CN210419948U

CN210419948U - 一体多段拱桥形干式发酵装置

Info

Publication number: CN210419948U
Application number: CN201920664540.8U
Authority: CN
Inventors: 吴秀华; 杜长河; 李秀福; 辜晓川
Original assignee: Qingdao Gaoxiao Information Industry Corp Ltd
Current assignee: Qingdao Gaoxiao Information Industry Corp Ltd
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2029-05-10

Abstract

本实用新型涉及一种一体多段拱桥形干式发酵装置，包括进料口、一体多段拱桥形干式厌氧反应器、加热设备、沼液回流喷淋设备、搅拌推料装置和出料单元；其中，所述进料口包括螺杆泵，所述一体多段拱桥形干式厌氧反应器包括拱桥和集液槽，所述加热设备包括水箱、加热水泵、热水进水管、加热盘管和热水回水管，所述沼液回流喷淋设备包括沼液回流管、沼液回流泵、喷淋补充液管、喷淋补充液泵、喷淋管和喷淋头，所述搅拌推料装置包括电机。该实用新型装置具有以下优点：(1)进出料方便。(2)反应罐内物料搅拌充分、混合充分，物料受热均匀。(3)兼具两个发酵罐体分段反应和一个发酵罐体经济集约的功能。

Description

一体多段拱桥形干式发酵装置

技术领域

本实用新型属于干式厌氧发酵技术领域，具体涉及一种一体多段拱桥形干式发酵装置。

背景技术

干式厌氧发酵技术为近年来新兴研究热点，具有预处理成本低、自身能耗低、废水产生量少、产物含硫量低等优点：但是与湿式厌氧发酵技术性比，原料在高含固率条件下进行，物料的输送、搅拌、反应罐的启停和气密性条件更为苛刻。

现有的干式厌氧发酵装置包括仓库式发酵、立罐式发酵和卧罐式发酵，发酵装置都包含进料口、发酵罐体和出料口，发酵罐体多为同段式发酵，即物料的水解酸化和产甲烷在同一条件下进行，水解酸化和产甲烷的温度相同、PH值相同、含水率也相同。根据厌氧发酵的原理，水解酸化的最佳PH值为5.5左右，产甲烷的最佳PH值为7.5左右，而且水解酸化时的最佳含水率要高于产甲烷时的最佳含水率，因此，所述发酵罐将水解酸化和发酵产甲烷混在一起进行的产气速率和产气率不高，发酵的时间较长。

现有的干式厌氧发酵装置中也包含多段式发酵，将酸化水解和产甲烷阶段放置在不同的罐体中进行，从而单独控制发酵的温度、PH值和含水率等条件，但是两个罐体无疑会增大设备投资，占地面积也会增大，因此在实际工程中，分体式多段发酵装置应用较少。

实用新型内容

本实用新型基于以上背景，设计一种一体分段式发酵装置，兼具两罐式分段式发酵和单罐式混合发酵的优点。一体多段拱桥形干式发酵装置，即在同一发酵罐内，通过拱桥形坡度作用，将水解酸化和发酵产甲烷分开，既分别单独控制每段发酵条件如PH 和含水率，同时也共用一个罐体、共用一套加热设备和搅拌推进设备，从而在考虑经济成本的同时，使干式发酵更为彻底，以提高干式发酵的产气率和产气速率。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种一体多段拱桥形干式发酵装置，包括进料口、一体多段拱桥形干式厌氧反应器、加热设备、沼液回流喷淋设备、搅拌推料装置和出料单元；其中，所述进料口包括螺杆泵，所述一体多段拱桥形干式厌氧反应器包括拱桥和集液槽，所述加热设备包括水箱、加热水泵、热水进水管、加热盘管和热水回水管，所述沼液回流喷淋设备包括沼液回流管、沼液回流泵、喷淋补充液管、喷淋补充液泵、喷淋管和喷淋头，所述搅拌推料装置包括电机。一种一体多段拱桥形干式发酵装置利用拱桥形设计将罐体分成两段，前五分之一段为水解酸化段，后五分之四为发酵产甲烷段，罐内设备分上、中、下三层布置，上层分别设置水解产酸段和产甲烷段的喷淋设备，中层装有螺旋推进式搅拌装置，下层设有产酸段和产甲烷段两段沼液回流设备，热水加热设备加热盘管置于反应罐的上部且位于喷淋头上部。

进一步地，所述一体多段拱桥形干式发酵装置通过拱桥形设计将发酵罐体分为前后两段，以拱形凸出顶点为界限，自然顺滑的将罐体分为两段，前段为酸化水解阶段，后段为产甲烷段，从而一个罐体同时实现水解罐和发酵罐两个罐体的功能。

进一步地，一体多段拱桥形干式发酵装置底部拱形两端分别设置水解酸化段沼液回流设备和发酵产甲烷段沼液回流设备，所述沼液回流系统采用自动控制。

进一步地，一体多段拱桥形干式发酵装置中部安置螺旋推进式搅拌器，所述螺旋推进式搅拌器连接自控电机。

进一步地，一体多段拱桥形干式发酵装置上部分别设有水解酸化段喷淋设备和发酵产甲烷段喷淋设备。

进一步地，所述喷淋设备中的喷淋头采用360°旋转喷头，喷头喷淋时，水解酸化段的喷淋头与产甲烷段的喷淋头方向相反。

进一步地，一体多段拱桥形干式发酵装置顶部铺设加热盘管，加热系统冬季启动。

本实用新型工作原理如下：

(1)从发酵原理入手。厌氧发酵可分为三个阶段：水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段，水解酸化阶段最佳PH值为5.5左右，产甲烷段最佳PH值为7.5左右，水解酸化和产气阶段分开进行，可单独控制发酵的PH值和喷淋量，以提高发酵产气率和产气速率。

(2)充分考虑干式发酵的特点。干式发酵含固率较高，不同于湿发酵含固率较低，湿式发酵物料处于液态具有流动性，干式发酵流动性差，需要外力的搅拌和推动，因此一个发酵罐内，干式发酵相比湿式发酵更易分段进行。

(3)结合工程实际。理论上，在发酵的不同时段控制不同的条件有利于微生物的发酵。现有的沼气工程大多采用同段式发酵，即物料的水解酸化和产甲烷在同一条件下进行，水解酸化时期和产甲烷时期的温度相同、PH值相同、含水率也相同，这不利于沼气发酵的进行。少数工程也采用分段式进行，但是都是采用两个罐体，即酸化水解在一个罐内进行后，再进入另一个发酵罐内进行，但是两个罐体会增大设备投资，占地面积也会增大，因此在实际工程中，这种分段两罐式发酵方法应用较少。

该实用新型的有益效果在于：该实用新型装置具有以下优点：

(1)进出料方便。进料口在发酵罐上部，可以同时借助重力作用和螺杆泵压入作用把物料压入发酵罐内，出料口在发酵罐下部，物料发酵完后在螺旋推进式搅拌器的推动作用下，依靠重力作用从出料口排出。

(2)反应罐内物料搅拌充分、混合充分，物料受热均匀。采用螺旋推进式搅拌器，在推进物料的同时搅拌物料，使物料充分均匀接触喷淋液体

(3)兼具两个发酵罐体分段反应和一个发酵罐体经济集约的功能。一体多段拱桥形干式发酵装置，即在同一发酵罐内，通过拱桥形坡度作用，将水解酸化段和发酵产甲烷段分开，既分别单独控制每段的发酵条件如PH和含水率，同时也共用一个罐体、共用一套加热设备和搅拌推进设备，从而在考虑经济成本的同时，使干式发酵更为彻底，以提高干式发酵的产气率和产气速率。

附图说明

图1是一体多段拱桥形干式发酵装置的结构示意图；

图2是图1中A-A剖面图，意在展示一体多段拱桥形干式发酵装置顶部加热盘管的布置状况。

图中标记说明：进料口1、电动活塞11、一体多段拱桥形干式厌氧反应器2、拱桥21、集液槽22、加热设备3、水箱31、加热水泵32、热水进水管33、加热盘管34、热水回水管35、水解产酸段沼液回流设备4、沼液回流管41、沼液回流泵42、喷淋补充液管43、喷淋补充液泵44、喷淋管45、喷淋头46，发酵产甲烷段沼液回流设备5、沼液回流管51、沼液回流泵52、喷淋补充液管53、喷淋补充液泵54、喷淋管55、喷淋头 56，搅拌推料装置6、电机61和出料口7。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本实用新型。

如图1、图2所示的一体多段拱桥形干式发酵装置，包括进料口1、一体多段拱桥形干式厌氧反应器2、加热设备3、水解酸化段沼液回流喷淋设备4、发酵产甲烷段沼液回流喷淋设备5、搅拌推料装置6和出料单元7；其中，所述进料口1包括螺杆泵11，所述一体多段拱桥形干式厌氧反应器2包括拱桥21和集液槽22，所述加热设备3包括水箱31、加热水泵32、热水进水管33、加热盘管34和热水回水管35，所述沼液回流喷淋设备4和5分别是水解产酸段和产甲烷段两段的沼液回流设备，水解产酸段沼液回流设备4包括沼液回流管41、沼液回流泵42、喷淋补充液管43、喷淋补充液泵44、喷淋管45和喷淋头46，沼液回流管41与喷淋补充液管43并联、之后一起汇入喷淋管45，发酵产甲烷段沼液回流设备5与水解产酸段沼液回流设备4相同。所述搅拌推料装置6 包括电机61。一体多段拱桥形干式发酵装置2利用拱桥形21设计将罐体分成两段，前五分之一段为水解酸化段，后五分之四为发酵产甲烷段，罐内设备分上、中、下三层布置，上层分别设置水解产酸段喷淋头46和产甲烷段的喷淋头56，中层装有螺旋推进式搅拌装置6，下层设有产酸段沼液回流管41和产甲烷段两段沼液管51，热水加热设备3 中的加热盘管34置于反应罐2的上部且位于喷淋头46、56上部。进料口1中设有电动活塞11。

一体多段拱桥形干式厌氧反应器2为长方体混凝土结构，距发酵装置前壁面小段处设计拱桥21，拱桥21呈对称结构，凸出点前侧为水解酸化段，凸出点后侧为产甲烷段。

进料口1在一体多段拱桥形干式厌氧反应器2上部，可以同时借助重力作用和螺杆泵11的压力作用把物料压入一体多段拱桥形干式厌氧反应器2内。

进料后，水解产酸段沼液回流设备4和发酵产甲烷段沼液回流设备5同时启动，通过控制阀门开度调节沼液回流管和喷淋液体补充管的流量，从而控制喷淋口喷淋流量和喷淋液的PH值。喷淋时需保证水解酸化段的喷淋头与产甲烷段的喷淋头喷淋方向相反，且水解酸化段喷淋液的PH值为5.5左右，产甲烷段喷淋液的PH值为7.5左右。每天开启3次，每次持续15min。

在发酵系统沼液回流喷淋时，发酵罐体启动螺旋推进式搅拌装置6，通过自动控制电机61，每天自动开启2-3次，每次持续15-20min。

出料口在发酵罐下部，物料发酵完后在螺旋推进式搅拌器6的推动作用下，依靠重力作用从出料口7排出。

在冬季时，热水加热系统启动，热水水箱31中的热水在泵32的作用下经加热进水管道33和加热回水管道35联通加热盘管34实现对一体多段拱桥形干式厌氧发酵反应器2的加热作用。加热盘管34铺设于一体多段拱桥形干式厌氧反应器2顶部，采用中温发酵，发酵温度为35℃±2℃。

实施例1

本实施例中的一体多段拱桥形干式发酵装置采用钢筋混凝土结构，尺寸为26×6× 8m，距发酵装置前壁面1m处设计10m长拱桥，拱桥下部采用钢筋混泥土填实，拱桥呈对称结构，凸出点前侧为水解酸化段长6m，凸出点后侧为产甲烷段长20m，水解酸化段容积268m3，产甲烷段容积940m³。

2、发酵原料：发酵原料为玉米秸秆和牛粪，玉米秸秆粉碎至5-8mm，和牛粪混合进料，每天进料量为20吨牛粪和10吨玉米秸秆。

3、反应条件：水解酸化PH值5.5；甲烷发酵PH值7.5。采用中温发酵，发酵温度为35℃±2℃。

4、进料：采用间歇式进料方式，每天进料2-3一次，通过螺杆泵作用，将物料反应罐上部入口处压入罐内。

5、回流喷淋：进料后，沼液回流泵和补充液泵开启，沼液回流管串联喷淋补充液管并入喷淋管道与之串联，喷淋管上安装可360°旋转喷头，水解酸化段的喷淋头与产甲烷段的喷淋头喷淋方向相反，喷淋量依发酵原料含固率自动调节。回流喷淋设备每天开启3次，每次持续15min。

6、搅拌推进：当启动回流喷淋设备时，启动螺旋推进式搅拌装置，通过自控系统，每天自动开启2-3次，每次持续15-20min。

7、加热：加热只在冬季进行，外界热水进入水箱，水箱中的热水在泵的作用下经加热盘管换热作用实现对一体多段拱桥形干式厌氧反应器的加热作用。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：包括进料口、一体多段拱桥形干式厌氧反应器、加热设备、沼液回流喷淋设备、搅拌推料装置和出料单元；所述进料口包括螺杆泵，所述一体多段拱桥形干式厌氧反应器包括拱桥和集液槽，所述加热设备包括水箱、加热水泵、热水进水管、加热盘管和热水回水管，所述沼液回流喷淋设备包括沼液回流管、沼液回流泵、喷淋补充液管、喷淋补充液泵、喷淋管和喷淋头，所述搅拌推料装置包括电机；一体多段拱桥形干式发酵装置利用拱桥形设计将罐体分成两段，前五分之一段为水解酸化段，后五分之四为发酵产甲烷段，罐内设备分上、中、下三层布置，上层分别设置水解产酸段和产甲烷段的喷淋设备，中层装有螺旋推进式搅拌装置，下层设有产酸段和产甲烷段两段沼液回流设备，热水加热设备加热盘管置于反应罐的上部且位于喷淋头上部。

2.根据权利要求1所述的一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：所述一体多段拱桥形干式发酵装置通过拱桥形设计将发酵罐体分为前后两段，以拱形凸出顶点为界限，自然顺滑的将罐体分为两段，前段为酸化水解阶段，后段为产甲烷段，从而一个罐体同时实现水解罐和发酵罐两个罐体的功能。

3.根据权利要求1所述的一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：一体多段拱桥形干式发酵装置底部拱形两端分别设置水解酸化段沼液回流设备和发酵产甲烷段沼液回流设备，所述沼液回流系统采用自动控制。

4.根据权利要求1所述的一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：一体多段拱桥形干式发酵装置中部安置螺旋推进式搅拌器，所述螺旋推进式搅拌器连接自控电机。

5.根据权利要求1所述的一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：一体多段拱桥形干式发酵装置上部分别设有水解酸化段喷淋设备和发酵产甲烷段喷淋设备。

6.根据权利要求1所述的一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：所述喷淋设备中的喷淋头采用360°旋转喷头，喷头喷淋时，水解酸化段的喷淋头与产甲烷段的喷淋头方向相反。

7.根据权利要求1所述的一体多段拱桥形干式发酵装置，其特征在于：一体多段拱桥形干式发酵装置顶部铺设加热盘管，加热系统冬季启动。