CN216513862U - 一种带除渣机构的厌氧发酵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带除渣机构的厌氧发酵装置，包括厌氧发酵罐，厌氧发酵罐内设有除渣槽，除渣槽周围密闭，上端开口位于厌氧发酵罐内的液面下方，底部通过管道连通至厌氧发酵罐外；厌氧发酵罐内设有液面推流机构。本实用新型的有益效果是：1）通过罐内除渣槽和喷淋器的设置，可将发酵罐内表面的浮渣物料收集并排出罐外，并加速发酵罐内液面表面流速，从而避免浮渣物料的结壳，最大程度的消除发酵罐内纤维性物料的上浮结壳的可能性；2）通过罐外渣液分离，可将易产生浮渣结壳的纤维性物料快速分离出系统外，避免在发酵罐内累积；3）优化改进的厌氧除渣装置，可实现在线常态化操作，避免沼气工程停产离线清渣对整个生产带来的不利影响。

Description

一种带除渣机构的厌氧发酵装置

技术领域

本实用新型涉及厌氧发酵技术领域，具体是一种带除渣机构的厌氧发酵装置。

背景技术

以秸秆、餐厨垃圾、粪污等含有纤维性物料为主要原料进行厌氧发酵时，其中比重小的纤维类物质容易上浮，并裹挟着一部分厌氧污泥形成浮渣结壳层。在常规的全混合厌氧反应器（CSTR）中，其上部空间仍存在未被充分搅动的问题，导致浮渣结壳层越积越厚。

大量纤维类物料上浮形成的浮渣结壳层会对厌氧发酵产生很多不利影响：第一，会导致发酵罐内产生的沼气较难通过结壳层进入气体管路及贮气系统，若浮渣堵塞出料管还可能引起反应器超压变形；第二，会减小发酵罐的有效容积和贮气空间；第三，会使纤维类原料不能与发酵液充分接触，导致原料利用率降低，产气量减少。

为了解决这些问题，需要将浮渣结壳破碎后去除。以厌氧沼气工程规模划分，目前常见的破壳搅拌去除方法主要有：1）农村户用型沼气，主要通过休息破壳法、充气破壳法和自动破壳法，但这些方法存在操作较复杂、池体较复杂、后期维修较难、投资较大等问题；2）规模化沼气工程，主要通过增强发酵罐内搅拌强度来预防结壳的形成并破除已形成的浮渣，多采用沼气回流搅拌、出水回流搅拌和机械搅拌，其中，沼气回流和出水回流冲击力不够，搅拌作用不明显。同时，实际工程应用中发现，利用机械搅拌的全混合厌氧发酵罐上部仍存在搅拌盲区，上部形成结壳浮渣层后，基本处于静态，没有大的扰动，无法实现快速破壳及去浮渣的效果。中国专利文献CN110591892A，于2019年12月20日公开了“一种超声波辅助秸秆快速厌氧发酵设备”，其结构包括视镜装置、防浮渣结壳装置、厌氧发酵罐、支脚，所述厌氧发酵罐的底部连接有呈等距式布设的支脚三支，所述厌氧发酵罐顶部一侧安装有视镜装置，所述厌氧发酵罐还设有防浮渣结壳装置。该专利结构较为复杂，且需要不断增压除泡容易对厌氧发酵罐内产气造成影响，容易降低产气效率。中国专利文献CN211227128U，于2020年8月11日公开了“一种秸秆厌氧发酵防结块除渣装置”，包括两组浮球和收集框，所述浮球之间设置有收集框，所述收集框的底部通过软管与闸阀连接，所述闸阀远离软管的一侧对称设置有蝶阀，两个蝶阀之间设置有循环泵。该专利设置的收集框面积较小，对浮渣的防结块除渣效果有效，且一直覆盖在厌氧罐上层，易降低产气效率。

发明内容

针对现有技术中存在的浮渣结壳难以去除的问题，本实用新型提供一种带除渣机构的厌氧发酵装置，可以消除浮渣的结壳条件，从根本上解决浮渣结壳问题。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种带除渣机构的厌氧发酵装置，包括厌氧发酵罐，厌氧发酵罐内设有除渣槽，除渣槽周围密闭，上端开口位于厌氧发酵罐内的液面下方，底部通过管道连通至厌氧发酵罐外；厌氧发酵罐内设有液面推流机构。

作为优选，除渣槽的底部通过管道连通至厌氧发酵罐外的第一循环泵，第一循环泵下游连接渣液分离器，渣液分离器的液体出口连接至厌氧发酵罐内。

作为优选，除渣槽设置在紧贴厌氧发酵罐内侧壁的位置；液面推流机构为安装在厌氧发酵罐内部上端的喷淋器，喷淋器的喷射方向朝向除渣槽，渣液分离器的液体出口通过第二循环泵连接至喷淋器。

作为优选，还包括PLC控制器；渣液分离器的液体出口导通至集液池，第二循环泵的上游端连接集液池；集液池配设有液位计，液位计、第一循环泵和第二循环泵均与PLC控制器信号连接。

作为优选，喷淋器的喷射方向与液面之间的夹角为30°~45°。

作为优选，厌氧发酵罐为圆筒形，除渣槽的数量为数个，在厌氧发酵罐内侧壁上等角度布置；喷淋器的数量与除渣槽的数量对应，每个喷淋器的喷射方向朝向一个除渣槽。

作为优选，除渣槽的开口处设有唇部，唇部向厌氧发酵罐的中心方向和向上倾斜延伸，延伸方向与水平面之间的夹角为10°~20°。

作为优选，还包括深入厌氧发酵罐内部液面下的搅拌轴，搅拌轴的液面下方连接有搅拌桨，搅拌轴以外接动力驱动。

作为优选，除渣槽上端开口与厌氧发酵罐内的液面之间的距离为1-3cm。

本方案设计的带除渣机构的厌氧发酵装置，如传统结构般设计有厌氧发酵罐，罐体形状通常选圆筒形，发酵液贮存在罐内。在厌氧发酵罐内设计有除渣槽，除渣槽周围均密闭，仅上端开口，下端则通过管道导通至厌氧发酵罐外。除渣槽整体均浸没在液面下，上端的开口通常比液面低1-3cm。常态下，厌氧发酵罐内高于除渣槽上端的开口部分的液体，都将通过重力流入除渣槽内，带动漂浮在液面上的固渣也会随着液体一起流入除渣槽内，进而由管道排出厌氧发酵罐外。

厌氧发酵罐外设计有第一循环泵，工作时除渣槽内的液面会显著低于厌氧发酵罐内的工作液面，因此可以将发酵液从罐内带出，同时也将漂浮的固渣一起带出，形成渣液混合物，带至渣液分离器实现渣液分离，分离掉固渣后的液体再通过第二循环泵重新送回至厌氧发酵罐内，维持罐内液面动态平衡。渣液分离器为本领域内常用装置。

为了提高厌氧发酵罐内的除渣效果，优选将数个除渣槽固定在罐体内壁上，将除渣槽的上端开口设计出向上向罐体中心方向倾斜的延伸方向，而在罐顶安装数量相当的喷淋器，喷淋器的喷淋角度向外倾斜，且每个喷淋器均朝向一个除渣槽，将第二循环泵重新送回至厌氧发酵罐内的液体通过喷淋器倾斜的喷射至液面上，将漂浮在液面上的固渣推向除渣槽，一方面将漂浮的固渣打散，一方面使更多的固渣更快的漂入除渣槽内。唇部的设计可以优化固渣落入除渣槽内的路径。此外，还在厌氧发酵罐外设计有集液池，作为渣液分离器分离出液体的临时贮存区。在集液池上设置液位计以监控液面高低，另外设置PLC控制器与液位计、第一循环泵和第二循环泵信号连接，液位计的信号传递给PLC控制器，PLC控制器可根据预先设定的参数启停第一循环泵和第二循环泵，提高自动化效率，降低能耗。

同时，本方案中厌氧发酵罐内也设计有搅拌轴和搅拌桨，可推动水体形成环向切线流，确保液面上没有浮渣可存在的死角。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

1）通过罐内除渣槽和喷淋器的设置，可将发酵罐内表面的浮渣物料收集并排出罐外，并加速发酵罐内液面表面流速，从而避免浮渣物料的结壳，最大程度的消除发酵罐内纤维性物料的上浮结壳的可能性；

2）通过罐外渣液分离，可将易产生浮渣结壳的纤维性物料快速分离出系统外，避免在发酵罐内累积；

3）优化改进的厌氧除渣装置，可实现在线常态化操作，避免沼气工程停产离线清渣对整个生产带来的不利影响。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，其中实线箭头为液体流向，虚线箭头为固渣流向。

图2是本实用新型的厌氧发酵罐的俯视图（其中搅拌电机已移除）。

其中：1厌氧发酵罐，11搅拌轴，12搅拌桨，13搅拌电机，14除渣槽，15喷淋器，2第一循环泵，3渣液分离器，4集液池，5第二循环泵，6固渣堆。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例

实施例为一种带除渣机构的厌氧发酵装置，应用于某大型沼气工程中。如图1、图2所示，本例的带除渣机构的厌氧发酵装置包括一个圆筒形的厌氧发酵罐1，在厌氧发酵罐1的内侧壁上以相等间隔角度固定有4个除渣槽14。除渣槽14均为扇环形，周围密闭，上端开口，下端开孔通过管道连接至厌氧发酵罐1外。在除渣槽14的开口处设有唇部，唇部向厌氧发酵罐1的中心方向和向上倾斜延伸，延伸方向与水平面之间的夹角为10°~20°，本例为10°。整个除渣槽14均浸没在液面下，上方的开口处位于液面下2cm处。常态下，漂浮在液面上的浮渣会随着液体一起流入除渣槽14内，并通过管道排出厌氧发酵罐1外。

厌氧发酵罐1外设置有第一循环泵2，排出厌氧发酵罐1外的渣液混合物由第一循环泵2向下游泵送至渣液分离器3，实现对渣液混合物的渣液分离。本例的渣液分离器3的过滤孔径0.5~1.0mm，采用荆条式不锈钢构件形式，可连续过滤处理。

经过渣液分离器3分离后，固渣被分离出来堆成固渣堆6，可随时清理。清除固渣后的液体则流入集液池4。集液池4下游设有第二循环泵5，通过管道将集液池4内的液体送回厌氧发酵罐1内。

集液池4上安装有液位计（图中未示出）以监控集液池4内液面高低。另外整个装置还设有PLC控制器（图中未示出），液位计、第一循环泵2和第二循环泵5均与PLC控制器信号连接。液位计将液面高度信号传递给PLC控制器，PLC控制器在液面达到预设值的时候分别控制第一循环泵2和第二循环泵5的启停，无需人工操作。

厌氧发酵罐1内部的顶部安装有4个并联的喷淋器15，每个喷淋器15包含2~4个变径后的尖端喷头，喷淋器15的喷射方向与液面之间的夹角为30°~45°，且每个喷淋器15的喷射方向均朝向一个除渣槽14。

厌氧发酵罐1的顶部安装有搅拌电机13，搅拌电机13驱动连接搅拌轴11，搅拌轴11深入至厌氧发酵罐1内液面下方，在液面下方连接有上下两组搅拌桨12。通过搅拌电机13的转动，可以搅拌厌氧发酵罐1内的液体，形成环向切线流，确保液面上没有浮渣可存在的死角。

本例的带除渣机构的厌氧发酵装置，电力消耗小，除渣效果好，而且无需停产作业，适合商业化大型沼气工程使用。

Claims (9)

1.一种带除渣机构的厌氧发酵装置，包括厌氧发酵罐（1），其特征是，厌氧发酵罐（1）内设有除渣槽（14）；除渣槽（14）周围密闭，上端开口位于厌氧发酵罐（1）内的液面下方，底部通过管道连通至厌氧发酵罐（1）外；厌氧发酵罐（1）内设有液面推流机构。

2.根据权利要求1所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，除渣槽（14）的底部通过管道连通至厌氧发酵罐（1）外的第一循环泵（2），第一循环泵（2）下游连接渣液分离器（3），渣液分离器（3）的液体出口连接至厌氧发酵罐（1）内。

3.根据权利要求2所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，除渣槽（14）设置在紧贴厌氧发酵罐（1）内侧壁的位置；液面推流机构为安装在厌氧发酵罐（1）内部上端的喷淋器（15），喷淋器（15）的喷射方向朝向除渣槽（14），渣液分离器（3）的液体出口通过第二循环泵（5）连接至喷淋器（15）。

4.根据权利要求3所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，还包括PLC控制器；渣液分离器（3）的液体出口导通至集液池（4），第二循环泵（5）的上游端连接集液池（4）；集液池（4）配设有液位计，液位计、第一循环泵（2）和第二循环泵（5）均与PLC控制器信号连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，喷淋器（15）的喷射方向与液面之间的夹角为30°~45°。

6.根据权利要求3或4所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，厌氧发酵罐（1）为圆筒形，除渣槽（14）的数量为数个，在厌氧发酵罐（1）内侧壁上等角度布置；喷淋器（15）的数量与除渣槽（14）的数量对应，每个喷淋器（15）的喷射方向朝向一个除渣槽（14）。

7.根据权利要求3或4所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，除渣槽（14）的开口处设有唇部，唇部向厌氧发酵罐（1）的中心方向和上方倾斜延伸，延伸方向与水平面之间的夹角为10°~20°。

8.根据权利要求1至4其中任一所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，还包括深入厌氧发酵罐（1）内部液面下的搅拌轴（11），搅拌轴（11）的液面下方连接有搅拌桨（12），搅拌轴（11）以外接动力驱动。

9.根据权利要求1至4其中任一所述的一种带除渣机构的厌氧发酵装置，其特征是，除渣槽（14）上端开口与厌氧发酵罐（1）内的液面之间的距离为1-3cm。

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