CN211367572U - 一种两相厌氧发酵产沼气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种两相厌氧发酵产沼气系统，解决了沼气高温发酵经常出现热源供应不足的问题。本实用新型包括水解酸化装置、发酵产气装置、沼气发电装置和余热循环系统；余热循环系统包括设在沼气发电装置内的余热回收装置，余热回收装置与设在沼气发电装置外部的送热水管连接，发酵产气装置和水解酸化装置内均设有恒温加热系统，水解酸化装置内的恒温加热系统的进水口II与送热水管连接，水解酸化装置内的恒温加热系统的出水口II与回水管连接；发酵产气装置内的恒温加热系统的进水口I与送热水管连接，发酵产气装置内的恒温加热系统的出水口I与回水管连接；回水管与余热回收装置的送水口相连接。

Description

一种两相厌氧发酵产沼气系统

技术领域

本实用新型涉及环境工程和能源技术领域，特别是指一种两相厌氧发酵产沼气系统。

背景技术

随着人们对生活垃圾中资源的认识的不断深入，将其通过分类而获得的有机物用于发酵而产生沼气的研究不断增加，但多数停留在单相厌氧发酵，在应用推广中有诸多问题出现，单相厌氧发酵容易出现酸败现象，导致发酵受阻，另外一个方面是多数采用中温发酵，导致发酵周期长，发酵后产生的沼渣微生物数量多，后续处理较为繁琐，并且采用高温发酵会出现热源供应不足等问题。

实用新型内容

为了解决背景技术中所存在的沼气高温发酵经常出现热源供应不足的问题，本实用新型提出了一种两相厌氧发酵产沼气系统。

本实用新型的技术方案是：一种两相厌氧发酵产沼气系统，包括水解酸化装置、发酵产气装置、沼气发电装置和余热循环系统；水解酸化装置的上部连接有气体循环管I，气体循环管I的另一端与发酵产气装置连接，发酵产气装置的上部连接有气体循环管II，气体循环管II的另一端与沼气发电装置连接；余热循环系统包括设在沼气发电装置内的余热回收装置，余热回收装置与设在沼气发电装置外部的送热水管连接，发酵产气装置和水解酸化装置内均设有恒温加热系统，水解酸化装置内的恒温加热系统的进水口II与送热水管连接，水解酸化装置内的恒温加热系统的出水口II与回水管连接；发酵产气装置内的恒温加热系统的进水口I与送热水管连接，发酵产气装置内的恒温加热系统的出水口I与回水管连接；回水管与余热回收装置的送水口相连接。

所述水解酸化装置包括水解罐体，水解罐体的上部设有用于喷淋水解液的喷淋装置I，水解罐体上连接有用于输送分解后的有机质溶出液的物料循环管，物料循环管的另一端与发酵产气装置连接，物料循环管上设有液体泵，水解罐体内设有用于搅拌装置I，水解罐体上设有进料口，水解罐体的底部设有排渣口I。

所述发酵产气装置包括发酵罐体，发酵罐体的上部设有用于喷淋产甲烷菌液的喷淋装置II，发酵罐体内设有用于搅拌装置II，发酵罐体的底部设有排渣口II。

所述搅拌装置I包括固定设在水解罐体顶部的电机I，搅拌装置I内设有与电机I的输出轴固定连接的搅拌杆I；喷淋装置I包括环形管，环形管连接有通向水解罐体外部的直管，环形管通过吊环设在水解罐体内，环形管下部设有若干个喷淋头，搅拌杆II位于环形管内。

所述喷淋装置II的结构、安装方式与喷淋装置I相同；搅拌装置II的结构、安装方式均与搅拌装置I相同。

所述沼气发电装置包括发电室和设在余热回收装置包括的沼气发电机组，余热回收装置包括环绕沼气发电机组设置的余热回收水管，余热回收水管的进水口与自来水供水系统相连接，余热回收水管的进水口的后方设有截止阀；回水管的出水口与余热回收水管的进水口连接，回水管上设有提升泵，余热回收水管的出水口与送热水管连接，送热水管上设有热水泵；气体循环管II与沼气发电机组的吸气口连接。

所述发酵产气装置内的恒温加热系统包括换热水管I，换热水管I螺旋盘绕设在发酵罐体的内壁上，换热水管I的进水口与送热水管相连接，送热水管上设有加热器I，加热器I位于换热水管I的进水口和余热回收水管的出水口之间，换热水管I的出水口与回水管连接。

所述发酵罐体内设有温度传感器I，温度传感器I和加热器I均与温度控制器I电连接。

所述水解酸化装置的恒温加热系统包括换热水管II，换热水管II螺旋盘绕设在水解罐体的内壁上，换热水管II的进水口与送热水管相连接，送热水管上设有加热器II，加热器II位于换热水管II的进水口和换热水管I的进水口之间，换热水管II的出水口与回水管连接。

所述水解罐体内设有温度传感器II，温度传感器II和加热器II均与温度控制器II电连接。

本实用新型的优点：本实用新型采用是在水解酸化装置中进行行产酸阶段，

在发酵产气装置内进行产气阶段，把产酸阶段和产气阶段进行两相分离独立进行，可以为产酸菌和产甲烷菌提供各自所需的最佳条件，避免了单相厌氧发酵工艺中微生物之间以及环境对微生物的抑制作用。通过沼气发电系统内的余热回收装置为发酵装置提供热源，减少了能量损失、节省了成本。本实用新型相比单相厌氧发酵反应器更能充分发挥微生物的活性，提高处理效果，而且系统结构设计简单合理，具有发酵产气率高、原料利用充分以及沼渣微生物含量少的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统示意图。

图中，1、水解酸化装置，101、排渣口I，2、进料口，3、喷淋装置I，4、搅拌装置I，5、气体循环管I，6、物料循环管，7、液体泵，8、发酵产气装置，801、排渣口II，9、喷淋装置II，10、搅拌装置II，11、出液口，12、气体循环管II，13、沼气发电装置，14、沼气发电机组，15、余热回收水管，16、送热水管，17、加热器I，18、热水泵，19、加热器II，20、换热水管II，21、回水管，22、温度控制器II，23、换热水管I，24、温度控制器I，25、提升泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：一种两相厌氧发酵产沼气系统，如图1所示，包括水解酸化装置1、发酵产气装置8、沼气发电装置13和余热循环系统；水解酸化装置1包括水解罐体，水解罐体的上部设有用于喷淋水解液的喷淋装置I3，喷淋装置I3包括环形管，环形管连接有通向水解罐体外部的直管，环形管通过吊环设在水解罐体内，环形管下部设有若干个喷淋头，搅拌杆II位于环形管内。水解液内包含水解菌群和产酸菌群，水解罐体上连接有用于输送分解后的有机质溶出液的物料循环管6，物料循环管6的另一端与发酵产气装置8连接，物料循环管6上设有液体泵7，水解罐体内设有用于搅拌装置I4，搅拌装置I4包括固定设在水解罐体顶部的电机I，搅拌装置I4内设有与电机I的输出轴固定连接的搅拌杆I；水解罐体上设有进料口2，水解罐体的底部设有排渣口I101。水解酸化装置1的上部连接有气体循环管I5，气体循环管I5的另一端与发酵产气装置8连接。

发酵产气装置8包括发酵罐体，发酵罐体的上部设有用于喷淋产甲烷菌液的喷淋装置II9，发酵罐体内设有用于搅拌装置II10，喷淋装置II9的结构、安装方式与喷淋装置I3相同；搅拌装置II10的结构、安装方式均与搅拌装置I4相同。发酵罐体的底部设有排渣口II801。发酵产气装置8的上部连接有气体循环管II12，气体循环管II12的另一端与沼气发电装置13连接；沼气发电装置13包括发电室和设在余热回收装置包括的沼气发电机组14，余热回收装置包括环绕沼气发电机组14设置的余热回收水管15，余热回收水管15的进水口与自来水供水系统相连接，余热回收水管15的进水口的后方设有截止阀；回水管21的出水口与余热回收水管15的进水口连接，回水管21上设有提升泵25，余热回收水管15的出水口与送热水管16连接，送热水管16上设有热水泵18；气体循环管II12与沼气发电机组14的吸气口连接。

余热循环系统包括设在沼气发电装置13内的余热回收装置，余热回收装置与设在沼气发电装置13外部的送热水管16连接，发酵产气装置8和水解酸化装置1内均设有恒温加热系统，水解酸化装置1内的恒温加热系统的进水口II与送热水管16连接，水解酸化装置1内的恒温加热系统的出水口II与回水管21连接；水解酸化装置1的恒温加热系统包括换热水管II20，换热水管II20螺旋盘绕设在水解罐体的内壁上，换热水管II20的进水口与送热水管16相连接，送热水管16上设有加热器II19，加热器II19位于换热水管II20的进水口和换热水管I23的进水口之间，换热水管II20的出水口与回水管21连接。水解罐体内设有温度传感器II，温度传感器II和加热器II19均与温度控制器II22电连接。

发酵产气装置8内的恒温加热系统的进水口I与送热水管16连接，发酵产气装置8内的恒温加热系统的出水口I与回水管21连接。发酵产气装置8内的恒温加热系统包括换热水管I23，换热水管I23螺旋盘绕设在发酵罐体的内壁上，换热水管I23的进水口与送热水管16相连接，送热水管16上设有加热器I17，加热器I17位于换热水管I23的进水口和余热回收水管15的出水口之间，换热水管I23的出水口与回水管21连接。发酵罐体内设有温度传感器I，温度传感器I和加热器I17均与温度控制器I24电连接。

加热器I17和加热器II19可采用加热片或螺旋式的加热盘管加设在送热水管16上。通过温度控制器I24和温度控制器II20分别控制加热器I17、加热器II19的加热温度，其中水解罐体的内部温度需保证在35℃，发酵罐体的内部温度需保持在55℃。

使用时，采用批次进料，通过进料口2将底物加入水解酸化装置1中，通过余热循环系统将水解酸化装置温度控制在35℃，分解液自上而下喷淋在底物上，底物中的有机质在分解液中的水解菌群和产酸菌群的作用下产生有机质溶出液(该有机质溶出液为乙酸、丙酸或J酸等有机酸)，同时产生的气体经气体循环管I3进入发酵产气装置8，底物在水解酸化装置1停留时间3天，残渣通过排渣口I101排出；底物中分解出的有机质溶出液被液体泵7泵入发酵产气装置8中，有机质溶出液在发酵产气装置8内的停留时间为1.5天，在该时间内，余热循环系统将发酵产气装置8的温度控制在55℃，有机质溶出液在发酵产气装置8中被产甲烷菌转化为主要成分为甲烷的沼气，沼气从气体循环管II12进入沼气发电机组14，发酵产气装置8内的残渣通过排渣口II801排出。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：包括水解酸化装置（1）、发酵产气装置（8）、沼气发电装置（13）和余热循环系统；水解酸化装置（1）的上部连接有气体循环管I（5），气体循环管I（5）的另一端与发酵产气装置（8）连接，发酵产气装置（8）的上部连接有气体循环管II（12），气体循环管II（12）的另一端与沼气发电装置（13）连接；余热循环系统包括设在沼气发电装置（13）内的余热回收装置，余热回收装置与设在沼气发电装置（13）外部的送热水管（16）连接，发酵产气装置（8）和水解酸化装置（1）内均设有恒温加热系统，水解酸化装置（1）内的恒温加热系统的进水口II与送热水管（16）连接，水解酸化装置（1）内的恒温加热系统的出水口II与回水管（21）连接；发酵产气装置（8）内的恒温加热系统的进水口I与送热水管（16）连接，发酵产气装置（8）内的恒温加热系统的出水口I与回水管（21）连接；回水管（21）与余热回收装置的送水口相连接。

2.如权利要求1所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：水解酸化装置（1）包括水解罐体，水解罐体的上部设有用于喷淋分解液的喷淋装置I（3），水解罐体上连接有用于输送分解后的有机质溶出液的物料循环管（6），物料循环管（6）的另一端与发酵产气装置（8）连接，物料循环管（6）上设有液体泵（7），水解罐体内设有用于搅拌装置I（4），水解罐体上设有进料口（2），水解罐体的底部设有排渣口I（101）。

3.如权利要求2所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：发酵产气装置（8）包括发酵罐体，发酵罐体的上部设有用于喷淋产甲烷菌液的喷淋装置II（9），发酵罐体内设有用于搅拌装置II（10），发酵罐体的底部设有排渣口II（801）。

4.如权利要求3所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：搅拌装置I（4）包括固定设在水解罐体顶部的电机I，搅拌装置I（4）内设有与电机I的输出轴固定连接的搅拌杆I；喷淋装置I（3）包括环形管，环形管连接有通向水解罐体外部的直管，环形管通过吊环设在水解罐体内，环形管下部设有若干个喷淋头，搅拌杆II位于环形管内。

5.如权利要求4所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：喷淋装置II（9）的结构、安装方式与喷淋装置I（3）相同；搅拌装置II（10）的结构、安装方式均与搅拌装置I（4）相同。

6.如权利要求5所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：沼气发电装置（13）包括发电室和设在余热回收装置包括的沼气发电机组（14），余热回收装置包括环绕沼气发电机组（14）设置的余热回收水管（15），余热回收水管（15）的进水口与自来水供水系统相连接，余热回收水管（15）的进水口的后方设有截止阀；回水管（21）的出水口与余热回收水管（15）的进水口连接，回水管（21）上设有提升泵（25），余热回收水管（15）的出水口与送热水管（16）连接，送热水管（16）上设有热水泵（18）；气体循环管II（12）与沼气发电机组（14）的吸气口连接。

7.如权利要求6所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：发酵产气装置（8）内的恒温加热系统包括换热水管I（23），换热水管I（23）螺旋盘绕设在发酵罐体的内壁上，换热水管I（23）的进水口与送热水管（16）相连接，送热水管（16）上设有加热器I（17），加热器I（17）位于换热水管I（23）的进水口和余热回收水管（15）的出水口之间，换热水管I（23）的出水口与回水管（21）连接。

8.如权利要求7所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：发酵罐体内设有温度传感器I，温度传感器I和加热器I（17）均与温度控制器I（24）电连接。

9.如权利要求8所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：水解酸化装置（1）的恒温加热系统包括换热水管II（20），换热水管II（20）螺旋盘绕设在水解罐体的内壁上，换热水管II（20）的进水口与送热水管（16）相连接，送热水管（16）上设有加热器II（19），加热器II（19）位于换热水管II（20）的进水口和换热水管I（23）的进水口之间，换热水管II（20）的出水口与回水管（21）连接。

10.如权利要求9所述的一种两相厌氧发酵产沼气系统，其特征在于：水解罐体内设有温度传感器II，温度传感器II和加热器II（19）均与温度控制器II（22）电连接。

Images