CN106434763A - 一种立式连续厌氧干发酵方法 - Google Patents

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Abstract

一种立式连续厌氧干发酵方法与装置，包括如下顺序进行的步骤及相应的装置：高含固率废物与接种物在匀质罐充分混合形成混合原料；混合物料经过连续进料装置进入厌氧发酵罐；混合物料在厌氧发酵罐内发生厌氧发酵反应生成沼气；厌氧发酵完成后的残余物料通过发酵罐底部的螺旋出料装置连续输出发酵罐；发酵剩余物同时在螺旋出料装置进行固液分离成沼渣和沼液；部分沼渣回流至匀质罐作为接种物；部分沼液依次通过沼液泵、沼液缓冲罐和喷淋泵重新喷淋到发酵罐内。该干发酵方法与装置能够完成厌氧干发酵的高含固率物料的连续进料，保证厌氧发酵罐的连续、稳定产气，降低厌氧发酵供气装置的建设成本。同时结构简单，投入低，运行与维护成本低。

Description

一种立式连续厌氧干发酵方法
技术领域
本发明涉及立式厌氧干发酵方法和设备，特别涉及一种连续式厌氧干发酵方法和设备。
背景技术
固体有机废弃物的处置与资源化，一直是环保领域的一个重要议题。近年来，固体有机废弃物如农林废弃物、农产品加工废物、脱水市政污泥、餐厨垃圾的数量大幅攀升。这些固体废弃物含有大量的有机质，如果不能及时处理，将对环境造成很大的威胁。当前，对于这些固体废弃物的处理方法主要有：填埋、堆肥、焚烧以及厌氧发酵。其中，厌氧发酵方法在处理这些废弃物的同时能够回收利用其中的能源，并且其建设与运行成本相对较低。因此，厌氧发酵成为处理这些固体废弃物的首选方法。
目前，针对这些固体有机废弃物的厌氧发酵分为湿法发酵与干法发酵两种形式，其中干法发酵由于产气率高，运行成本低，沼液产量少等优点逐渐受到重视。目前，沼气工程多采用序批式进出料，即上批次发酵结束后才能打开发酵库大门进行出料，出料完成再进行进料操作。这种进料的方式导致厌氧发酵过程为间歇发酵，产气过程不稳定，需要几台发酵装置联合供气，提高了建设成本，存在进、出料作业的安全隐患。因此设计固体有机废物连续厌氧发酵技术方法和设备，是当前有机固体废物处理技术领域的一个新课题。
201110120414.4公开了一种连续进出料的动态干法厌氧发酵设备及其方法，该方法使用卧式转筒仓作为厌氧发酵仓，使用进料螺旋机和出料螺旋机分别作为连续进料和出料装置。进料螺旋机、厌氧发酵仓、出料螺旋机依次串接且同轴线安装，使用滑动密封装置保证系统的气密性。该工艺为卧式发酵，发酵仓进料端略高于出料端，来保证原料从进料端向出料端移动。但此种工艺由于采用卧式发酵，因此存在占地面积大的缺陷。并且，由于靠卧式发酵仓的倾角来维持物料向出料端移动，此种出料方式难以保证原料的充分移动，无法控制出料。
发明内容
本发明的目的是提供立式连续厌氧干发酵方法和设备，该方法在匀质罐完成高含固率废物与接种物充分混合，利用连续进料装置将混合原料泵入厌氧发酵罐，经过厌氧发酵后发酵剩余物经过底部的螺旋出料装置输出发酵罐，同时固液分离成沼渣和沼液，部分沼渣回流至匀质罐作为接种物，部分沼液依次通过沼液泵、沼液缓冲罐和喷淋泵重新喷淋到发酵罐内。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种立式连续厌氧干发酵方法，包括以下顺序进行的步骤：1)高含固率废物与接种物在匀质罐充分混合形成混合原料；2)混合原料经过连续进料装置进入厌氧发酵罐；3)混合原料在厌氧发酵罐内发生厌氧发酵反应生成沼气；4)厌氧发酵完成后的残余物通过发酵罐底部的螺旋出料装置连续流出发酵罐；5)发酵剩余物同时在螺旋出料装置进行固液分离成沼渣和沼液；6)部分沼渣回流至匀质罐作为接种物；7)部分沼液依次通过沼液泵、沼液缓冲罐和喷淋泵重新喷淋到发酵罐内。
其中，步骤1)所述接种物为脱水厌氧污泥、脱水沼渣或经过固液分离的其他厌氧发酵剩余物；所述接种物含固率应高于35％，形成的混合原料含固率可高于25％。
特别是，所述高含固率原料与接种物的干物质混合比例为0.5～1.5，优选为1.0；混合时间为5～30min，优选为15min。
其中，步骤3)所述混合原料在厌氧发酵罐内发生厌氧发酵反应的时间为15～30天。
特别是，所述混合原料在厌氧发酵罐内发生厌氧发酵反应的干物质含量高于15％。
其中，步骤4)和步骤5)所述螺旋出料装置同时完成出料与固液分离操作。
特别是，所述固液分离效率高于80％。
尤其是，所述固液分离生产的沼渣干物质含量高于30％，沼液干物质含量低于5％。
其中，步骤6)所述沼渣作为接种物回流占沼渣产量比例为30％～80％。
其中，步骤7)所述沼液依次通过沼液泵、沼液缓冲罐和喷淋泵重新喷淋到发酵罐内。
特别是，所述重新喷淋到发酵罐内沼液占沼液产量比例为10％～30％。
特别是，所述沼液缓存罐外安装保温增温装置，其特征在于沼液缓存罐内沼液温度高于厌氧发酵罐温度5℃～10℃，优选为5℃。
本发明另一方面提供立式连续厌氧干发酵装置，包括依次对高含固率物料进行混合接种、连续进料、厌氧发酵、连续出料和喷淋的装置，其中：
高含固率物料与接种物进行混合的装置为匀质罐(1)；混合物料的连续进料装置为螺杆泵或密封性良好的螺旋进料装置(2)；混合原料在厌氧发酵罐(4)内进行厌氧发酵；厌氧发酵完成后的发酵剩余物通过螺旋出料装置(5)旋出并进行固液分离；固液分离后的部分沼液经过过滤器(7)和沼液泵(8)进入沼液缓存罐(9)，再由喷淋泵(10)泵入发酵罐(4)内喷淋头(12)进行喷淋。
其中，所述连续厌氧干发酵装置，其特征在于所述匀质罐安装搅拌系统和保温增温系统；所述连续进料装置可以是螺杆泵或密封性良好的螺旋进料装置，优选为螺杆泵；所述沼液泵可以是隔膜泵、蠕动泵、留心泵等，优选为隔膜泵；所述过滤器优选为顺序安装在沼液管道上的2个Y型过滤器；所述喷淋泵可以是隔膜泵、离心泵、管道增压泵等，优选为管道增压泵。
本发明的高固含率物料连续厌氧干发酵方法与装置具有如下优点：
本发明能够完成厌氧干发酵的高含固率物料的连续进料，保证厌氧发酵罐的连续、稳定产气，降低厌氧发酵供气装置的建设成本。同时本发明结构简单，投入低，运行与维护成本低。
附图说明
图1是本发明的一个实例的设备连接示意图。图中：1：匀质罐、2：螺杆泵、3：进料管路、4：厌氧发酵罐、5：螺旋出料机、6：沼液管路、7：Y型过滤器、8：沼液泵、9：沼液缓存罐、10：喷淋泵、11：喷淋管、12：喷淋头、13：沼气出口、14：沼气管、15：沼气流量计、16：沼气柜。
具体实施方式
下面参照附图1详细说明本发明的立式连续厌氧干发酵装置。
如图1所示，本发明的立式连续厌氧干发酵方法与装置包括按照进料顺序连接的匀质罐(1)、螺杆泵(2)、进料管路(3)、厌氧发酵罐(4)和螺旋出料机(5)、沼液管路(6)、Y型过滤器(7)、沼液泵(8)、沼液缓存罐(9)、喷淋泵(10)、喷淋管(11)、喷淋头(12)、沼气出口(13)、沼气管(14)、沼气流量计(15)、沼气柜(16)。
采用黄贮秸秆为原料，牛粪发酵后的沼渣为接种物。首先将黄贮秸秆填装进匀质罐(1)。启动螺旋出料机(5)，固液分离后的沼渣1/3作为接种物加入到匀质罐(1)内，沼液2/3作为喷淋液体通过Y型过滤器(7)、沼液泵(8)进入沼液缓存罐(9)。黄贮秸秆和沼渣在匀质罐内充分混合30min，混合原料体积为厌氧发酵罐有效容积的1/25以保证厌氧发酵时间达到25天以上。
混合原料落入物料缓存罐(1)，启动螺杆泵(2)电源，物料通过管道(3)进入厌氧发酵罐(4)开始厌氧发酵。在物料厌氧发酵期间，喷淋泵(10)持续抽取沼液缓存罐(9)内的沼液通过喷淋头(10)对厌氧发酵箱(4)内的物料进行喷淋。

Claims (9)

1.一种立式连续厌氧干发酵方法，其特征在于包括如下顺序进行的步骤：
1)高含固率废物与接种物在匀质罐充分混合形成混合原料；
2)混合物料经过连续进料装置进入厌氧发酵罐；
3)混合物料在厌氧发酵罐内发生厌氧发酵反应生成沼气；
4)厌氧发酵完成后的残余物料通过发酵罐底部的螺旋出料装置连续输出发酵罐；
5)发酵剩余物同时在螺旋出料装置进行固液分离成沼渣和沼液；
6)部分沼渣回流至匀质罐作为接种物；
7)部分沼液依次通过沼液泵、沼液缓冲罐和喷淋泵重新喷淋到发酵罐内。
2.如权利要求1所述的连续厌氧干发酵方法，其特征在于所述接种物为脱水厌氧污泥、脱水沼渣或经过固液分离的其他厌氧发酵剩余物；所述接种物含固率应高于35％，形成的混合原料含固率可高于25％。
3.如权利要求1所述的连续厌氧干发酵方法，其特征在于原料在匀质罐内混合后经过连续进料装置进入厌氧发酵罐。
4.如权利要求1所述的连续厌氧干发酵方法，其特征在于厌氧发酵罐顶部安装进料阀门和喷淋管，底部安装出料阀门，其中进料阀门通过管道与连续进料装置连接，喷淋管与沼液喷淋管道连接，出料阀门与螺旋出料装置连接。
5.如权利要求1所述的连续厌氧干发酵方法，其特征在于厌氧发酵罐底部安装螺旋出料装置，其中螺旋出料装置同时进行发酵剩余物出料和固液分离操作。
6.如权利要求1所述的连续厌氧干发酵方法，其特征在于固液分离后的沼液顺沼液管道依次经过沼液泵和过滤器进入沼液缓存罐，由喷淋泵泵入发酵罐内喷淋管喷淋，喷淋频率为6次/天，喷淋量为0.5L/kg物料。
7.如权利要求6所述的沼液缓存罐外安装保温增温装置，其特征在于沼液缓存罐内沼液温度高于厌氧发酵罐温度5℃～10℃，优选为5℃。
8.一种立式连续厌氧干发酵装置，包括依次对高含固率物料进行混合接种、连续进料、厌氧发酵、连续出料和喷淋的装置，其中：
高含固率物料与接种物进行混合的装置为匀质罐(1)；混合物料的连续进料装置为螺杆泵或密封性良好的螺旋进料装置(2)；混合原料在厌氧发酵罐(4)内进行厌氧发酵；厌氧发酵完成后的发酵剩余物通过螺旋出料装置(5)旋出并进行固液分离；固液分离后的部分沼液经过过滤器(7)和沼液泵(8)进入沼液缓存罐(9)，再由喷淋泵(10)泵入发酵罐(4)内喷淋头(12)进行喷淋。
9.如权利要求8所述的连续厌氧干发酵装置，其特征在于所述匀质罐安装搅拌系统和保温增温系统，特别是匀质罐底部通过阀门与连续进料装置的物料缓存罐连接；所述连续进料装置为通过阀门顺序连接的物料缓存罐和螺杆泵或密封性良好的螺旋进料装置，优选为通过阀门顺序连接的物料缓存罐和螺杆泵；所述厌氧发酵罐高径比为1:1～1.5:1。
所述沼液泵可以是隔膜泵、蠕动泵、留心泵等，优选为隔膜泵；所述过滤器优选为顺序安装在沼液管道上的2个Y型过滤器；所述喷淋泵可以是隔膜泵、离心泵、管道增压泵等，优选为管道增压泵。
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