CN103834560A - 一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，在发酵罐主体上部设有进料口与排气孔，在发酵罐侧面安装有温度探头、pH探头、DO探头、采样口、视镜口及视镜灯，在发酵罐主体轴线上安装转动主轴，在主轴上安装搅拌浆叶，转动主轴顶部连接变速电机，进料口连接进料管路，在罐体侧面下方开有出料口并连接出料管路，在所述产酸发酵罐顶部设有pH调节口，该调节口通过酸碱调节阀连接酸罐与碱罐。该产酸发酵罐具有控温、控pH、控搅拌转速、超声强化处理等功能，并可实现餐厨垃圾的自动进出料，具备pH值预先调节功能，可实现发酵液pH值波动小于0.1。

Description

一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，涉及一种利用餐厨垃圾生产碳源的反应设备，特别涉及一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐。
背景技术
餐厨垃圾占城市生活垃圾总量的30%～50%，这部分垃圾通常和其他生活垃圾一同进行卫生填埋处理，然而随着国家对处理固体废弃物理念的提升，现已要求实现餐厨垃圾处理的无害化、资源化、减量化。因此，有人提出利用餐厨垃圾生产家畜饲料的处理模式，经过一段时间的尝试发现该处理方式生产的饲料存在生物同源感染的风险，故逐渐被国家禁止。此外，另有人提出利用厌氧消化工艺生产甲烷的方案，实际工程证明该方案可行，但因餐厨垃圾中盐及油脂的含量较高常常导致发酵失败，即使发酵成功也因运行成本过高难以盈利，所以餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的工艺难以大范围推广应用。
针对上述问题，研究开发出了餐厨垃圾厌氧发酵产酸工艺，该工艺运行稳定，对发酵环境要求低，发酵产物挥发性脂肪酸可直接用作污水处理厂及垃圾填埋场的外加碳源，且运行成本明显较厌氧消化产甲烷工艺低。该工艺为新兴餐厨垃圾处理工艺，在实验室及中试条件下均得到良好的反应结果，目前正在进行现场规模实验，有望成为我国餐厨垃圾处理主流工艺向全国推广应用。作为餐厨垃圾厌氧发酵产酸工艺核心反应设备的产酸发酵罐，应具有适宜厌氧发酵产酸的特性，而传统的发酵设备多用于生物制药、产甲烷、产氢气等，难以适宜产酸独特的反应环境，并且存在造价过高的问题，阻碍传统发酵设备直接应用于餐厨垃圾厌氧发酵产酸工程。
发明内容
为了克服传统技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，该产酸发酵罐具有控温、控pH、控搅拌转速、超声强化处理等功能，并可实现餐厨垃圾的自动进出料。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，包括圆柱状直立的发酵罐主体18，在发酵罐主体18上部设有进料口19与排气孔14，在发酵罐侧面安装有三个探头10、采样口15、视镜口及视镜灯16，三个探头10分别为温度探头、pH探头和DO探头，三个探头10由计算机中控系统11控制在罐体内伸缩移动，在发酵罐主体轴线上安装转动主轴13，在主轴13上安装搅拌浆叶17，所述搅拌浆叶17与罐体内壁不接触，转动主轴13顶部连接变速电机12，所述进料口19连接进料管路1，在发酵罐主体18侧面下方开有出料口20并连接出料管路2，在发酵罐主体18外壁安装有保温夹套8，保温夹套8上设有进水口21与出水口22，保温夹套8通过保温水调节阀7与恒温水箱6连接。
在发酵罐主体18顶部设有pH调节口23，该调节口通过酸碱调节阀5连接酸罐4与碱罐3。
在所述罐体正下方安装有超声波脉冲发生器9。
本发明的优点为：
1、本发明所述的温度、pH、DO及超声波均由计算机在线监测、智能控制，上述控制软件为自主研发，相较于传统控制软件，增添pH值预先调节功能，可实现pH值波动范围小于0.1，优于传统值1.0，并添加程序编制功能，可完成温度、pH、超声波的精细复杂调控。
2、专为餐厨垃圾厌氧发酵产酸设计，适宜度高且造价低廉；监测探头可在罐体内移动，监测发酵液内多点数据，监测数据准确；安装超声强化处理器，提高发酵产酸效果；编程控制功能实现温度、pH、超声波的精细复杂调控；pH值预先调节，实现发酵液pH值波动小于0.1。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施案例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，包括圆柱状直立的发酵罐主体18，在发酵罐主体18上部设有进料口19与排气孔14，在发酵罐侧面安装有三个探头10、采样口15、视镜口及视镜灯16，三个探头10分别为温度探头、pH探头和DO探头，三个探头10由计算机中控系统11控制在罐体内伸缩移动，在发酵罐主体轴线上安装转动主轴13，在主轴上安装搅拌浆叶17，所述的搅拌浆叶17与罐体内壁不接触，转动主轴13顶部连接变速电机12，所述进料口19连接进料管路1，在发酵罐主体18侧面下方开有出料口20并连接出料管路2，在发酵罐主体18外壁安装有保温夹套8，保温夹套8上设有进水口21与出水口22，保温夹套8通过保温水调节阀7与恒温水箱6连接。
在发酵罐主体18顶部设有pH调节口23，该调节口通过酸碱调节阀5连接酸罐4与碱罐3。
在所述罐体正下方安装有超声波脉冲发生器9，可强化产酸。
本发明的工作原理为：
序批式反应模式：
启动进料泵1，使发酵原料餐厨垃圾通过进料管路由进料口19进入产酸发酵罐主体18内，加料量为罐体总量的70%左右，关闭进料泵1、进料口19；启动变速电机12使搅拌桨叶17对餐厨垃圾进行搅拌，使物料达到均匀；通过夹套进水口21、夹套出水口22向夹套内8注入适宜温度的水，使产酸发酵罐内达到预定的温度；启动pH值调节，通过pH调节阀5向罐内补充酸碱，调节pH至预定值；启动超声波脉冲发生器9，强化产酸发酵；发应至发酵液内挥发性脂肪酸浓度达到最大值（约4d）,依次关闭pH调节阀5、温度调节阀7、超声波脉冲发生器9；关闭变速电机12，待搅拌桨叶停转后，打开出料口20，开启出料泵2自动出料，留10%发酵液作为下次发酵的接种物，关闭出料泵2、出料口20，结束产酸发酵。
连续式反应模式：
启动进料泵1使发酵原料餐厨垃圾通过进料管路由进料口19进入产酸发酵罐主体18内，加料量为罐体总量的70%左右，关闭进料泵1、进料口19；启动变速电机12使搅拌桨叶17对餐厨垃圾进行搅拌，使物料达到均匀；通过夹套进水口21、夹套出水口22向夹套内8注入适宜温度的水，使产酸发酵罐内达到预定的温度；启动pH值调节，通过pH调节阀5向罐内补充酸碱，调节pH至预定值；启动超声波脉冲发生器9，强化产酸发酵；发应至发酵液内挥发性脂肪酸浓度达到最大值（约4d）；打开进料口19、进料泵1，打开出料口20、出料泵2，按设定的水力停留时间调整出料、进料速率一致；当停止发酵时，先关闭进料泵1、进料口19，再依次关闭pH调节阀5、温度调节阀7、超声波脉冲发生器9及变速电机12，待发酵液排完后，关闭出料泵2、出料口20，结束产酸发酵。
本发明的温度、pH、DO及超声波均由计算机在线监测、智能控制，上述控制软件为自主研发，相较于传统控制软件，增添pH值预先调节功能，可实现pH值波动范围小于0.1，优于传统值1.0，并添加程序编制功能，可完成温度、pH、超声波的精细复杂调控。
下面结合实施例具体说明本发明的运行效果：
实施例一（序批式）
原料餐厨垃圾的含固率为15%，未发酵前餐厨垃圾上清液中有机酸浓度为625mg/L,COD含量为71g/L，产酸发酵罐设定运行条件为温度35.0℃，pH为6.0，搅拌转速125rpm，关闭超声波脉冲发生器，运行产酸发酵罐4天，期间pH波动范围为5.95～6.07，温度波动范围为32.9℃～39.1℃，餐厨垃圾上清液中有机酸浓度达到34g/L,乙醇达到4g/L。
实施例二（序批式）
原料餐厨垃圾的含固率为15%，未发酵前餐厨垃圾上清液中有机酸浓度为665mg/L,COD含量为74g/L，产酸发酵罐设定运行条件为温度35.0℃，pH为6.0，搅拌转速125rpm，超声波脉冲发生器产生20kHz超声波，每5min脉冲一次，运行产酸发酵罐4天，期间pH波动范围为5.93～6.10，温度波动范围为33.4℃～37.8℃，餐厨垃圾上清液中有机酸浓度达到41g/L,乙醇达到6g/L。
实施例三（连续式）
原料餐厨垃圾的含固率为15%，未发酵前餐厨垃圾上清液中有机酸浓度为671mg/L,COD含量为73g/L，产酸发酵罐设定运行条件为温度35.0℃，pH为6.0，搅拌转速125rpm，超声波脉冲发生器产生20kHz超声波，每15min脉冲一次，水力停留时间为4天，连续运行30天，期间pH波动范围为5.91～6.09，温度波动范围为31.8℃～35.1℃，餐厨垃圾上清液中有机酸浓度达保持在28g/L左右,乙醇4g/L左右。

Claims (3)

1.一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，其特征在于，包括圆柱状直立的发酵罐主体（18），在发酵罐主体（18）上部设有进料口（19）与排气孔（14），在发酵罐侧面安装有三个探头（10）、采样口（15）、视镜口及视镜灯（16），三个探头（10）分别为温度探头、pH探头和DO探头，三个探头（10）由计算机中控系统（11）控制在罐体内伸缩移动，在发酵罐主体轴线上安装转动主轴（13），在主轴上安装搅拌浆叶（17），所述的搅拌浆叶（17）与罐体内壁不接触，转动主轴（13）顶部连接变速电机（12），所述进料口（19）连接进料管路（1），在发酵罐主体（18）侧面下方开有出料口（20）并连接出料管路（2），在发酵罐主体（18）外壁安装有保温夹套（8），保温夹套（8）上设有进水口（21）与出水口（22），保温夹套（8）通过保温水调节阀（7）与恒温水箱（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，其特征在于，在发酵罐主体（18）顶部设有pH调节口（23），该调节口通过酸碱调节阀（5）连接酸罐（4）与碱罐（3）。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理餐厨垃圾生产碳源的产酸发酵罐，其特征在于，在所述罐体正下方安装有超声波脉冲发生器（9）。
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