CN108641936B - 一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器 - Google Patents

一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN108641936B
CN108641936B CN201810477600.5A CN201810477600A CN108641936B CN 108641936 B CN108641936 B CN 108641936B CN 201810477600 A CN201810477600 A CN 201810477600A CN 108641936 B CN108641936 B CN 108641936B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dry fermentation
fermentation chamber
biogas slurry
chamber
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810477600.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108641936A (zh
Inventor
郑明霞
苏婧
席北斗
郝鑫
孙源媛
林茂
李娟�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Original Assignee
Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chinese Research Academy of Environmental Sciences filed Critical Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Publication of CN108641936A publication Critical patent/CN108641936A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108641936B publication Critical patent/CN108641936B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/16—Solid state fermenters, e.g. for koji production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/26—Constructional details, e.g. recesses, hinges flexible
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34—Internal compartments or partitions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/36—Means for collection or storage of gas; Gas holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/14—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus with filters, sieves or membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/22—Settling tanks; Sedimentation by gravity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/14—Incubators; Climatic chambers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023—Methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：包括反应器主体；所述反应器主体包括干发酵室、二次发酵室、储液室，所述干发酵室设置在所述反应器主体上部；所述储液室设置在所述反应器主体的底部；所述二次发酵室设置在所述反应器主体内所述干发酵室和储液室之间；所述干发酵室通过多孔结构与所述二次发酵室连接。

Description

一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器
技术领域
本发明涉及畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨、脱水污泥等有机物固体废物厌氧发酵领域，特别涉及一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器。
背景技术
有机物厌氧发酵是常见的微生物降解有机质技术，根据原料的干物质含量的不同，分为湿式发酵和干式发酵。一般来说，湿式发酵的干物质含量在8-12％以下，而干式发酵是指干物质含量为20％-40％的原料经厌氧发酵生成沼气的过程。
厌氧干发酵技术是处理畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨和脱水污泥等有机废物的有效途径，与湿式发酵相比较，干式厌氧发酵具备用水量少、二次污染小、能耗低和能源效率高等优点，因而近年来成为国内外研究的热点。对于一些废弃物料，如畜禽干清粪、生活垃圾、城市脱水污泥和秸秆等，自身含水率低，使用干式发酵技术更为有利。
由于干式发酵的干物质含量过高，缺乏流动性，传热传质条件差，加之产甲烷微生物对环境因素十分敏感，因此发酵过程中较易导致局部严重酸化，且畜禽粪便作为发酵底物时较易发生氨抑制，导致沼气产量大幅降低。
鉴于此，基于瘤胃仿生原理，本发明研制出一种一体式两相厌氧干发酵反应器，以期解决现有干发酵技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种在畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨、脱水污泥等有机物固体废物进行厌氧干发酵时能够避免酸抑制和氨抑制且发酵效率高的瘤胃仿生一体式两相厌氧干发酵反应器。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：它包括反应器主体、气体收集装置、搅拌系统、pH监测系统、温控系统、保温装置、沼液储罐、沼液回流喷淋装置、沼渣储罐；
所述反应器主体包括干发酵室、二次发酵室、储液室，所述干发酵室设置在所述反应器主体上部，其顶部设置的顶盖上设有沼气出口、测温孔、pH测量孔和若干沼液入口；干发酵室底部为多孔板结构，覆盖孔隙不大于2mm的柔性滤网；所述干发酵室的下部侧壁设置进料口，上部侧壁设置出料口；所述储液室设置在所述反应器主体的底部，其底部的侧壁上开设沼液出液口；所述二次发酵室设置在所述反应器主体内所述干发酵室和储液室之间，所述二次发酵室底部设置倾斜角度不超过15度的多孔底板，底板上覆盖一层超滤膜，所述二次发酵室底部侧壁上设置沼渣出口，所述沼渣出口处设置阀门；
所述气体收集装置通过所述沼气出口与所述干发酵室连接；
所述搅拌系统包括双叶搅拌浆、电机，安装在所述主体反应器顶盖中部，进行间歇搅拌；
所述pH监测系统通过所述主体反应器顶盖深入干发酵室中；
所述温控系统通过所述测温孔测量所述干发酵室内的温度，所述保温装置通过所述温控系统的反馈实时调节所述干发酵室内的温度；
所述沼液储罐与所述沼液出口连接，所述沼液回流装置通过所述沼液入口和所述沼液储罐连接；所述沼渣储罐分别与所述干发酵室上部侧壁的出料口和二次发酵室底部侧壁的沼渣出口相连接。
所述沼液回流装置包括沼液输液泵、沼液管道和喷淋装置，所述沼液输液泵设置在所述沼液储罐的外侧，所述沼液输液泵的进口通过所述沼液管道与所述沼液入口向所述发酵室中喷淋沼液；所述喷淋装置包括连通管和若干喷头，所述连通管的一端与所述沼液管道连接，其他各端与各喷头连接，各喷头通过相应所述沼液入口向所述干发酵室内喷淋沼液。
本发明由于采用以上技术方案，具有以下优点：本发明由于设置了反应器主体、气体收集装置、搅拌系统、pH监测系统、温控系统、保温装置、沼液储罐、沼液回流喷淋装置、沼渣储罐，反应器主体内的上中下部分别设置了干发酵室、二次发酵室和储液室，且在干发酵室底部设置覆盖孔隙不大于2mm柔性滤网，干发酵室底部侧壁设置进料口、顶部侧壁设置出料口，在二次发酵室的底部设置为倾斜角度不超过15度的多孔底板，底板上覆盖一层超滤膜，将沼液进行过滤；沼液回流喷淋装置通过沼液出口和沼液入口分别与干发酵室和储液罐相连；本发明通过干发酵室进行干发酵，借鉴瘤胃仿生原理中胃壁过滤消化液和瘤胃反刍的功能，在干发酵室底部设置滤网将反应器主体分隔为干发酵室固相产酸相和二次反应室液相产甲烷相，干发酵室产生的发酵液过滤至二次发酵室，发酵液及部分未完全降解的小颗粒物料在二次发酵室内进行二次湿式发酵产甲烷，进一步提高物料降解率和甲烷产量；沼液经超滤膜过滤后进行回流喷淋，滤液较清澈，不易堵塞喷头，且沼液几乎可完全回用，部分未能完全回用的沼液也可达排放标准，避免对环境产生二次污染，回流液能促进干发酵室物料的降解和挥发性有机酸的产生，且能够加速挥发性脂肪酸和氨氮的洗脱和扩散，通过控制喷淋量和喷淋次数来控制挥发性脂肪酸和氨氮洗脱至二次发酵室的量，避免二次发酵发生酸抑制和氨氮抑制，且发酵效率高。基于以上优点，本发明可以广泛应用于畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨、脱水污泥等干物质含量高的固体有机废物的处理中。
附图说明
图1是本发明基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器包括反应器主体、气体收集装置、搅拌系统、pH监测系统、温控系统、保温装置、沼液储罐、沼液回流喷淋装置、沼渣储罐。其中反应器主体包括干发酵室1、二次发酵室2和储液室3。干发酵室1设置在反应器主体上部，其顶部设置的活动顶盖21上设有沼气出口23、测温孔24、pH测量孔25和若干沼液入口26；干发酵室1底部为多孔板结构10，覆盖孔隙不大于2mm的柔性滤网，可使发酵液及部分小颗粒物质进入二次发酵室；干发酵室1的下部侧壁设置进料口19，上部侧壁设置出料口7；储液室3设置在主体反应器的底部，其底部的侧壁上开设沼液出液口15；二次发酵室2设置在反应器主体内干发酵室1和储液室3之间，进入二次发酵室的发酵液和部分固体颗粒再次进行发酵产甲烷，提高甲烷产率，二次发酵室2底部设置为倾斜角度不超过15度的多孔倾斜板13，底板上覆盖一层超滤膜12，沼液经膜过滤后进入储液室3，二次发酵室2底部侧壁上设置沼渣出口11，多孔底板13倾斜设置便于沼渣依靠重力自行滑落至出渣口11；
干发酵室1和二次发酵室2内产生的气体都通过沼气出口23收集至沼气储罐14。
沼液回流装置包括沼液输液泵17、沼液输送管道9和喷淋装置22。沼液回流装置通过输液泵17与沼液出口15和沼液入口26连接。输液泵17设置在沼液出口15和沼液储罐16的出口之间。沼液通过沼液输送管道9运送至沼液入口26处的喷淋装置，喷淋装置由若干根开孔的管道22和若干喷头27连接，各喷头27向干发酵室1中喷淋沼液。
pH监测系统通过pH测量孔25将pH探头18放入干发酵室1内，从数据显示器4读取pH值。
测温装置通过测温孔24测量干发酵室1内的温度，保温装置根据测得的温度实时调控反应器主体内的温度。
本发明基于瘤胃仿生理念的一体式两相厌氧干发酵反应器的工作过程为：该反应器可进行两种运行模式：一种为批式运行，一种为半连续运行。批式运行模式为：一次性将经过预处理的原料与适量的水及适量的接种物混合均匀通过加料口19加入干发酵室1中，保持干发酵室1内含固率20％‐40％。原料在干发酵室1中发酵后产生大量富含挥发性有机酸的发酵液和少量沼气a，发酵液透过干发酵室1底部的多孔板和柔性滤网进入二次发酵室2，同时可通过滤网的细颗粒物也进入二次发酵室2进行再次发酵，生成大量沼气b，沼气b透过干发酵室1底部的滤网上溢，和沼气a汇集通过沼气出口23进入沼气储罐14。二次发酵室2中的沼液透过固液分离装置多孔倾斜板13及覆盖其上的超滤膜12进入储液室3，若需将储液室3中的沼液抽出，则关闭沼液储罐16阀门，沼液输液泵17将沼液泵至沼液喷淋装置22中的喷头向干发酵室1中喷淋沼液，以调节干发酵室1中的含固率，并起到一定的搅动作用；若无需喷淋，则沼液流入沼液储罐。二次发酵室2中经过滤后余下的沼渣堆积在孔倾斜板13上，依靠重力逐渐下滑至沼渣出口11，进入沼渣储罐8，沼渣可用作有机肥料。反应完全后，将干发酵室1和二次反应室2内的残余物一次性清理至沼渣储罐8，等待下一批次反应启动。
半连续运行模式为：按照一定的负荷将原料、水和接种物装载至干发酵室1，保持干发酵室1内含固率20％‐40％，依据设定的停留时间和有机负荷，每天从进料口19加入计算量的原料，同时将出料口7的阀门打开，通过进料的挤压，将相应量的沼渣从出料口7挤入沼渣储罐8。其他工作过程与上述批式运行模式相同。
上述说明中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：包括反应器主体；所述反应器主体包括干发酵室、二次发酵室和储液室，所述干发酵室设置在所述反应器主体上部；所述储液室设置在所述反应器主体的底部；所述二次发酵室设置在所述干发酵室和储液室之间；所述干发酵室底部通过多孔结构与所述二次发酵室连接，所述二次发酵室底部设置具有倾斜角度的多孔板。
2.根据权利要求1所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：还包括气体收集装置、搅拌系统、pH监测系统、温控系统、保温装置、沼液储罐、沼液回流喷淋装置和沼渣储罐。
3.根据权利要求2所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：所述干发酵室顶部的顶盖上设有沼气出口、测温孔、pH测量孔和若干沼液入口；所述干发酵室的下部侧壁设置进料口，上部侧壁设置出料口；所述储液室底部的侧壁上开设沼液出液口。
4.根据权利要求1所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：所述多孔板的倾斜角度≤15°。
5.根据权利要求1所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：所述多孔板上覆盖超滤膜。
6.根据权利要求3所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：所述气体收集装置通过所述沼气出口与所述干发酵室连接；所述搅拌系统安装在所述反应器主体顶盖中部；所述pH监测系统通过所述主体反应器顶盖深入干发酵室中；所述温控系统通过所述测温孔测量所述干发酵室内的温度，所述保温装置通过所述温控系统的反馈实时调节所述干发酵室内的温度；所述沼液储罐与所述沼液出口连接，所述沼液回流喷淋装置通过所述沼液入口和所述沼液储罐连接；所述沼渣储罐分别与所述干发酵室上部侧壁的出料口和二次发酵室底部侧壁的沼渣出口相连接；所述一体式两相厌氧干发酵反应器基于瘤胃仿生原理设计和工作。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：所述多孔结构是多孔板结构，所述多孔板结构上覆盖孔隙不大于2mm的柔性滤网。
8.根据权利要求2所述的一体式两相厌氧干发酵反应器，其特征在于：所述搅拌系统包括双叶搅拌浆和电机；所述沼液回流喷淋装置包括沼液输液泵、沼液管道和喷淋装置。
9.使用权利要求1-8中任一项所述的一体式两相厌氧干发酵反应器处理有机固体废物的方法。
CN201810477600.5A 2018-02-05 2018-05-18 一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器 Active CN108641936B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810111258 2018-02-05
CN2018101112587 2018-02-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108641936A CN108641936A (zh) 2018-10-12
CN108641936B true CN108641936B (zh) 2020-07-31

Family

ID=63756657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810477600.5A Active CN108641936B (zh) 2018-02-05 2018-05-18 一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11618871B2 (zh)
CN (1) CN108641936B (zh)
WO (1) WO2019148694A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109082370A (zh) * 2018-10-22 2018-12-25 环境保护部南京环境科学研究所 一种人工瘤胃及使用方法
CN110656028A (zh) * 2019-09-23 2020-01-07 河南恒天久大实业有限公司 一种干式厌氧发酵气液搅拌装置
CN110511862A (zh) * 2019-09-27 2019-11-29 商丘师范学院 吊舱式生物质干发酵产气装置及其生产沼气的方法
CN112760207A (zh) * 2019-11-04 2021-05-07 湖北洛克泰克仪器股份有限公司 一种两相厌氧发酵反应装置
CN112080388B (zh) * 2020-09-09 2023-05-30 张增峰 一种发酵过滤提纯一体化装置
CN112375665A (zh) * 2020-11-16 2021-02-19 农业农村部规划设计研究院 一种应用于序批式干发酵装置的曝气喷淋一体化系统
CN112574861A (zh) * 2020-12-28 2021-03-30 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种自动排渣的厌氧消化系统和控制方法
CN113480381B (zh) * 2021-06-25 2023-07-14 昆明理工大学 一种废弃蔬菜叶厌氧堆肥制备有机肥料的方法及装置
CN113930333A (zh) * 2021-11-23 2022-01-14 瀚蓝生物环保科技有限公司 使用厌氧处理罐消化餐厨垃圾的厌氧处理系统及其工艺
CN114395466A (zh) * 2022-01-18 2022-04-26 西安建筑科技大学 一种体外瘤胃仿生系统
CN114873724B (zh) * 2022-06-02 2023-08-22 嘉兴学院 一种使用3d打印反刍仿生部件的沼气反应器
CN115488140B (zh) * 2022-09-09 2024-02-20 中节能(肥西)环保能源有限公司 潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法
JP7403781B1 (ja) 2023-05-16 2023-12-25 オリエンタル白石株式会社 メタン発酵装置、及びメタン発酵方法
CN116716168B (zh) * 2023-06-14 2024-02-09 西安工程大学 一种稳定型的菌剂生产装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411575A (en) * 1994-03-25 1995-05-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Hydrometallurgical extraction process
CA2377115A1 (en) 1999-07-30 2001-02-08 Bioelex Corporation Two-phase type methane fermentation reactor
CN201071344Y (zh) 2007-07-27 2008-06-11 中国环境科学研究院 二室生物发酵反应器
CN102827761B (zh) 2012-09-25 2014-01-22 河南农业大学 一种干湿耦合沼气发酵装置
CN203754471U (zh) 2013-11-28 2014-08-06 上海金顾医疗器械有限公司 Ro水机废水处理装置
CN104445798B (zh) * 2013-12-10 2017-09-29 中国环境科学研究院 垂直式污水处理设备和方法
CN203807355U (zh) 2014-04-01 2014-09-03 汤启臻 一种两室好氧堆肥实验装置
CN104371915A (zh) 2014-11-18 2015-02-25 中国石油大学(北京) 一种箱式厌氧干发酵反应器
CN204298395U (zh) 2014-12-09 2015-04-29 云南农业大学 一种新型立式厌氧发酵罐
CN204356326U (zh) 2014-12-18 2015-05-27 云南农业大学 一种新型角度回流混合搅拌式厌氧发酵罐
CN106701544B (zh) 2016-11-30 2019-03-19 重庆赛顺环保科技有限公司 一种环保型秸秆压氧发酵处理工艺
CN206599566U (zh) 2017-03-31 2017-10-31 农业部沼气科学研究所 实验室用干、湿法发酵产甲烷的一体化装置
CN206692642U (zh) 2017-05-04 2017-12-01 杨士均 高效家用沼气生产器

Also Published As

Publication number Publication date
US11618871B2 (en) 2023-04-04
WO2019148694A1 (zh) 2019-08-08
CN108641936A (zh) 2018-10-12
US20200208085A1 (en) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108641936B (zh) 一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器
CN101381674B (zh) 一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备及方法
CN102321675B (zh) 一种有机废弃物生产生物燃气的方法及设备
CN202089962U (zh) 固液两相分离式厌氧消化装置
CN2820862Y (zh) 反馈型有机废弃物生物发酵装置
CN103614288B (zh) 一种有机垃圾高固体厌氧反应装置及厌氧反应方法
CN104130942B (zh) 农业有机废弃物厌氧发酵回收沼气反应装置及回收方法
CN104261907B (zh) 厨余垃圾的干式厌氧处理方法
CN103131631B (zh) 一种利用高浓度固体原料制备生物燃气的干发酵装置及其方法
CN101886036B (zh) 全生态智能、多功能环保沼气发生器
CN105272397A (zh) 肥料的制备装置及其方法
CN205576158U (zh) 一种固液两阶段厌氧发酵装置
CN110951598A (zh) 一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置及方法
CN108485945B (zh) 一种适用于有机固体废弃物资源化利用的反应系统
CN103773676B (zh) 一体式有机生活垃圾干法厌氧发酵装置及其方法
CN208562367U (zh) 混合物料高浓度分层次厌氧反应器
CN202107700U (zh) 分离式两相厌氧发酵发酵装置
CN111777297A (zh) 一种禽类粪便发酵装置
CN108410715B (zh) 一种木质纤维原料高固体产甲烷系统及其工艺方法
CN215828783U (zh) 一种厨余垃圾碱性产酸的系统
CN201762225U (zh) 全生态智能、多功能环保沼气发生器
CN210030709U (zh) 一种半干式两相厌氧发酵罐
CN211057122U (zh) 一种预曝气升温序批式厌氧干发酵装置
CN108841580B (zh) 一种处理固体废弃物的产氢产甲烷反应器
CN208649316U (zh) 一种木质纤维原料高固体产甲烷系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant