CN206814475U - 厌氧发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种厌氧发酵系统，包括有一用以进行发酵产生燃烧气体的发酵槽、一用以将发酵槽产生燃烧气体燃烧发电的发电装置及一用以将发电装置的热能回收利用加热，使发酵槽维持恒温的加热装置；其特征在于，所述发酵槽，由槽体及底面所形成有可供容装反应物质的容置空间，容置空间内设有中心柱，槽体上设有进料管、排水管、排泥管、至少一组第一搅拌装置及至少一组第二搅拌装置；据此，通过第一搅拌装置提供纵向搅拌及第二搅拌装置提供横向搅拌的交互作用，让发酵槽内部的浮渣层、上层清液、活性层及槽底层能够上下充分混合，提升槽内搅拌混合效果，使厌氧消化反应更加稳定与完全。

Description

厌氧发酵系统

技术领域

本实用新型涉及一种厌氧发酵槽，特别指一种提升发酵槽内部的浮渣层、上层清液、活性层及槽底层能够上下充分混合，使发酵反应更加稳定与完全的一种厌氧发酵槽系统。

背景技术

按，厌氧发酵槽是利用厌氧性微生物或兼性微生物在缺乏氧气的环境中，将有机物经由一连串的基质转化作用，将大部分复杂的大分子有机物水解为简单的物质，微生物再从此消化中获取细胞生存或合成所需要的能量，最后转化为二氧化碳、甲烷、氢、氮、硫化氢等物质。厌氧发酵的厌氧菌在新陈代谢过程中，因所产生的能量较低，故细菌的生长缓慢，世代时间较长，要获得相等的能量，厌氧性细菌细胞消化的物质，当为好氧性细菌十倍以上，此即为高浓度的有机废水或污泥常利用厌氧消化法处理的原因所在，且因此厌氧消化所需的营养剂如氮、磷等均较少，而消化后的污泥也相对减少。

又，厌氧发酵属于综合废物管理系统的一部分，它可用于处理工业或生活废物、一般农作物、以及畜牧业的动物粪便等等，上述微生物所产生的沼气(二氧化碳、甲烷、氢、氮、硫化氢等)可直接用作为燃料、也可产生营养丰富的沼渣作为肥料，可以减少垃圾和减少排放气体到大气中，因此，被广泛当作可再生能源的来源。

现有微生物反应系统的厌氧发酵的稳定性较低，原因是微生物群体易受到环境变化及操作条件的影响而失去平衡，进而导致系统的效能的降低甚或完全失效，且由于发酵槽中的微生物群落组成复杂，大多数的生物菌种无法在实验室中被分离纯化培养，因此，如何维护生物反应系统厌氧发酵的稳定度，使发酵反应更加稳定与完全，即增加厌有机物和细菌接触的混合搅拌效果为重点工作。

控制厌氧消化的因素有：菌种、基质、搅拌、时间、温度控制、PH值和毒性；其中以搅拌及温度说明如下：

(1)搅拌：细菌必须与食物接触才能发生作用，搅拌是使其接触的最好办法，搅拌的方法有机械搅拌翼法及回流气体搅拌法。搅拌除可使被消化有机物和细菌接触良好外，并可使发酵槽内温度均匀分布，消除浮渣的堆积，使反应生成物自液相转换到气相而逸出，如二氧化碳、甲烷、氢、氮、硫化氢。

(2)温度：温度为决定消化日数的重要因素，消化速率从摄氏零度或更低温度开始，温度愈高速率愈大，直至摄氏55度或略高止，最大速率发生在摄氏37度和50至55度。一般仍以在摄氏30至35度范围内，消化操作较为经济。由上述可知，发酵槽的搅拌程度及操作温度，不仅影响槽内厌氧生物反应的速率(水解素率及甲烷生成率)，也影响生物污泥的沉降及气体传输效率。

因此，有机物和细菌良好的接触搅拌混合，以及发酵槽内温度均匀分布的控制，可以使发酵反应更加稳定与完全。

厌氧发酵的厌氧菌在新陈代谢过程中，因所产生的能量较低，故细菌的生长缓慢，世代时间较长，要获得相等的能量，厌氧性细菌细胞消化的物质，当为好氧性细菌十倍以上，此即为高浓度的有机废水或污泥常利用厌氧消化法处理的原因所在，且因此厌氧消化所需的营养剂如氮、磷等均较少，而消化后的污泥也相对减少。

查，现有一种现有槽内沉水式机械搅拌翼，其设备器件设置在槽底部，而须从槽顶部吊入槽内，由于吊出与吊入的动作属于重作业负荷，其费力费时，并且设备器件长时间沉浸在有腐蚀性，甚至是粪尿沼液之中，易受损害而影响使用寿命，且维修时必须开启上部槽盖，因而破坏槽内气密。又，在使用槽内沉水式机械搅拌翼在槽内定点设置，在槽体直径较大时(例如20m直径以上)为了混合效果较佳需要设置两台，增加成本费用。

又查，如图10所示，有一种现有外置式搅拌器8，其驱动马达81设在槽体84外部，而连结杆82垂直深入于槽体84之中，其仅在搅拌翼片83旋转的横向造成有搅拌作用，缺乏在整个槽体84的纵向有搅拌作用，显然有搅拌不均匀的缺弊，无法有效增加厌氧发酵的搅拌混合效果。

再查，如图11所示，有一种现有倾斜式搅拌器9，驱动马达91设在槽体94外部，连结杆92呈倾斜一预定角度的方式设置，而仅在其搅拌翼片93设置的该处角落范围内，可以产生有预定角度范围内的横向以及某种程度的纵向搅拌作用，对于体积相当大的发酵槽来说其实际上的效用不大，而仍然存在有相当大的区域范围属于搅拌死角，同样存在有不均匀，以及无法有效增加厌氧发酵的搅拌混合效果的缺弊，仍须改善。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述现有发酵槽的搅拌装置的设计结构的缺点，提供一种具有纵向与横向交互搅拌作用的发酵槽，使发酵槽内部的浮渣层、上层清液、活性层及槽底层能够上下充分混合，提升搅拌混合效果，使发酵反应更加稳定与完全的厌氧发酵系统。

为了提供发酵槽具有纵向搅拌作用，本实用新型在发酵槽的槽体内部上方设置有至少一组第一搅拌装置，使其可以打破浮渣层造成垂直方向的层流作用，进而提升搅拌混合效果。

又，为了提供发酵槽具有水平横向搅拌作用，本实用新型在发酵槽的槽体内侧设置有一吸一出的第二搅拌装置，使槽体内部横向形成有潮涌流势的旋转流体搅拌作用，提升搅拌混合效果。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术手段在于：

一种厌氧发酵系统，包括有一用以进行发酵产生燃烧气体的发酵槽、一用以将发酵槽产生燃烧气体燃烧发电的发电装置及一用以将发电装置的热能回收利用加热以使发酵槽维持恒温的加热装置；其特征在于，所述发酵槽由槽体及底面所形成有可供容装反应物质的容置空间，容置空间内设有中心柱，槽体上设有进料管、排水管、排泥管、至少一组用以提供纵向搅拌作用的第一搅拌装置及至少一组用以提供横向搅拌作用的第二搅拌装置，其中所述第一搅拌装置设置在发酵槽中心柱与槽体之间，其至少包括有一驱动马达、一搅拌器及复数搅拌翼片，所述第二搅拌装置至少包括有一泵、一入水管及一出水管，其中所述泵设在槽体外部，入水管入口端及出水管出口端伸入槽体内侧。

据此，通过第一搅拌装置提供纵向搅拌及第二搅拌装置提供横向搅拌的交互作用，让发酵槽内部的浮渣层、上层清液、活性层及槽底层能够上下充分混合，提升槽内搅拌混合效果，使厌氧消化反应更加稳定与完全。

本实用新型为了提供槽体内部横向形成有潮涌流势的流体旋转搅拌作用，本实用新型进一步的技术特征在于，其中所述入水管的入口端及出水管的出口端可以为平行或有高度差设置，据此，通过泵的吸入与输出作用，产生潮涌流势的流体旋转搅拌的交互作用，提升搅拌混合效果。前述本实用新型所述的入口端与出口端呈平行设置时，可以设为左进右出或右进左出，入口端与出口端呈高度差设置时，可以设为下进上出或上进下出设定。

又，本实用新型为了提供槽体内侧上方可以打破浮渣层造成纵向的层流作用，本实用新型进一步的技术特征在于，其中所述第一搅拌装置的驱动马达设于槽体外侧，搅拌器设在槽体内侧，所述搅拌器一端与驱动马达连接并受驱动马达带动而可旋转，另一端设于中心柱外侧；据此，通过搅拌器上的搅拌翼片提供旋转搅拌作用，可以提升搅拌混合效果。

本实用新型进一步的技术特征在于，其中所述发酵槽槽体顶面设有可以收集发酵气体的集气罩。

本实用新型进一步的技术特征在于，其中所述发电装置设置在发酵槽外部，其与集气罩连结，并可将来自集气罩收集的气体燃烧进行发电。

本实用新型进一步的技术特征在于，其中所述加热装置设置在发酵槽外部，用以将发电装置的热能回收利用加热，使发酵槽维持恒温，进而维护发酵反应的稳定度，所述加热装置至少包括有一设置于槽体外部的热交换式储水保温桶，以及一连通所述储水保温桶且绕着该槽体内侧周缘呈复数环圈状设置的加热水管，以循环换热方法对槽体加温。

本实用新型进一步的技术特征在于，其中所进料管可以设置在槽体上方或下方。

综合上述针对本实用新型所描述的各项技术特征的下，本实用新型的优点在于：

(1)由于本实用新型除了在槽体内部上方上设有纵向搅拌作用的第一搅拌装置，可以打破浮渣层造成垂直方向的层流；另外，在槽体内侧设有横向搅拌作用的第二搅拌装置，可以在发酵槽活性层位置形成横向潮涌流势的旋转搅拌作用，因此，可以提供对发酵槽的纵向与横向进行充分搅拌作用，使得发酵槽中的浮渣层、上层清液、活性层及槽底层能够上下充分混合，提升发酵槽产气效率。

(2)由于本实用新型第一搅拌装置的驱动马达及第二搅拌装置的泵均设置于槽体外部，因此，可以方便且容易进行设备维修。

(3)本实用新型利用发电装置的回收热能，使槽体内部消化液保持在一定温度状态下，而得以维护发酵反应的稳定度。

本实用新型确实能增加反应稳定度与提升搅拌效率，可以更有效地将有机废物转换成可用的再生能源，符合环保与绿资源利用概念，因此本实用新型可说是一种相当具有实用性及进步性的实用新型，相当值得产业界来推广，并公诸于社会大众。

附图说明

图1为第一实施例槽体上设有一圈4个第二搅拌装置(入水管入口端及出水管出口端有高度差设置)的平面侧视示意图。

图2为图1于A-A方向的剖视示意图。

图3为图1于B-B方向的剖视示意图。

图4为图2于C-C方向的剖视示意图。

图5为图2于D-D方向的剖视示意图。

图6为第二实施例槽体上设有一圈6个第二搅拌装置(入水管入口端及出水管出口端为平行设置)的平面侧视示意图。

图7为第二实施例的剖视示意图。

图8为第三实施例槽体上设有两圈上下6个第二搅拌装置(入水管入口端及出水管出口端为平行设置)的平面侧视示意图。

图9为第三实施例的剖视示意图。

图10为现有外置式搅拌器的剖视示意图。

图11为现有倾斜式搅拌器的剖视示意图。

附图标记说明：

现有技术部分：外置式搅拌器8；驱动马达81；连结杆82；搅拌翼片83；槽体84；倾斜式搅拌器9；驱动马达91；连结杆92；搅拌翼片93；槽体94。

本实用新型部分：发酵槽1；槽体101；底面102；容置空间11；中心柱111；进料管12；出水管13；溢水槽131；排泥管14；集气罩15；发电装置2；加热装置3；储水保温筒31；加热水管32；第二搅拌装置4、4a、4b；泵41；入水管42；入口端421；出水管43；出口端431；第一搅拌装置5；驱动马达51；搅拌器52；搅拌翼片53。

具体实施方式

为了让本实用新型的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举三种较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。请参阅图1至图5第一实施例示意图，图中所述一种厌氧发酵系统包括有一用以进行发酵产生燃烧气体的发酵槽1、一用以将发酵槽1产生燃烧气体燃烧发电的发电装置2及一用以将发电装置2的热能回收利用加热，使发酵槽1维持恒温的加热装置3；其中，所述发酵槽1，由槽体101及底面102所形成有可供容装反应物质的容置空间11，容置空间11内设有中心柱111，槽体101上设有进料管12、排水管13、排泥管14、至少一组用以提供纵向搅拌作用的第一搅拌装置5及至少一组用以提供横向搅拌作用的第二搅拌装置4，其中所述第一搅拌装置5设置在发酵槽1中心柱111与槽体101之间，其至少包括有一驱动马达51、一搅拌器52及复数搅拌翼片53，所述第二搅拌装置4至少包括有一泵41、一入水管42及一出水管43，其中所述泵41设在槽体101外部，入水管42入口端421及出水管43出口端431伸入槽体101内侧(前述为本实用新型主实施例的主要技术特征，其对应本案申请专利范围第一项的内容，得以详知本实用新型的目的与实施型态，而其余附属申请专利范围所述的技术特征是为对申请专利范围第一项内容的详述或附加技术特征，而非用以限制申请专利范围第一项的界定范围，应知本案申请专利范围第一项不必要一定包含其余附属申请专利范围所述的技术特征)。

承上所述，本实用新型一种厌氧发酵系统，请配合参阅图2与图4所示，其中所述入水管42的入口端421及出水管43的出口端431呈上、下高度差设置，且入水管42的入口端421及出水管43的出口端431呈一左一右设置，本实施例图示设置有一圈4个第二搅拌装置4，其中入水管42设于下方，出水管43设于上方，又，如图2所示，入水管42的入口端421设于左侧，出水管43的出口端431设于右侧，当该泵(pump)41启动时可以凭借该入水管42的入口端421从该槽体101左侧吸入之后，再由该出水管43的出口端431送回该槽体101右侧，又，因下方入水管42与上方出水管43为呈一高一低及一左一右的设置型态，可以充分地将该槽体101活性层从左边往右边翻动混合，且沿槽体旋转进行横向搅拌作用，可以达到搅拌均匀的目的。

又，请配合参阅图2及图4所示，本实用新型厌氧发酵系统的发酵槽内部上方设有二组第一搅拌装置5的示意图，其中每一组第一搅拌装置5包括有驱动马达51、搅拌器52及复数搅拌翼片53，其中驱动马达51设于槽体101外部，可以方便且容易进行驱动马达51设备的维修，如图4所示，搅拌器52设置高度位于出水管13下方，且位于第二搅拌装置4的上方，其中搅拌器52一端与驱动马达51连接并受其带动而可旋转，搅拌器52另一端设于槽体101的中心柱111外侧，本实用新型实施例中二搅拌器52呈平行且以一前一后的型态，如图5所示，设置于中心柱111外侧，二搅拌器52的旋转方向可以不同或相同方向设定旋转，据此，通过该搅拌器52上的搅拌翼片53，可以对槽体101上方的各一半部位提供相对方向或反方向的搅拌作用，减少浮渣层的形成。

再者，本实用新型厌氧发酵系统，凭借该第二搅拌装置4可以充分地将该槽体101下方内部活性层的反应物质从底部往上搅拌翻起，且从左边往右边翻动混合，形成横向潮涌流势的流体旋转搅拌作用，因此，可以对槽体101的内部横向进行充分搅拌作用，可增加混合搅拌的功效，使厌氧消化反应可以更加稳定与完全，而彻底将大部分为复杂大分子的有机物降解反应后，得以再生利用，达到能源再生与利用的目的。

再参阅图2及图4所示，其中，所述出水管13设于槽体101上，入口设有溢水槽131，用以提供上层清液可以从该溢水槽131进入后再由出水管13排出。

又，请参阅图1及图4所示，所述加热装置3包括设置于槽体101外部的热交换式储水保温筒31以及一连通该储水保温筒31且绕着该槽体101内侧周缘呈复数环圈状设置的加热水管32，所述加热装置3是凭借发电装置2发电产生的回收热气，对储水保温筒31内的水提供加热作用，水再循环进入加热水管32内，本实施例中，所述复数环圈状的加热水管32设置在第一搅拌装置4的入水管42的入口端421及出水管43的出口端431之间位置，据以使发酵槽1维持恒温而能维护厌氧发酵的稳定度。

另外，本实用新型中的集气罩15、发电装置2及加热装置3的结构与动作原理，属现有且非本实用新型的主要技术特征，在此不予赘述。

请参阅图6及图7第二实施例的槽体101上设有一圈6个第二搅拌装置4a的示意图，其中每个第二搅拌装置4a的入水管42入口端421及出水管43出口端431为平行设置，又6个第二搅拌装置4a设置在加热水管32下方。

再请参阅图8及图9第三实施例的槽体101上设有两圈上下各6个第二搅拌装置4b的示意图，其中第二搅拌装置4b的入水管42入口端421及出水管43出口端431为平行设置，又两圈第二搅拌装置4b设置在加热水管32上方及下方。

在上述三种实施例中，通过槽体101上方第一搅拌装置5及槽体内侧的第二搅拌装置4的特别设计，在发酵槽1的槽体101内部可以提供分层搅拌的交互作用，使得槽体101纵向与横向都能够达到有充分的搅拌作用，并且对槽体101周缘提供有热水循环输送而能使槽体101保持处于一定温度状态，使厌氧消化反应可以更加稳定于完全，进而达到有效将有机物转换成可用的再生能源，具符合环保与绿资源利用概念，同时实用性符合产业上发展所需，且所揭示的实用新型也前所未有，具有新颖性。再者，本实用新型可以改善现有因为搅拌不均匀、以及搅拌有死角而造成厌氧消化反应无法完全的使用缺失，因此，本实用新型较现有的实用新型更具功效，且具有创造性应无疑虑。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种厌氧发酵系统，包括有一用以进行发酵产生燃烧气体的发酵槽、一用以将发酵槽产生燃烧气体燃烧发电的发电装置及一用以将发电装置的热能回收利用加热以使发酵槽维持恒温的加热装置；其特征在于，所述发酵槽由槽体及底面所形成有可供容装反应物质的容置空间，容置空间内设有中心柱，槽体上设有进料管、排水管、排泥管、至少一组用以提供纵向搅拌作用的第一搅拌装置及至少一组用以提供横向搅拌作用的第二搅拌装置，其中所述第一搅拌装置设置在发酵槽中心柱与槽体之间，其至少包括有一驱动马达、一搅拌器及复数搅拌翼片，所述第二搅拌装置至少包括有一泵、一入水管及一出水管，其中所述泵设在槽体外部，入水管入口端及出水管出口端伸入槽体内侧。

2.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述第二搅拌装置的入水管入口端及出水管出口端为平行设置或有高度差设置。

3.根据权利要求1或2所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述第二搅拌装置的入水管入口端及出水管出口端为左右设置。

4.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述第一搅拌装置的驱动马达设于槽体外侧，搅拌器设在槽体内侧，所述搅拌器一端与驱动马达连接并受驱动马达带动而可旋转，另一端设于中心柱外侧。

5.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述发酵槽槽体顶面设有集气罩，用以收集发酵气体。

6.根据权利要求1或5所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述发电装置设置在发酵槽外部，其与集气罩连结，并能够将来自集气罩收集的气体燃烧进行发电。

7.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述加热装置设置在发酵槽外部，用以将发电装置的热能回收利用加热，使发酵槽维持恒温，所述加热装置至少包括有一设置于槽体外部的储水保温桶，以及一连通所述储水保温桶且绕着该槽体内侧周缘呈复数环圈状设置的加热水管。

8.根据权利要求6所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述加热装置设置在发酵槽外部，用以将发电装置的热能回收利用加热，使发酵槽维持恒温，所述加热装置至少包括有一设置于槽体外部的储水保温桶，以及一连通所述储水保温桶且绕着该槽体内侧周缘呈复数环圈状设置的加热水管。

9.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于：所述进料管设置在槽体上方或下方。