菌转化基质以产生沼气的值,并将来自所述甲烷化区域(140)的沼液喷淋到所述甲烷化区域(140)的顶部。
18.根据权利要求10-12中任一项所述的方法,其中在甲烷化步骤中,将产生的沼气预先储存在所述反应器的盖体(104)中,随后通过所述反应器的出气口( 102)引出沼气。
19.根据权利要求10-12中任一项所述的方法,其中所述固体状有机垃圾中的固体物料所占的体积浓度大于15%。
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