CN106811400B - 无搅拌动态干式厌氧发酵系统 - Google Patents

无搅拌动态干式厌氧发酵系统 Download PDF

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Abstract

无搅拌动态干式厌氧发酵系统，包括厌氧反应器和基础，厌氧反应器的通过若干支撑柱垂直固定在基础上，以厌氧反应器的长度方向为前后方向，厌氧反应器内沿长度方向设置有厌氧反应室，厌氧反应室的顶面呈拱形结构，厌氧反应室底面为半圆形且前高后低倾斜设置，厌氧反应室的底面与水平面的夹角为10°～18°，厌氧反应器的顶部设有沼气排出孔和沼液喷洒孔，厌氧反应器的底部沿长度方向间隔交错布设有若干排沼气喷射段和沼液喷射段，沼气喷射段包括若干布置在厌氧反应器底部的沼气喷射孔，沼液喷射段包括若干布置在厌氧反应器底部的沼液喷射孔；本发明结构设计合理、厌氧发酵效果好、处理量大、能够连续地有效地将厨余垃圾、秸秆、粪便等易腐物质转化为清洁能源沼气。

Description

无搅拌动态干式厌氧发酵系统
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种无搅拌动态干式厌氧发酵系统。
背景技术
我国每年产生的餐厨废弃物不低于6000万吨，养殖废物1亿吨，农林废物2亿吨以上。由于餐厨废弃物含水率高、有机物含量高，并且其中还有大量的生物质能，所以餐厨废弃物如果不加以处理，会污染环境、传播疾病、影响食品安全，具有极大的危害性。而因餐厨废弃物所致的“垃圾猪”和 “地沟油”是我国各地长期普遍存在的社会顽症，对食品安全构成了严重威胁，已然成为近年来社会各界普遍关注的热点问题。
目前人们通过各种手段使厨余垃圾能源化，采用生物处理法实现可降解厨余垃圾、养殖废物以及农林废物的资源化和减量化。厨余垃圾的生物降解是指利用微生物菌剂，将厨余垃圾中的有机物（纤维素、脂类、蛋白类和甲壳质等物质）降解为微生物可利用的小分子有机物和营养物质（水、二氧化碳和有机质），利用这些菌种处理厨余垃圾，消化率高达90％以上，减少了养殖废物和农林废物的总量。厨余垃圾、养殖废物以及农林废物厌氧消化产物中最主要的生物质能是沼气，因此开发出一种适合于复合菌剂降解厨余垃圾的沼气发酵装置势在必得。另外现有的厌氧发酵装置有很多器件都在发酵室内，当这些器件出现问题时，需要对发酵室内需要把物料全部清理后才能操作，劳动强度大，影响作业的正常运行。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构设计合理、处理量大、厌氧发酵效果好、能够连续有效地将厨余垃圾转化为清洁能源沼气的无搅拌动态干式厌氧发酵系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：无搅拌动态干式厌氧发酵系统，包括厌氧反应器和基础，厌氧反应器的通过若干支撑柱垂直固定在基础上，以厌氧反应器的长度方向为前后方向，厌氧反应器内沿长度方向设置有厌氧反应室，厌氧反应室的顶面水平设置，厌氧反应室的底面呈前高后低倾斜设置，厌氧反应室的底面与水平面的夹角为10°～18°，厌氧反应器的顶部设有沼气排出孔和沼液喷洒孔，厌氧反应器的底部沿长度方向间隔交错布设有若干排沼气喷射段和沼液喷射段，沼气喷射段包括若干布置在厌氧反应器底部的沼气喷射孔，沼液喷射段包括若干布置在厌氧反应器底部的沼液喷射孔，厌氧反应器的前端面上部开设有进料口，进料口前侧设置有双螺旋搅拌机和液压推料机构，厌氧反应器的后端面下部开设有出料口，进料口和出料口处均装配有电动闸板阀，厌氧反应器的出料口配设有螺旋导料机，螺旋导料机的螺旋叶片伸入到厌氧反应器内，螺旋导料机的出料口连接有螺旋挤压脱水机。
沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为锐角。
沼气喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为钝角。
厌氧反应器的外部设有保温棉层。
厌氧反应器的内壁设有不锈钢板，不锈钢板上开设有与所有的沼气排出孔、沼液喷洒孔、沼液喷射孔和沼气喷射孔一一对应的通孔；厌氧反应器的内壁中下部预埋有位于不锈钢板外侧的腔室加热设备。
厌氧反应器、支撑柱和基础通过钢筋混凝土浇筑一体制成。
液压推料机构包括液压缸和储料筒，储料筒为前侧封堵后侧敞口的筒体结构，储料筒固定在厌氧反应器的进料口处，储料筒的后侧与厌氧反应器的进料口连接，储料筒的后侧上部设有料斗，双螺旋搅拌机的出料口与料斗连接，液压缸安装在储料筒内的前侧壁上，液压缸的活塞杆向后水平连接有推料筒，推料筒位于储料筒内且二者滑动配合。
厌氧反应室的截面形状由上部的拱形、中部的矩形和下部的半圆形组成。
腔室加热设备包括预埋在厌氧反应器的内壁中下部的进水管和出水管，进水管水平位于厌氧反应器的左侧，出水管水平位于厌氧反应器的右侧，进水管和出水管左右并排设置且二者相连接，进水管和出水管之间并排连接有若干支管，所有的支管布设在厌氧反应器的下侧部。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明可以较好的解决目前干式厌氧反应器存在的问题，具有进料通顺、出料方便及物料在厌氧反应器内运动自如的优点，再加上保温措施，可以达到物料发酵时间短，产气率高，污染物降解相对彻底，便于后续进一步无害化处理和达标排放。
本发明能够完成厨余垃圾、养殖废物或者农林废物的厌氧发酵作业，其中支撑柱、厌氧反应器以及基础均为由钢筋混凝土一体浇筑形成，不锈钢板通过连接件设置在厌氧反应器的内壁，在进行厨余垃圾厌氧发酵作业时，首先通过双螺旋搅拌机对厨余垃圾在进行搅拌，搅拌后餐余垃圾通过料斗进入储料筒内，启动液压缸，液压缸推动推料筒向后移动，推料筒的后侧面将厨余垃圾由厌氧反应器的进料口推入厌氧反应器内，接着向进水管通入热水，热水开始由进水管进入各个支管，最后从出水管流出，支管均布在厌氧反应器的底部，开始对厌氧反应器进行加热，通过沼气喷射孔向厌氧反应器内通入沼气，由于沼气喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为钝角，所以厌氧反应器内的厨余垃圾、养殖废物或者农林废物处于气悬浮状态，使厨余垃圾产生蠕动效果，利于厨余垃圾的移动，通过沼液喷射孔向厌氧反应器内通入沼液，由于沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为锐角，所以沼液在厨余垃圾与厌氧反应器的底部之间形成水膜，厨余垃圾在重力作用及水膜的润滑作用下顺利向厌氧反应器的出料口移动，最终实现厨余垃圾的通顺进料、出料方便以及在厌氧反应器内运动自如的效果，厨余垃圾在厌氧反应器内完成厌氧发酵工作，产生的沼气由沼气排出孔向外排至沼气回收储存罐内，厨余垃圾完成厌氧发酵后经螺旋导料机向外排出，并且经过螺旋挤压脱水机脱水，固液分离出沼渣和沼液，分别进行无害化处理和达标排放，螺旋导料机和螺旋挤压脱水机为现有技术，其结构及连接关系不再详述。
其中，沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为锐角，优选地沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为30°～45°，此时水膜形成的质量最优。
沼气喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为钝角，优选地沼气喷射孔的喷射方向竖直向上，以此提高沼气对厨余垃圾物料的蠕动效果，而且便于带动厌氧发酵产生的沼气一起向上移动，最终经沼气排出孔向外排出至沼气回收罐内。
厌氧反应器的外部设有保温棉层，保温棉层能够保持厌氧反应器内的温度适宜厌氧菌繁殖，从而提高厨余垃圾在厌氧反应器内的厌氧发酵效率。
厌氧反应器内沿长度方向设置有厌氧反应室，厌氧反应室的顶面水平设置，厌氧反应室的底面呈前高后低倾斜设置，厌氧反应室的截面形状由上部的拱形、中部的矩形和下部的半圆形组成，这样物料在厌氧反应室内向下滑动时，厌氧反应室的上部有一定的空间，保证出气舒畅，进料太多时，物料有一定的缓冲空间。
本发明可以用于处理生活垃圾、养殖废物以及农林废物等，适用领域广泛。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A-A处的剖视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，包括厌氧反应器1和基础30，厌氧反应器1的通过若干支撑柱7垂直固定在基础30上，以厌氧反应器1的长度方向为前后方向，厌氧反应器1内沿长度方向设置有厌氧反应室，厌氧反应室的顶面水平设置，厌氧反应室的底面呈前高后低倾斜设置，厌氧反应室的底面与水平面的夹角为10°～18°，优选为15°，厌氧反应器1的顶部设有沼气排出孔3和沼液喷洒孔4，厌氧反应器1的底部沿长度方向间隔交错布设有若干排沼气喷射段和沼液喷射段，沼气喷射段包括若干沿厌氧反应器1底部周向布置的沼气喷射孔5，沼液喷射段包括若干沿厌氧反应器1底部周向布置的沼液喷射孔（图中未示出），厌氧反应器1的前端面上部开设有进料口，进料口前侧设置有双螺旋搅拌机34和液压推料机构，厌氧反应器1的后端面开下部开设有出料口，进料口和出料口处均装配有电动闸板阀8，厌氧反应器1的出料口配设有螺旋导料机36，螺旋导料机36的螺旋叶片伸入到厌氧反应器1内，螺旋导料机36的出料口连接有螺旋挤压脱水机。
螺旋挤压脱水机的具体挤压原理如图1所示，箭头指向为物料进入移动方向，图中20为挤压筒，21位变径转轴，22为螺旋输送叶片，23为进料口，24为出料口，挤压筒20底部开设有透水孔，动力驱动变径转轴21和螺旋输送叶片22转动，沿轴向移动，随着变径转轴21外径的增大，物料在挤压筒20空间变小，对物料产生挤压，挤压出来的水由挤压筒20底部的透水孔排出，物料由挤压筒20的出料口排出。
沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为锐角。
沼气喷射孔5的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为钝角。
厌氧反应器1的外部设有保温棉层8。厌氧反应器1的内壁设有不锈钢板10，不锈钢板10上开设有与所有的沼气排出孔3、沼液喷洒孔4、沼液喷射孔和沼气喷射孔5一一对应的通孔；厌氧反应器1的内壁中下部预埋有位于不锈钢板10外侧的腔室加热设备，腔室加热设备包括预埋在厌氧反应器1的内壁中下部的进水管31和出水管32，进水管31水平位于厌氧反应器1的左侧，出水管32水平位于厌氧反应器1的右侧，进水管31和出水管32左右并排设置且二者相连接，进水管31和出水管32之间并排连接有若干支管33，所有的支管33布设在厌氧反应器1的下侧部。
厌氧反应器1、支撑柱7和基础30通过钢筋混凝土浇筑一体制成。
液压推料机构包括液压缸11和储料筒12，储料筒12为前侧封堵后侧敞口的筒体结构，储料筒12固定在厌氧反应器1的进料口处，储料筒12的后侧与厌氧反应器1的进料口连接，储料筒12的后侧上部设有料斗38，双螺旋搅拌机34的出料口与料斗38连接，液压缸11安装在储料筒12内的前侧壁上，液压缸11的活塞杆向后水平连接有推料筒14，推料筒14位于储料筒12内且二者滑动配合。
本发明能够完成厨余垃圾、养殖废物或者农林废物的厌氧发酵作业，在进行厨余垃圾厌氧发酵作业时，首先通过双螺旋搅拌机34对厨余垃圾在进行搅拌，搅拌后餐余垃圾通过料斗38进入储料筒12内，启动液压缸11，液压缸11推动推料筒14向后移动，推料筒14的后侧面将厨余垃圾由厌氧反应器1的进料口推入厌氧反应器1内，接着向进水管31通入热水，热水开始由进水管31进入各个支管33，最后从出水管32流出，支管33均布在厌氧反应器1的底部，开始对厌氧反应器1进行加热，通过沼气喷射孔5向厌氧反应器1内通入沼气，由于沼气喷射孔5的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为钝角，所以由于沼气的喷射作用使厌氧反应器1内厨余垃圾、养殖废物或者农林废物处于气悬浮状态，使厨余垃圾产生蠕动效果，利于厨余垃圾的移动，通过沼液喷射孔向厌氧反应器1内通入沼液，由于沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为锐角，所以沼液在厨余垃圾与厌氧反应器1的底部之间形成水膜，沼液喷射的推力也有助于厨余垃圾沿不锈钢板向下滑动，厨余垃圾在重力作用及水膜的润滑作用下顺利向厌氧反应器1的出料口移动，最终实现厨余垃圾的通顺进料、出料方便以及在厌氧反应器1内运动自如的效果，厨余垃圾在厌氧反应器1内完成厌氧发酵工作，产生的沼气由沼气排出孔3向外排至沼气回收罐内，厨余垃圾完成厌氧发酵后经螺旋导料机36向外排出，并且经过螺旋挤压脱水机脱水，固液分离出沼渣和沼液，分别进行无害化处理和达标排放，螺旋导料机36和螺旋挤压脱水机为现有技术，其结构及连接关系不再详述。当需要检修厌氧反应器1或者螺旋导料机36等设备时，可以关闭进料口和出料口处的电动闸板阀8，从而方便检修。
其中，沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为锐角，优选地沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为30°～45°，此时水膜形成的质量最优。
沼气喷射孔5的喷射方向与厌氧反应器1内物料流动方向的夹角为钝角，优选地沼气喷射孔5的喷射方向竖直向上，以此提高沼气对厨余垃圾物料的蠕动效果，而且便于带动厌氧发酵产生的沼气一起向上移动，最终经沼气排出孔3向外排出至沼气回收罐内。
盖板2上设有沼液喷洒孔4，沼液经沼液喷洒孔4重新回喷至厨余垃圾，能够提高厨余垃圾的厌氧发酵接种效率，并且控制厨余垃圾湿度。
厌氧反应器1的外部设有保温棉层8，保温棉层8能够加快厨余垃圾在厌氧反应器1内的厌氧发酵效率。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：包括厌氧反应器和基础，厌氧反应器的通过若干支撑柱垂直固定在基础上，以厌氧反应器的长度方向为前后方向，厌氧反应器内沿长度方向设置有厌氧反应室，厌氧反应室的顶面水平设置，厌氧反应室的底面呈前高后低倾斜设置，厌氧反应室的底面与水平面的夹角为10°～18°，厌氧反应器的顶部设有沼气排出孔和沼液喷洒孔，厌氧反应器的底部沿长度方向间隔交错布设有若干排沼气喷射段和沼液喷射段，沼气喷射段包括若干布置在厌氧反应器底部的沼气喷射孔，沼液喷射段包括若干布置在厌氧反应器底部的沼液喷射孔，厌氧反应器的前端面上部开设有进料口，进料口前侧设置有双螺旋搅拌机和液压推料机构，厌氧反应器的后端面下部开设有出料口，进料口和出料口处均装配有电动闸板阀，厌氧反应器的出料口配设有螺旋导料机，螺旋导料机的螺旋叶片伸入到厌氧反应器内，螺旋导料机的出料口连接有螺旋挤压脱水机；
厌氧反应器的内壁设有不锈钢板，不锈钢板上开设有与所有的沼气排出孔、沼液喷洒孔、沼液喷射孔和沼气喷射孔一一对应的通孔；厌氧反应器的内壁中下部预埋有位于不锈钢板外侧的腔室加热设备；
液压推料机构包括液压缸和储料筒，储料筒为前侧封堵后侧敞口的筒体结构，储料筒固定在厌氧反应器的进料口处，储料筒的后侧与厌氧反应器的进料口连接，储料筒的后侧上部设有料斗，双螺旋搅拌机的出料口与料斗连接，液压缸安装在储料筒内的前侧壁上，液压缸的活塞杆向后水平连接有推料筒，推料筒位于储料筒内且二者滑动配合。
2.根据权利要求1所述的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：沼液喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为锐角。
3.根据权利要求2所述的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：沼气喷射孔的喷射方向与厌氧反应器内物料流动方向的夹角为钝角。
4.根据权利要求3所述的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：厌氧反应器的外部设有保温棉层。
5.根据权利要求1所述的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：厌氧反应器、支撑柱和基础通过钢筋混凝土浇筑一体制成。
6.根据权利要求1所述的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：厌氧反应室的截面形状由上部的拱形、中部的矩形和下部的半圆形组成。
7.根据权利要求1所述的无搅拌动态干式厌氧发酵系统，其特征在于：腔室加热设备包括预埋在厌氧反应器的内壁中下部的进水管和出水管，进水管水平位于厌氧反应器的左侧，出水管水平位于厌氧反应器的右侧，进水管和出水管左右并排设置且二者相连接，进水管和出水管之间并排连接有若干支管，所有的支管布设在厌氧反应器的下侧部。
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