CN105602843A - 一种连续卧式干法厌氧发酵系统 - Google Patents

一种连续卧式干法厌氧发酵系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种连续卧式干法厌氧发酵系统，属于发酵设备的技术领域。本发明包括可沿其轴线转动的卧式发酵罐，发酵罐内固定设有沼液回流喷淋系统，发酵罐的一端为进料端，其另一端为出料端，进料端的高度大于出料端的高度，进料端通过进料系统连接有混料仓，进料端还设有沼气管，出料端设有发酵剩余物出料系统，发酵罐的内部还设有测温装置。本发明在倾斜设置的卧式发酵罐两端分别连接自动进料系统和自动出料系统，并在发酵罐内设置回流喷淋系统，实现了连续稳定的进料和出料，沼液可循环喷淋和沼渣可循环复混，结构简单，设计合理，运行流畅度高，可实现全自动控制，能耗低，容积产气率为1.0-1.5m3/m3·d。

Description

一种连续卧式干法厌氧发酵系统
技术领域
[0001]本发明属于发酵设备的技术领域，特别是指一种连续卧式干法厌氧发酵系统。
背景技术
[0002]我国是农业废弃物产出量大国，据统计，畜禽粪便排放量每年约40亿吨，其中集约化养殖场的粪便约30亿吨，并以每年10%的速度增长;农作物秸杆7亿多吨，随着我国人口的不断增多，粮食产量逐年增加，相应的秸杆每年总产量以6%的速度增长。这些有机废弃物若不及时处理，不仅污染环境，而且造成资源浪费。
[0003]在有机废弃物的处理工艺上，干法厌氧发酵颠覆了传统湿法厌氧发酵必须将原料和水完全混合的方式，而将发酵原料干物质的浓度提高到15%以上；与湿法厌氧发酵相比，干法厌氧发酵具有产能高、有机负荷高、占地少、污水产生量少等特点而具有巨大的经济和环境效益。但是，目前国内现有干法厌氧发酵工艺主要采用批式中温发酵工艺，批次进出料方式不能实现连续进出料，有机物利用不彻底，发酵产气效率较低，加之使用特殊的预处理或粉碎设备，造成系统吨能耗过高，投入与产出比明显增加，经济效益差，未能得到广泛推广。
[0004]因此，研究开发一种低成本、连续式、高效的干法厌氧发酵系统，以实现农业废弃物高值化利用，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
[0005]本发明提出一种连续卧式干法厌氧发酵系统，解决了现有技术不能连续进料和连续出料导致其能耗高和经济效益差的问题。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:包括可沿其轴线转动的卧式发酵罐，所述发酵罐内设有相对于水平地面固定不动的沼液回流喷淋系统，所述发酵罐的一端为进料端，其另一端为出料端，所述进料端的高度大于所述出料端的高度，所述进料端通过进料系统连接有混料仓，所述进料端还设有用于收集沼气的沼气管，所述出料端设有发酵剩余物出料系统，所述发酵罐的内部还设有测温装置。
[0007]本发明卧式发酵罐可以沿其轴线进行自身旋转，而其内部的沼液回流喷淋系统始终保持固定不动;待发酵的物料首先在混料仓内进行混合调配后，通过进料系统自动进入卧式发酵罐，通过发酵罐内的回流喷淋系统使接种沼液与物料进行接种，进行干法厌氧发酵，通过沼气管收集沼气;完成发酵周期后，使卧式发酵罐绕其轴线转动，在出料系统的配合作用下完成自动出料;完成了连续进料和连续出料操作，从而实现了连续干法发酵操作。本发明运行流畅度高，连续稳定进出料，有机物利用完全彻底，发酵产气效率高，能耗低，经济效益可观。
[0008]作为一种优选的实施方案，所述发酵罐与水平地面的倾角为2.8-3°，所述发酵罐的内壁上还设有若干个抄板，所述抄板的高度为8-lOcm，所述抄板呈均匀排列。这种倾斜角度的发酵罐固定容易，出料方便;在其内壁的抄板的作用下，使物料的输送更加方便，更好的实现了物料的输送功能。
[0009]作为一种优选的实施方案，所述进料系统包括螺旋进料管，所述进料管的上方设有沼液回流管，所述进料管和所述回流管并联排列并通过第一固定套管密封固定在所述发酵罐的进料端，所述第一固定套管为空心结构，所述第一固定套管与所述沼气管连接;所述出料系统包括螺旋出料管，所述出料管的上方设有进液管，所述出料管和所述进液管并联排列并通过第二固定套管密封固定在所述发酵罐的出料端。进料管和回流管套设在第一固定套管的内部，第一固定套管的外部与沼气管连接，出料管和进液管套设在第二固定套管的内部，第二固定套管形成密封管;发酵罐可绕第一固定套管和第二固定套管转动，在第一固定套管和第二固定套管的固定作用下，进料管、回流管、沼气管、出料管和进液管始终处于静止的状态，从而很好地实现了发酵罐的转动和固定连接，使连接方法，管路设置合理。
[0010]作为一种优选的实施方案，所述回流喷淋系统包括设置于发酵罐顶部的喷液管，所述喷液管上均匀布设有喷液口，所述喷液管的一端与所述回流管连接，其另一端与所述进液管连接;所述发酵罐在出料端的底部设有沼液和物料排空口，所述沼液和物料排空口通过沼液循环栗与所述进液管连接。发酵过程中产生的发酵液由沼液和物料排空口流至发酵罐的外部，在液循环栗的作用下，经过进液管被输送至发酵罐内部的喷液管，并通过喷液管上的喷液口进行喷洒，喷液口的直径约为l_3cm，从而与发酵罐内的物料进行均匀充分的混合；回流管是密封管，在进液管的配合作用下共同起到对回流喷淋系统进行固定的作用，这种设置的回流喷淋系统，可保障其在发酵罐转动过程中位置固定不变，使喷淋方便，并更好的保护回流喷淋系统。
[0011]作为一种优选的实施方案，所述第一固定套管和所述第二固定套管均通过密封组件与所述发酵罐密封连接，所述密封组件包括压紧法兰和设置在密封套管内的由三层盘根组成的密封圈，单个盘根截面为40mm X 40mm-45mm X 45mm。密封组件的设置可以更好的提高发酵罐的密封性能，充分保障发酵罐在动和静相对运动时良好的密闭性。
[0012]作为一种优选的实施方案，所述进料系统上还设有液压进料装置、液压闸阀和检修阀，所述出料系统上设有液压出料装置，所述出料系统还通过三通阀分别与所述混料仓和沼渣收集池连接。在液压进料装置的作用下完成自动进料，并通过液压闸阀对进料系统进行控制，利用检修阀对进行系统进行检修；出料系统在液压出料装置的作用下通过三通阀的控制，一部分沼渣输送至混料仓进行复混，另一部分沼渣排出至沼渣收集池。
[0013] 作为一种优选的实施方案，所述测温装置包括温度传感器，所述温度传感器还连接有控制柜。测温装置设置于发酵罐的两端，控制柜的设置，使控制简单，可以完成自动控制，实时监测和控制发酵罐内的温度。
[0014]作为一种优选的实施方案，所述进料端和所述出料端均设有观察视窗，所述发酵罐内还设有液位计，所述液位计也与所述控制柜连接。在液位计的配合作用下，从而更好地完成该系统的自动控制操作;通过观察视窗可以对发酵罐内的物料发酵情况进行随时观察，便于及时控制。
[0015]作为一种优选的实施方案，所述混料仓包括仓体和设置于仓体底部的两个竖直的混料锥螺旋和两个水平的输送螺旋，所述仓体在底部的一端还设有出料口，所述出料口与所述进料系统连接。两个竖直设置的混料锥螺旋是用于对物料进行搅拌，使物料进行充分混合的；两个水平设置的输送螺旋是对混合调配后的物料进行输送的，输送后的物料由出料口进入进料系统，从而完成自动进料。混料锥螺旋和输送螺旋的最大转速为20-25r/min，出料口的尺寸为:长815-820cm和宽320-330cm，可按设计比例合理扩大。
[0016]本发明的有益效果:本发明在倾斜设置的卧式发酵罐两端分别连接自动进料系统和自动出料系统，实现了物料的连续稳定进料和出料;并在发酵罐内设置回流喷淋系统，回流喷淋系统通过第一固定套管和第二固定套管进行固定，即实现了沼液的循环喷淋，又充分保护了回流喷淋系统;密封组件的设置充分保障了发酵罐在动和静相对运动时良好的密闭性，出料系统排出的沼渣可循环复混，有机物利用完全彻底;本发明结构简单，设计合理，进料系统、出料系统和干法发酵系统有序链接，系统运行流畅度高，可实现全自动控制，容积产气率为1.0-1.5m3/m3.d，充分实现了农业废弃物的高值化利用，耗能低，操作连续，经济效益可观。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明一个实施例的平面结构示意图；
图2为图1中发酵罐的剖视结构示意图；
图3为图1中密封组件的剖视结构示意图；
图4为图1中回流喷淋系统的局部结构示意图；
图5为图1中混料仓的俯视结构不意图；
图中:1-液压进料装置;2-混料仓;3-锥螺旋;4-液压闸阀；5-进料系统;6-沼气管;7-密封组件;8-隔片;9-支撑环；10-发酵罐；11-喷液管；12-出料系统；13-液压出料装置；14-三通阀；15-沼液和物料排空口 ； 16-循环栗；17-凝水器；18-检修阀；19-输送螺旋；20-抄板；21-盘根;22-密封套管;23-压盘;24-滚珠;25-滚珠套;26-压紧法兰;27-第一固定套管;28-第二螺母;29-第一螺母;30-弹簧座;31-弹簧;32-双头螺栓;33-出料管；34-进液管；35-第二固定套管;36-回流管;37-进料管;38-出料口。
具体实施方式
[0019]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明包括可沿其轴线转动的卧式发酵罐10，发酵罐10在支撑环9的作用下倾斜设置，并可在电机的带动作用下进行自身旋转，发酵罐10内设有相对于水平地面固定不动的沼液回流喷淋系统，发酵罐10的一端为进料端，其另一端为出料端，进料端的高度大于出料端的高度，使发酵罐10呈倾斜式设置，进料端通过进料系统5连接有混料仓2，进料端还设有用于收集沼气的沼气管6，出料端设有用于排出发酵剩余物的出料系统12，发酵罐10的内部还设有测温装置。待发酵的物料首先在混料仓2内进行混合调配后，通过进料系统5自动进入卧式发酵罐10，通过发酵罐10内的回流喷淋系统使接种沼液与物料进行接种，升温到35±1°C，进行干法厌氧发酵，通过沼气管6收集沼气，并经过凝水器17脱水后送入气柜储存备用;发酵完毕之后，使发酵罐10绕其轴线转动，在出料系统12的配合作用下完成自动出料。
[0021]参阅附图1和附图5，混料仓2包括仓体和设置于仓体底部的两个竖直的混料锥螺旋3和两个水平的输送螺旋19，仓体在底部的一端还设有出料口 38，出料口 38与进料系统5连接，进料系统5上还设有液压进料装置I。物料在混料仓2内在锥螺旋3的搅拌作用进行混合调配后，由输送螺旋19输送至出料口 38，并在液压进料装置I的作用下由出料口 38进入进料系统5。
[0022]参阅附图1和附图4，进料系统5包括螺旋进料管37，进入进料系统5内的物料在液压进料装置I的作用下进入进料管37，并由进料管37进入发酵罐10。进料管37的上方设有沼液回流管36，进料管37和回流管36并联排列并通过第一固定套管27密封固定在发酵罐10的进料端;第一固定套管27为空心结构，进料管37和回流管36固定在第一固定套管27的端部，第一固定套管27与沼气管6连接;第一固定套管27内部套设有进料管37和回流管36，第一固定套管27的外部与沼气管6连接，用于收集沼气。
[0023]参阅附图1、附图2和附图3，第一固定套管27通过密封组件7与发酵罐10密封连接，密封组件7包括压紧法兰26和设置在密封套管22内的由三层盘根21组成的密封圈，盘根21一端与发酵罐10紧密接触，其另一端设有压盘23，压盘23的另一侧设有滚珠24和与滚珠24适配的滚珠套25，滚珠24的另一侧设有压紧法兰26，压紧法兰26通过双头螺栓32在螺母和弹簧31的配合作用下与发酵罐10固定连接;单个盘根21的截面为40mm X 40mm-45mm X 45mm，双头螺栓32的一头与发酵罐10螺纹连接，其另一头穿过压紧法兰26的法兰孔并套设有两个弹簧座30，两个弹簧座30之间设有弹簧31，一个弹簧座30与压紧法兰26接触连接，另一个弹簧座30—侧通过第一螺母29和第二螺母28进行固定，第一螺母29为厚螺母，第二螺母28为薄螺母。密封组件7的设置可以更好的提高发酵罐10的密封性能，充分保障发酵罐10在动和静相对运动时良好的密闭性。
[0024]参阅附图2，发酵罐10的进料端设有进料隔片8，隔片8呈弧形设置，有利于物料更好的进入发酵罐10的内部;发酵罐10的内壁上还设有若干个抄板20，抄板20位于隔片8的下方，抄板20的高度为8-10cm，抄板20呈均匀排列；发酵罐1的转速为1_2 r/min，抄板20在发酵罐10转动的过程中起到螺旋输送物料的功能，有利于更好的进行物料输送。
[0025]参阅附图1和附图4，出料系统12包括螺旋出料管33，出料管33的上方设有进液管34，出料管33和进液管34并联排列并通过第二固定套管35密封固定在发酵罐10的出料端，第二固定套管35为封闭管，第二固定套管35也通过密封组件7与发酵罐10密封连接;回流喷淋系统包括设置于发酵罐10顶部的喷液管11，喷液管11上均勾布设有喷液口，喷液管11的一端与回流管36连接，其另一端与进液管34连接;发酵罐10在出料端的底部设有沼液和物料排空口 15，沼液和物料排空口 15通过沼液循环栗16与进液管34连接，从而实现了沼液的循环喷淋，这样设置的回流喷淋系统通过第一固定套管27和第二固定套管35固定于发酵罐10的进料端和出料端，可保障其在发酵罐10转动过程中位置固定不变。
[0026]参阅附图1，出料系统12上设有液压出料装置13，出料系统12还通过三通阀14分别与混料仓2和沼渣收集池连接，图1中未示出沼渣收集池。出料系统12在出料管33和液压出料装置13的作用下通过三通阀14的控制，一部分沼渣输送至混料仓2进行复混，另一部分沼渣排出至沼渣收集池。
[0027]另外，本发明中，发酵罐10与水平地面的倾角为2.8-3°，进料系统5上还设有液压闸阀4和检修阀18，通过液压闸阀4对进料系统5进行控制，利用检修阀18对进行该系统进行检修;测温装置包括温度传感器，温度传感器还连接有控制柜。进料端和出料端均设有观察视窗，发酵罐10内还设有液位计，液位计也与控制柜连接;控制柜的设置，在温度传感器和液位计的配合作用下，使控制简单，可以完成自动控制。
[0028]本发明的有益效果:本发明在倾斜设置的卧式发酵罐10两端分别连接自动进料系统5和自动出料系统12，实现了物料的连续稳定进料和出料;并在发酵罐10内设置回流喷淋系统，回流喷淋系统通过第一固定套管27和第二固定套管35进行固定，即实现了沼液的循环喷淋，又充分保护了回流喷淋系统;密封组件7的设置充分保障了发酵罐10在动和静相对运动时良好的密闭性，出料系统12排出的沼渣可循环复混，有机物利用完全彻底;本发明结构简单，设计合理，进料系统5、出料系统12和干法发酵系统有序链接，系统运行流畅度高，可实现全自动控制，容积产气率为1.0-1.5m3/m3.d，充分实现了农业废弃物的高值化利用，耗能低，操作连续，经济效益可观。
[0029]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于:包括可沿其轴线转动的卧式发酵罐，所述发酵罐内设有相对于水平地面固定不动的沼液回流喷淋系统，所述发酵罐的一端为进料端，其另一端为出料端，所述进料端的高度大于所述出料端的高度，所述进料端通过进料系统连接有混料仓，所述进料端还设有用于收集沼气的沼气管，所述出料端设有发酵剩余物出料系统，所述发酵罐的内部还设有测温装置。
2.根据权利要求1所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述发酵罐与水平地面的倾角为2.8-3°，所述发酵罐的内壁上还设有若干个抄板，所述抄板的高度为8-10cm，所述抄板呈均匀排列。
3.根据权利要求1所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述进料系统包括螺旋进料管，所述进料管的上方设有沼液回流管，所述进料管和所述回流管并联排列并通过第一固定套管密封固定在所述发酵罐的进料端，所述第一固定套管为空心结构，所述第一固定套管与所述沼气管连接； 所述出料系统包括螺旋出料管，所述出料管的上方设有进液管，所述出料管和所述进液管并联排列并通过第二固定套管密封固定在所述发酵罐的出料端。
4.根据权利要求3所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述回流喷淋系统包括设置于发酵罐顶部的喷液管，所述喷液管上均匀布设有喷液口，所述喷液管的一端与所述回流管连接，其另一端与所述进液管连接； 所述发酵罐在出料端的底部设有沼液和物料排空口，所述沼液和物料排空口通过沼液循环栗与所述进液管连接。
5.根据权利要求3所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述第一固定套管和所述第二固定套管均通过密封组件与所述发酵罐密封连接，所述密封组件包括压紧法兰和设置在密封套管内的由三层盘根组成的密封圈，单个盘根截面为40mm X 40mm-45mm X 45mm 0
6.根据权利要求1所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述进料系统上还设有液压进料装置、液压闸阀和检修阀，所述出料系统上设有液压出料装置，所述出料系统还通过三通阀分别与所述混料仓和沼渣收集池连接。
7.根据权利要求1所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述测温装置包括温度传感器，所述温度传感器还连接有控制柜。
8.根据权利要求7所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述进料端和所述出料端均设有观察视窗，所述发酵罐内还设有液位计，所述液位计也与所述控制柜连接。
9.根据权利要求1所述的连续卧式干法厌氧发酵系统，其特征在于: 所述混料仓包括仓体和设置于仓体底部的两个竖直的混料锥螺旋和两个水平的输送螺旋，所述仓体在底部的一端还设有出料口，所述出料口与所述进料系统连接。
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