CN113717832A - 用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置及方法，该装置包括发酵产沼外壳（2）、微曝气管（3）、第一搅拌机（4）、分隔板件、第二搅拌组件（6）、消化气收集管（7）、水解液回流组件和消化液回流管（102）；分隔板件将发酵产沼外壳分成底部连通的水解区域（100）和产沼区域（200），微曝气管设在水解区域内，进料口（1）连水解区域，出浆口（9）、消化气收集管连产沼区域；第一搅拌机设在水解区域内，水解液回流组件连出渣口（8）和进料口；第二搅拌组件设在发酵产沼外壳上并连产沼区域，消化液回流管连出浆口和产沼区域。本发明将发酵产沼外壳分隔成水解区域和产沼区域并分别控制反应条件，充分降解且高效产沼。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机废弃物处理装置及方法，尤其涉及一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置和方法。
背景技术
干式厌氧发酵可显著提高沼渣产量，降低沼液产量，并且单位空间内的甲烷产量显著提高，是厌氧技术发展的主要方向。
中国发明专利ZL201010544575.1公开了一种中药渣两阶段干式厌氧发酵工艺，通过按照一定的比例混合新鲜牛粪、污泥和发酵原料，然后控制不同的培养条件，分阶段启动水解酸化罐和产气罐，最终实现工艺快速启动。设计水解酸化罐与产气罐体积比为1：4，控制水解酸化罐新鲜物料每天投配率为40％，产气罐投配率为10％，水解酸化罐出料作为产气罐进料，保证两罐进、出物料守恒，实现整个工艺连续运行。该厌氧发酵工艺存在以下不足：
1、由于该厌氧发酵工艺在水解段未采用增氧措施，水解段的含氧量较低，水解酸化段的反应效率低，因此无法适用于对农作物秸秆等高木质纤维素含量的有机废弃物进行处理，应用范围受限。
2、中药渣等物料全量进入厌氧消化，且两罐进出物料守恒，同时，水解酸化罐和产气罐为相互独立的设备，导致设备体积较大，成本和能耗较高。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，能通过分隔板件将发酵产沼外壳分隔成水解区域和产沼区域，并通过两个区域内反应条件的分别控制使难以厌氧降解的纤维类物质充分释放有机质，达到高效产沼的目的。
本发明的目的之二在于提供一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼方法，能通过机械和射流搅拌、沼液回流、保温伴热等手段强化反应条件，可适应含固率为15-35%的有机废弃物的干式发酵，达到充分降解和高效产沼的目的。
本发明是这样实现的：
一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，包括发酵产沼外壳、微曝气管、第一搅拌机、分隔板件、第二搅拌组件、消化气收集管、水解液回流组件和消化液回流管；发酵产沼外壳上设有进料口、出渣口和出浆口，分隔板件设置在发酵产沼外壳内，发酵产沼外壳通过分隔板件分隔成水解区域和产沼区域，水解区域的上部与产沼区域的上部通过分隔板件隔开，水解区域的下部与产沼区域的下部连通形成过渡区域，且水解区域和产沼区域内的物料高度均不低于过渡区域的高度，出渣口设置在过渡区域内；微曝气管设置在水解区域底部，进料口与水解区域连通，出浆口与产沼区域连通；第一搅拌机设置在水解区域内，第一搅拌机的搅拌杆从进料口延伸至过渡区域；消化气收集管与产沼区域连通，水解液回流组件的进料口连接至出渣口，水解液回流组件的出料口连接至进料口；第二搅拌组件设置在发酵产沼外壳上并与产沼区域连通，第二搅拌组件分组布置在过渡区域与出浆口之间，消化液回流管的一端连接至出浆口，消化液回流管的另一端连接至第二搅拌组件。
所述的水解液回流组件包括固液分离器、水解液池和水解液回流管；固液分离器的进料口连接至出渣口，固液分离器的液体出料口连接至水解液池的进料口，水解液池的出料口通过水解液回流管连接至进料口。
所述的水解区域和产沼区域内设有保温伴热器，保温伴热器的发热盘管位于物料下方并与物料接触；所述的产沼区域内的尾端设有固定填料。
所述的分隔板件包括第一折流板和第二折流板，第一折流板和第二折流板的高度均小于发酵产沼外壳的高度；第一折流板的上端安装在发酵产沼外壳的内壁顶部，在水解区域的下部形成物料出口；第二折流板的下端安装在发酵产沼外壳的内壁底部且位于第一折流板的下游，在产沼区域的上部形成物料进口，且第一折流板的下端低于第二折流板的上端，使第一折流板与第二折流板之间形成二次折流过渡区域，物料的推流轨迹为：从进料口进入水解区域，经第一折流板和第二折流板的二次折流后进入产沼区域，最后从出浆口排出。
所述的二次折流过渡区域内设有出渣口，且出渣口贴合第二折流板的底部设置且位于第二折流板的上游。
所述的产沼区域内设置回流口，回流口设置在发酵产沼外壳的顶部且位于第二折流板的下游与第二搅拌组件之间；水解液回流组件的水解液回流管通过回流口与产沼区域连通。
所述的分隔板件为带有缺口的第三折流板，第三折流板将发酵产沼外壳分隔成水解区域和产沼区域，水解区域的一侧底部通过缺口与产沼区域的一侧底部连通，且在缺口处形成一次折流过渡区域，物料的推流轨迹为：从进料口进入水解区域，经缺口一次折流后进入产沼区域，最后从出浆口排出。
所述的产沼区域内设有出渣口，且出渣口位于缺口旁侧并沿物料推流轨迹设置。
一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼方法，包括以下步骤：
步骤1：物料通过进料口进入发酵产沼外壳的水解区域内，进入水解区域内的物料的含固率为15-40%；
步骤2：在第一搅拌机和微曝气管的作用下，物料在水解区域内充分水解；
步骤3：水解后的物料运动至过渡区域内，通过出渣口排出部分物料，剩余部分物料通过过渡区域后进入产沼区域内，进入产沼区域内的物料的含固率为8-20%；
步骤4：进入产沼区域内的物料在第二搅拌组件和保温伴热器的作用下混匀并反应，生成沼气和浆液；
步骤5：沼气通过消化气收集管收集排出，浆液通过出浆口排出，且部分浆液作为接种液经消化液回流管回流至第二搅拌组件内，并进入产沼区域内。
在所述的步骤3中，还包括如下分步骤：
步骤3.1：出渣口排出的物料通过水解液回流组件的固液分离器分离成沼液和沼渣；
步骤3.2：沼液通过水解液回流组件的水解液池收集；
步骤3.3：通过水解液回流组件的水解液回流管将部分沼液作为水解液经进料口回流至水解区域内，继续参与水解反应；
步骤3.4：通过水解液回流组件的水解液回流管将部分沼液回流至产沼区域内，继续参与产沼反应。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明由于通过分隔板件将发酵产沼外壳分隔成水解区域和产沼区域，并在水解区域内通过微曝气使难以厌氧降解的纤维类原料充分水解，释放有机质，可大幅度加快产沼区域的厌氧产沼效率。
2、本发明由于通过分隔板件将发酵产沼外壳分隔成水解区域和产沼区域，且水解区域和产沼区域只在下部连通而上部相互独立，使水解区域内的曝气不影响产沼区域产生的沼气品质。
3、本发明通过水解区域充分水解纤维类物料后，有机质大量降解为可溶性COD并通过出渣口排出，在固液分离器的挤压作用下，大部分有机质都能够回收，不会因为提早出渣而损失大量产甲烷潜力；同时也使进入产沼区域的物料含固率更低，从而使产沼区域内的产沼效率更高，第二搅拌机的设置也更灵活。
综上所述，本发明能通过分隔板件将发酵产沼外壳分隔成水解区域和产沼区域，并配合机械和射流搅拌、沼液回流、保温伴热等手段使水解区域和产沼区域能保持反应所需的最佳条件，可适应含固率为15-35%的有机废弃物的干式发酵，使难以厌氧降解的纤维含量较高的有机物料在短时间内充分水解，释放有机质，达到充分降解和高效产沼的目的。
附图说明
图1是本发明用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置的实施例1的纵向剖面图；
图2是本发明用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置的实施例2的横向剖面图；
图3是图2的A-A剖面图；
图4是本发明用于有机废弃物的两相干式发酵产沼方法的流程图。
图中，1进料口，2发酵产沼外壳，3微曝气管，4第一搅拌机， 51第一折流板，52第二折流板，53缺口，54第三折流板，6第二搅拌机，7消化气收集管，8出渣口，9出浆口，101水解液回流管，102消化液回流管，11保温伴热器，12固液分离器，13水解液池，100水解区域，200产甲烷区域，201固定填料，300二次折流过渡区域，400一次折流过渡区域。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，包括发酵产沼外壳2、微曝气管3、第一搅拌机4、分隔板件、第二搅拌组件6、消化气收集管7、水解液回流组件和消化液回流管102；发酵产沼外壳2上设有进料口1、出渣口8和出浆口9，分隔板件设置在发酵产沼外壳2内，发酵产沼外壳2通过分隔板件分隔成水解区域100和产沼区域200，水解区域100的上部与产沼区域200的上部通过分隔板件隔开，水解区域100的下部与产沼区域200的下部连通形成过渡区域，且水解区域100和产沼区域200内的物料高度均不低于过渡区域的高度，确保了水解区域100和产沼区域200只在下部连通而上部净空部分相互独立，出渣口8设置在过渡区域内；微曝气管3设置在水解区域100底部，进料口1与水解区域100连通，出浆口9与产沼区域200连通；第一搅拌机4设置在水解区域100内，第一搅拌机4的搅拌杆从进料口1延伸至过渡区域；消化气收集管7与产沼区域200连通，水解液回流组件的进料口连接至出渣口8，水解液回流组件的出料口连接至进料口1；第二搅拌组件6设置在发酵产沼外壳2上并与产沼区域200连通，第二搅拌组件6分组布置在过渡区域与出浆口9之间，消化液回流管102的一端连接至出浆口9，消化液回流管102的另一端连接至第二搅拌组件6。
所述的水解液回流组件包括固液分离器12、水解液池13和水解液回流管101；固液分离器12的进料口连接至出渣口8，固液分离器12的液体出料口连接至水解液池13的进料口，水解液池13的出料口通过水解液回流管101连接至进料口1，水解液回流管101上设有液体泵，便于液体的泵送。
所述的水解区域100和产沼区域200内设有保温伴热器11，保温伴热器11的发热盘管位于物料下方并与物料接触，使保温伴热器11通过发热盘管为物料加热，从而使物料保持中温发酵温度（即35-37℃）或高温发酵温度（52-55℃）。所述的发酵产沼外壳2的外壁上设有若干个温度传感器并外接控制设备，若干个温度传感器的感应探头分别通过探头支架分布于水解区域100和产沼区域200内，感应探头探测水解区域100和产沼区域200内的温度并通过温度传感器远程传输到控制设备，便于连锁控制保温伴热器11。
所述的产沼区域200内设有固定填料201，固定填料201优选安装在产沼区域200的尾端，若产沼区域200中悬浮物浓度较低，通过加装固定填料201使微生物附着在固定填料201的表面生长，不会随出水完全排出产沼区域200，以达到更好截留产甲烷菌的目的，从而提高产沼区域200内产甲烷菌的浓度，更加快速降解有机质。
所述的发酵产沼外壳2上设有保温层，有利于水解区域100和产沼区域200内始终保持最佳的反应温度，保温层包裹在整个发酵产沼外壳2的外壁上，保温层优选为聚氨酯发泡或岩棉保温毡。
所述的水解区域100和产沼区域200内均设有液位检测器，确保水解区域100和产沼区域200内的物料高度超过过渡区域的高度，避免后端浆液倒流而导致分相失败。液位检测器可采用现有技术的接触式液位变送器或非接触式液位变送器。
所述的分隔板件包括第一折流板51和第二折流板52，第一折流板51和第二折流板52的高度均小于发酵产沼外壳2的高度；第一折流板51的上端安装在发酵产沼外壳2的内壁顶部，在水解区域100的下部形成物料出口；第二折流板52的下端安装在发酵产沼外壳2的内壁底部且位于第一折流板51的下游，在产沼区域200的上部形成物料进口，且第一折流板51的下端低于第二折流板52的上端，使第一折流板51与第二折流板52之间形成二次折流过渡区域300，物料的推流轨迹为：从进料口1进入水解区域，经第一折流板51和第二折流板52的二次折流后进入产沼区域200，最后从出浆口9排出。
所述的二次折流过渡区域300内设有出渣口8，且出渣口8贴合第二折流板52的底部设置且位于第二折流板52的上游，物料经充分水解后，大颗粒的木质素等惰性物质在缓慢的升流过程中沉降，在第二折流板52的下部聚集，出渣口8贴合第二折流板52的底部设置能更好的排出沉降物质。
所述的产沼区域200内设置回流口，回流口设置在发酵产沼外壳2的顶部且位于第二折流板52的下游与第二搅拌组件6之间；水解液回流组件的水解液回流管101通过回流口与产沼区域200连通，便于接种液的回流，有利于更高效的产沼。
请参见附图2和附图3，所述的分隔板件为带有缺口53的第三折流板54，第三折流板54将发酵产沼外壳2分隔成水解区域100和产沼区域200，水解区域100的一侧底部通过缺口53与产沼区域200的一侧底部连通，且在缺口53处形成一次折流过渡区域400，物料的推流轨迹为：从进料口1进入水解区域100，经缺口53一次折流后进入产沼区域200，最后从出浆口9排出。
所述的产沼区域200内设有出渣口8，且出渣口8位于缺口53旁侧并沿物料推流轨迹设置，能更好的排出水解后的沉降物质。
优选的，所述的第二搅拌组件6包括设置在发酵产沼外壳2上并与产沼区域200连通的若干个射流孔以及通过管道与若干个射流孔连通的射流泵，射流泵通过管道经若干个射流孔向产沼区域200内喷射消化液，喷射方向和流量可根据实际处理工艺要求确定，使消化液在推流轨迹的截面上形成旋流，从而达到不影响推流轨迹的条件下仍能确保搅拌均质化。
请参见附图4，一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼方法，包括以下步骤：
步骤1：物料（难以厌氧降解的纤维含量较高的有机废弃物，如农作物秸秆、厨余垃圾等）通过进料口1进入发酵产沼外壳2的水解区域100内。进入水解区域100内的物料的含固率为15-40%。
步骤2：在第一搅拌机4和微曝气管3的作用下，物料在水解区域100内充分水解，水解区域100内物料的pH值范围为4-6，物料在水解区域100内的停留时间为1-8天。
步骤3：水解后的物料运动至过渡区域内，通过出渣口8排出部分物料，剩余部分物料通过过渡区域后进入产沼区域200内，进入产沼区域200内的物料的含固率为8-20%。
在所述的步骤3中，还包括如下分步骤：
步骤3.1：出渣口8排出的物料通过水解液回流组件的固液分离器12分离成沼液和沼渣。
步骤3.2：沼液通过水解液回流组件的水解液池13收集。
步骤3.3：通过水解液回流组件的水解液回流管101将部分沼液作为水解液经进料口1回流至水解区域100内，继续参与水解反应。
步骤3.4：通过水解液回流组件的水解液回流管101将部分沼液经回流口回流至产沼区域200内，继续参与产沼反应。
步骤4：进入产沼区域200内的物料在第二搅拌组件6和保温伴热器11的作用下混匀并反应，生成沼气和浆液。产沼区域200内的物料pH值范围为6-8，物料在产沼区域200内的停留时间为16-30天。
步骤5：沼气通过消化气收集管7收集排出，浆液通过出浆口9排出，且部分浆液作为接种液经消化液回流管102回流至第二搅拌组件6，从而回到产沼区域200内。消化气收集管7上可设置气体流量计，用于计量产生的沼气量。
本发明通过分隔板件将发酵产沼外壳2分隔成两个物理隔离区域，即水解区域100和产沼区域200，并分别控制水解区域100和产沼区域200的反应条件。发酵产沼外壳2可采用卧式混凝土或钢制制成，以满足物料的推流要求。
在水解区域100中，段通过微曝气、机械搅拌和沼液回流富集菌种等手段快速水解，使秸秆类发酵物料的木质素结构在水解区域100被充分破坏，释放出大量可溶性COD（Chemical Oxygen Demand，即化学需氧量）和纤维素/半纤维素碎片。微曝气管3的气源可通过现有技术的风机、压缩空气等方式提供，其提供的空气流量根据物料的处理工艺要求确定，通过适时适量通入空气，确保水解区域100的物料中氧含量与ORP（oxidation-reduction potential，氧化还原电位）控制在水解反应的最佳区间。第一搅拌机4可采用现有技术的单轴或多轴机械搅拌设备，中心转轴配有若干根搅拌桨叶，搅拌桨叶的形式、数量、排布根据物料的性质和体量确定。
大颗粒的木质素等惰性物质在缓慢的升流过程中沉降，在分隔板件的下部聚集，并最终通过出渣口8排出，由固液分离器12脱水后，将沼渣资源化利用，沼液通过水解液回流管101回流至进料口1，作为稀释液和接种液进入水解区域100。出渣口8处可设置现有技术的螺旋输送机等结构，便于有序、稳定、安全的排出沉淀的固渣。同时，有机浆液通过分隔板件后进入产沼区域200，该有机浆液的含固率降至8-20%，有机浆液通过第二搅拌组件6的射流搅拌达到浆料的均质化，由于水解区域100中可溶性COD和VFA（Volatile Fatty Acid，即挥发性脂肪酸）积聚，配合通过消化液回流管102回流的浆液使甲烷化快速启动，产生高品质沼气，并通过消化气收集管7收集后送往沼气净化利用设备，且消化气收集管7收集的沼气中甲烷浓度得到有效提升，沼气中的甲烷含量能提升3-10%。。
通过水解液回流管101和消化液回流管102分别对水解区域100和产沼区域200提供独立的回流，可分别加强水解区域100和产沼区域200内菌种的富集程度，以满足不同阶段的工艺要求。
实施例1：
第一折流板51和第二折流板52间隔设置在发酵产沼外壳2的内壁顶部和底部，将发酵产沼外壳2从左至右依次分隔成水解区域100、二次折流过渡区域300和产沼区域200。进料口1位于发酵产沼外壳2的一侧面上部并与水解区域100连通，微曝气管3位于水解区域100的底部；出渣口8设置在二次折流过渡区域300的底部并位于第二折流板52的上流，第一搅拌机4的中心转轴从进料口1处水平延伸至第一折流板51，第一搅拌机4可采用现有技术的带有若干段搅拌桨叶的机械搅拌机；回流口设置在产沼区域200的进料处顶部，出浆口9设置在发酵产沼外壳2的另一侧面底部，物料的推流轨迹为：从进料口1进入水解区域，经第一折流板51和第二折流板52的二次折流后进入产沼区域200，最后从出浆口9排出。保温伴热器11和第二搅拌组件6沿推流方向设置在产沼区域200内，若干个第二搅拌组件6分组布置，第二搅拌组件6可优选为现有技术的射流搅拌机，消化气收集管7设置在产沼区域200的顶部。
难以厌氧降解的纤维含量较高的有机废弃物通过进料口1进入发酵产沼外壳2的水解区域100内，进入进料口1的原料含固率不做要求，与回流沼液混合后水解区域100内的物料含固率在15-40%为宜。通过微曝气管3曝入的空气能使水解区域100内的氧化还原电位始终保持在水解反应最优区间内，并通过第一搅拌机4的搅拌桨叶将有机废弃物充分搅拌，同时能使有机废弃物在水解的同时从进料口1推向二次折流过渡区域300。在水解段产生的气体中混有部分空气，甲烷含量不高，且能使溶解在有机废弃物中的空气分布均匀。由于第一折流板51的设置，水解区域100的上部与产沼区域200的上部隔开，水解区域100和产沼区域200内产生的气体可分别收集、处理和利用。水解酸化段pH值宜控制在6-7，停留时间根据物料降解特性有所不同，本实施例对秸秆类物料进行发酵产沼处理，秸秆类物料的停留时间在4天左右。
经过一定时间的水解反应后，物料运动至二次折流过渡区域300，通过出渣口8排出部分物料，剩余物料通过二次折流过渡区域300进入产沼区域200内，以控制产沼区域200的浆液含固率在15%以内，降低含固率能有效提高降解速度，同时也使得高效产甲烷设施的投用成为可能，例如：第二搅拌组件6采用只能在含固率较低的场景下使用的射流搅拌机时，通过含固率的降低使射流搅拌效率得到了保证；同时配合固定填料的设置可以进一步加快有机质的分解。出渣口8排出的物料经过固液分离器12分离成沼液与沼渣，沼渣可以直接排出并作为有机肥原料进一步资源化利用，部分沼液通过水解液回流管101回流至进料口1作为稀释水和接种液进入水解区域100内，部分沼液通过水解液回流管101经回流口回流至产沼区域200内，用于贡献产气量，剩余部分沼液可排出作他用。
经第二折流板52上方进入产沼区域200内的物料通过分组布置的第二搅拌组件6在不破坏推流轨迹的条件下充分混匀并产生沼气，沼气通过顶部的消化气收集管7收集排出。在经过一定时间的产甲烷反应后，剩余浆液通过出浆口9排出发酵产沼外壳2，排出的浆液中，一部分作为接种液通过消化液回流管102经第二搅拌组件6回流至产沼区域200，剩余部分外排。
实施例2：
底部带缺口53的第三折流板54设置在发酵产沼外壳2内，将发酵产沼外壳2分隔成水解区域100和产沼区域200，缺口53处作为一次折流过渡区域400连通水解区域100的一侧底部和产沼区域200的一侧底部。进料口1位于水解区域100的另一侧，微曝气管3位于水解区域100的底部，微曝气管3沿物料的推流轨迹设置并与缺口53之间留出一定距离，确保水解区域100内的微曝气环境；出渣口8设置在产沼区域200的底部并靠近缺口53设置，第一搅拌机4的中心转轴沿物料的推流轨迹水平设置在水解区域100的中部，第一搅拌机4可采用现有技术的带有若干段搅拌桨叶的机械搅拌机；回流口设置在产沼区域200的顶部并位于第二搅拌组件6的上游，出浆口9设置在产沼区域200的另一侧，物料的推流轨迹为：从进料口1进入水解区域100，经缺口53一次折流后进入产沼区域200，在从出浆口9排出。保温伴热器11和第二搅拌组件6沿物料的推流轨迹设置在产沼区域200内，若干个第二搅拌组件6分组布置，第二搅拌组件6可优选为现有技术的射流搅拌机，消化气收集管7设置在产沼区域200的顶部。水解酸化段pH值宜控制在6-7，停留时间根据物料降解特性有所不同，本实施例对厨余垃圾进行发酵产沼处理，厨余垃圾的停留时间仅需1天即可。
有机废弃物通过进料口1进入发酵产沼外壳2的水解区域100内，进入进料口1的原料含固率不做要求，与回流沼液混合后水解区域100内的物料含固率在15-40%为宜。通过微曝气管3曝入的空气能使水解区域100内的氧化还原电位始终保持在水解反应最优区间内，并通过第一搅拌机4的搅拌桨叶将有机废弃物充分搅拌，同时能使有机废弃物在水解的同时从进料口1推向一次折流过渡区域400。在水解段产生的气体中混有部分空气，甲烷含量不高，且能使溶解在有机废弃物中的空气分布均匀。由于第三折流板54的设置，水解区域100的上部与产沼区域200的上部隔开，水解区域100和产沼区域200内产生的气体可分别收集、处理和利用。
经过一定时间的水解反应后，物料运动至一次折流过渡区域400并经缺口53进入产沼区域200，物料经过出渣口8时，通过出渣口8排出部分物料，以控制产沼区域200的浆液含固率在15%以内，降低含固率能有效提高降解速度，同时也使得高效产甲烷设施的投用成为可能，例如：第二搅拌组件6采用只能在含固率较低的场景下使用的射流搅拌机时，通过含固率的降低使射流搅拌效率得到了保证；同时配合固定填料的设置可以进一步加快有机质的分解。出渣口8排出的物料经过固液分离器12分离成沼液与沼渣，沼渣可以直接排出并作为有机肥原料进一步资源化利用，部分沼液通过水解液回流管101回流至进料口1作为稀释水和接种液进入水解区域100内，剩余部分沼液可排出作他用。
经缺口53进入产沼区域200内的物料通过分组布置的第二搅拌组件6在不破坏推流轨迹的条件下充分混匀并产生沼气，沼气通过顶部的消化气收集管7收集排出。在经过一定时间的产甲烷反应后，剩余浆液通过出浆口9排出发酵产沼外壳2，排出的浆液中，一部分作为接种液通过消化液回流管102经第二搅拌组件6回流至产沼区域200，剩余部分外排。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：包括发酵产沼外壳（2）、微曝气管（3）、第一搅拌机（4）、分隔板件、第二搅拌组件（6）、消化气收集管（7）、水解液回流组件和消化液回流管（102）；发酵产沼外壳（2）上设有进料口（1）、出渣口（8）和出浆口（9），分隔板件设置在发酵产沼外壳（2）内，发酵产沼外壳（2）通过分隔板件分隔成水解区域（100）和产沼区域（200），水解区域（100）的上部与产沼区域（200）的上部通过分隔板件隔开，水解区域（100）的下部与产沼区域（200）的下部连通形成过渡区域，且水解区域（100）和产沼区域（200）内的物料高度均不低于过渡区域的高度，出渣口（8）设置在过渡区域内；微曝气管（3）设置在水解区域（100）底部，进料口（1）与水解区域（100）连通，出浆口（9）与产沼区域（200）连通；第一搅拌机（4）设置在水解区域（100）内，第一搅拌机（4）的搅拌杆从进料口（1）延伸至过渡区域；消化气收集管（7）与产沼区域（200）连通，水解液回流组件的进料口连接至出渣口（8），水解液回流组件的出料口连接至进料口（1）；第二搅拌组件（6）设置在发酵产沼外壳（2）上并与产沼区域（200）连通，第二搅拌组件（6）分组布置在过渡区域与出浆口（9）之间，消化液回流管（102）的一端连接至出浆口（9），消化液回流管（102）的另一端连接至第二搅拌组件（6）。
2.根据权利要求1所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的水解液回流组件包括固液分离器（12）、水解液池（13）和水解液回流管（101）；固液分离器（12）的进料口连接至出渣口（8），固液分离器（12）的液体出料口连接至水解液池（13）的进料口，水解液池（13）的出料口通过水解液回流管（101）连接至进料口（1）。
3.根据权利要求1所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的水解区域（100）和产沼区域（200）内设有保温伴热器（11），保温伴热器（11）的发热盘管位于物料下方并与物料接触；所述的产沼区域（200）的尾端设有固定填料（201）。
4.根据权利要求1或3所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的分隔板件包括第一折流板（51）和第二折流板（52），第一折流板（51）和第二折流板（52）的高度均小于发酵产沼外壳（2）的高度；第一折流板（51）的上端安装在发酵产沼外壳（2）的内壁顶部，在水解区域（100）的下部形成物料出口；第二折流板（52）的下端安装在发酵产沼外壳（2）的内壁底部且位于第一折流板（51）的下游，在产沼区域（200）的上部形成物料进口，且第一折流板（51）的下端低于第二折流板（52）的上端，使第一折流板（51）与第二折流板（52）之间形成二次折流过渡区域（300），物料的推流轨迹为：从进料口（1）进入水解区域，经第一折流板（51）和第二折流板（52）的二次折流后进入产沼区域（200），最后从出浆口（9）排出。
5.根据权利要求4所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的二次折流过渡区域（300）内设有出渣口（8），且出渣口（8）贴合第二折流板（52）的底部设置且位于第二折流板（52）的上游。
6.根据权利要求4所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的产沼区域（200）内设置回流口，回流口设置在发酵产沼外壳（2）的顶部且位于第二折流板（52）的下游与第二搅拌组件（6）之间；水解液回流组件的水解液回流管（101）通过回流口与产沼区域（200）连通。
7.根据权利要求1或3所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的分隔板件为带有缺口（53）的第三折流板（54），第三折流板（54）将发酵产沼外壳（2）分隔成水解区域（100）和产沼区域（200），水解区域（100）的一侧底部通过缺口（53）与产沼区域（200）的一侧底部连通，且在缺口（53）处形成一次折流过渡区域（400），物料的推流轨迹为：从进料口（1）进入水解区域（100），经缺口（53）一次折流后进入产沼区域（200），最后从出浆口（9）排出。
8.根据权利要求7所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置，其特征是：所述的产沼区域（200）内设有出渣口（8），且出渣口（8）位于缺口（53）旁侧并沿物料推流轨迹设置。
9.一种采用权利要求1所述的用于有机废弃物的两相干式发酵产沼装置的两相干式发酵产沼装置方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：物料通过进料口（1）进入发酵产沼外壳（2）的水解区域（100）内，进入水解区域（100）内的物料的含固率为15-40%；
步骤2：在第一搅拌机（4）和微曝气管（3）的作用下，物料在水解区域（100）内充分水解；
步骤3：水解后的物料运动至过渡区域内，通过出渣口（8）排出部分物料，剩余部分物料通过过渡区域后进入产沼区域（200）内，进入产沼区域（200）内的物料的含固率为8-20%；
步骤4：进入产沼区域（200）内的物料在第二搅拌组件（6）和保温伴热器（11）的作用下混匀并反应，生成沼气和浆液；
步骤5：沼气通过消化气收集管（7）收集排出，浆液通过出浆口（9）排出，且部分浆液作为接种液经消化液回流管（102）回流至第二搅拌组件（6）内，并进入产沼区域（200）内。
10.根据权利要求9所述的两相干式发酵产沼方法，其特征是：在所述的步骤3中，还包括如下分步骤：
步骤3.1：出渣口（8）排出的物料通过水解液回流组件的固液分离器（12）分离成沼液和沼渣；
步骤3.2：沼液通过水解液回流组件的水解液池（13）收集；
步骤3.3：通过水解液回流组件的水解液回流管（101）将部分沼液作为水解液经进料口（1）回流至水解区域（100）内，继续参与水解反应；
步骤3.4：通过水解液回流组件的水解液回流管（101）将部分沼液回流至产沼区域（200）内，继续参与产沼反应。
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