CN106115911A - 一种酒糟发酵生产沼气的装置及方法 - Google Patents

一种酒糟发酵生产沼气的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酒糟发酵生产沼气的装置及方法，该装置包括通过管道依次连接的混合罐、循环泵和反应罐，还包括连接反应罐和混合罐的回流管；所述反应罐设置有布水器、第一反应室、第一级三相分离器、第二反应室、第二级三相分离器、导流管、排水口和排气口；所述混合罐设置有加热装置、排空口、搅拌器和进料口。一种酒糟发酵生产沼气的方法包括以下步骤：1）酒糟废水在混合罐内的预发酵；2）酒糟废水在反应罐内的两级厌氧发酵处理。本发明的装置运行稳定，易控制，外排污泥量少，可产生甲烷含量60%以上的沼气。本发明的装置和方法适用于处理高浓度酒糟废水，污泥流失少，有机物的去除效果好，运行成本低。

Description

一种酒糟发酵生产沼气的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种酒糟发酵生产沼气的装置及方法。
背景技术
循环经济是人类经济发展过程中的最优化模式，它改变了传统经济的线性发展模式，呈现“资源-产品-再生资源”的反馈式闭环流程，通过低开采、高利用、低排放的方式以最小的资源和环境成本，取得最大的经济社会效益。
白酒是我国的利税大户，行业合计每年上缴的利税可达1000多亿元。近年来白酒的生产在不断扩大，酒糟的数量也急剧增加，每年产生的酒糟量约9866万吨。对酒糟进行综合利用既可减轻环境污染，又可产生经济效益，实现资源的循环利用。
利用酒糟废水进行厌氧发酵生产沼气是减少酒糟的水资源污染、实现酒糟循环利用的重要措施。在早期发酵工艺中，存在处理效率低、出水水质差等缺点，特别是在处理玉米等含蛋白质和高级脂肪酸较多的酒糟液时，效果不佳。随着水处理技术的不断发展，研究者们通过将固液分离和高效反应器相结合，不仅提高了处理效率和处理效果，还能制备出沼气，产生经济效益。
目前，酒糟废水处理最常用的反应器为UASB反应器、EGSB反应器、ABR反应器和IC反应器。UASB反应器结构简单，运行费用低，处理效率高，但其运行条件和控制要求较高，处理悬浮物浓度较高的废水时易发生堵塞和短流，低温和低浓度条件下处理效能过低，负荷较高时易产生污泥流失，初次启动和形成稳定颗粒污泥用时较长，对水质和负荷的突变敏感，耐冲击负荷能力差；EGSB反应器具有很高的容积负荷和高径比，操作简单，节省能耗，抗冲击负荷能力强，具有pH值缓冲能力，出水稳定性好，但其运行条件和控制要求较高，因悬浮固体通过颗粒污泥床时会很快随出水被冲出，难以得到降解，故不适用于处理固体物含量高的废水；ABR反应器对冲击负荷及进水中的有毒物质具有很好的缓冲适应能力，不短流，不堵塞，无需搅拌，易启动，但较难实现均匀布水，易产生沟流和死角，对运行中的活性污泥要求高，要对接种驯化的污泥培养出颗粒厌氧污泥才能启动运行；IC反应器占地少，容积负荷高，抗冲击能力强，抗低温能力强，具有pH值缓冲能力，出水稳定性好，启动周期短，操作管理简单，适用于处理有机高浓度废水，但其内循环中泥水混合液的提升管和回流管易堵塞，造成内循环瘫痪，影响不溶性有机物的去除效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酒糟发酵生产沼气的装置及方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种酒糟发酵生产沼气的装置，其包括通过管道依次连接的混合罐、循环泵和反应罐，还包括用于将反应罐第二反应室内的含部分污泥的酒糟废水回流至混合罐的回流管；所述反应罐本体内从下至上依次设置有布水器、第一反应室、第一级三相分离器、第二反应室、第二级三相分离器、导流管、排水口和排气口；所述混合罐本体内从下至上依次设置有加热装置、排空口、搅拌器和进料口。
所述混合罐还设置有pH测量仪、温度测量仪和液位显示管。
所述布水器为漏斗状。
采用本发明的装置进行酒糟发酵生产沼气，包括以下步骤：
1)将酒糟废水由进料口加入混合罐，与罐内原有的料液和从反应罐第二反应室回流的含部分污泥的酒糟废水充分混合均匀，控制温度和pH值，进行水解和酸化；
2)通过循环泵将混合罐内料液泵入反应罐，料液经布水器均匀分布，在循环泵的压力冲击和发酵产生的气体的共同作用下，料液与第一反应室的厌氧污泥充分混合，发生厌氧发酵反应，产生的沼气经第一级三相分离器分离后上升至第二级三相分离器，大部分污泥由第一级三相分离器截留在第一反应室，其余污泥与料液继续进入第二反应室，在第二反应室中进一步发酵，产生的沼气经第二级三相分离器分离后上升至反应罐顶部，通过排气口排出和收集，料液与污泥经第二级三相分离器发生固液分离，污泥被截留在第二反应室，一部分料液通过排水口排出，其余料液通过回流管回流至混合罐。
所述混合罐内的温度为30～40℃，pH值为6.5～7.5。
所述反应罐内的温度为33～37℃，pH值为6.8～7.5。
所述反应罐的第一反应室内料液的上升流速为10～20m/h。
所述反应罐的第二反应室内料液的上升流速为2～10m/h。
所述循环泵始终处于开启状态。
所述酒糟废水的进料方式为间歇式或连续式。
本发明的有益效果是：
1）设置两级三相分离器，增强泥水分离效果，使反应器保持高污泥浓度，进水有机负荷远超过普通厌氧反应器，非常适用于高浓度酒糟废水（COD≥2000mg/L）的处理；
2）反应罐内的布水器呈漏斗状，布水均匀，上升流速快，传质效果好，厌氧颗粒污泥在第一反应室内呈膨化状态，不会产生沟流和死角；
3）通过设置混合罐形成外循环，使上层污泥和部分上清液回流，一方面可以减少污泥流失，为反应器快速启动提供条件，另一方面可利用COD转化的碱度，对pH值起到缓冲作用，使反应器内pH值保持最佳状态，减少进水的投碱量；
4）废水先经过含少量污泥的混合罐再进入反应罐，可预先进行水解和酸化，将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸和醇类等，从而缩短反应罐内的产甲烷进程，实现较短的停留时间和良好的产甲烷效果，同时不影响有机物的去除效果；
5）可避免因堵塞引起的短流，装置运行稳定，控制条件简单，外排污泥量少，减轻了污泥处理的负担，同时可产生甲烷含量60%以上的沼气，实现了资源的循环再利用。
附图说明
图1为本发明的酒糟发酵生产沼气的装置的结构示意图。
附图标识说明：1、混合罐；11、加热装置；12、排空口； 13、搅拌器；14、进料口；15、pH测量仪；16、温度测量仪；17、液位显示管；2、循环泵；3、反应罐；31、布水器；32、第一反应室；33、第一级三相分离器；34、第二反应室；35、第二级三相分离器；36、排水口；37、排气口；38、导流管；4、回流管。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的解释和说明。
由图1可知，一种酒糟发酵生产沼气的装置，其包括通过管道依次连接的混合罐1、循环泵2和反应罐3，还包括用于将反应罐3第二反应室34内的含部分污泥的酒糟废水回流至混合罐1的回流管4；所述反应罐3本体内从下至上依次设置有布水器31、第一反应室32、第一级三相分离器33、第二反应室34、第二级三相分离器35、导流管38、排水口36和排气口37；所述混合罐1本体内从下至上依次设置有加热装置11、排空口12、搅拌器13和进料口14。
优选的，所述混合罐1还设置有pH测量仪15、温度测量仪16和液位显示管17。
优选的，所述布水器31为漏斗状。
采用本发明的装置进行酒糟发酵生产沼气，包括以下步骤：
1)将酒糟废水由进料口加入混合罐，与罐内原有的料液和从反应罐第二反应室回流的含部分污泥的酒糟废水充分混合均匀，控制温度和pH值，进行水解和酸化；
2)通过循环泵将混合罐内料液泵入反应罐，料液经布水器均匀分布，在循环泵的压力冲击和发酵产生的气体的共同作用下，料液与第一反应室的厌氧污泥充分混合，发生厌氧发酵反应，产生的沼气经第一级三相分离器分离后上升至第二级三相分离器，大部分污泥由第一级三相分离器截留在第一反应室，其余污泥与料液继续进入第二反应室，在第二反应室中进一步发酵，产生的沼气经第二级三相分离器分离后上升至反应罐顶部，通过排气口排出和收集，料液与污泥经第二级三相分离器发生固液分离，污泥被截留在第二反应室，一部分料液通过排水口排出，其余料液通过回流管回流至混合罐。
优选的，所述混合罐内的温度为30～40℃，pH值为6.5～7.5。
优选的，所述反应罐内的温度为33～37℃，pH值为6.8～7.5。
优选的，所述反应罐的第一反应室内料液的上升流速为10～20m/h。
优选的，所述反应罐的第二反应室内料液的上升流速为2～10m/h。
优选的，所述循环泵始终处于开启状态。
优选的，所述酒糟废水的进料方式为间歇式或连续式，并根据容积负荷（15～30kgCOD/(m3·d)）和酒糟废水的COD计算进料体积。
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上述实施例的限制，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 (10)

1.一种酒糟发酵生产沼气的装置，其特征在于：其包括通过管道依次连接的混合罐、循环泵和反应罐，还包括用于将反应罐第二反应室内的含部分污泥的酒糟废水回流至混合罐的回流管；所述反应罐本体内从下至上依次设置有布水器、第一反应室、第一级三相分离器、第二反应室、第二级三相分离器、导流管、排水口和排气口；所述混合罐本体内从下至上依次设置有加热装置、排空口、搅拌器和进料口。
2.根据权利要求1所述的酒糟发酵生产沼气的装置，其特征在于：所述混合罐还设置有pH测量仪、温度测量仪和液位显示管。
3.根据权利要求1所述的酒糟发酵生产沼气的装置，其特征在于：所述布水器为漏斗状。
4.一种酒糟发酵生产沼气的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将酒糟废水由进料口加入混合罐，与罐内原有的料液和从反应罐第二反应室回流的含部分污泥的酒糟废水充分混合均匀，控制温度和pH值，进行水解和酸化；
2)通过循环泵将混合罐内料液泵入反应罐，料液经布水器均匀分布，在循环泵的压力冲击和发酵产生的气体的共同作用下，料液与第一反应室的厌氧污泥充分混合，发生厌氧发酵反应，产生的沼气经第一级三相分离器分离后上升至第二级三相分离器，大部分污泥由第一级三相分离器截留在第一反应室，其余污泥与料液继续进入第二反应室，在第二反应室中进一步发酵，产生的沼气经第二级三相分离器分离后上升至反应罐顶部，通过排气口排出和收集，料液与污泥经第二级三相分离器发生固液分离，污泥被截留在第二反应室，一部分料液通过排水口排出，其余料液通过回流管回流至混合罐。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述混合罐内的温度为30～40℃，pH值为6.5～7.5。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应罐内的温度为33～37℃，pH值为6.8～7.5。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应罐的第一反应室内料液的上升流速为10～20m/h。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述反应罐的第二反应室内料液的上升流速为2～10m/h。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述循环泵始终处于开启状态。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述酒糟废水的进料方式为间歇式或连续式。
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