CN107236665A - 一种批式干发酵工艺技术及设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种批式干发酵工艺技术及设施，包括由进料单元、预处理单元、厌氧消化单元、出料单元组成的环形发酵系统以及渗滤液收集系统、喷淋系统等，环形发酵系统设置在一条环形轨道上，轨道具有一定坡度，单元内集装箱无需外加动力即可沿既定轨道运行；环形发酵系统分为若干可独立密封的空间，便于对进料、预处理、厌氧发酵及出料等不同阶段进行分别控制；厌氧发酵单元由若干个集装箱组成，保证沼气持续稳定供应；厌氧消化产生的渗滤液经调质后喷淋到厌氧消化单元内的物料上，实现循环接种、传质传热，避免沼液外排。本发明有效解决了传统干发酵工艺技术无法连续运行、进出料困难、环境调能力控差等问题，应用前景广阔。

Description

一种批式干发酵工艺技术及设施
技术领域
本发明专利属于厌氧发酵技术领域，涉及一种利用有机废弃物生产沼气的批式干发酵工艺技术及设施。
背景技术
厌氧发酵是国内外将有机物转化为沼气、氢气等生物能源的主要措施，目前厌氧消化技术以传统湿发酵为主，发酵前要通过加水等方式将秸秆、畜禽粪便、有机垃圾等有机物含水率调配到90％以上后投入厌氧消化器内。该发酵方式一方面为满足发酵所需的中温或高温条件，需要将有机物和水全部加热，大大增加了能量消耗，降低了能量输出率；另一方面，发酵后的发酵剩余物经固液分离脱水后的固态物质(沼渣)含水率仍达到70％以上，由于发酵残余物的利用涉及运输成本、利用方式和经济可行性等多方面因素，造成目前大量沼液沼渣等发酵残余物不能得到合理利用，给环境造成一定的威胁。
干发酵技术由于发酵物料浓度高、原料适应性广、基本不产生沼液等优点，受到人们日益广泛的关注。但是干发酵技术也存在一些问题，包括：由于厌氧的气密性要求，主要采用全进全出的批次发酵形式，造成生产的阶段性和间断性，会出现产气高峰和低谷，供气不连续；其次，由于发酵物料流动性差，很难通过温度、接种量、添加剂等进行直接调节，一旦出现故障必须全部清除后重新启动；第三，固体物料一般采用人工加皮带输送方式进出料，进出料时间长，进出料期间有硫化氢、甲烷等危险气体产生，给操作者带来一定安全威胁，且出料困难，这些都限制了固体发酵技术的应用和发展。
发明内容
针对上述目前干发酵工艺技术无法连续运行、进出料困难、环境调能力控差等问题，本专利研究开发了一种批式干发酵工艺技术及设施，主要由环形发酵系统、渗滤液收集与回流喷淋系统、气体收集利用系统、发酵剩余物处理利用系统等构成，通过带坡度的轨道进行集装箱式序批式进出料，可满足厌氧持续稳定的进行；通过渗滤液收集、调质与回流喷淋，进而控制其接种、传热等关键参数；根据进料、好氧、水解酸化、产甲烷等不同阶段分相进行控制，每个阶段均可独立或联合进行气密封闭。
本发明技术方案如下：
一种批式干发酵工艺技术及设施，主要包括进料单元、预处理单元、厌氧消化单元、出料单元、渗滤液收集系统、渗滤液调质设施、喷淋系统、沼气净化系统、沼气贮存利用设施和发酵剩余物利用系统，其中进料单元、预处理单元、厌氧消化单元、出料单元组合成环形发酵系统，设置在一条环形轨道上，按照进料、预处理、厌氧发酵、出料的工艺顺序排列，保证物料发酵持续进行。
上述批次干发酵工艺技术及设施中，环形发酵系统分为若干个可独立密封的空间，便于对进料、预处理、厌氧发酵以及出料等不同阶段进行分别控制，以得到各阶段所需的环境条件。
上述批次干发酵工艺技术及设施中，环形发酵系统内各单元均采用集装箱，其中厌氧发酵单元由若干个集装箱组成，集装箱的个数根据发酵原料的特性不同而不同，多个集装箱发酵可保证发酵系统的沼气总产量保持相对稳定，避免单个集装箱发酵出现的产气高峰和低谷的问题，保证沼气持续稳定供应。
上述批次干发酵工艺技术及设施中，环形轨道从进料单元、预处理单元、厌氧发酵单元到出料单元有一定坡度，以保持每单元内的集装箱无需外加动力即可沿既定轨道运行。
上述批次干发酵工艺技术及设施中，厌氧消化单元产生的渗滤液由渗滤液收集系统收集后，在渗滤液调质设施调质、混合、加热后通过喷淋系统喷淋到厌氧消化单元内的物料上，实现循环接种、传质传热、渗滤液循环利用，避免沼液外排。
上述一种批次干发酵工艺技术及设施中，集装箱轮和轨道的接触点为常温硅橡胶，同时每个单元均设有pH、温度、甲烷、氧气、硫化氢等在线传感器，可以实时在线监测物料发酵参数及气体成分，观测发酵系统是否正常运行，避免发酵系统内安全事故的发生。
本发明的优越性：通过集装箱式进出料满足工程快速进出料的要求，并通过缩减厌氧消化器体积和占地面积，降低了工程投资；并通过渗滤液收集、调质与回流喷淋，满足固体物料的孔隙度、接种和传热等厌氧环境控制要求。分相式厌氧消化工艺为厌氧水解、酸化、产甲烷等多个环境提供各自所需的差异性环境条件，为保障高效厌氧提供可控的环境控制措施。
附图说明
图1为批式干发酵工艺技术流程图；
具体实施方式
如图1所示，1为固态有机废弃物，2为接种物，3为进料单元，4为预处理单元，5为厌氧消化单元，6为出料单元，7为渗滤液收集系统，8为渗滤液调质设施，9为喷淋系统，10为沼气净化系统，11为沼气贮存利用设施，12为发酵剩余物利用系统。
下面结合附图1对本发明的实施例进行描述：
如图1所示，批式干发酵工艺技术及设施主要包括进料单元3、预处理单元4、厌氧消化单元5、出料单元6、渗滤液收集系统7、渗滤液调质设施8、喷淋系统9、沼气净化系统10、沼气贮存利用设施11和发酵剩余物利用系统12，其中进料单元3、预处理单元4、厌氧消化单元5、出料单元6组合成环形发酵系统，该系统设置在一条环形轨道上，按照进料、预处理、厌氧发酵、出料的工艺顺序排列，每个单元的主体为一个或若干个集装箱，畜禽粪便、农作物秸秆、果蔬垃圾等固态有机废弃物1与接种物2混合均匀后，利用铲车将其铲入进料单元3的集装箱内，依次经过预处理、厌氧发酵、出料等各个工艺环节，完成整个发酵过程。其中，环形发酵系统分为若干个可独立密封的空间，便于对进料、预处理、厌氧发酵以及出料等不同阶段进行分别控制，以得到各阶段所需的环境条件。厌氧发酵单元5由若干个集装箱组成，集装箱的个数根据发酵原料的特性不同而不同，多个集装箱发酵可保证发酵系统的沼气总产量保持相对稳定，避免单个集装箱发酵出现的产气高峰和低谷的问题，保证沼气持续稳定供应。环形轨道从进料单元3、预处理单元4、厌氧发酵单元5到出料单元6有一定坡度，以保持每单元内的集装箱无需外加动力即可沿既定轨道运行。厌氧消化单元5产生的渗滤液由渗滤液收集系统7收集后，在渗滤液调质设施8调质、混合、加热后通过喷淋系统喷淋到厌氧消化单元5内的物料上，实现循环接种、传质传热、渗滤液循环利用，避免沼液外排。集装箱轮和轨道的接触点为常温硅橡胶，同时每个单元均设有pH、温度、甲烷、氧气、硫化氢等在线传感器，可以实时在线监测物料发酵参数及气体成分，观测发酵系统是否正常运行，避免发酵系统内安全事故的发生。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种批式干发酵工艺技术及设施，其特征在于主要包括进料单元(3)、预处理单元(4)、厌氧消化单元(5)、出料单元(6)、渗滤液收集系统(7)、渗滤液调质设施(8)、喷淋系统(9)、沼气净化系统(10)、沼气贮存利用设施(11)和发酵剩余物利用系统(12)，其中进料单元(3)、预处理单元(4)、厌氧消化单元(5)、出料单元(6)组合成环形发酵系统，设置在一条环形轨道上，按照进料、预处理、厌氧发酵、出料的工艺顺序排列，保证物料发酵持续进行。
2.根据权利要求1所述的一种批次干发酵工艺技术及设施，其特征在于环形发酵系统分为若干个可独立密封的空间，便于对进料、预处理、厌氧发酵以及出料等不同阶段进行分别控制，以得到各阶段所需的环境条件。
3.根据权利要求1所述的一种批次干发酵工艺技术及设施，其特征在于环形发酵系统内各单元均采用集装箱，其中厌氧发酵单元(5)由若干个集装箱组成，集装箱的个数根据发酵原料的特性不同而不同，多个集装箱发酵可保证发酵系统的沼气总产量保持相对稳定，避免单个集装箱发酵出现的产气高峰和低谷的问题，保证沼气持续稳定供应。
4.根据权利要求1所述的一种批次干发酵工艺技术及设施，其特征在于环形轨道从进料单元(3)、预处理单元(4)、厌氧发酵单元(5)到出料单元(6)有一定坡度，以保持每单元内的集装箱无需外加动力即可沿既定轨道运行。
5.根据权利要求1所述的一种批次干发酵工艺技术及设施，其特征在于厌氧消化单元(5)产生的渗滤液由渗滤液收集系统(7)收集后，在渗滤液调质设施(8)调质、混合、加热后通过喷淋系统喷淋到厌氧消化单元(5)内的物料上，实现循环接种、传质传热、渗滤液循环利用，避免沼液外排。
6.根据权利要求1所述的一种批次干发酵工艺技术及设施，其特征在于集装箱轮和轨道的接触点为常温硅橡胶，同时每个单元均设有pH、温度、甲烷、氧气、硫化氢等在线传感器，可以实时在线监测物料发酵参数及气体成分，观测发酵系统是否正常运行，避免发酵系统内安全事故的发生。
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