CN207659432U - 一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，所述干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置包括第一预处理设备、干式厌氧发酵罐、沼气收集设备、物料输送设备、固液分离设备、第二预处理设备、湿式厌氧发酵罐、絮凝脱水设备和污泥泵。所述干式厌氧发酵罐产生的沼渣经过固液分离后进入湿式厌氧发酵罐，所述湿式厌氧发酵罐产生的沼液经过絮水脱凝后回流至干式厌氧发酵罐。本实用新型提供的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置设计合理，结构简单，既具有较高的有机质转化率和较高的容积产气率，又具有更好的耐物料冲击特性，适用范围广泛。

Description

一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置。

背景技术

由于生活习惯以及垃圾收运方式不同，我国的生活垃圾等城市固体废弃物与发达国家相比差别较大，其主要特点是有机质含量高和含水率高。尽管生活垃圾焚烧工艺具有减量化效果好和回收热能发电的优点，但由于我国生活垃圾有机组分高、水分高和净热值低，不适宜焚烧，且焚烧易产生二噁英类物质，造成严重的环境污染。利用厌氧发酵技术对生活垃圾中的有机物进行处理，可以最大限度的减少二氧化碳排放量，更好的保护环境，同时能产生沼气。因此，利用厌氧发酵技术处理生活垃圾具有较好的环保效益和经济效益。

目前常用的厌氧发酵技术包括干式厌氧发酵技术和湿法厌氧发酵技术，其中，干式厌氧发酵技术仅适用于对一般生活垃圾中含水率较低的有机废物(含水率不高于75％)的处理，其优点为：1、适用于较高的有机负荷；2、厌氧发酵效率高，容积产气率可以达到湿法发酵的3倍以上。其缺点为：有机质转化率较低，一般只有50％左右。相比而言，湿式厌氧发酵技术仅适用于对餐厨垃圾和污泥等含水率较高的有机废物(含水率高于75％)的处理，其优点为：有机质转化率可以达到80％以上；其缺点为：相对较低的容积产气率导致罐容利用率低，单位处理规模的投资较高。

由于生活垃圾等城市有机废弃物原料来源广泛，物理特性差异很大，目前的干式厌氧发酵技术或湿式厌氧发酵技术只能对特定的有机废弃物进行处理，这给厌氧发酵过程带来巨大挑战，限制了厌氧发酵技术的适用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，用以解决现有厌氧发酵装置只能处理特定有机废弃物，适用范围较小，不能同时兼顾厌氧发酵的有机质转化率和容积产气率的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，包括第一预处理设备、干式厌氧发酵罐和沼气收集设备，所述第一预处理设备的输出口连接至所述干式厌氧发酵罐的进料口，所述干式厌氧发酵罐的气体输出口和所述沼气收集设备的气体输入口连通，所述干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括物料输送设备、固液分离设备、第二预处理设备、湿式厌氧发酵罐、絮凝脱水设备和污泥泵，所述物料输送设备的进料口连接至所述干式厌氧发酵罐的沼渣输出口，所述物料输送设备的出料口连接至所述固液分离设备的进料口，所述物料输送设备用于将所述干式厌氧发酵罐产生的沼渣输送给所述固液分离设备，所述固液分离设备的分离物输出口连接至所述湿式厌氧发酵罐的的液体输入口，所述固液分离设备用于将所述沼渣分离出残渣和分离物，所述湿式厌氧发酵罐的进料口连接至所述第二预处理设备的输出口，且所述湿式厌氧发酵罐的气体输出口和所述沼气收集设备的气体输入口连通，所述絮凝脱水设备的液体输入口连接至所述湿式厌氧发酵罐的沼液输出口，所述絮凝脱水设备用于将所述湿式厌氧发酵罐产生的沼液絮凝脱水，所述污泥泵的输入口连接至所述絮凝脱水设备的沼泥输出口，所述污泥泵的输出口连接至所述干式厌氧发酵罐的进料口，所述污泥泵用于将所述絮凝脱水设备产生的沼泥输送至所述干式厌氧发酵罐。

优选地，所述干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括渣浆泵，所述渣浆泵的输入口和所述固液分离设备的分离物输出口连通，所述渣浆泵的输出口与所述湿式厌氧发酵罐的液体输入口连通，所述渣浆泵用于将所述固液分离设备的分离物泵送至所述湿式厌氧发酵罐。

优选地，所述沼气收集设备为沼气柜。

其中，所述物料输送设备为空气动力物料输送设备。

其中，所述固液分离设备为压榨过滤式分离机。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，干式厌氧发酵罐对含水率较低的有机废弃物进行第一次干式厌氧发酵产生沼气，物料输送设备将第一次厌氧发酵过程产生的沼渣输送至固液分离设备进行固液分离，分离物被输送至湿式厌氧发酵罐进行第二次湿式厌氧发酵产生沼气。该干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置设计合理，结构简单，对含水率较低的有机废弃物进行两次发酵，不仅大大地提高了有机废弃物的能源转化率，而且最大限度地减少了二氧化碳排放量，更好地保护环境。与此同时，含水率较高的有机废弃物在湿式厌氧发酵罐中进行湿式厌氧发酵产生沼气，且湿式厌氧发酵罐产生的沼液经过絮水脱凝后回流至干式厌氧发酵罐进行再一次的厌氧发酵。干式厌氧发酵技术和湿式厌氧发酵技术的有效结合，能对含水率较低的有机废弃物和含水率较高的有机废弃物同时进行厌氧发酵，既具有较高的有机质转化率和较高的容积产气率，又使得整个厌氧发酵过程具有更好的耐物料冲击特性，适用范围广泛。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2提供的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例3提供的干湿联合厌氧发酵生产沼气的方法的流程图。

图中：1-干式厌氧发酵罐；11-干式厌氧发酵罐的沼渣输出口；12-干式厌氧发酵罐的气体输出口；13-干式厌氧发酵罐的进料口；2-物料输送设备；21-物料输送设备的进料口；22-物料输送设备的出料口；3-固液分离设备；31-固液分离设备的进料口；32-固液分离设备的分离物输出口；33-固液分离设备的残渣输出口；4-湿式厌氧发酵罐；41-湿式厌氧发酵罐的液体输入口；42-湿式厌氧发酵罐的进料口；43-湿式厌氧发酵罐的沼液输出口；44-湿式厌氧发酵罐的气体输出口；5-沼气收集装置；51-沼气收集装置的第一气体输入口；52-沼气收集装置的第二气体输入口；6-絮水脱凝设备；61-絮水脱凝设备的液体输入口；62-絮水脱凝设备的沼泥输出口；63-絮水脱凝设备的污水输出口；71-第一预处理设备；711-第一预处理设备的输出口；72-第二预处理设备；721-第二预处理设备的输出口；8-渣浆泵；81-渣浆泵的输入口；82-渣浆泵的输出口；9-污泥泵；91-污泥泵的输入口；92-污泥泵的输出口；10-污水处理设备；101-污水处理设备的输入口。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，其包括第一预处理设备71、干式厌氧发酵罐1和沼气收集设备5，其中，第一预处理设备71设置有输出口711，干式厌氧发酵罐1设置有进料口13、气体输出口12和沼渣输出口11。沼气收集设备5设置有第一气体输入口51和第二气体输入口52，优选的，沼气收集设备可以为但不限于沼气柜。第一预处理设备71的输出口711连接至干式厌氧发酵罐1的进料口13，干式厌氧发酵罐1的气体输出口12和沼气收集设备5的第一气体输入口51连通。干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括物料输送设备2、固液分离设备3、第二预处理设备72和湿式厌氧发酵罐4。优选地，物料输送设备2可以但不限于空气动力物料输送设备。物料输送设备2设置有进料口21和出料口22，固液分离设备3设置有进料口31、分离物输出口32和残渣输出口33，固液分离设备3的残渣输出口33用于排出固液分离过程中产生的第一残渣。第二预处理设备72设置有输出口721，湿式厌氧发酵罐4设置有进料口42、液体输入口41、沼液输出口43和气体输出口44，湿式厌氧发酵罐4沼液输出口43用以排出湿式厌氧发酵过程中产生的废弃物-沼液。物料输送设备2用于将干式厌氧发酵罐1产生的沼渣输送给固液分离设备3，且物料输送设备2的进料口21连接至干式厌氧发酵罐1的沼渣输出口11，物料输送设备2的出料口22连接至固液分离设备3的进料口31。固液分离设备3用于将沼渣分离出残渣和分离物，需要说明的是，本实用新型中由固液分离设备3过滤分离出的分离物为浓沼液，且浓沼液的含水率为85％-92％。优选地，固液分离设备3为压榨过滤式分离机。固液分离设备3的分离物输出口32连接至湿式厌氧发酵4的液体输入口41。湿式厌氧发酵罐4用于将第二发酵原料进行湿式厌氧发酵，且湿式厌氧发酵罐4的进料口42连接至第二预处理设备72的输出口721，且湿式厌氧发酵罐4的气体输出口44和沼气收集设备5的第二气体输入口52连通。干式厌氧发酵技术和湿式厌氧发酵技术的有效结合，能对含水率较低的有机废弃物和含水率较高的有机废弃物同时进行厌氧发酵，既具有较高的有机质转化率，又具有较高的容积产气率，适用范围广泛。

在本实施例中，干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括絮凝脱水设备6和污泥泵9，絮凝脱水设备6用于将湿式厌氧发酵罐4产生的沼液絮凝脱水，污泥泵9用于将絮凝脱水设备6产生的沼泥输送至干式厌氧发酵罐1。絮凝脱水设备6设置有液体输入口61、污水输出口63和沼泥输出口62，絮凝脱水设备6的液体输入口61连接至湿式厌氧发酵罐4的沼液输出口43。絮凝脱水过程产生的污水由絮凝脱水设备6的污水输出口63排出。絮凝脱水过程产生的沼泥由絮凝脱水设备6的沼泥输出口62输出，经由污泥泵9泵送至干式厌氧发酵罐1。污泥泵9设置有输入口91和输出口92，污泥泵9的输入口91连接至絮凝脱水设备6的沼泥输出口62，污泥泵9的输出口92连接至干式厌氧发酵罐1的进料口13。干式厌氧发酵罐1产生的沼渣经过固液分离后进入湿式厌氧发酵罐4，湿式厌氧发酵罐4产生的沼液经过絮水脱凝后生成沼泥，沼泥回流至干式厌氧发酵罐1，这使得整个厌氧发酵过程具有更好的耐物料冲击特性。

在一个更为优选的实施例中，干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括渣浆泵8，渣浆泵8用于将固液分离设备3的分离物泵送至湿式厌氧发酵罐4，且渣浆泵8设置有输入口81和输出口82，渣浆泵8的输入口81和固液分离设备3的分离物输出口32连通，渣浆泵8的输出口82与湿式厌氧发酵罐4的液体输入口41连通。渣浆泵8具有水利性能优良，磨损率低，流道宽畅抗堵塞性能好等特点，因固液分离设备3的分离物含有一定比例固体颗粒，故使用渣浆泵8使得整个泵送过程更易操作，且不易堵塞泵体。

使用本实施例提供的干湿联合厌氧发酵生产沼气装置时，首先，将有机废弃物分为含水率不高于75％的有机废弃物和含水率高于75％的有机废弃物两类。含水率不高于75％的有机废弃物经过第一预处理设备71进行预处理后生成第一发酵原料。需要说明的是，第一发酵原料粒径不大于30mm，含水率不高于75％，干基中灰分含量不高于25％。同时，含水率高于75％的有机废弃物经过第二预处理设备72进行预处理后生成第二残渣和第二发酵原料，第二残渣输送至第一预处理设备71进行再次预处理后生成第一发酵原料。此过程中，将第二预处理设备72预处理产生的第二残渣输送给第一预处理设备71再次预处理后作为第一发酵原料重复利用，第二残渣的重复利用减少厌氧发酵过程中产生的垃圾，提高了有机废弃物的利用率，既更好地保护了环境，又提高了能源的转化率。

其次，将第一发酵原料输送至干式厌氧发酵罐1进行干式厌氧发酵。第一发酵原料经过干式厌氧发酵产生沼气和沼渣。优选地，干式厌氧发酵罐内的含水率控制在82％以下，干式厌氧发酵的温度为25-35℃，水力停留时间为15-25天；沼气输送至沼气收集设备5，沼渣通过物料输送设备2输送至固液分离设备3。利用固液分离设备3对沼渣进行固液分离，产生分离物和第一残渣。优选地，固液分离设备3的过滤孔径为3-6mm，残渣的含水率为55％-65％，分离物的含水率为85％-92％；将分离物输送至湿式厌氧发酵罐4，将第一残渣从固液分离设备排出后作填埋或焚烧处理。因为固液分离过程产生的第一残渣主要成分为塑料、纤维、木竹及砂石，所以将第一残渣送入填埋场或生活垃圾焚烧厂进行处理为最佳的处理方式。分离物以及第二发酵原料在湿式厌氧发酵罐4进行厌氧发酵后产生沼气和沼液，将沼气输送至沼气收集设备5，将沼液从湿式厌氧发酵罐4输出。对含水率不高于75％的有机废弃物进行两次发酵，不仅大大的提高了有机废弃物的能源转化率，而且最大限度的减少了二氧化碳排放量，更好的保护环境。优选地，湿式厌氧发酵罐内的含水率控制在88％以上，湿式厌氧发酵的温度为25-35℃，水力停留时间为8-15天。

第二发酵原料在湿式厌氧发酵过程中产生了废弃物-沼泥，本实用新型将沼泥作为酸碱缓冲物和接种物即第一发酵原料进行再一次的厌氧发酵，这充分利用了湿式厌氧发酵过程产生的废弃物，一方面减少了干式厌氧发酵过程的酸碱缓冲物和接种物的使用量，节约资源；另一方面，也减少了厌氧发酵过程对环境的污染。

干法厌氧发酵和湿法厌氧发酵两种技术的有机结合，实现了对含水率较低的有机废弃物和含水率较高的有机废弃物同时进行厌氧发酵，这使得本实用新型同时具备较高的有机质转化率和较高的有机负荷。干式厌氧发酵罐产生的沼渣经过固液分离后进入湿式厌氧发酵罐，湿式厌氧发酵罐产生的沼液经过絮水脱凝后生成沼泥，沼泥回流至干式厌氧发酵罐，这使得整个厌氧发酵过程具有更好的耐物料冲击特性，适用范围广泛。本实用新型既大大地提高了能源转化率，又减少了厌氧发酵过程中产生的废弃物对环境的污染，也很好的提高了厌氧发酵过程的耐物料冲击特性，这使得本实用新型具有更好的社会效益和经济效益。

目前，各个城市开始建设综合化的环保产业园区对各类有机物进行处理，这要求处理装置具有更好的适应性，因此，干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置能够适用于对城市各类有机废弃物的处理，应用前景更好。

实施例2

本实施例提供另一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，其结构与实施例1基本相同，下面仅对不同部分进行描述。

如图2所示，在本实施例中，干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括污水处理设备10，絮水脱凝设备6的污水输出口63连接至污水处理设备10的输入口101。经过污水处理设备10处理过的污水可以被重复使用。厌氧发酵过程中水资源的重复利用，既节约了大量的水资源，又减少了厌氧发酵过程对环境的污染，更好地保护了环境。

实施例3

本实施例提供一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的方法。如图3所示，干湿联合厌氧发酵生产沼气的方法包括以下步骤：

步骤S1，含水率不高于75％的有机废弃物经过第一预处理设备71进行预处理后生成第一发酵原料，其中，第一发酵原料粒径不大于30mm，含水率不高于75％，干基中灰分含量不高于25％。将第一发酵原料输送至干式厌氧发酵罐1进行干式厌氧发酵。优选地，通过液压柱塞泵或螺旋输送机将第一发酵原料输送至干式发酵反应罐。第一发酵原料经过干式厌氧发酵产生沼气和沼渣。优选地，干式厌氧发酵罐1内的含水率控制在82％以下，干式厌氧发酵的温度为25-35℃，水力停留时间为15-25天。

步骤S2，沼气被输送至沼气收集设备5，沼渣通过物料输送设备2被输送至固液分离设备3。

步骤S3，利用固液分离设备3对沼渣进行固液分离，产生分离物和第一残渣。

优选地，固液分离设备3的过滤孔径为3-6mm，残渣的含水率为55％-65％，分离物的含水率为85％-92％。

步骤S4，将分离物输送至湿式厌氧发酵罐4，将第一残渣进行填埋或焚烧处理。

步骤S5，含水率高于75％的有机废弃物经过第二预处理设备72进行预处理后生成第二残渣和第二发酵原料，将第二残渣输送至第一预处理设备71，将第二发酵原料输送至湿式厌氧发酵罐4；将第二预处理设备72预处理产生的第二残渣输送给第一预处理设备71再次预处理后作为第一发酵原料重复利用，第二残渣的重复利用减少了厌氧发酵过程中产生的垃圾，提高了有机废弃物的利用率，即更好地的保护了环境，又增加了能源的转化率。分离物和第二发酵原料在湿式厌氧发酵罐4中进行湿式厌氧发酵后产生沼气和沼液，将沼气输送至沼气收集设备5，将沼液从湿式厌氧发酵罐4输出。优选地，湿式厌氧发酵罐4内的含水率控制在88％以上，湿式厌氧发酵的温度为25-35℃，水力停留时间为8-15天。对含水率不高于75％的有机废弃物进行两次发酵，不仅大大地提高了有机废弃物的能源转化率，而且最大限度地减少了二氧化碳排放量，更好地保护了环境。

步骤S6，从湿式厌氧发酵罐输出的沼液经过絮凝脱水处理后，产生污水和沼泥，沼泥作为酸碱缓冲物和接种物即第一发酵原料被污泥泵输送至干式厌氧发酵罐进一步厌氧发酵，同时，将污水进行净化处理。酸碱缓冲物和接种物被作为第一发酵原料再一次进入干式厌氧发酵的过程，这充分利用了湿式厌氧发酵过程产生的废弃物，一方面减少了干式厌氧发酵过程的酸碱缓冲物和接种物的使用量，节约资源；另一方面，也减少了对环境的污染。

干法厌氧发酵和湿法厌氧发酵两种技术有机结合，使得干湿联合厌氧发酵生产沼气的方法同时具备了较高的有机质转化率和较高的有机负荷。由于干式厌氧发酵过程产生的沼渣进入湿式厌氧发酵过程，湿式厌氧发酵过程产生的沼液回流至干式厌氧发酵过程，这使整个厌氧发酵过程具有更好的耐物料冲击特性，适用范围更广泛。

本实用新型适用于对含水率不同的各类有机固体废弃物的厌氧发酵的处理，可广泛应用于城市生活垃圾、餐厨垃圾、园林垃圾和脱水污泥等城市有机废弃物的厌氧发酵或多种固体废弃物的混合厌氧发酵。本实用新型也可应用于秸秆、畜禽粪便等农业废弃物的处理。生活垃圾等各类含水率较低的有机废弃物(含水率低于75％)经过破碎或挤压预处理后经进料系统进入干式厌氧发酵系统进行干式厌氧发酵，干式厌氧发酵后的沼渣通过固液分离设备去除干渣后的分离物送入湿式厌氧发酵系统进行湿式厌氧发酵。干湿联合厌氧发酵生产沼气的方法能够同时处理含水率不同的各类有机废弃物，提高了有机质转化效率，特别适用于城市有机废弃物综合处理园区的垃圾综合处理，同时，有机废弃物的综合处理节约了大量的建设用地，有着良好的经济效益和社会效益。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，包括第一预处理设备、干式厌氧发酵罐和沼气收集设备，所述第一预处理设备的输出口连接至所述干式厌氧发酵罐的进料口，所述干式厌氧发酵罐的气体输出口和所述沼气收集设备的气体输入口连通，其特征在于，所述干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括物料输送设备、固液分离设备、第二预处理设备、湿式厌氧发酵罐、絮凝脱水设备和污泥泵，所述物料输送设备的进料口连接至所述干式厌氧发酵罐的沼渣输出口，所述物料输送设备的出料口连接至所述固液分离设备的进料口，所述物料输送设备用于将所述干式厌氧发酵罐产生的沼渣输送给所述固液分离设备，所述固液分离设备的分离物输出口连接至所述湿式厌氧发酵罐的液体输入口，所述固液分离设备用于将所述沼渣分离出残渣和分离物，所述湿式厌氧发酵罐的进料口连接至所述第二预处理设备的输出口，且所述湿式厌氧发酵罐的气体输出口和所述沼气收集设备的气体输入口连通，所述絮凝脱水设备的液体输入口连接至所述湿式厌氧发酵罐的沼液输出口，所述絮凝脱水设备用于将所述湿式厌氧发酵罐产生的沼液絮凝脱水，所述污泥泵的输入口连接至所述絮凝脱水设备的沼泥输出口，所述污泥泵的输出口连接至所述干式厌氧发酵罐的进料口，所述污泥泵用于将所述絮凝脱水设备产生的沼泥输送至所述干式厌氧发酵罐。

2.如权利要求1所述的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，其特征在于，所述干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置还包括渣浆泵，所述渣浆泵的输入口和所述固液分离设备的分离物输出口连通，所述渣浆泵的输出口与所述湿式厌氧发酵罐的液体输入口连通，所述渣浆泵用于将所述固液分离设备的分离物泵送至所述湿式厌氧发酵罐。

3.如权利要求1所述的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，其特征在于，所述沼气收集设备为沼气柜。

4.如权利要求1所述的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，其特征在于，所述物料输送设备为空气动力物料输送设备。

5.如权利要求1所述的干湿联合厌氧发酵生产沼气的装置，其特征在于，所述固液分离设备为压榨过滤式分离机。