CN107653180A

CN107653180A - 一种立式连续干发酵装置

Info

Publication number: CN107653180A
Application number: CN201610588289.2A
Authority: CN
Inventors: 李志刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-02-02

Abstract

一种立式连续干发酵装置包括搅拌升温调节罐、多点分布式进料、立式连续干发酵反应器和熟料回流混合过程，形成一种高固体浓度有机废弃物制取生物燃气的工艺方法及其发酵系统，可实现沼气工程的快速启动、厌氧发酵罐内无需搅拌、且节能，节水，减少沼液沼渣的排放量，保护环境，降低成本。

Description

一种立式连续干发酵装置

所属技术领域

本发明涉及一种发酵装置，尤其是一种立式连续干发酵装置。

背景技术

湿发酵技术沼液产生量大且消纳困难是其发展的瓶颈。另外，据工程经验和理论计算，维持湿发酵温度需要耗用系统产能的30%左右，在北方寒冷地区冬季甚至会达到45%，大大限制了厌氧发酵技术在北方寒冷地区的推广。另外，垃圾来源渠道复杂时，城市生活垃圾中木块、沙石等杂物需要花费人力和设备捡出以防止管道阻塞和对于流体输送设备和反应器中搅拌器的损害。干法厌氧发酵技术是指反应体系中的TS质量分数达到20%以上，具有产生沼液少且沼渣易于加工成有机肥的优势，中国城市垃圾的含水率水平（畜禽粪便含水率90%，农作物秸秆含水率75%，家庭厨余含水率85%，城市粪便含水率90%，城市污泥含水率80%，餐饮业餐厨垃圾含水率85%，集市果蔬垃圾含水率90%）特别适合直接采用干法厌氧消化技术来处理。然而，由于干法发酵技术发展较晚，且系统控制较湿发酵困难，因此，厌氧干发酵装置的研制开发是干发酵工艺中的关键环节。

发明内容

本发明提供一种立式连续干发酵装置，可实现沼气工程的快速启动、厌氧发酵罐内无需搅拌、且节能，节水，减少沼液沼渣的排放量，保护环境，降低成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

立式连续干发酵装置采用干发酵工艺，罐体外部保温厚度加大，罐体设计的几何形状为直立的、高径比大的结构；为减少局部物料堆积、便于出料和提高系统内甲烷菌数量，采用多点分布进料及锥底结构，并且加大熟料回流量。主要包括搅拌升温调节罐、进出料系统和立式厌氧发酵罐。

所述搅拌升温调节罐采用卧式结构，体积为 100 L，依据物料水力停留时间和原料的受热面积。考虑到物料的TS比较高，而且黏度较大，容易堆积和挂料，以致于影响换热效率，采用夹套加热，夹套内的给热介质是水蒸气，蒸汽进口设置在夹套上端，冷凝液从底部排除。搅拌器的类型选择螺带式，使物料能够快速地吸收罐壁夹套内的蒸汽热量，这种结构的搅拌器，能使物料沿着罐壁由两端流向轴中间，又沿着轴向两端流动，从而使物料达到受热及混合的目的。经过分选、粉碎后的有机废弃物输送到搅拌升温调节罐中，同时按照其体积的5～9 倍比例将发酵后的熟料输送到搅拌升温调节罐中，通过搅拌升温调节罐将物料温度调节至45℃左右，物料进入到发酵罐的温度为37～38℃。

进出料系统由螺杆泵和无轴螺旋输送机组成，输送TS≥20%，固体颗粒最大为20mm 的物料，能够24 h 连续运转，密封不泄露，输送量为1 m3/h。

立式厌氧发酵罐的罐体呈圆柱形，发酵罐底部锥角度为60°～90°。有机废弃物在厌氧过程中，有机废弃物的物料黏度和干物质浓度都呈现下降趋势，利用物料的自身重力和立式发酵罐具有的锥角，经过厌氧消化的有机废弃物可从发酵罐锥底经出料泵排出，根据不同种类有机物的物料特性，控制立式发酵罐内的原料停留时间为15～30 d。

熟料的回流通过第一调节控制阀，将发酵后的熟料与新料混合回流到搅拌升温调节罐中，熟料与新料体积比为5:1～9:1，进行新的厌氧发酵循环。

保温方式采用100 mm 厚的超细玻璃棉毡对罐体进行保温。

本发明的有益效果是，立式连续干发酵装置将搅拌升温调节过程、熟料回流混合过程和立式厌氧发酵过程有机结合，形成高处理效率、低排放量、低能耗的生物燃气生产系统。实现水分的零添加、发酵罐内无需搅拌、发酵系统全天都可以连续运行的生物燃气制取方法。立式厌氧发酵罐采用顶端内部多点进料的方式，使待发酵原料的布料更均匀。实现了沼气工程的快速启动、厌氧发酵罐内无需搅拌、且节能，节水，减少沼液沼渣的排放量，保护环境，降低成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是立式厌氧发酵罐反应器的结构示意图。

图2是立式厌氧发酵罐顶部进料口分布示意图。

图中1.搅拌升温调节罐2.进料泵3.立式厌氧发酵罐4.出料泵5.回流进料口6.新鲜有机废弃物进料口7.沼气出气口8.排渣口9.第一调节控制阀10.蒸汽通入口11.取样口12.中心进料口13-15.四周进料口。

具体实施方式

在图1和图2中，立式连续干发酵装置主要包括搅拌升温调节罐1、进出料系统和立式厌氧发酵罐3。搅拌升温调节罐1上端设置了回流进料口5和新鲜有机废弃物进料口6，搅拌升温调节罐1底部通过进料泵6与立式厌氧发酵罐3连接，搅拌升温调节罐1用岩棉包裹，以防止散热。发酵罐顶部设有沼气出气口7，与沼气管道连接；底部设有排渣口8，排渣口8流出的沼渣、沼液通过出料泵4和第一调节控制阀9分成两路，一路与搅拌升温调节罐1的回流进料口相连接，形成回路，一路为沼渣的出口，与排渣管路连接。

立式厌氧发酵罐罐顶设置4 个进料口，1 个为中心进料口，3 个为四周进料口，3个四周进料口距罐横截面中心距离为罐半径的0.677～0.688 倍，且呈等边三角形布置，R=500 mm。经过混合升温的物料通过进料泵打入输送管路中，初始进料，通过立式发酵罐顶部的3 个进料管路同时进料，输送接种物；稳定运行阶段，利用控制阀门控制立式发酵罐顶部3 个进料口与顶部中心进料口的进料时间比为1.2:1～1.5:1，多点进料可以使菌群分布更加均匀。

Claims

1.一种立式连续干发酵装置主要包括搅拌升温调节罐、进出料系统和立式厌氧发酵罐。

2.根据权利要求1所述的立式连续干发酵装置，其特征在于，所述搅拌升温调节罐采用卧式结构，体积为 100 L，依据物料水力停留时间和原料的受热面积，采用夹套加热，夹套内的给热介质是水蒸气，蒸汽进口设置在夹套上端，冷凝液从底部排除，搅拌器的类型选择螺带式。

3.根据权利要求1所述的立式连续干发酵装置，其特征在于，所述进出料系统由螺杆泵和无轴螺旋输送机组成，输送TS≥20%，固体颗粒最大为20 mm 的物料，能够24 h 连续运转，密封不泄露，输送量为1 m3/h。

4.根据权利要求1所述的立式连续干发酵装置，其特征在于，所述立式厌氧发酵罐的罐体呈圆柱形，发酵罐底部锥角度为60°～90°。