CN112011441A - 一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统，包括原料槽、混料槽、厌氧罐和储气罐，混料槽的进口端通过管道与原料槽连通，混料槽的出口端通过管道与厌氧罐的进料口连通，厌氧罐的底部设有出料口，出料口与固液分离器的进口端相连，固液分离器的出口端与混料槽连通，在固液分离器出口端的一侧设有沼液出口，在固液分离器与混料槽之间设有出渣分支口；厌氧罐的顶部通过管道与储气罐连通。本发明通过设置与固液分离器连通的混料槽，使得从厌氧罐内的沼渣可在固液分离后返回混料槽内，这样沼渣与原料再次通过混料槽进入厌氧罐内进行厌氧消化，以解决现有厌氧消化过程中厌氧罐含固率低和浮沫的问题。
Description
技术领域
本发明涉及城市有机垃圾处理技术和生物质能技术领域，特别是一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统。
背景技术
国家经济的快速发展和居民生活水平的不断提高，推动城市进入了快速发展阶段，但同时也使其面临“垃圾围城”的窘境，大量的生活垃圾不仅阻碍了城市化发展，而且危害人类健康。有机垃圾是城市生活垃圾中的重要组成部分，约占45-60％，主要有餐厨垃圾、家庭厨余垃圾、畜禽粪便、园林垃圾、市政污泥等。目前主要采用填埋和焚烧技术处理，但该处理技术不仅占用土地、污染土地、浪费资源与能源，而且易传播疾病，威胁人类健康。研究发现厌氧消化是实现有机垃圾无害化、减量化、资源化的有效途径之一，与其他处理技术相比，厌氧技术具有以下优点：1.可将有机垃圾转变为生物质能源；2.消化处理后的沼渣沼液是良好的肥料；3.无需氧供给，动力消耗和运行成本低；4.有效的减少环境污染。
厌氧消化技术按固体含量可分为湿式厌氧消化(含固率15％以下)和干式厌氧消化(含固率15-40％)，湿式厌氧消化起步早，工艺和设备发展成熟，大量应用在餐厨垃圾的处理中，但湿式厌氧消化设备占地面积大、投资高、能耗大，并且沼液量大，污水处理成本高。而干式厌氧消化工艺设备体积减小2-3倍，消化产生的沼液废水量少，有效的降低了投资和运行成本，逐渐受到关注。
然而，现有的干式厌氧消化系统在厌氧消化过程中会出现厌氧罐内含固率低，以及因厌氧罐内浮沫的产生而堵塞沼气出气管，致使管内出现憋压的问题。此外，现有的消化系统在厌氧消化过程中易出现酸化，这样将大大抑制厌氧罐内的产甲烷速率。
发明内容
本发明就是针对现有的干式厌氧消化系统在厌氧消化过程中会出现厌氧罐含固率低，以及浮沫的问题，而提出一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统，该系统通过沼渣回混的方式解决厌氧消化过程中厌氧罐含固率低和浮沫的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统，包括原料槽、混料槽、厌氧罐和储气罐，所述混料槽的进口端通过管道与所述原料槽连通，所述混料槽的出口端通过管道与所述厌氧罐的进料口连通，所述厌氧罐的底部设有出料口，所述出料口与固液分离器的进口端相连，所述固液分离器的出口端与所述混料槽连通，在所述固液分离器出口端的一侧设有沼液出口，在所述固液分离器与所述混料槽之间设有出渣分支口；所述厌氧罐的顶部通过管道与所述储气罐连通。
本发明提供的城市有机垃圾干式厌氧消化系统通过设置与固液分离器连通的混料槽，使得从厌氧罐底部出料口出来的沼渣可在固液分离后返回混料槽内，这样沼渣与原料在混料槽内混匀后进入厌氧罐内进行厌氧消化，分离出的沼液从沼液出口排出；通过沼渣回混的方式可提高厌氧罐内的含固率，降低厌氧罐内的水分含量；同时可降低厌氧罐内有机垃圾含碳量，保持碳氮比平衡，避免浮沫的产生，影响发酵。
进一步，在所述厌氧罐上还设有pH计和供液装置，所述供液装置由碱槽和水槽构成，所述碱槽和水槽分别通过管道汇合连接后，与直列泵连接，所述直列泵通过管道接入所述厌氧罐内。通过pH计监控厌氧罐内的酸碱情况，这样当pH计显示为酸性时，可向厌氧罐内通入碱液，以调节厌氧罐内的物料为碱性，从而提高厌氧管内的产甲烷速率。同时通过水槽保持厌氧罐内的含固率在15-40％之间。
进一步，所述pH计设置在所述厌氧罐的下部。这样厌氧罐内酸碱情况监测的更加精准。
进一步，在所述供液装置接入所述厌氧罐内的管道前端设有喷头。便于碱槽和水槽中的液体喷入厌氧罐内。
进一步，所述厌氧罐的上端为半球形，罐身为圆柱形，在所述厌氧罐的罐身侧壁包裹一层电热层，所述电热层外包裹一层EPS保温层。为厌氧罐内物料的发酵提供良好的环境。
进一步，所述EPS保温层的保温材料为膨胀聚苯板，其导热系数为0.037-0.041W/m2℃。保温效果更佳。
进一步，在所述厌氧罐内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌叶片和搅拌杆，所述搅拌叶片等距分布在所述搅拌杆上；所述搅拌杆的顶端连接有减速电机，所述减速电机固定在所述厌氧罐的顶端。这样原料与回混的沼渣混合的更加均匀。
进一步，在所述厌氧罐上还设有温度计。便于监控厌氧罐内的温度，以确保厌氧罐内的消化温度维持在50-60℃。
进一步，在所述混料槽与所述厌氧罐之间设有液体流量计、蝶阀和柱塞泵。便于控制混料槽内的物料流入厌氧罐内的速度。
进一步，在所述厌氧罐与储气罐之间设有气体流量计和止回阀。通过气体流量计来监控厌氧罐内沼气量，以便收集厌氧罐内产生的沼气。
有益效果：
本发明提供的城市有机垃圾干式厌氧消化系统通过设置与固液分离器连通的混料槽，使得从厌氧罐底部出料口出来的沼渣可在固液分离后返回混料槽内，这样沼渣与原料在混料槽内混匀后进入厌氧罐内进行厌氧消化，分离出的沼液从沼液出口排出；通过沼渣回混的方式可提高厌氧罐内的含固率，降低厌氧罐内的水分含量；同时可降低厌氧罐内有机垃圾含碳量，保持碳氮比平衡，避免浮沫的产生，影响发酵。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为搅拌叶片布置方式的示意图。
图中标记为：1原料槽、2混料槽、3厌氧罐、4储气罐、5出料口、6固液分离器、7沼液出口、8出渣分支口、9pH计、10碱槽、11水槽、12直列泵、13喷头、14电热层、15EPS保温层、16搅拌叶片、17搅拌杆、18减速电机、19温度计、20液体流量计、21柱塞泵、22气体流量计、23止回阀、24蝶阀。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“前”、“后”、“左”、“右”、“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，而不是指示或暗示所指的装置或原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。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示：本发明提供了一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统，包括原料槽1、混料槽2、厌氧罐3和储气罐4，所述混料槽2的进口端通过管道与所述原料槽1连通，所述混料槽2的出口端通过管道与所述厌氧罐3的进料口连通，所述厌氧罐3的底部设有出料口5，所述出料口5与固液分离器6的进口端相连，所述固液分离器6的出口端与所述混料槽2连通，在所述固液分离器6出口端的一侧设有沼液出口7，在所述固液分离器6与所述混料槽2之间设有出渣分支口8；所述厌氧罐3的顶部通过管道与所述储气罐4连通。
其中，在所述厌氧罐3上还设有pH计9和供液装置，所述供液装置由碱槽10和水槽11构成，所述碱槽10和水槽11分别通过管道汇合连接后，与直列泵12连接，所述直列泵12通过管道接入所述厌氧罐3内。
其中，所述pH计9设置在所述厌氧罐3的下部。
其中，在所述供液装置接入所述厌氧罐3内的管道前端设有喷头13。
其中，所述厌氧罐3的上端为半球形，罐身为圆柱形，在所述厌氧罐3的罐身侧壁包裹一层电热层14，所述电热层14外包裹一层EPS保温层15。
其中，所述EPS保温层15的保温材料为膨胀聚苯板，其导热系数为0.037-0.041W/m2℃。
其中，在所述厌氧罐3内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌叶片16和搅拌杆17，所述搅拌叶片16等距分布在所述搅拌杆17上；所述搅拌杆17的顶端连接有减速电机18，所述减速电机18固定在所述厌氧罐3的顶端。
其中，在所述厌氧罐3上还设有温度计19。
其中，在所述混料槽2与所述厌氧罐3之间设有液体流量计20、蝶阀24和柱塞泵21。
其中，在所述厌氧罐3与所述储气罐4之间设有气体流量计22和止回阀23。
本实施例在固液分离器6与混料槽2之间还设有蝶阀24，便于控制流速；在碱槽10与水槽11的管路上也设有蝶阀24，以实现对碱槽10与水槽11中液体的流速。
此外，混料槽2中可设置搅拌机构，以便原料与回混的沼渣混合的更加均匀。
本实施例采用的厌氧罐的有效容积为48m3，总容积为55m3。
本实施例中出渣分支口8的设置是便于在发酵后期，厌氧罐3内的沼渣经固液分离器6分离出来后从出渣分支口8流出，收集。
如图2所示，本实施例中的搅拌叶片包括第一搅拌叶片、第二搅拌叶片和第三搅拌叶片，其中，第一搅拌叶片和第三搅拌叶片的长度方向沿径向方向设置(图2(a))，第二搅拌叶片的宽度方向沿径向方向设置(图2(b))。这样搅拌的效果更好。
本发明城市有机垃圾干式厌氧消化系统的工作过程为：原料槽1中的城市有机垃圾(包括餐厨垃圾、家庭厨余垃圾、畜禽粪便、园林垃圾、市政污泥等)流入混料槽2内，在柱塞泵21的作用下经管路输送到厌氧罐3内进行干式厌氧消化，消化开始后对厌氧罐3进行加热，使得厌氧罐3内的消化温度在55℃左右；通过供液系统调节厌氧罐3内物料的含固率和pH值(6.5-7.8)，保证厌氧罐内3系统稳定消化。当pH低于6.5时，供液系统将碱槽10内的碱液喷入厌氧罐3内，消化前期持续进料；根据厌氧罐3内物料的含固率情况调控供液系统，当含固率高于40％，向其中喷入水；消化反应进入中期后，沼渣沼液混合料从厌氧罐3出料口进入固液分离器6，分离出的沼液流出系统，含水率为60％上下的沼渣进入混料槽2与原料混合，开启混料槽2搅拌将原料与沼渣混合均匀，利用柱塞泵21将混合料输送至厌氧罐3内，启动厌氧罐3内的搅拌装置，搅拌一段时间后关闭，进料的方式为连续进料，但厌氧罐3内的总料量不超过罐的有效容积，全过程保持系统良好的密封性；厌氧罐3内产生的沼气经气体流量计22后进入储气罐4保存。
以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，包括原料槽(1)、混料槽(2)、厌氧罐(3)和储气罐(4)，所述混料槽(2)的进口端通过管道与所述原料槽(1)连通，所述混料槽(2)的出口端通过管道与所述厌氧罐(3)的进料口连通，所述厌氧罐(3)的底部设有出料口(5)，所述出料口(5)与固液分离器(6)的进口端相连，所述固液分离器(6)的出口端与所述混料槽(2)连通，在所述固液分离器(6)出口端的一侧设有沼液出口(7)，在所述固液分离器(6)与所述混料槽(2)之间设有出渣分支口(8)；所述厌氧罐(3)的顶部通过管道与所述储气罐(4)连通。
2.根据权利要求1所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，在所述厌氧罐(3)上还设有pH计(9)和供液装置，所述供液装置由碱槽(10)和水槽(11)构成，所述碱槽(10)和水槽(11)分别通过管道汇合连接后，与直列泵(12)连接，所述直列泵(12)通过管道接入所述厌氧罐(3)内。
3.根据权利要求2所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，所述pH计(9)设置在所述厌氧罐(3)的下部。
4.根据权利要求2所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，在所述供液装置接入所述厌氧罐(3)内的管道前端设有喷头(13)。
5.根据权利要求1所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，所述厌氧罐(3)的上端为半球形，罐身为圆柱形，在所述厌氧罐(3)的罐身侧壁包裹一层电热层(14)，所述电热层(14)外包裹一层EPS保温层(15)。
6.根据权利要求5所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，所述EPS保温层(15)的保温材料为膨胀聚苯板，其导热系数为0.037-0.041W/m2℃。
7.根据权利要求1所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，在所述厌氧罐(3)内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌叶片(16)和搅拌杆(17)，所述搅拌叶片(16)等距分布在所述搅拌杆(17)上；所述搅拌杆(17)的顶端连接有减速电机(18)，所述减速电机(18)固定在所述厌氧罐(3)的顶端。
8.根据权利要求1所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，在所述厌氧罐(3)上还设有温度计(19)。
9.根据权利要求1-8所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，在所述混料槽(2)与所述厌氧罐(3)之间设有液体流量计(20)、蝶阀(24)和柱塞泵(21)。
10.根据权利要求1-8所述的城市有机垃圾干式厌氧消化系统，其特征在于，在所述厌氧罐(3)与所述储气罐(4)之间设有气体流量计(22)和止回阀(23)。
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