CN107916221A - 厌氧发酵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厌氧发酵装置，包括：罐体，其夹层罐；炭化组件，其设于罐体的上部，包括，多个燃烧器，其沿罐体的周向间隔设置；环形管，其设于多个燃烧器的下方；喷头，其间隔设置在环形管上并朝下倾斜设置；搅拌组件，其设于罐体的中下部；循环培养组件，其包括，培养罐，其上部一侧设有温度传感器，中部一侧设有电加热管；搅拌轴，其沿所述培养罐的中轴线竖直设置并由电机驱动旋转，搅拌轴上还设有竖直设置的搅拌叶片；进料管，其上端设有过滤网并与罐体的下部连通，下端与培养罐连通；出料管，其上端通过三通阀与环形管连通，下端通过循环泵与培养罐的底部连通；旋风分离器；控制器。本发明具有发酵速度快，甲烷得率高等优点。

Description

厌氧发酵装置
技术领域
本发明涉及发酵设备领域。更具体地说，本发明涉及一种厌氧发酵装置。
背景技术
厌氧发酵是指废弃有机物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO2产生的变化过程。现有的厌氧发酵过程中，发酵底物会逐步降解并形成浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层，而浮渣层的存在会严重影响发酵效率和甲烷得率。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种厌氧发酵装置，其发酵工程中无浮渣产生，发酵速度快，甲烷得率高。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种厌氧发酵装置，包括：
罐体，其为上端和下端均为半球面的夹层罐，所述罐体的顶部一侧设有进料管，所述罐体的底部设有出料管，所述罐体的顶部的夹层上设有排气阀；
炭化组件，其设于所述罐体的上部，包括，多个燃烧器，其沿所述罐体的周向间隔设置在所述罐体的内壁；环形管，其设于所述多个燃烧器的下方并紧邻所述罐体的内壁设置，所述环形管的一端封闭，另一端穿出所述罐体与外部的进水管连通；喷头，其间隔设置在所述环形管上并朝下倾斜设置；
搅拌组件，其设于所述罐体的中下部，包括，搅拌主轴，其沿所述罐体的径向水平设置，所述搅拌主轴的两端与所述罐体的内壁轴承密闭连接，所述搅拌主轴由第一电机驱动旋转；多个搅拌副轴，其垂直于所述搅拌主轴设置，所述多个搅拌副轴位于同一水平面内，且所述多个搅拌副轴的端部设置为在所述多个搅拌副轴位于水平面时能与所述罐体的内壁抵接，所述多个搅拌副轴的端部均设有橡胶垫；
循环培养组件，其包括，培养罐，其设于所述罐体的底部外侧，所述培养罐的顶部设有投料口和投料门，所述培养罐的底部设有出料口和出料口门，所述培养罐的上部一侧设有温度传感器，所述培养罐的中部一侧设有电加热管；搅拌轴，其沿所述培养罐的中轴线竖直设置，所述搅拌轴的上端穿出所述培养罐的顶部并由第二电机驱动旋转，下端向下延伸至所述培养罐的底部，所述搅拌轴上还设有竖直设置的搅拌叶片；进料管，其上端设有过滤网并与所述罐体的下部连通，下端与所述培养罐连通；出料管，其上端通过三通阀与所述环形管连通，下端通过循环泵与所述培养罐的底部连通；
旋风分离器，其设于所述罐体的顶部上方，所述旋风分离器的进风口通过进风管与所述罐体的顶部的另一侧连通，出风口通过出风管与所述罐体的底部的夹层连通；
控制器，其设于所述罐体的外部，所述控制器与所述多个燃烧器、第一电机、温度传感器、电加热管、第二电机、循环泵和旋风分离器电连接。
优选的是，所述的厌氧发酵装置，所述多个燃烧器为16个燃烧器
优选的是，所述的厌氧发酵装置，所述多个搅拌副轴上均间隔设有多个水平设置的搅拌杆，且相邻搅拌副轴上的搅拌杆交错设置。
优选的是，所述的厌氧发酵装置，所述搅拌叶片为矩形板，其上设有多个通孔，所述搅拌叶片的两侧还设有柔性刮板，且所述柔性刮板的外侧与所述培养罐的内壁抵接。优选的是，所述的厌氧发酵装置，还包括，储气组件，其设于所述罐体的外部，包括，储气罐；储气管，其一端与所述储气罐连通，另一端通过三通单向阀与所述出风管连通，其中，所述三通单向阀与所述控制器电连接。
优选的是，所述的厌氧发酵装置，还包括，保温层，其设于所述罐体的外部，并与所述罐体的外壁紧密接触。
优选的是，所述的厌氧发酵装置，所述进料管上铰接有进料管密闭门，所述出料管上铰接有出料管密闭门，所述多个燃烧器的下方的所述罐体上还设有通气口，其上设有通气阀，所述通气阀与所述控制器电连接。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、通过设置炭化组件，使有机物表面部分炭化形成多孔结构，有效扩大了微生物的作用面积；通过设置旋风分离器，一方面可降低废气污染，另一方面可回收有机物炭化过程中的热量，为发酵初期的底物提供热源，加快发酵；通过设置循环培养组件和搅拌组件，使发酵过程中的产生的含菌液体流入培养罐中培养，无浮渣层产生；三种协同作用，可有效促进微生物的生长繁殖和新陈代谢，提高发酵效率和甲烷得率；
第二、通过将搅拌副轴设置为与罐体的内壁可接触，同时在搅拌副轴上设置搅拌杆和橡胶垫，可提高搅拌效率，消除气泡，避免搅拌低效区的产生，搅拌效果好；
第三、通过设置通孔和柔性刮板，可提高搅拌过程中含菌液体的湍流度，同时避免菌液黏附在培养罐的内壁，使含菌液体内温度均匀，有利于微生物的生长繁殖和新陈代谢；
第四、通过设置储气组件，可将罐体产生的甲烷混合气体经旋风分离器分离后，将洁净的甲烷混合气体导入储气罐中储存，避免甲烷混合气体中的杂质损坏储气罐的气阀，大大延长储气罐的使用寿命；
第五，本发明的厌氧发酵装置，发酵过程中无浮渣产生，发酵速度快，甲烷得率高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的主要结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种厌氧发酵装置，包括：
罐体1，其为上端和下端均为半球面的夹层罐，所述罐体1的顶部一侧设有进料管11，所述罐体1的底部设有出料管12，所述罐体1的顶部的夹层上设有排气阀(未示出)；
炭化组件，其设于所述罐体1的上部，包括，多个燃烧器21，其沿所述罐体1的周向间隔设置在所述罐体1的内壁；环形管22，其设于所述多个燃烧器21的下方并紧邻所述罐体1的内壁设置，所述环形管22的一端封闭，另一端穿出所述罐体1与外部的进水管23连通；喷头24，其间隔设置在所述环形管22上并朝下倾斜设置；
搅拌组件，其设于所述罐体1的中下部，包括，搅拌主轴31，其沿所述罐体1的径向水平设置，所述搅拌主轴31的两端与所述罐体1的内壁轴承密闭连接，所述搅拌主轴31由第一电机32驱动旋转；多个搅拌副轴33，其垂直于所述搅拌主轴31设置，所述多个搅拌副轴33位于同一水平面内，且所述多个搅拌副轴33的端部设置为在所述多个搅拌副轴33位于水平面时能与所述罐体1的内壁抵接，所述多个搅拌副轴33的端部均设有橡胶垫34；
循环培养组件，其包括，培养罐41，其设于所述罐体1的底部外侧，所述培养罐41的顶部设有投料口(未示出)和投料门42，所述培养罐的底部设有出料口(未示出)和出料口门(未示出)，所述培养罐41的上部一侧设有温度传感器43，所述培养罐41的中部一侧设有电加热管44；搅拌轴45，其沿所述培养罐41的中轴线竖直设置，所述搅拌轴45的上端穿出所述培养罐41的顶部并由第二电机46驱动旋转，下端向下延伸至所述培养罐41的底部，所述搅拌轴45上还设有竖直设置的搅拌叶片47；进料管48，其上端设有过滤网(未示出)并与所述罐体1的下部连通，下端与所述培养罐41连通；出料管49，其上端通过三通阀410与所述环形管22连通，所述三通阀410的另一端与所述进水管23连通，下端通过循环泵411与所述培养罐41的底部连通；
旋风分离器5，其设于所述罐体1的顶部上方，所述旋风分离器5的进风口通过进风管51与所述罐体1的顶部的另一侧连通，出风口通过出风管52与所述罐体1的底部的夹层连通；
控制器(未示出)，其设于所述罐体1的外部，所述控制器与所述多个燃烧器21、第一电机32、温度传感器43、电加热管44、第二电机46、循环泵411和旋风分离器5电连接。通过设置炭化组件，使有机物表面部分炭化形成多孔结构，有效扩大了微生物的作用面积；通过设置旋风分离器，一方面可降低废气污染，另一方面可回收有机物炭化过程中的热量，为发酵初期的底物提供热源，加快发酵；通过设置循环培养组件和搅拌组件，使发酵过程中的产生的含菌液体流入培养罐中培养，无浮渣层产生；三种协同作用，可有效促进微生物的生长繁殖和新陈代谢，提高发酵效率和甲烷得率。
在另一技术方案中，所述的厌氧发酵装置，所述多个燃烧器21为16个燃烧器
在另一技术方案中，所述的厌氧发酵装置，所述多个搅拌副轴33上均间隔设有多个水平设置的搅拌杆35，且相邻搅拌副轴33上的搅拌杆35交错设置。通过将搅拌副轴设置为与罐体的内壁可接触，同时在搅拌副轴上设置搅拌杆和橡胶垫，可提高搅拌效率，消除气泡，避免搅拌低效区的产生，搅拌效果好；
在另一技术方案中，所述的厌氧发酵装置，所述搅拌叶片47为矩形板，其上设有多个通孔，所述搅拌叶片47的两侧还设有柔性刮板，且所述柔性刮板的外侧与所述培养罐41的内壁抵接。通过设置通孔和柔性刮板，可提高搅拌过程中含菌液体的湍流度，同时避免菌液黏附在培养罐的内壁，使含菌液体内温度均匀，有利于微生物的生长繁殖和新陈代谢；
在另一技术方案中，所述的厌氧发酵装置，还包括，储气组件，其设于所述罐体1的外部，包括，储气罐61；储气管62，其一端与所述储气罐61连通，另一端通过三通单向阀63与所述出风管52连通，其中，所述三通单向阀63与所述控制器电连接。通过设置储气组件，可将罐体产生的甲烷混合气体经旋风分离器分离后，将洁净的甲烷混合气体导入储气罐中储存，避免甲烷混合气体中的杂质损坏储气罐的气阀，大大延长储气罐的使用寿命。
在另一技术方案中，所述的厌氧发酵装置，还包括，保温层(未示出)，其设于所述罐体1的外部，并与所述罐体1的外壁紧密接触。
在另一技术方案中，所述的厌氧发酵装置，所述进料管11上铰接有进料管密闭门(未示出)，所述出料管12上铰接有出料管密闭门(未示出)，所述多个燃烧器21的下方的所述罐体1上还设有通气口(未示出)，其上设有通气阀(未示出)，所述通气阀与所述控制器电连接。
本发明的工作过程为：1、将菌液由投料口投入培养罐，关闭投料门，开启温度传感器、电加热管和第二电机，使培养罐内的温度维持在适宜温度范围内，促使菌液活化和增殖；2、打开进料管密闭门、通气阀、燃烧器、三通阀和旋风分离器，并使进水管与环形管连通，同时，将有机底物由进料管投入罐体的内部，在燃烧器和喷头水雾的作用下，有机底物表面部分被炭化，燃烧产生的废气则经旋风分离器后，将洁净的热空气通入夹层，提高夹层温度，补偿有机物发酵初期热源；3、当有机底物加至喷头处时，关闭进料管密闭门、通气阀、燃烧器、旋风分离器，打开循环泵和第一电机，并使出料管与环形管连通，将培养罐中的菌液经喷头泵入罐体内部，发酵产生的含菌液体则经进料管回流至培养罐中，实现菌液循环，发酵过程中不断搅拌有机底物；4、当甲烷混合气体开始产生时，打开旋风分离器，并使出气管与储气管连通，使洁净的甲烷混合气体通入储气罐中；5、发酵完毕后，关闭循环泵、三通阀、第一电机、第二电机、电加热管，旋风分离器和三通单向阀，移除储气罐，打开出料管密闭门，收集发酵残渣，打开培养罐的出料口，收集发酵液。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.厌氧发酵装置，其特征在于，包括：
罐体，其为上端和下端均为半球面的夹层罐，所述罐体的顶部一侧设有进料管，所述罐体的底部设有出料管，所述罐体的顶部的夹层上设有排气阀；
炭化组件，其设于所述罐体的上部，包括，多个燃烧器，其沿所述罐体的周向间隔设置在所述罐体的内壁；环形管，其设于所述多个燃烧器的下方并紧邻所述罐体的内壁设置，所述环形管的一端封闭，另一端穿出所述罐体与外部的进水管连通；喷头，其间隔设置在所述环形管上并朝下倾斜设置；
搅拌组件，其设于所述罐体的中下部，包括，搅拌主轴，其沿所述罐体的径向水平设置，所述搅拌主轴的两端与所述罐体的内壁轴承密闭连接，所述搅拌主轴由第一电机驱动旋转；多个搅拌副轴，其垂直于所述搅拌主轴设置，所述多个搅拌副轴位于同一水平面内，且所述多个搅拌副轴的端部设置为在所述多个搅拌副轴位于水平面时能与所述罐体的内壁抵接，所述多个搅拌副轴的端部均设有橡胶垫；
循环培养组件，其包括，培养罐，其设于所述罐体的底部外侧，所述培养罐的顶部设有投料口和投料门，所述培养罐的底部设有出料口和出料口门，所述培养罐的上部一侧设有温度传感器，所述培养罐的中部一侧设有电加热管；搅拌轴，其沿所述培养罐的中轴线竖直设置，所述搅拌轴的上端穿出所述培养罐的顶部并由第二电机驱动旋转，下端向下延伸至所述培养罐的底部，所述搅拌轴上还设有竖直设置的搅拌叶片；进料管，其上端设有过滤网并与所述罐体的下部连通，下端与所述培养罐连通；出料管，其上端通过三通阀与所述环形管连通，下端通过循环泵与所述培养罐的底部连通；
旋风分离器，其设于所述罐体的顶部上方，所述旋风分离器的进风口通过进风管与所述罐体的顶部的另一侧连通，出风口通过出风管与所述罐体的底部的夹层连通；
控制器，其设于所述罐体的外部，所述控制器与所述多个燃烧器、第一电机、温度传感器、电加热管、第二电机、循环泵和旋风分离器电连接。
2.如权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述多个燃烧器为16个燃烧器。
3.如权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述多个搅拌副轴上均间隔设有多个水平设置的搅拌杆，且相邻搅拌副轴上的搅拌杆交错设置。
4.如权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌叶片为矩形板，其上设有多个通孔，所述搅拌叶片的两侧还设有柔性刮板，且所述柔性刮板的外侧与所述培养罐的内壁抵接。
5.如权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，还包括，储气组件，其设于所述罐体的外部，包括，储气罐；储气管，其一端与所述储气罐连通，另一端通过三通单向阀与所述出风管连通，其中，所述三通单向阀与所述控制器电连接。
6.如权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，还包括，保温层，其设于所述罐体的外部，并与所述罐体的外壁紧密接触。
7.如权利要求1所述的厌氧发酵装置，其特征在于，所述进料管上铰接有进料管密闭门，所述出料管上铰接有出料管密闭门，所述多个燃烧器的下方的所述罐体上还设有通气口，其上设有通气阀，所述通气阀与所述控制器电连接。
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