CN105907800A - 一种预接种厌氧发酵装置及其工艺 - Google Patents

一种预接种厌氧发酵装置及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机物厌氧发酵生产甲烷的生产装置的技术领域，特别是涉及一种预接种厌氧发酵装置及其工艺，本发明的预接种厌氧发酵装置避免在容积大的厌氧生物反应容器中进行高耗能搅拌，达成简化厌氧生物反应器的结构和提高厌氧生物反应效率；包括原料管、接种容器、第一换热器、进料管、厌氧生物反应容器、沼液输出管和回流管；进料管上设置有进料控制泵，接种容器上设置有第一搅拌系统，可以是机械搅拌、循环搅拌或者气体搅拌，厌氧生物反应容器的顶端设置有沼气输出口，并且沼气输出口与厌氧生物反应容器的内部相通。

Description

一种预接种厌氧发酵装置及其工艺
技术领域
本发明涉及有机物厌氧发酵生产甲烷的生产装置的技术领域，特别是涉及一种预接种厌氧发酵装置及其工艺。
背景技术
众所周知，使用高浓度高悬浮物有机物料的大型厌氧生物反应容器进行全混合搅拌，所配置的大型搅拌系统的质量大、成本高、耗能高、效率低、可靠性低，造成沼气生产的效率偏低；该类大型厌氧生物反应容器常用搅拌系统主要有：液下机械搅拌、泵动循环搅拌、和压缩气体搅拌等，均以均匀混合物料、阻止污泥淤积和阻止液面漂浮物结壳为目的。反应容器的体积越大，搅拌系统的结构体积越大，配置功率越大，搅拌效率却相对降低，成为发展更大容积厌氧生物反应容器的技术障碍。
现有厌氧发酵技术中，有类似本发明的工艺步骤：
类似工艺Ⅰ：使用调配池，将固体原料、液体原料和回流沼液混合后输入厌氧生物反应容器进行厌氧发酵。
可以达到的目的1：调配液体物料浓度，使之适合使用泵输送；目的2：使用回流沼液可以减少液体原料的用量，即达成减少输出沼液的数量。
与本发明的区别㈠：调配池一般无厌氧环境，无温度控制，因为与厌氧生物反应容器内环境区别太大，有效微生物被抑制，该阶段原料与微生物的结合对厌氧发酵的助益不大；区别㈡：回流沼液的污泥含量较小，即回流的厌氧微生物数量少，该阶段与原料接触的微生物数量就少；区别㈢：调配池中的简单混合因为时间较短，起不到接种的效果，原料与厌氧微生物的有效接触要在厌氧生物反应容器中达成。
类似工艺Ⅱ：使用固液分离系统处理厌氧生物反应容器输出的沼液，将分离出的浓浆或者污泥输入调配池。
可以达到的目的1：补充厌氧生物反应容器中的厌氧微生物数量；目的2：回收未消化的固体原料，回流厌氧生物反应容器再发酵。
与本发明的区别：固液分离系统一般无厌氧环境，无温度控制，因为与厌氧生物反应容器内环境区别太大，有效微生物被抑制削弱，该阶段微生物回流后与原料的结合对厌氧发酵的助益不大。
类似工艺Ⅲ：使用酸化容器，使厌氧原料先经过酸化反应后，再输入厌氧生物反应容器进行厌氧发酵。
可以达到的目的：厌氧原料先经过酸化反应时，产酸效率更高，能提高厌氧生物反应容器中厌氧发酵的产甲烷效率。
与本发明的区别㈠：酸化容器一般无温度控制；与本发明的区别㈡：酸化反应无厌氧环境；与本发明的区别㈢：酸化容器内参与酸化反应的有效微生物的种类与厌氧生物反应容器内参与厌氧发酵的有效微生物的种类不同，酸化后物料输入厌氧生物反应容器后任然需要充分搅拌使之与厌氧微生物混合接触。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种避免在容积大的厌氧生物反应容器中进行高耗能搅拌，达成简化厌氧生物反应器的结构和提高厌氧生物反应效率的预接种厌氧发酵装置以及工艺。
本发明的预接种厌氧发酵装置，包括原料管、接种容器、第一换热器、第一搅拌系统、进料管、厌氧生物反应容器、沼液输出管和回流管；所述原料管的输出端与接种容器连通，接种容器通过所述进料管与厌氧生物反应容器连通，所述沼液输出管和回流管均与厌氧生物反应容器连通，并且回流管的输出端与接种容器连通，并在进料管上设置有进料控制泵，所述第一换热器与接种容器安装在一起，接种容器上设置有第一搅拌系统，厌氧生物反应容器的顶端设置有沼气输出口，并且沼气输出口与厌氧生物反应容器的内部相通。
优选的，所述的第一搅拌系统可以是机械搅拌、循环搅拌或者气体搅拌。
本发明的预接种厌氧发酵装置，还包括回流控制泵，所述回流控制泵安装在所述回流管上。
本发明的所述的一种预接种厌氧发酵工艺，包括以下步骤：⑴接种容器进料、⑵预热、⑶回流污泥、⑷预接种、⑸厌氧生物反应容器进料、⑹厌氧发酵、⑺沼气输出、⑻污泥循环；
所述的⑴接种容器进料，即将发酵原料输入接种容器；
所述的⑵预热，即将接种容器内料液加热至温度与厌氧生物反应容器相同；
所述的⑶回流污泥，即将取自厌氧生物反应容器的厌氧污泥输入接种容器；
所述的⑷预接种，即用搅拌器进行混合搅拌，当原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物经过一定时间的充分接触后，呈现相互附着或者结合的状态，认为生成接种料液；
所述的⑸厌氧生物反应容器进料，即将接种物料输入厌氧生物反应容器；
所述的⑹厌氧发酵，即接种物料在厌氧生物反应容器中进行厌氧生物反应；
所述的⑺沼气输出，即厌氧生物反应容器产生的沼气上浮至顶部，经管道输出；
所述的⑻污泥循环，即输入料液在厌氧发酵过程中，悬浮物下沉形成底部厌氧污泥，将该污泥输往接种容器，完成发酵物料接种后再泵回厌氧生物反应容器，形成污泥循环。
优选的，所述的接种容器与厌氧生物反应容器的运行环境相同，但是接种容器的容积较小，厌氧生物反应容器的容积较大。
优选的，在接种容器中形成接种料液后，通过沉淀作用原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物不能自然分离。
优选的，所述的接种容器可以批次运行，即空罐进原料，然后预热，然后回流污泥，然后预接种，形成接种物料后全部送入厌氧生物反应容器，清空接种容器待下一批次进料。
优选的，所述的接种容器可以连续运行，即接种容器不清空，小批量输入原料，自动控温，定时补充污泥，连续预接种，然后接种物料小批量送入厌氧生物反应容器。
优选的，所述的接种容器的混合搅拌可以使用机械搅拌或循环泵搅拌或压缩气体搅拌。
与现有技术相比本发明的有益效果为：通过上述设置，可以通过将浓度液体原料输入容积较小的接种容器后，先通过换热器加热至温度与厌氧生物反应容器相同，再输入取自厌氧生物反应容器的厌氧污泥，然后经过搅拌混合均匀，当原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物经过一定时间的充分接触后，呈现相互附着或者结合的状态，认为达成预接种。然后再将该接种料液输入容积较大的厌氧生物反应容器，进行厌氧发酵。可以避免在容积大的厌氧生物反应容器中进行高耗能搅拌，达成简化厌氧生物反应器的结构和提高厌氧生物反应效率的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是带有回流泵的结构示意图；
图3是带有第二电机、第二传动轴和第二搅拌叶的结构示意图；
图4是图1另一种形态的结构示意图；
图5是带有沼液储放容器的结构示意图；
图6是图5另一种形态的结构示意图；
图7是预接种厌氧发酵工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图4所示，本发明的预接种厌氧发酵装置，包括原料管1、接种容器2、第一换热器3、进料管4、厌氧生物反应容器5、沼液输出管6和回流管7；原料管的输出端与接种容器连通，接种容器通过进料管与厌氧生物反应容器连通，沼液输出管和回流管均与厌氧生物反应容器连通，并且回流管的输出端与接种容器连通，并在进料管上设置有进料控制泵，第一换热器与接种容器安装在一起，接种容器上设置有第一电机8，并在第一电机的输出端设置有第一传动轴，第一传动轴上设置有第一搅拌叶，第一搅拌叶位于接种容器的内部，厌氧生物反应容器的顶端设置有沼气输出口9，并且沼气输出口与厌氧生物反应容器的内部相通；通过上述设置，可以通过将浓度液体原料输入容积较小的接种容器后，先通过换热器加热至温度与厌氧生物反应容器相同，再输入取自厌氧生物反应容器的厌氧污泥，然后经过搅拌混合均匀，当原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物经过一定时间的充分接触后，呈现相互附着或者结合的状态，认为达成预接种。然后再将该接种料液输入容积较大的厌氧生物反应容器，进行厌氧发酵。可以避免在容积大的厌氧生物反应容器中进行高耗能搅拌，达成简化厌氧生物反应器的结构和提高厌氧生物反应效率的目的，本发明所述预接种厌氧发酵装置的使用工艺可以批次运行，即接种容器空罐进原料，然后预热，然后回流污泥，然后预接种，形成接种物料后全部送入厌氧生物反应容器，清空接种容器待下一批次进料；而且其也可以连续运行，即接种容器不清空，小批量进原料，自动控温，定时补充污泥，连续预接种，然后接种物料小批量送入厌氧生物反应容器。
本发明的预接种厌氧发酵装置，还包括第二换热器10，第二换热器与厌氧生物反应容器安装在一起。
如图3所示，本发明的预接种厌氧发酵装置，厌氧生物反应容器上设置有第二电机11，并在第二电机的输出端设置有第二传动轴，第二传动轴上设置有第二搅拌叶，第二搅拌叶位于厌氧生物反应容器的内部。
如图2所示，本发明的预接种厌氧发酵装置，还包括回流控制泵12，回流控制泵安装在回流管上。
如图5和图6本发明的预接种厌氧发酵装置，还包括沼液储放容器13，沼液输出管的输出端与沼液储放容器连通，回流管的输入端与沼液储放容器连通。
本发明的所述的一种预接种厌氧发酵工艺，包括以下步骤：⑴接种容器进料、⑵预热、⑶回流污泥、⑷预接种、⑸厌氧生物反应容器进料、⑹厌氧发酵、⑺沼气输出、⑻污泥循环；
所述的⑴接种容器进料，即将发酵原料输入接种容器；
所述的⑵预热，即将接种容器内料液加热至温度与厌氧生物反应容器相同；
所述的⑶回流污泥，即将取自厌氧生物反应容器的厌氧污泥输入接种容器；
所述的⑷预接种，即用搅拌器进行混合搅拌，当原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物经过一定时间的充分接触后，呈现相互附着或者结合的状态，认为生成接种料液；
所述的⑸厌氧生物反应容器进料，即将接种物料输入厌氧生物反应容器；
所述的⑹厌氧发酵，即接种物料在厌氧生物反应容器中进行厌氧生物反应；
所述的⑺沼气输出，即厌氧生物反应容器产生的沼气上浮至顶部，经管道输出；
所述的⑻污泥循环，即输入料液在厌氧发酵过程中，悬浮物下沉形成底部厌氧污泥，将该污泥输往接种容器，完成发酵物料接种后再泵回厌氧生物反应容器，形成污泥循环。
所述的接种容器与厌氧生物反应容器的运行环境相同，但是接种容器的容积较小，厌氧生物反应容器的容积较大。
在接种容器中形成接种料液后，通过沉淀作用原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物不能自然分离。
所述的接种容器可以批次运行，即空罐进原料，然后预热，然后回流污泥，然后预接种，形成接种物料后全部送入厌氧生物反应容器，清空接种容器待下一批次进料。
所述的接种容器可以连续运行，即接种容器不清空，小批量输入原料，自动控温，定时补充污泥，连续预接种，然后接种物料小批量送入厌氧生物反应容器。
所述的接种容器的混合搅拌可以使用机械搅拌或循环泵搅拌或压缩气体搅拌。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种预接种厌氧发酵工艺，其特征在于，包括以下步骤：⑴接种容器进料、⑵预热、⑶回流污泥、⑷预接种、⑸厌氧生物反应容器进料、⑹厌氧发酵、⑺沼气输出、⑻污泥循环；
所述的⑴接种容器进料，即将发酵原料输入接种容器；
所述的⑵预热，即将接种容器内料液加热至温度与厌氧生物反应容器相同；
所述的⑶回流污泥，即将取自厌氧生物反应容器的厌氧污泥输入接种容器；
所述的⑷预接种，即用搅拌器进行混合搅拌，当原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物经过一定时间的充分接触后，呈现相互附着或者结合的状态，认为生成接种料液；
所述的⑸厌氧生物反应容器进料，即将接种物料输入厌氧生物反应容器；
所述的⑹厌氧发酵，即接种物料在厌氧生物反应容器中进行厌氧生物反应；
所述的⑺沼气输出，即厌氧生物反应容器产生的沼气上浮至顶部，经管道输出；
所述的⑻污泥循环，即输入料液在厌氧发酵过程中，悬浮物下沉形成底部厌氧污泥，将该污泥输往接种容器，完成发酵物料接种后再泵回厌氧生物反应容器，形成污泥循环。
2.如权利要求1所述的一种预接种厌氧发酵工艺，其特征在于，包括以下步骤：所述的接种容器与厌氧生物反应容器的运行环境相同，但是接种容器的容积较小，厌氧生物反应容器的容积较大。
3.如权利要求1所述的一种预接种厌氧发酵工艺，其特征在于，在接种容器中形成接种料液后，通过沉淀作用原料的固体物质与厌氧污泥中的微生物不能自然分离。
4.如权利要求1所述的一种预接种厌氧发酵工艺，其特征在于，所述的接种容器可以批次运行，即空罐进原料，然后预热，然后回流污泥，然后预接种，形成接种物料后全部送入厌氧生物反应容器，清空接种容器待下一批次进料。
5.如权利要求1所述的一种预接种厌氧发酵工艺，其特征在于，所述的接种容器可以连续运行，即接种容器不清空，小批量输入原料，自动控温，定时补充污泥，连续预接种，然后接种物料小批量送入厌氧生物反应容器。
6.一种预接种厌氧发酵装置，其特征在于，包括原料管、接种容器、第一换热器、第一搅拌系统、进料管、厌氧生物反应容器、沼液输出管和回流管；所述原料管的输出端与接种容器连通，接种容器通过所述进料管与厌氧生物反应容器连通，所述沼液输出管和回流管均与厌氧生物反应容器连通，并且回流管的输出端与接种容器连通，并在进料管上设置有进料控制泵，所述第一换热器与接种容器安装在一起，接种容器上设置有第一搅拌系统，厌氧生物反应容器的顶端设置有沼气输出口，并且沼气输出口与厌氧生物反应容器的内部相通。
7.如权利要求6所述的一种预接种厌氧发酵装置，其特征在于，所述的第一搅拌系统是机械搅拌或循环搅拌或气体搅拌。
8.如权利要求6所述的一种预接种厌氧发酵装置，其特征在于，还包括回流控制泵，所述回流控制泵安装在所述回流管上。
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