CN116333860A - 一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统，包括干法厌氧反应器，所述干法厌氧反应器采用锥底罐形式，所述干法厌氧反应器通过竖向的隔板将内部分隔为容积较大的主反应区和容积较小的副反应区，所述隔板上分布有可以渗出滤液的筛孔，所述主反应区顶部或侧壁上方与进料管道连通，所述进料管道上设有进料泵，所述主反应区锥底与排渣管道连通，所述排渣管道上设有排渣泵，所述副反应区底部与滤液管道连通，所述滤液管道上设有滤液输送兼循环泵。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物处理领域，尤其涉及一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统。
背景技术
厌氧消化技术是一种环境友好型有机废弃物处理技术，可实现有机废弃物减量化、稳定化和无害化，并回收清洁能源——沼气。
一般进料总固体含量超过20%的厌氧消化可称作干法厌氧消化或厌氧干发酵，相对于湿法厌氧消化，厌氧干发酵在反应器制作、物料加热和沼渣脱水方面具有成本优势，且可处理的有机废弃物种类广泛，但也存在发酵物传质过程慢、易酸化、出料容易堵塞等问题，限制了厌氧干发酵的应用。
国外厌氧干发酵技术主要有Dranco工艺、Kompogas工艺、Valorga工艺和Benkon公司的车库式干发酵工艺等，其中Dranco工艺和Valorga工艺均采用立式厌氧反应器和竖式推流进出料方式。Dranco工艺于1983 年兴起于比利时，其厌氧反应器采用锥底罐形式，物料通过置于罐体内部的垂直进料管道进入，从上管口溢出后落入反应器内，在反应器内作下推流运动，通过锥底螺旋输送机出料。Valorga工艺于1981年兴起于法国，其厌氧反应器采用平底罐形式，在内部直径2/3处设有挡板（隔墙），将反应器空间分为主反应区和副反应区。物料从主反应区底部泵入，经上推流运动，越过挡板上部落入另一侧副反应区并从该区底部出料。Valorga工艺发酵物的搅拌是通过注入压缩沼气到主反应区底部来实现。（参考文献：[1]吴丽丽. 干法沼气工程发酵技术现状及发展趋势[C]. //中国农业机械学会能源动力分会2011年年会论文集. 2012:1-7. [2]祝其丽, 何明雄, 汤晓玉,等. 有机固体废弃物干发酵产沼气研究进展[J]. 中国农学通报, 2013.）对于Dranco工艺，当反应器内发酵物密度空间分布均匀时较易实现出料，但该工艺不适于处理消化后总固体含量低于15%的物料，因为在含水率较高的情况下发酵物很容易出现明显沉淀分层现象，位于底部的发酵物含固率高，粒径大，有堵塞输送设备和管道的风险。Valorga工艺的进出料方式避免发酵物在主反应区内形成分层，发酵物密度空间分布更均匀，有利于出料进行，但是利用压缩沼气搅拌容易发生气嘴堵塞，未能有效解决传质问题，因此限制了发酵效率提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统，改善厌氧干发酵的传质和出料，提高系统的稳定性和运行效率。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统，包括干法厌氧反应器，所述干法厌氧反应器采用锥底罐形式，所述干法厌氧反应器通过竖向的隔板将内部分隔为容积较大的主反应区和容积较小的副反应区，所述隔板上分布有可以渗出滤液的筛孔，所述主反应区顶部或侧壁上方与进料管道连通，所述进料管道上设有进料泵，所述主反应区锥底与排渣管道连通，所述排渣管道上设有排渣泵，所述副反应区底部与滤液管道连通，所述滤液管道上设有滤液输送兼循环泵。
优选地，所述滤液管道上还设有第一阀门，所述第一阀门位于滤液输送兼循环泵下游，所述滤液输送兼循环泵与第一阀门之间的滤液管道上有分支的主循环管道，所述主循环管道通过第一分支循环管道与副反应区连通，所述第一分支循环管道上设有第二阀门，所述主循环管道通过第二分支循环管道与主反应区顶部连通，所述第二分支循环管道上设有第三阀门。
优选地，所述主反应区顶部有喷淋系统，所述喷淋系统与第二分支循环管道连通。
优选地，所述的系统还包括湿法厌氧反应器，所述湿法厌氧反应器与滤液管道连通且位于第一阀门下游，所述湿法厌氧反应器还与出液兼回流管道连通，所述出液兼回流管道上设有出液兼回流泵。
优选地，所述出液兼回流泵下游管道上有分支的回流管道，所述回流管道上设有第四阀门，所述第四阀门下游管道与第二分支循环管道连通且连接点位于第三阀门下游。
本发明的有益效果包括但不限于：
相对于现有技术，本发明的一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统，主反应区采用上进下出竖式推流进出料方式，在重力作用下出料更加方便，且锥底结构不容易出现积料死角，出料更彻底。
通过将滤液分离可使从主反应区排出的沼渣含水率更低。
一方面利用滤液对主反应区内部固相物料循环喷淋，加速主反应区物料传质，另一方面对副反应区内部滤液进行循环搅拌，促进干法厌氧反应器整体发酵反应进行。
滤液可进入单独的湿法厌氧反应器内发酵，有机物转化更彻底。
可对干法厌氧反应器主反应区物料的含水率进行调节：当干法厌氧反应器负荷较高时，将滤液较多地转移至湿法厌氧反应器中，减少主反应区内挥发性脂肪酸含量，降低酸化风险；将湿法厌氧反应器发酵后沼液回流至干法厌氧反应器内，既可实现对干法厌氧反应器内高挥发性脂肪酸浓度滤液的稀释或置换，又可提高其内部产甲烷微生物丰度，还可通过适度提高主反应区内部物料含水率来改善其传质效果。
酸化情况下加碱调节pH操作更加方便，恢复正常产气更容易。
附图说明
图1为本发明一个实施例的具有干湿分离功能的厌氧消化系统结构示意图；
图中：1-干法厌氧反应器；2-隔板；3-主反应区；4-副反应区；5-进料管道；6-进料泵；7-排渣管道；8-排渣泵；9-滤液管道；10-滤液输送兼循环泵；11-第一阀门；12-主循环管道；13-第一分支循环管道；14-第二阀门；15-第二分支循环管道；16-第三阀门；17-喷淋系统；18-湿法厌氧反应器；19-出液兼回流管道；20-出液兼回流泵；21-回流管道；22-第四阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但并不是对发明保护范围的限制。
实施例1
一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统，包括干法厌氧反应器1，所述干法厌氧反应器1采用锥底罐形式，所述干法厌氧反应器1通过竖向的隔板2将内部分隔为容积较大的主反应区3和容积较小的副反应区4，所述隔板2上分布有可以渗出滤液的筛孔，所述主反应区3顶部或侧壁上方与进料管道5连通，所述进料管道5上设有进料泵6，所述主反应区3锥底与排渣管道7连通，所述排渣管道7上设有排渣泵8，所述副反应区4底部与滤液管道9连通，所述滤液管道9上设有滤液输送兼循环泵10。
在使用过程中，发酵原料通过进料泵6经进料管道5进入干法厌氧反应器1的主反应区3上方，经下推流运动，通过主反应区3锥底排渣管道7在排渣泵8作用下实现出料；发酵物产生的滤液经过隔板2筛孔渗出，进入干法厌氧反应器1的副反应区4，副反应区4中的滤液通过滤液输送兼循环泵10经滤液管道9输出。
该方式中，主反应区3在重力作用下出料更加方便，且锥底结构不容易出现积料死角，出料更彻底；通过将滤液分离可使从主反应区3排出的沼渣含水率更低；当干法厌氧反应器1负荷较高时，将滤液较多地输出，可减少主反应区3内挥发性脂肪酸含量，降低酸化风险。
实施例2
本实施例基于实施例1作进一步改善，如图1所示，所述滤液管道9上还设有第一阀门11，所述第一阀门11位于滤液输送兼循环泵10下游，所述滤液输送兼循环泵10与第一阀门11之间的滤液管道上有分支的主循环管道12，所述主循环管道12通过第一分支循环管道13与副反应区4连通，所述第一分支循环管道13上设有第二阀门14，所述主循环管道12通过第二分支循环管道15与主反应区3顶部连通，所述第二分支循环管道15上设有第三阀门16。
在使用过程中，在第一阀门11和第二阀门14关闭的状态下，打开第三阀门16，副反应区4中的滤液通过滤液输送兼循环泵10经滤液管道9、主循环管道12和第二分支循环管道15输送至主反应区3内部；在第一阀门11和第三阀门16关闭的状态下，打开第二阀门14，副反应区4中的滤液通过滤液输送兼循环泵10经滤液管道9、主循环管道12和第一分支循环管道13返回副反应区4内部。
该方式中，一方面利用滤液对主反应区3内部固相物料循环喷淋，加速主反应区3物料传质，另一方面对副反应区4内部滤液进行循环搅拌，促进干法厌氧反应器1整体发酵反应进行；且在酸化情况下加碱调节pH操作更加方便，恢复正常产气更容易。
实施例3
本实施例基于实施例2作进一步改善，所述主反应区3顶部有喷淋系统17，所述喷淋系统17与第二分支循环管道15连通。
该方式中，滤液在主反应区3喷淋更加均匀，加速主反应区3物料传质。
实施例4
本实施例基于实施例1至3中任一项作进一步改善，所述的系统还包括湿法厌氧反应器18，所述湿法厌氧反应器18与滤液管道9连通且位于第一阀门11下游，所述湿法厌氧反应器18还与出液兼回流管道19连通，所述出液兼回流管道19上设有出液兼回流泵20。
在使用过程中，在第二阀门14和第三阀门16关闭的情况下，打开第一阀门11，通过循环泵10将副反应区4中滤液经滤液管道9，输送至湿法厌氧反应器18中发酵产气，发酵后的沼液通过出液兼回流泵20经出液兼回流管道19输出。
该方式中，滤液可进入单独的湿法厌氧反应器18内发酵，有机物转化更彻底。
实施例5
本实施例基于实施例4作进一步改善，所述出液兼回流泵20下游管道上有分支的回流管道21，所述回流管道21上设有第四阀门22，所述第四阀门22下游管道与第二分支循环管道15连通且连接点位于第三阀门16下游。
在使用过程中，在第二阀门14和第三阀门16关闭的情况下，打开第四阀门22，湿法厌氧反应器18发酵后沼液通过出液兼回流泵20经出液兼回流管道19、回流管道21和第二分支循环管道15进入主反应区3内。
该方式中，将湿法厌氧反应器18发酵后沼液回流至干法厌氧反应器1内，既可实现对干法厌氧反应器1内高挥发性脂肪酸浓度滤液的稀释或置换，又可提高其内部产甲烷微生物丰度，还可通过适度提高主反应区3内部物料含水率来改善其传质效果，另外酸化情况下加碱调节pH操作更加方便，恢复正常产气更容易。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种具有干湿分离功能的厌氧消化系统，包括干法厌氧反应器（1），所述干法厌氧反应器（1）采用锥底罐形式，所述干法厌氧反应器（1）通过竖向的隔板（2）将内部分隔为容积较大的主反应区（3）和容积较小的副反应区（4），所述隔板（2）上分布有可以渗出滤液的筛孔，所述主反应区（3）顶部或侧壁上方与进料管道（5）连通，所述进料管道（5）上设有进料泵（6），所述主反应区（3）锥底与排渣管道（7）连通，所述排渣管道（7）上设有排渣泵（8），所述副反应区（4）底部与滤液管道（9）连通，所述滤液管道（9）上设有滤液输送兼循环泵（10）。
2.根据权利要求1所述的具有干湿分离功能的厌氧消化系统，其特征在于，所述滤液管道（9）上还设有第一阀门（11），所述第一阀门（11）位于滤液输送兼循环泵（10）下游，所述滤液输送兼循环泵（10）与第一阀门（11）之间的滤液管道上有分支的主循环管道（12），所述主循环管道（12）通过第一分支循环管道（13）与副反应区（4）连通，所述第一分支循环管道（13）上设有第二阀门（14），所述主循环管道（12）通过第二分支循环管道（15）与主反应区（3）顶部连通，所述第二分支循环管道（15）上设有第三阀门（16）。
3.根据权利要求2所述的具有干湿分离功能的厌氧消化系统，其特征在于，所述主反应区（3）顶部有喷淋系统（17），所述喷淋系统（17）与第二分支循环管道（15）连通。
4.根据权利要求1至3任一项所述的具有干湿分离功能的厌氧消化系统，其特征在于，所述的系统还包括湿法厌氧反应器（18），所述湿法厌氧反应器（18）与滤液管道（9）连通且位于第一阀门（11）下游，所述湿法厌氧反应器（18）还与出液兼回流管道（19）连通，所述出液兼回流管道（19）上设有出液兼回流泵（20）。
5.根据权利要求4所述的具有干湿分离功能的厌氧消化系统，其特征在于，所述出液兼回流泵（20）下游管道上有分支的回流管道（21），所述回流管道（21）上设有第四阀门（22），所述第四阀门（22）下游管道与第二分支循环管道（12）连通且连接点位于第三阀门（16）下游。
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| PB01 | Publication | ||
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