CN107304403A - 一种新型序批式厌氧反应工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的在釜式厌氧反应器里进行的一种新型序批式厌氧反应工艺,原理:在一个密闭的反应器内完成料液的发酵、沼气产生的过程,厌氧反应器内安装有顶置搅拌器,使发酵原料和微生物处于完全混合状态,采用序批式投料运行,进料包含新料与回流料,新进入的原料由于搅拌作用很快与厌氧反应器内的全部发酵液菌种混合,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。配置包括:厌氧反应器1,顶置搅拌器2,PH值传感器3,温度传感器4,加热盘管5,物料入口管6,物料出口管7,沼气出口管8,热水出口管9,热水入口管10,11、取样口,12、带视镜的溢流槽,13、正负压保护器,顶置搅拌器电机变频器控制系统等。
Description
技术领域
本发明专利涉及新能源领域,提出一种在釜式厌氧反应器里进行的新型序批式厌氧反应工艺TSAR。
背景技术
序批式厌氧反应工艺(TSAR)适合于牛、猪、鸡等养殖场中畜禽粪便的处理,畜禽粪便与生物质桔杆混合物的处理,以及沼气生产、发电工程;目前处理上述有机物料的各类厌氧工艺与厌氧反应器主要包括:1、完全混合厌氧工艺(CSTR):在常规消化器内安装了搅拌装置,使发酵原料和微生物处于完全混合状态,该工艺缺点:由于该消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行,为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡,所以需要较长的HRT来增加MRT,因此应用该工艺的反应器体积一般较大;生产用大型消化器难以做到完全混合;底物流出该系统时未完全消化,微生物随出料而流失。2、厌氧接触工艺:在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器(CSTR)的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液,首先在沉淀池中进行固液分离,澄清水由沉淀池上部排出,沉淀池下部的沉积物被回流至厌氧消化池内,缺点是需要额外的固体和微生物沉淀回流设施。3、升流式厌氧工艺(USR):升流式厌氧固体反应器是一种新型的专用以处理固体物含量较大的反应器,其构造特点是反应器内不设三相分离器和其它构件。含高有机物固体含量(大于5%)的物料由池底进入,均匀地分布在反应器的底部,然后上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床,使物料中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应,有机固体被液化发酵和厌氧分解,约有70%左右的有机物被转化为沼气。而产生的沼气随物料上升具有搅拌混合作用,促进了固体与微生物的接触。由于重力作用固体床有自然沉淀作用,比重较大的固体物(包括微生物、未降解的固体和无机固体等)被累积在固体床下部,使反应器内保持较高的固体量和生物量,可使反应器有较长的微生物和固体滞留时间。通过固体床的液流从池顶的出料管溢流至池外,缺点是对进料均布性要求高,当含固率达到一定程度时,必须采取强化措施。
发明内容
本发明提供的在釜式厌氧反应器里进行的一种新型序批式厌氧反应工艺,原理:在一个密闭的反应器内完成料液的发酵、沼气产生的过程,厌氧反应器内安装有顶置搅拌器,使发酵原料和微生物处于完全混合状态,采用序批式投料运行,进料包含新料与回流料,新进入的原料由于搅拌作用很快与厌氧反应器内的全部发酵液菌种混合,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。该工艺融合了上述3个工艺的主要优势,和1、完全混合厌氧工艺(CSTR)类似之处,发酵器内有搅拌器,可以进入高悬浮固体含量的原料;消化器内物料均匀分布,避免了分层状态,增加了底物和微生物的接触机会;消化器内温度分布均匀;进入消化器的抑制物质能够迅速分散,保持较低浓度水平;避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象;和2、厌氧接触工艺类似之处,厌氧消化反应器里上面溢流出来的物料经过固液分离后,一部分物料回流到厌氧消化反应器里,实现了SRT、MRT与HRT的分离,缩短了发酵原料在厌氧消化反应器的停留周期,方便调节反应器生化环境,和3、升流式厌氧工艺(USR)类似之处,厌氧微生物在重力的作用下沉淀至反应器中下部,使反应器微生物滞留期(MRT)加长,既提高处理效率,又降低微生物对外加营养物质的需求,厌氧消化反应器里底部设置专门的除渣装置。
配置包括:厌氧反应器1,顶置搅拌器2,PH值传感器3,温度传感器4,加热盘管5,物料入口管6,物料出口管7,沼气出口管8,热水出口管9,热水入口管10,11、取样口,12、带视镜的溢流槽,13、正负压保护器,顶置搅拌器电机变频器控制系统等。
厌氧反应器1为密闭性能很好的圆柱体容器,顶部为椭圆形封头,顶置搅拌器2传动部分、密封部分及支架安装在封头最高处正中心,顶置搅拌器2叶片与搅拌轴伸入到反应器1里面,搅拌轴底部悬空,顶置搅拌器电机转速由搅拌器电机变频器控制系统控制,每次启动,搅拌速度由0慢慢调到30rpm。
厌氧反应器1内水解酸化区,厌氧区,混合区,气液分离区多点设置温度传感器4,PH值传感器3,取样口11,各点温度与PH值可以集中在中央控制室显示,取样口11用于反应物料取样检测用。
厌氧反应器1外面中上部有一个封闭的带视镜的溢流槽12,用来观察厌氧反应器1里面气液两相分离情况及出口料液情况。厌氧反应器1外面顶上接近最高处安装有正负压保护器13,当从厌氧反应器1里往外面排底部沉积物时,内部负压低于规定值,外面空气自动进入厌氧反应器1里,当从厌氧反应器1里压力超过规定值,也会自动朝外泄压。
加热盘管5安装均布在厌氧反应器1外壁,加热盘管5外面再包覆保温层。热水总入口管10从底部伸到外壁顶部,分流成数个环形绕壁支管,再汇流到竖立的热水出口管9,然后返回到加热器。这样达到了均匀加热厌氧反应器内物料的目的,配合顶置搅拌器2的搅拌。
物料从物料入口管6进入厌氧反应器1底部,经过各种处理后从厌氧反应器1上部的物料出口管7溢流出来进入下一道工序,产生的沼气从厌氧反应器1顶部接近最高处的沼气出口管8出来。
采用PLC控制系统,PH值传感器3、温度传感器4带显示器变送器,与厌氧反应器1的其他变送器以及执行元件等通过总控制系统实行联动控制。
附图说明
图1:厌氧反应器配置示意图。
附图中:1、厌氧反应器,2、顶置搅拌器,3、PH值传感器,4、温度传感器,5、加热盘管,6、物料入口管,7、物料出口管,8、沼气出口管,9、热水出口管,10、热水入口管,11、取样口,12、带视镜的溢流槽,13、正负压保护器
具体实施方式
下面结合附图说明本发明涉及的具体实施方式。
在调配池里调好进口物料浓度与温度,PH值,浓度范围10-30%,物料从物料入口管6进入厌氧反应器1底部之前,先启动顶置搅拌器2进行物料搅拌,顶置搅拌器电机转速由搅拌器电机变频器控制系统控制,每次启动,搅拌速度由0慢慢调到30rpm。直到搅拌速度稳定下来后才开始进物料,每天序批式进料完成一定时间后,关停顶置搅拌器,设定温度传感器4温度上限值和下限值,当厌氧反应器1内温度低于下限值,启动热水循环泵,当厌氧反应器1内温度高于上限值,关停热水循环泵。
每天定时定量从底部往厌氧反应器内充入新物料和回流物料,物料从厌氧反应器1底部经过沉淀区,厌氧区,混合区,气液分离区后,液相从上部的物料出口管7溢流出来进入下一道工序,产生的沼气从厌氧反应器1顶部接近最高处的沼气出口管8出来。
采用PLC控制系统,厌氧反应器1上面的所有检测传感器以及执行元件等通过总控制系统实行联动控制,工艺参数自动控制。
Claims (5)
1.在釜式厌氧反应器里进行的一种新型序批式厌氧反应工艺,原理:在一个密闭的反应器内完成料液的发酵、沼气产生的过程,厌氧反应器内安装有顶置搅拌器,使发酵原料和微生物处于完全混合状态,采用序批式投料运行,新进入的原料由于搅拌作用很快与厌氧反应器内的全部发酵液菌种混合,使发酵底物浓度始终保持相对较低状态,配置包括:厌氧反应器1,顶置搅拌器2,PH值传感器3,温度传感器4,加热盘管5,物料入口管6,物料出口管7,沼气出口管8,热水出口管9,热水入口管10,11、取样口,12、带视镜的溢流槽,13、正负压保护器,顶置搅拌器电机变频器控制系统等。
2.根据权利1要求的一种新型序批式厌氧反应工艺,其特征在于进口物料固体含量较高,浓度范围10-30%。
3.根据权利1要求的一种新型序批式厌氧反应工艺,其特征在于微生物滞留期(MRT)大于固体滞留期(SRT),固体滞留期(SRT)大于物料滞留期(HRT)。
4.根据权利1要求的一种新型序批式厌氧反应工艺,其特征在于主体采用TSAR工艺,厌氧反应器内配置特殊形状与尺寸的顶置搅拌器,间歇搅拌,搅拌速度0-30rpm,厌氧反应器内溢流出来的一部分物料经过固液分离,调质处理后回流到厌氧反应器内,厌氧反应器内部由下而上会出现沉淀区,厌氧区,混合区,气液分离区。
5.根据权利1要求的一种新型序批式厌氧反应工艺,其特征在于采用序批进料,间歇搅拌、梯级推流的运行方式。
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- 2016-04-19 CN CN201610267874.2A patent/CN107304403A/zh active Pending
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