CN209493572U - 反刍式秸秆厌氧发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反刍式秸秆厌氧发酵系统，包括混料罐和发酵罐，所述混料罐的底部出料口通过进料泵连通所述发酵罐的进料口，所述发酵罐的出料口通过循环泵连通所述发酵罐的回流口，所述循环泵和所述回流口之间的管路上设置管道式粉碎机。通过进料泵、循环泵和管道式粉碎机完成秸秆粉碎和液料搅拌，有效降低了沼气生产成本。

Description

反刍式秸秆厌氧发酵系统

技术领域

本实用新型涉及沼气工程领域，具体涉及一种反刍式秸秆厌氧发酵系统。

背景技术

在沼气工程中，为了获得高产气率，细菌和底物之间必须有充分的接触，通常是在发酵罐中进行全面彻底的混合。若发酵罐中混合不彻底，经过一段时间后发酵罐内物料会自动分层。在这个过程中，细菌群由于其较高密度会在较低层聚集，而分解的底物往往在较上层聚合。在这种情况下，接触面仅限于两层交接的界限，很少有降解发生。因此，需要通过搅拌发酵罐内的物料来促进微生物和底物间的接触。但是过度的机械搅拌带来较大剪应力容易破坏产乙酸细菌和产甲烷细菌的生物群落，干扰沼气的形成过程，会对厌氧分解也会产生负面影响。

为了解决该问题，在实际操作中，通常采用低转速旋转搅拌器产生较小剪应力，避免破坏菌落，同时在一定时间间隔后对发酵罐的物料进行彻底的搅拌，使物料和细菌可以充分接触，但是这种方案操作难度高，不利于工艺稳定，从而影响产气率。

另外，秸秆类沼气原料呈纤维状，不仅难以混合，而且大多数的能量都被贮存在纤维中，很难充分利用。目前，采用秸秆粉碎机进行机械粉碎物理预处理减小秸秆类原料的粒径，进而增加原料与微生物接触面积，使原料更易于微生物的侵入和分解；同时还可破坏原料坚硬的细胞壁与三素（纤维素、木质素、半纤维素）的晶体结构，使更多的可溶性组分释放出来，参与到生物降解和产甲烷过程中。但是，机械粉碎预处理是高纤维生物质秸秆类原料沼气化利用中最昂贵的步骤之一，尽管能通过增加原料的比表面积来提高沼气产量，但所需的能耗太高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种反刍式秸秆厌氧发酵系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种反刍式秸秆厌氧发酵系统，包括混料罐和发酵罐，所述混料罐的底部出料口通过进料泵连通所述发酵罐的进料口，所述发酵罐的出料口通过循环泵连通所述发酵罐的回流口，所述循环泵和所述回流口之间的管路上设置管道式粉碎机。

基于上述，所述发酵罐的侧壁设置至少两个所述进料口和至少两个所述回流口，各所述进料口和所述回流口均匀分布于所述发酵罐侧壁的某一圆周上，所述进料泵的流出端分别连接各所述进料口，所述管道式粉碎机的流出口分别连接各所述回流口。

基于上述，所述出料口位于所述回流口上方。

基于上述，所述出料口和所述回流口之间设置支路回流口，所述循环泵的流出端还连接所述支路回流口。

基于上述，该反刍式秸秆厌氧发酵系统，还包括喂料车、计量箱和秸秆输送带，所述计量箱、所述秸秆输送带和所述混料罐均位于地下，以便秸秆在所述计量箱计量后通过所述秸秆输送带进入所述混料罐，所述发酵罐位于地面。

基于上述，所述管道式粉碎机的侧面设有快开式维护孔。

一种利用所述的系统进行反刍式秸秆厌氧发酵的方法，其包括以下步骤：

将秸秆和沼液在混料罐中进行充分混合，得到混合物料；

所述混合物料通过进料泵输送至发酵罐中，静置1~30天，得到软化物料；

所述软化物料从所述发酵罐的出料口流出，再通过循环泵流向所述发酵罐的回流口，循环5~50小时。

基于上述，所述发酵罐的侧壁设置至少两个所述进料口和至少两个所述回流口，各所述进料口和所述回流口均匀分布于所述发酵罐侧壁的某一圆周上；所述混料罐和各所述进料口循环连通进行进料，每个所述进料口连通1~10小时；所述发酵罐的出料口和各所述回流口循环连通进行物料循环，每个所述回流口连通1~10小时。

基于上述，所述出料口和所述回流口之间设置支路回流口，所述循环泵的流出端还连接所述支路回流口；在所述发酵罐的出料口和各所述回流口循环连通进行物料循环之前，先将所述循环泵和所述支路回流口连通，预搅拌1~24小时。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的反刍式秸秆厌氧发酵系统将常规分散、隔离的水解、粉碎、搅拌工序以发酵罐为载体有机集成，实现了多功能联动，生产成本更低，运行效率更高。具体的，秸秆与沼液在混料罐中混合后，通过进料泵、循环泵中的旋转叶轮对秸秆进行切割，然后通过管道式粉碎机进行粉碎，以便秸秆进行生物降解，既满足沼气生产需求，也无需昂贵的大功率秸秆专用粉碎装置，极大的降低了秸秆厌氧发酵制备沼气的成本；同时通过循环泵进行物料循环，对发酵罐中的物料进行水力搅拌，与机械搅拌相比，水力搅拌更加温和，不会瞬间对发酵罐中物料产生强烈扰动，有利于细菌群分布形态的相对稳定；进一步，回流口分布于发酵罐的不同位置，且依次运行，保证了下层沉积的细菌群缓慢全分布面向上扩散，满足物料与细菌群的接触需求。

附图说明

图1 是本实用新型中反刍式秸秆厌氧发酵系统的结构示意图。

图2 是所述发酵罐的进料口和回流口的分布示意图。

图3 是所述管道式粉碎机的结构示意图。

图中：1. 喂料车；2. 计量箱；3. 秸秆输送带；4. 混料罐；5. 进料泵；6. 发酵罐；7. 循环泵；8. 管道式粉碎机；9. 支路回流口；10. 回流口；11. 主路阀门；12. 支路阀门；13.进料口；14.出料口；15. 快开式维护孔。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-3所示，一种反刍式秸秆厌氧发酵系统，包括混料罐4和发酵罐6，所述混料罐6的底部出料口通过进料泵5连通所述发酵罐6的进料口13，所述发酵罐6的出料口通过循环泵7连通所述发酵罐6的回流口，所述循环泵7和所述回流口10之间的管路上设置管道式粉碎机。本实施例中，所述管道式粉碎机的功率为1.1 kW，在其他的实施例中可根据需要选用功率为0.5~50 kW的管道式粉碎机，优选功率为1.1~5.5 kW的管道式粉碎机。

一种利用所述反刍式秸秆厌氧发酵系统进行反刍式秸秆厌氧发酵方法，其包括以下步骤：

将秸秆和沼液在混料罐4中进行充分混合，混合时间为5~100分钟，得到混合物料；根据秸秆和沼液的比例、混料罐的规格调整混合时间，优选的，所述混合时间为10~30分钟；

所述混合物料通过进料泵输送至发酵罐中，静置1~30天，得到软化物料；进料泵起到输送物料和切割秸秆的作用，静置过程秸秆得到浸泡软化，不仅可以软化秸秆的硬质纤维，降低粉碎能耗和增强粉碎效果，便于后续通过循环泵切割和管道粉碎机粉碎，无需昂贵的大功率秸秆专用粉碎装置，极大的降低了秸秆厌氧发酵制备沼气的成本；同时，静置过程也是进行水解反应的过程，具体的，静置时间可根据秸秆与沼液的情况进行选择，优选的，静置时间为3~7天；

所述软化物料不断从所述发酵罐的出料口流出，再通过循环泵流向所述发酵罐的回流口，通过循环5~50小时，完成秸秆全连续粉碎和发酵罐物料全水力搅拌。与机械搅拌相比，水力搅拌更加温和，不会瞬间对发酵罐中物料产生强烈扰动，有利于细菌群分布形态的相对稳定，提高发酵效率。

进一步，所述发酵罐6的侧壁设置至少两个所述进料口13和至少两个所述回流口10，各所述进料口13和所述回流口10均匀分布于所述发酵罐6侧壁的某一圆周上，所述进料泵5的流出端分别连接各所述进料口13，所述管道式粉碎机8的流出口分别连接各所述回流口10。

所述发酵罐6进行进料时各进料口依次连通，以便在发酵罐6的不同位置进行进料，起到一定的搅拌效果；进料后完成静置步骤，所述发酵罐6中通过循环泵7进行回流时，所述管道式粉碎机8的流出口分别和各所述回流口10依次连通，以便在不同的位置进行回流，以便搅拌和粉碎更加均匀，避免仅在一个点进行水力搅拌，无法充分的进行搅拌和粉碎。进料口13和回流口10的个数和分布可根据发酵罐6的规格进行调整，本实施例中，如图2所示，10-1~10-5为回流口，13-1~13-3为进料口，进料时进料泵5输送至进料口13-1进入发酵罐6，该过程持续1~10小时，然后切换到进料口13-2，物料由进料口13-2进入发酵罐6，该过程也持续1~10小时，最后切换到进料口13-3，物料由进料口13-3进入发酵罐6，该过程也持续1~10小时；然后再切换到进料口13-1循环操作直至进料完毕；优选的，各进料口的进料时间为1~3小时；回流时，物料自回流口10-1返回发酵罐内，该过程持续1~10小时，然后切换到回流口10-2，物料由回流口10-2返回发酵罐6，该过程也持续1~10小时，然后切换到回流口10-3，物料由回流口10-3返回发酵罐6，该过程也持续1~10小时，然后切换到回流口10-4，物料由回流口10-4返回发酵罐6，该过程也持续1~10小时，最后切换到回流口10-5，物料由回流口10-5返回发酵罐6，该过程也持续1~10小时，至此秸秆全连续粉碎和发酵罐物料全水力搅拌完成。优选的，各回流口的回流时间为1~3小时。

进一步，为了通过重力作用降低输送能耗，所述出料口14位于所述回流口10上方。

进一步，所述出料口14和所述回流口10之间设置支路回流口9，所述循环泵7的流出端还连接所述支路回流口9。以便在进行回流水力搅拌之前，所述循环泵7的流出端连通所述支路回流口9，开启支路阀门12进行预搅拌，预搅拌时间为1~24小时，然后关闭支路阀门12，开启主路阀门11，进行水力搅拌；优选的，预搅拌时间为3~5小时。

进一步，该反刍式秸秆厌氧发酵系统，还包括喂料车1、计量箱2和秸秆输送带3，以便秸秆在所述计量箱2计量后通过所述秸秆输送带3进入所述混料罐。进料时物料先进入计量箱2，若计量箱2放在地面上，喂料车1需要较长的臂展，为了进料方便，所述计量箱2、所述秸秆输送带3和所述混料罐均位于地下，所述发酵罐位于地面。

进一步，所述管道式粉碎机8的侧面设有快开式维护孔15，以便定时清理，避免秸秆堵塞。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种反刍式秸秆厌氧发酵系统，其特征在于：包括混料罐和发酵罐，所述混料罐的底部出料口通过进料泵连通所述发酵罐的进料口，所述发酵罐的出料口通过循环泵连通所述发酵罐的回流口，所述循环泵和所述回流口之间的管路上设置管道式粉碎机。

2.根据权利要求1所述的反刍式秸秆厌氧发酵系统，其特征在于：所述发酵罐的侧壁设置至少两个所述进料口和至少两个所述回流口，各所述进料口和所述回流口均匀分布于所述发酵罐侧壁的某一圆周上，所述进料泵的流出端分别连接各所述进料口，所述管道式粉碎机的流出口分别连接各所述回流口。

3.根据权利要求1或2所述的反刍式秸秆厌氧发酵系统，其特征在于：所述出料口位于所述回流口上方。

4.根据权利要求3所述的反刍式秸秆厌氧发酵系统，其特征在于：所述出料口和所述回流口之间设置支路回流口，所述循环泵的流出端还连接所述支路回流口。

5.根据权利要求4所述的反刍式秸秆厌氧发酵系统，其特征在于：还包括喂料车、计量箱和秸秆输送带，所述计量箱、所述秸秆输送带和所述混料罐均位于地下，以便秸秆在所述计量箱计量后通过所述秸秆输送带进入所述混料罐，所述发酵罐位于地面。

6.根据权利要求4或5所述的反刍式秸秆厌氧发酵系统，其特征在于：所述管道式粉碎机的侧面设有快开式维护孔。