CN213141772U - 厌氧发酵系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种厌氧发酵系统，其包含一厌氧发酵槽用以容置并分解废弃物以产生发酵气体；一外置式循环泵是连接厌氧发酵槽，并通过浮渣抽出管及污泥抽出管分别将废弃物中浮渣与含有固体物的污泥自厌氧发酵槽中抽出；一气体处理装置是连接厌氧发酵槽，手机发酵气体并经脱硫去除硫化氢以得到甲烷；一发电与热能交换装置利用燃烧甲烷发电产生的余热，将水加热后以热交换形式加热浮渣与污泥；以及一注入管是连接外置式循环泵，用以将加热后的污泥注入厌氧发酵槽，其注入口是设置于厌氧发酵槽的上层位置，且低于液面，以达到完全混合效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种厌氧发酵系统，特别关于一种利用发电时的余热加热污泥及浮渣温度的厌氧发酵系统。
背景技术
厌氧发酵槽在环境工程上主要应用于有机污泥消化或有机都市固体废弃物的处理，其必须利用较长的停留时间及发酵的方式来将有机物分解，最终产生甲烷与二氧化碳。目前常被用来处理农牧废弃物或厨余，再利用所产生甲烷来进行发电。
传统厌氧发酵槽在确保厌氧条件、混合效果及停留时间的前提下，会选择使用密闭式反应槽，并采用内置式搅拌器，来达到混合的效果。然而，对于使用农牧废弃物或厨余进行厌氧发酵的系统而言，因为发酵过程中会产生硫化氢和饱和水蒸气，对金属类有腐蚀作用，使得内置式搅拌器因腐蚀而损坏，当搅拌器损坏时，则需要将搅拌器取出，而破坏反应槽的厌氧环境，增加厌氧发酵系统恢复厌氧条件的操作难度。
厌氧发酵通槽需要较长的时间，因而使污泥在厌氧发酵槽中停留时间增加。现有技术通常设计一沉淀槽，使排出的厌氧微生物污泥沉淀，再返送至发酵槽，或使用薄膜系统将物生物污泥与出流水分离，将污泥保留在反应槽中；然而，对于采用农牧废弃物或厨余发酵产甲烷时，反应槽中会存有大量固体物，沉淀法需要的沉淀槽体积大，采用薄膜过滤则容易造成薄膜阻塞与耗损，因此传统的污泥回流方法或截流方法并不适合于含有大量固体物的厌氧发酵程序。
又，现有的卧式厌氧反应槽，经常选择使用红泥胶皮构成的软性材质作为气体收集与存储之用，并以产生的沼气回流反应槽作为搅拌之用，但是此种搅拌技术仅适用于无大量固体物的厌氧发酵反应，当含有农牧废弃物或厨余等固体物需进行厌氧发酵时，其搅拌效果下降，此外，红泥胶皮沼气袋常有破损与漏气问题。
此外，为维持厌氧发酵反应的最佳反应效率，厌氧反应槽内需要进行温度控制，通常在设计上，会额外增加一锅炉加热产生热水，并由热水管线将热水导入反应槽内进行热能交换，而增加或维持发酵槽内温度。然而此一方法需要额外消耗能源或将厌氧发酵产生的甲烷燃烧使用，因而减低甲烷发电的效益。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种厌氧发酵系统，其包含：一厌氧发酵槽，其用以容置并分解一有机废弃物以产生一发酵气体；一外置式循环泵，其连接该厌氧发酵槽，并通过一浮渣抽出管及一污泥抽出管分别将该有机废弃物中一浮渣与一含有固体物的污泥自该厌氧发酵槽中抽出，该浮渣抽出管的抽入口是设置于该厌氧发酵槽的上层位置，而该污泥抽出管的抽入口是设置于该厌氧发酵槽的下层位置；一气体处理装置，其连接该厌氧发酵槽手机该发酵气体，并经过脱硫取出硫化氢以得到甲烷；一发电与热能交换装置，其连接该气体处理装置、该外置式循环泵、该浮渣抽出管及该污泥抽出管，该发电与热能交换装置是燃烧该气体处理装置提供的甲烷以发电并产生一热能，该热能以热交换的形式加热该浮渣与该含有固体物的污泥；以及一注入管，其连接该外置式循环泵，用以将加热后的该浮渣与该含有固体物的污泥注入该厌氧发酵槽中，该注入管的注入口是设置于该厌氧发酵槽的上层位置，且低于该厌氧发酵槽的一液面。
较佳的，其中所述浮渣抽出管抽出所述浮渣后，可汇入于所述污泥抽出管形成单一管线。
较佳的，其中所述厌氧发酵槽底部坡度为1°-5°的缓坡，使厌氧发酵槽中的固体物向反应槽底部中心集中，以利收集固体物。
较佳的，其中所述外置式循环泵为一外置式横轴离心泵。
较佳的，所述气体处理装置包含一气体收集管、一脱硫设备、一甲烷储存罐及一气体加压设备，其中所述气体收集管用以收集所述发酵气体，所述脱硫设备用以脱去所述发酵气体中的硫化氢，所述甲烷储存罐用以储存甲烷，所述气体加压设备用以压缩甲烷后储存。
较佳的，所述发电与热能交换装置包含一燃气发电机组、一加热锅炉、一高温水槽、一低温水槽及一热交换线圈，其中所述燃气发电机组发电时产生所述热能，所述加热锅炉连接所述燃气发电机组以收集所述热能，所述高温水槽和所述低温水槽分别有管路连接所述加热锅炉，所述加热锅炉将所述低温水槽的水以热能加热后输送到所述高温水槽，所述高温水槽中的热水通过所述热交换线圈与所述浮渣抽出管及所述污泥抽出管接触，将所述浮渣与所述含有固体物的污泥加热后送至所述厌氧发酵槽。
较佳的，其中所述高温水槽的温度为80～90℃。
较佳的，其中所述厌氧发酵槽的温度为25～55℃。
较佳的，本申请厌氧发酵系统可进一步包含一三向阀，其设置于所述外置式循环泵与所述厌氧发酵槽之间，用以排出所述有机废弃物。
较佳的，本申请厌氧发酵系统可进一步包含一控制系统，用以调控所述厌氧发酵系统的温度、压力及水位。
综上所述，本申请所提及的密闭式厌氧发酵系统可适用于含有大量悬浮固体物的有机废弃物，采用外置式的横轴离心泵将厌氧发酵槽内的污泥抽出，并以喷流方式再注入厌氧发酵槽内，达到较佳的均匀化效果，同时可以减少浮渣的生成，而因为采用外置式的设备，当设备发生故障时，可直接进行设备更换、维护而不需要破坏厌氧槽中的厌氧环境，减低操作难度。
附图说明
图1为本申请厌氧发酵系统的示意图；
图2为本申请厌氧发酵系统中，污泥与浮渣抽出管线与流向的平面示意图；
图3为本申请厌氧发酵系统，污泥返送注入管线与流向的平面示意图；
图4为本申请厌氧发酵系统中，浮渣抽出管的管线配置剖面图；
图5为本申请厌氧发酵系统中，污泥抽出管的管线配置剖面图；
图6为本申请厌氧发酵系统中，注入管的管线配置剖面图。
符号说明：
1厌氧发酵系统
10厌氧发酵槽
11液面
12缓坡
20外置式循环泵
21浮渣抽出管
211浮渣抽出管的抽入口
22污泥抽出管
221污泥抽出管的出入口
30气体处理装置
31气体收集管
32脱硫设备
33甲烷储存罐
34气体加压设备
40发电与热能交换装置
41燃气发电机组
42加热锅炉
43高温水槽
44低温水槽
45热交换线圈
50注入管
501注入管的注入口
60三向阀
具体实施方式
为让审查员以及本领域技术人员对本申请的功效完全了解，现配合图示及图号就本生气较佳的实施例说明如下。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、内或外等，仅是参考附加图示的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本申请。
本申请提供一种厌氧发酵系统1如图1所示，其包含：一厌氧发酵槽10，其用以容置并分解一有机废弃物以产生一发酵气体；一外置式循环泵20，其连接该厌氧发酵槽10，并通过一浮渣抽出管21及一污泥抽出管22分别将盖有机废弃物中一浮渣与一含有固体物的污泥自该厌氧发酵槽10中抽出，该浮渣抽出管21的抽入口 211是设置于该厌氧发酵槽的上层位置，该浮渣抽出管21的管线配置剖面图可参考图4，而该污泥抽出管22的抽出口221是设置于该厌氧发酵槽10的下层位置，该污泥抽出管22的管线配置剖面图可参考图5，较佳地，该浮渣抽出管21抽出该浮渣后，可汇入于该污泥抽出管22形成单一管线；一气体处理装置30，其连接该厌氧发酵槽10，该气体处理装置30包含一气体收集管31、一脱硫设备32、一甲烷储存罐33及一气体加压设备34，其中该气体收集管31是用以收集发酵气体，该脱硫设备32是用以接收发酵气体并脱去该发酵气体中的硫化氢，避免接续的管线及装置发送腐蚀，并得到纯化后的甲烷；一发电与热能交换装置40，其是连接该气体处理装置30、该外置式循环泵20、该浮渣抽出管21及该污泥抽出管22，该发电与热能交换装置40包含一燃气发电机组41、一加热锅炉42、一高温水槽43、一低温水槽44及一热交换线圈45。其中燃气发电机组41是用以燃烧甲烷以发电产生电能，电能可合并于电力公司的供电电网，发电时所产生的余热会成为热能，该加热锅炉42是用以收集热能，而该高温水槽43和该低温水槽44分别由管路连接到该加热锅炉42，由此将该低温水槽44的水一热能加热后输送到该高温水槽43，此外，该高温水槽43和低温水槽44分别由管路连接到该热交换线圈45，由此该热交换线圈45加热该浮渣抽出管及该污泥抽出管中的浮渣与含固体物的污泥；以及一注入管50，其连接该外置式循环泵20，用以将加热后的该浮渣与该含有固体物的污泥注入该厌氧发酵槽10中，该注入管50的注入口501，以利用回流污泥返送进行该厌氧发酵槽10内污泥搅拌，增加该厌氧发酵槽10内液体的搅拌程度。
在一较佳实施例中，厌氧发酵槽10可为单槽或多槽形式。多槽式系统可避免因设备故障而需要停止操作，也适用于各类小型农牧废弃物或厨余发酵场所使用，具有较佳的场地适应性与使用弹性。此外，厌氧发酵槽10可采用钢筋水泥材质结构，因此可以设备为地下室型结构，较为美观，且密闭性佳。
在一较佳实施例中，厌氧发酵槽10底部设计为1°-5°坡度的缓坡12，由此可以减低矩形槽循环的死角，有利于厌氧发酵槽体内悬浮固体物的搅拌，也可使得含有固体物的污泥容易于厌氧发酵槽底部中心移动集中，此外，因此污泥抽出管22可沿着具坡度的缓坡，将抽入口设置厌氧发酵槽10底部的中心位置。
在一较佳实施例中，外置式循环泵20可为一外置式横轴离心泵，但本申请并以此为限，采用外置式设计的优点在于，当外置式循环泵20发送故障时，可直接进行更换、维护，而不需要破坏厌氧发酵槽10中的厌氧环境，减低操作难度。
在一较佳实施例中，经由加热后输送都高温水槽43的水温为80～90℃，较佳的为90℃，将高温水槽43中的热水通过热交换线圈45与污泥抽出管22接触，将抽出的污泥温度加热后，再送至厌氧发酵槽10中，使厌氧发酵槽10中的温度可以控制于25～55℃，经交换后的热水则倒入低温水槽44，其水温为40～50℃，较佳地为50℃，再送至加热锅炉42，利用热能加温至90℃，这种利用燃气发电机组41 的发热作为加热污泥的能量，省去现有技术中锅炉式加热系统所消耗的能源，可提升能源利用率与甲烷发电量。
在一较佳实施例中，本申请提供的厌氧发酵系统1进一步包含一控制系统(图未示)，该系统包含了温度、压力、水位等感测器，此外也有电脑和相关软件用以调控厌氧发酵槽10和发电与热能交换装置40的温度、气体处理装置30的压力以及厌氧发酵槽10的水位，使得单槽与多槽可控制在相同的操作条件。
在一较佳实施例中，本申请提供的厌氧发酵系统1进一步包含一三向阀60，其是设置于外置式循环泵20与厌氧发酵槽10之间，当厌氧发酵槽10需排除废弃污泥或进行排空维修时，可利用三向阀60将有机废弃物排出。
本申请通过外置式循环泵20、浮渣抽出管21、污泥抽出管22与注入管50构成一个污泥与浮渣的循环系统。图2为污泥与浮渣抽出管线与流向的平面示意图，在此以多槽式为例，在此实施例中，本申请包含六个厌氧发酵槽10以及两个外置式循环泵20，外置式循环泵20通过浮渣抽出管21及污泥抽出管22分别将浮渣与含有固体物的污泥自厌氧发酵槽10中抽出，该浮渣抽出管21抽出该浮渣后，可汇入于该污泥抽出管22。图3为污泥返送注入管线与流向的平面示意图，同样地以多槽式为例，在此实施例中，本申请包含六个厌氧发酵槽10以及两个外置式循环泵20，外置式循环泵20将由发电与热能交换装置40加热的浮渣与污泥，通过注入管50的注入口501(如图6)，以增加该厌氧发酵槽10内液体的搅拌程度，当厌氧发酵槽10需排除废弃污泥或进行排空维修时，可利用三向阀60将有机废弃物排出。
本申请所公开的所有技术特征可以任何结合方式实现。本申请所公开的每一技术特征可以相同、均等或相似目的的取代物取代。因此，除非有明确的指定，否则所公开的每一个技术特征仅仅只是均等物或相似特征的一个种类的一实施例。
Claims (10)
1.一种厌氧发酵系统，其特征在于，包含：
一厌氧发酵槽，其用以容置并分解一有机废弃物以产生一发酵气体；
一外置式循环泵，其连接所述厌氧发酵槽，并通过一浮渣抽出管及一污泥抽出管分别将所述有机废弃物中一浮渣与一含有固体物的污泥自所述厌氧发酵槽中抽出，所述浮渣抽出管的抽出口是设置于所述厌氧发酵槽的上层位置，而所述污泥抽出管的抽出口是设置于所述厌氧发酵槽的下层位置；
一气体处理装置，其连接所述厌氧发酵槽，收集所述发酵气体并经脱硫取出硫化氢以得到甲烷；
一发电与热能交换装置，其连接所述气体处理装置、所述外置式循环泵、所述浮渣抽出管及所述污泥抽出管，所述发电与热能交换装置是燃烧所述气体处理装置提供的甲烷以发电并产生一热能，所述热能以热交换的形式加热所述浮渣与所述含有固体物的污泥；以及
一注入管，其连接所述外置式循环泵，用以将加热后的所述浮渣与所述含有固体物的污泥注入所述厌氧发酵槽中，所述注入管的注入口设置于所述厌氧发酵槽的上层位置，且低于所述厌氧发酵槽的一液面。
2.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，其中所述浮渣抽出管抽出所述浮渣后，可汇入于所述污泥抽出管形成单一管线。
3.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，其中所述厌氧发酵槽底部坡度为1°-5°的缓坡。
4.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，其中所述外置式循环泵为一外置式横轴离心泵。
5.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述气体处理装置包含一气体收集管、一脱硫设备、一甲烷储存罐及一气体加压设备，其中所述气体收集管用以收集所述发酵气体，所述脱硫设备用以脱去所述发酵气体中的硫化氢，所述甲烷储存罐用以储存甲烷，所述气体加压设备用以压缩甲烷后储存。
6.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述发电与热能交换装置包含一燃气发电机组、一加热锅炉、一高温水槽、一低温水槽及一热交换线圈，其中所述燃气发电机组发电时产生所述热能，所述加热锅炉连接所述燃气发电机组以收集所述热能，所述高温水槽和所述低温水槽分别有管路连接所述加热锅炉，所述加热锅炉将所述低温水槽的水以热能加热后输送到所述高温水槽，所述高温水槽中的热水通过所述热交换线圈与所述浮渣抽出管及所述污泥抽出管接触，将所述浮渣与所述含有固体物的污泥加热后送至所述厌氧发酵槽。
7.根据权利要求6所述的厌氧发酵系统，其特征在于，其中所述高温水槽的温度为80～90℃。
8.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，其中所述厌氧发酵槽的温度为25～55℃。
9.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，进一步包含一三向阀，其设置于所述外置式循环泵与所述厌氧发酵槽之间，用以排出所述有机废弃物。
10.根据权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，进一步包含一控制系统，用以调控所述厌氧发酵系统的温度、压力及水位。
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