CN204550559U - 一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备 - Google Patents

一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备 Download PDF

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张重
丁伟
张蕾蕾
袁存亮
裴海林
邢向欣
符艳辉
陈涛
王微
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Abstract

本实用新型涉及一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，属于环境垃圾厌氧消化处理领域，包括主体发酵罐、浮罩缓冲集气罐、高压储气罐、脱水罐Ⅰ、输气管道Ⅰ、脱硫罐、输气管道Ⅱ、脱水罐Ⅱ、输气管道Ⅲ、沼气压缩机、球阀Ⅰ、输气管道Ⅳ、单向阀、球阀Ⅱ、截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ。与现有技术相比，本实用新型不但可以应用于餐厨垃圾处理，而且还可以应用于畜禽养殖粪尿处理等；该技术处理餐厨垃圾的同时生产沼气和沼肥，沼气和沼肥可为用户创造良好的经济效益；其设施结构简单、建设成本低、处理能力强、产气率高，适合各种高浓度有机废物的处理，市场需求广泛。

Description

一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备
技术领域
本实用新型属于环境垃圾厌氧消化处理领域，特别是涉及到一种不用机械搅拌而利用沼气浮力对发酵料液进行搅拌的技术，适用于湿法发酵来处理餐厨垃圾的设备。
背景技术
餐厨垃圾主要是指居民日常生活及除此以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的食物残余和废弃食用油脂，俗称“泔水”。餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分，在城市生活垃圾中所占比例约为40～60％。与其它生活垃圾相比，餐厨垃圾具有有机物含量丰富、水分含量高、油脂含量及盐分含量高，营养元素丰富等特点，其中含粗脂肪12％、含蛋白质20％以上、油脂含量3％以上，具有很高的回收利用价值。
目前，我国实际应用的餐厨垃圾集中处理技术主要包括填埋、焚烧、饲料化和好氧堆肥。
填埋处理，由于在餐厨垃圾中含有大量的水分和容易腐烂的物质,所以，填埋时产生的大量渗沥液易污染土壤和地下水，造成二次环境污染。而且由恶臭、渗沥液、病原菌等问题而导致填埋地的逐渐减少，以及城市垃圾量的增加，靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少，开辟远距离填埋场地又大大提高了垃圾运输费用，并且随之产生了安全和可靠性问题。
焚烧处理，因餐厨垃圾中含有大量的水分含水率一般在80～90％，故焚烧所消耗的热量很大程度上被用于水分的蒸发上，运行费用高，在经济上不合理。而且在焚烧过程中会产生环境毒性很强的有机氯化物，危害人类身体健康。
饲料化处理，由于饲料化处理的饲料缺少微量元素，会延长畜禽的成长期；饲料中含有大量的盐分，会造成家畜盐分中毒,导致肉质降低,生长迟缓；再者畜禽最终将进入人类食物链中，饲料的安全性和可靠性也是需要关注的问题。因此，很难得到养殖业主支持。
堆肥处理，由于生产出肥料只能用于土壤改良使用，大规模销售不十分现实。同时餐厨垃圾堆肥最大问题是盐分含量过多大约3％，如果将盐分含量超标的堆肥撒在农作物或土壤上，会造成土地板结。
上述餐厨垃圾集中处理技术由于受各种因素影响，都难以推广应用。
因此现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。
发明内容
针对现有餐厨垃圾处理技术存在二次污染、安全可靠性低、经济性差等问题，本实用新型提供一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，主要解决微生物流失、因浮渣及油份累积造成处理效率低、机械搅拌能耗高且不匀等问题。
一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：包括主体发酵罐、浮罩缓冲集气罐、高压储气罐、脱水罐Ⅰ、输气管道Ⅰ、脱硫罐、输气管道Ⅱ、脱水罐Ⅱ、输气管道Ⅲ、沼气压缩机、球阀Ⅰ、输气管道Ⅳ、单向阀、球阀Ⅱ、截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ，
所述主体发酵罐为立式圆柱体结构，主体发酵罐包括立式钢质罐体、保温层、加热管、分层集气隔、进料管、出气管、排液管、排渣管；所述保温层包裹在立式钢质罐体的外侧壁；所述加热管为环形结构，加热管与立式钢质罐体同轴，且加热管设置在立式钢质罐体的内侧壁下部；所述分层集气隔的数量为两个或两个以上，分层集气隔与立式钢质罐体的内侧壁垂直，且等间距设置在立式钢质罐体的内部；所述进料管与立式钢质罐体的侧壁下部连接；所述出气管与立式钢质罐体的顶部固定连接；所述排液管与立式钢质罐体的侧壁上部固定连接；所述排渣管与立式钢质罐体侧壁下部连接；
所述浮罩缓冲集气罐包括主筒、浮筒、导轨、行程开关Ⅰ、行程开关Ⅱ、限位杆、导向轮，所述主筒为无顶盖敞口设计的圆柱体结构；所述浮筒为无底盖敞口设计的圆柱体结构，且浮筒设置在主筒的内部；所述导轨与主筒的外侧壁固定连接；所述行程开关Ⅰ和行程开关Ⅱ均设置在导轨上；所述限位杆与浮筒的顶部固定连接；所述导向轮安装在浮筒的外侧壁上部，且导向轮与导轨连接；
所述高压储气罐包括压力罐、进气口、压力表、安全阀、出气口、底座，所述压力罐为卧式圆柱形罐体，且压力罐的一端通过封头与进气口固定连接，另一端通过封头与出气口固定连接；所述压力表和安全阀均安装在压力罐的顶部，且压力表和安全阀的数量均为两套；所述底座与压力罐的底部连接。
所述脱水罐Ⅰ的一端通过输气管道Ⅰ与主体发酵罐连接，另一端与脱硫罐连接；所述脱硫罐通过输气管道Ⅱ与浮罩缓冲集气罐连接；所述脱水罐Ⅱ的一端通过输气管道Ⅲ与浮罩缓冲集气罐连接，另一端与沼气压缩机连接；所述输气管道Ⅲ上设置有球阀Ⅰ；所述沼气压缩机的一端与脱水罐Ⅱ连接，另一端通过输气管道Ⅳ与高压储气罐连接；所述单向阀、球阀Ⅱ和截止阀Ⅰ顺次设置在输气管道Ⅳ上；所述截止阀Ⅱ设置在出气口上。
所述立式钢质罐体的内部设有防腐蚀涂料层。
所述保温层为聚氨酯发泡，且保温层的厚度为150mm。
所述分层集气隔包括中间隔板和流体移动管；所述中间隔板上设置有圆孔；所述流体移动管为圆锥管结构，流体移动管通过圆孔与间隔板的下部固定连接。
所述排渣管的内部设置有螺旋输送结构。
所述底座为U型结构。
通过上述设计本实用新型能带来以下有益效果：
1、立式钢质罐体内部沿垂直方向设有多层分层集气隔，每层分层集气隔均匀布有流体移动管，流体移动管设计成合理的高度，进料管设置在主体发酵罐的下部，排液管和出气管设置在主体发酵罐的上部。利用分层集气隔把主体发酵罐内反应池分为多段，每段内产生的沼气上升停留到该层分层集气隔的下方空间，当沼气累积到一定程度，就通过流体移动管移动到上一层。这时利用沼气向上移动的浮力实现搅拌，无需传统的机械搅拌，也可实现均匀搅拌并且破坏浮渣层，使气体和微生物分离，实现较高的甲烷含量且高率回收生物气体。
2、利用主体发酵罐的立式钢质罐体结构且料液下进上出，使反应器的流体的流动接近于活塞流PFR流动。在高浓度废水进入的反应器最底层，微生物的浓度最高，从而提高反应器的抗冲击能力。
3、利用流体的竖直方向多段分布，可渐进式控制PH值，实现对PH值的有效调节，保证厌氧消化运行的稳定性。
4、使SRT(悬浮固体物质从消化器里被置换的时间)远大于HRT(待处理污水在反应器内的平均停留时间),可防止微生物流失，有效分解有机物，增加沼气产量。
5、采用上述设计的浮罩缓冲集气罐的主筒-浮筒结构，产气过程中，可以通过浮筒的上下浮动直观地判断反应器内产气情况以及浮筒内气体的排出情况。在导轨上下两个极限位置分别设有行程开关，当浮筒上的限位杆触及上极限位置行程开关触点时，沼气压缩机开始工作，向高压储气罐中储气；当浮筒上的限位杆触及下极限位置行程开关触点时，沼气压缩机停止工作，停止储气。可以保证产生的沼气得到及时收集和储存，确保沼气生产安全可靠。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备的整体结构示意图。
图2为本实用新型一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备主体发酵罐的结构示意图。
图3为本实用新型一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备浮罩缓冲集气罐的结构示意图。
图4为本实用新型一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备高压储气罐的结构示意图。
图5为本实用新型一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备分层集气隔的结构示意图。
图中：1-主体发酵罐、101-立式钢质罐体、102-保温层、103-加热管、104-分层集气隔、1041-中间隔板、1042-流体移动管、105-进料管、106-出气管、107-排液管、108-排渣管、2-浮罩缓冲集气罐、201-主筒、202-浮筒、203-导轨、204-行程开关Ⅰ、205-行程开关Ⅱ、206-限位杆、207-导向轮、3-高压储气罐、301-压力罐、302-进气口、303-压力表、304-安全阀、305-出气口、306-底座、4-脱水罐Ⅰ、5-输气管道Ⅰ、6-脱硫罐、7-输气管道Ⅱ、8-脱水罐Ⅱ、9-输气管道Ⅲ、10-沼气压缩机、11-球阀Ⅰ、12-输气管道Ⅳ、13-单向阀、14-球阀Ⅱ、15-截止阀Ⅰ、16-截止阀Ⅱ。
具体实施方式
如图所示，一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：包括主体发酵罐1、浮罩缓冲集气罐2、高压储气罐3、脱水罐Ⅰ4、输气管道Ⅰ5、脱硫罐6、输气管道Ⅱ7、脱水罐Ⅱ8、输气管道Ⅲ9、沼气压缩机10、球阀Ⅰ11、输气管道Ⅳ12、单向阀13、球阀Ⅱ14、截止阀Ⅰ15、截止阀Ⅱ16，
主体发酵罐1为立式圆柱形结构，主体发酵罐1包括立式钢质罐体101、保温层102、加热管103、分层集气隔104、进料管105、出气管106、排液管107、排渣管108；所述立式钢质罐体101的内部涂有防腐蚀涂料层，立式钢质罐体101主要用来盛装发酵料液并形成密闭厌氧环境；保温层102采取聚氨酯发泡形成，厚度为150mm且保温层102包裹在立式钢质罐体101的外表面，用以维持发酵温度的稳定；所述加热管103呈环形置于立式钢质罐体101的内壁下部；所述分层集气隔104沿垂直方向等距分布于立式钢质罐体101的内部，所述分层集气隔104包括中间隔板1041和流体移动管1042；所述中间隔板1041上设置有圆孔；所述流体移动管1042为圆锥管结构，流体移动管1042通过圆孔与间隔板的下部固定连接。分层集气隔104将立式钢质罐体101内的空间分成若干段，使产生的沼气分层积累，当积累达到一定程度时，气体会从流体移动管1042移动到上一层，从而实现对料液的搅拌作用，抑制浮渣的产生；立式钢质罐体101的侧壁下部两侧分别连接有进料管105和排渣管108，排渣管108的内部设有螺旋输送结构，出气管106焊接于立式钢质罐体101的顶部，排液管107焊合于立式钢质罐体101的侧壁上部，排液管107在立式钢质罐体101内部下弯到液面以下；
所述浮罩缓冲集气罐2包括主筒201、浮筒202、导轨203、行程开关Ⅰ204、行程开关Ⅱ205、限位杆206、导向轮207，
主筒201和浮筒(202)均为一端开口的圆柱体结构，主筒201的开口向上，浮筒202的开口向下放置于主筒201内；主筒201的外壁焊有竖直方向的导轨203；导轨203上下两个位置设有行程开关Ⅰ204和行程开关Ⅱ205；浮筒202的顶部焊接有限位杆206，浮筒202侧壁安装有导向轮207，向主筒201内加入密封液体后，浮筒202内就可以收集产生的沼气，浮筒202随收集气体的多少而上下浮动，从而带动限位杆206触及行程开关Ⅰ204和行程开关Ⅱ205的触点，控制沼气压缩机10向高压储气罐3内自动储气。
所述高压储气罐3包括压力罐301、进气口302、压力表303、安全阀304、出气口305、底座306，所述压力罐301是采用厚钢板焊合而成的卧式圆柱形罐体，两端用封头焊接，两端封头上分别焊有进气口302和出气口305，顶部装有压力表303和安全阀304各两套；所述的、底座306采用混凝土浇筑成U型结构，压力罐301平卧于底座306之上。
所述脱水罐Ⅰ4的一端通过输气管道Ⅰ5与主体发酵罐1连接，另一端与脱硫罐6连接；所述脱硫罐6通过输气管道Ⅱ7与浮罩缓冲集气罐2连接；所述脱水罐Ⅱ8的一端通过输气管道Ⅲ9与浮罩缓冲集气罐2连接，另一端与沼气压缩机10连接；所述输气管道Ⅲ9上设置有球阀Ⅰ11；所述沼气压缩机10的一端与脱水罐Ⅱ8连接，另一端通过输气管道Ⅳ12与高压储气罐3连接；所述单向阀13、球阀Ⅱ14和截止阀Ⅰ15顺次设置在输气管道Ⅳ12上；所述截止阀Ⅱ16设置在出气口305上。
本实用新型工作时，将餐厨垃圾进行脱盐脱脂处理后，利用污水泵将其从进料管105送入立式钢质罐体101内，进行厌氧发酵。在立式钢质罐体101内，靠加热管103增温以及保温层102保温维持发酵温度在30℃～35℃。立式钢质罐体101内产生的沼气从出气管106排出，通过输气管道Ⅰ5进入脱水罐Ⅰ4再进入到脱硫罐6，再经输气管道Ⅱ7进入浮罩缓冲集气罐2，随收集气体的不断增多，浮筒202上浮，带动限位杆206触及行程开关Ⅱ205，控制沼气压缩机10开始工作，沼气压缩机10将浮罩缓冲集气罐2的沼气抽出，经过脱水罐Ⅱ8再一次脱水，向高压储气罐3内储气，随着气体不断排出浮罩缓冲集气罐2，浮筒202回落，带动限位杆206触及行程开关Ⅰ204，控制沼气压缩机10停止工作，通过浮筒202的往复上下移动，带动限位杆206控制沼气压缩机10的启动和停止，从而实现向高压储气罐3内自动储气，高压储气罐3内的沼气再通过调压系统送给用户使用。物料的反应停留时间大约为20天左右，每天需向立式钢质罐体101内加入适量新料，多余的沼液从排液管107排出，定期从排渣管108排出部分沉渣。
社会效益
本实用新型专利不但可以应用于餐厨垃圾处理，而且还可以应用于畜禽养殖粪尿处理等；其设施结构简单、建设成本低、处理能力强、产气率高，适合各种高浓度有机废物的处理，市场需求广泛。
该技术处理餐厨垃圾的同时生产沼气和沼肥，沼气和沼肥可为用户创造良好的经济效益。餐厨垃圾的处理，可以减少污染物排放，大大改善生活环境；能消灭垃圾中的细菌和病毒，预防疾病传播；可以抵制“泔水猪”和“地沟油”产生，促进食品安全；同时，产生的有机肥用于农业生产，可推动生态农业的发展。因此，本项目具有显著的经济、环境、社会效益。

Claims (6)

1.一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：包括主体发酵罐(1)、浮罩缓冲集气罐(2)、高压储气罐(3)、脱水罐Ⅰ(4)、输气管道Ⅰ(5)、脱硫罐(6)、输气管道Ⅱ(7)、脱水罐Ⅱ(8)、输气管道Ⅲ(9)、沼气压缩机(10)、球阀Ⅰ(11)、输气管道Ⅳ(12)、单向阀(13)、球阀Ⅱ(14)、截止阀Ⅰ(15)、截止阀Ⅱ(16)，
所述主体发酵罐(1)为立式圆柱体结构，主体发酵罐(1)包括立式钢质罐体(101)、保温层(102)、加热管(103)、分层集气隔(104)、进料管(105)、出气管(106)、排液管(107)、排渣管(108)；所述保温层(102)包裹在立式钢质罐体(101)的外侧壁；所述加热管(103)为环形结构，加热管(103)与立式钢质罐体(101)同轴，且加热管(103)设置在立式钢质罐体(101)的内侧壁下部；所述分层集气隔(104)的数量为两个或两个以上，分层集气隔(104)与立式钢质罐体(101)的内侧壁垂直，且等间距设置在立式钢质罐体(101)的内部；所述进料管(105)与立式钢质罐体(101)的侧壁下部连接；所述出气管(106)与立式钢质罐体(101)的顶部固定连接；所述排液管(107)与立式钢质罐体(101)的侧壁上部固定连接；所述排渣管(108)与立式钢质罐体(101)侧壁下部连接；
所述浮罩缓冲集气罐(2)包括主筒(201)、浮筒(202)、导轨(203)、行程开关Ⅰ(204)、行程开关Ⅱ(205)、限位杆(206)、导向轮(207)，所述主筒(201)为无顶盖敞口设计的圆柱体结构；所述浮筒(202)为无底盖敞口设计的圆柱体结构，且浮筒(202)设置在主筒(201)的内部；所述导轨(203)与主筒(201)的外侧壁固定连接；所述行程开关Ⅰ(204)和行程开关Ⅱ(205)均设置在导轨(203)上；所述限位杆(206)与浮筒(202)的顶部固定连接；所述导向轮(207)安装在浮筒(202)的外侧壁上部，且导向轮(207)与导轨(203)连接；
所述高压储气罐(3)包括压力罐(301)、进气口(302)、压力表(303)、安全阀(304)、出气口(305)、底座(306)，所述压力罐(301)为卧式圆柱形罐体，且压力罐(301)的一端通过封头与进气口(302)固定连接，另一端通过封头与出气口(305)固定连接；所述压力表(303)和安全阀(304)均安装在压力罐(301)的顶部，且压力表(303)和安全阀(304)的数量均为两套；所述底座(306)与压力罐(301)的底部连接。
所述脱水罐Ⅰ(4)的一端通过输气管道Ⅰ(5)与主体发酵罐(1)连接，另一端与脱硫罐(6)连接；所述脱硫罐(6)通过输气管道Ⅱ(7)与浮罩缓冲集气罐(2)连接；所述脱水罐Ⅱ(8)的一端通过输气管道Ⅲ(9)与浮罩缓冲集气罐(2)连接，另一端与沼气压缩机(10)连接；所述输气管道Ⅲ(9)上设置有球阀Ⅰ(11)；所述沼气压缩机(10)的一端与脱水罐Ⅱ(8)连接，另一端通过输气管道Ⅳ(12)与高压储气罐(3)连接；所述单向阀(13)、球阀Ⅱ(14)和截止阀Ⅰ(15)顺次设置在输气管道Ⅳ(12)上；所述截止阀Ⅱ(16)设置在出气口(305)上。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：所述立式钢质罐体(101)的内部设有防腐蚀涂料层。
3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：所述保温层(102)为聚氨酯发泡，且保温层(102)的厚度为150mm。
4.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：所述分层集气隔(104)包括中间隔板(1041)和流体移动管(1042)；所述中间隔板(1041)上设置有圆孔；所述流体移动管(1042)为圆锥管结构，流体移动管(1042)通过圆孔与间隔板(1041)的下部固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：所述排渣管(108)的内部设置有螺旋输送结构。
6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾自搅拌厌氧消化沼气生产设备，其特征是：所述底座(306)为U型结构。
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