CN217922089U - 一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，包括通过管路顺次连接的纤维原料预处理单元、一级高浓半干法发酵单元、二级低浓湿法发酵单元和固液分离单元，所述纤维原料预处理单元的入口处连接有液体粪污添加池，所述二级低浓湿法发酵单元设有出料口，所述出料口通过管路连通所述纤维原料预处理单元和所述固液分离池，所述出料口连接的管路上设有湿法发酵出料泵，所述湿法发酵出料泵采用螺杆泵，所述湿法发酵出料泵将所述二级低浓湿法发酵单元中经过湿法发酵后得到的二级物料回流至所述纤维原料预处理单元中或者将二级物料输送至所述固液分离池中。

Description

一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统

技术领域

本实用新型是关于一种发酵系统，特别是关于一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统。

背景技术

当前国内纤维物料发酵多采用湿式发酵系统，预处理和发酵总固体浓度(TS)在7-11％之间。湿法发酵系统目前存在以下主要几个问题，较低的TS浓度容易引起预处理和发酵系统表面浮渣；固液分离浓度效率低；回流沼液浓度高，沼液产出多；整体能耗高等。引起以上问题的关键原因为：1.受制于预处理工艺，整体系统浓度偏低；2.预处理和发酵多为一级且采用全混模式，容易引起短流，导致部分新物料发酵不充分。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其能够充分解决纤维物料亲水性的同时最大限度的提高浓度，且后续厌氧发酵采用高浓半干和低浓湿法分段两级发酵，解决传统工艺存在的短流、浮渣、能耗高等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，包括通过管路顺次连接的纤维原料预处理单元、一级高浓半干法发酵单元、二级低浓湿法发酵单元和固液分离单元，所述纤维原料预处理单元的入口处连接有液体粪污添加池，所述二级低浓湿法发酵单元设有出料口，所述出料口通过管路连通所述纤维原料预处理单元和所述固液分离池，所述出料口连接的管路上设有湿法发酵出料泵，所述湿法发酵出料泵采用螺杆泵，所述湿法发酵出料泵将所述二级低浓湿法发酵单元中经过湿法发酵后得到的二级物料回流至所述纤维原料预处理单元中或者将二级物料输送至所述固液分离池中。

优选地，所述所述纤维原料预处理单元包括原料混合区、亲水反应区和稀释出料区。

优选地，所述液体粪污添加池包括粪污输送泵和粪污搅拌机，所述液体粪污添加池中的粪污经过所述粪污搅拌机进行搅拌均匀后作为液态物料，通过所述粪污输送泵输送到所述纤维原料预水解反应器中。

优选地，所述纤维原料预处理单元与一级高浓半干法发酵单元之间设有预处理出料泵，所述预处理出料泵将所述纤维原料预处理单元中水解后的混合料液泵入所述一级高浓半干法发酵单元中。

优选地，所述一级高浓半干法发酵单元包括一级发酵罐主体和一级搅拌设备，所述一级搅拌设备为低速耙齿式，速度为5-10转/分钟。

优选地，所述一级高浓半干法发酵单元与二级低浓湿法发酵单元之间设有半干法发酵出料泵，所述半干法发酵出料泵采用螺杆泵或者转子泵，所述半干法发酵出料泵将所述一级高浓半干法发酵单元中一级厌氧发酵后的物料泵入所述二级低浓湿法发酵单元中。

优选地，所述二级低浓湿法发酵单元包括二级发酵罐主体、二级搅拌设备和二级出料单元，所述二级搅拌设备为高速桨叶式，速度为400-600转/分钟。

优选地，所述出料口设置在所述二级出料单元上。

优选地，所述固液分离池包括固液分离机、出料池、沼液泵和沼液搅拌机，所述沼液泵将固液分离产出的沼液输送回流至所述纤维原料预处理单元或者输送至所述固液分离池外。

与现有技术相比，根据本实用新型的一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，利用水解预处理反应器通过设置原料混合区，亲水反应区和稀释出料区实现推流反应，局部全混，避免短流，实现纤维物料的充分亲水。设置湿法发酵罐物料回流和固液分离后沼液回流至纤维原料预处理单元两套回流系统，保证预处理物料顺利输送，沼液部分回流至纤维原料预处理单元对新进物料进行稀释和接种，总固体浓度(TS)分离率不低于40％，固液分离后沼液TS浓度4-6％。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的使用适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统的纤维物料的干湿耦合厌氧发酵的流程图。

主要附图标记说明：

1-纤维原料预处理单元，2-预处理出料泵，3-一级高浓半干法发酵单元，3-1—一级侧壁搅拌器，3-2—一级顶部搅拌器，3-3—一级底部搅拌器，4-半干法发酵出料泵，5-二级低浓湿法发酵单元，5-1—二级侧壁搅拌器，5-2—二级底部搅拌器，6-湿法发酵出料泵，7-固液分离池，7-1—固液分离机，7-2—沼液泵，7-3—沼液搅拌机，8-液体粪污添加池，8-1—粪污输送泵，8-2—粪污搅拌机。

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详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本实用新型一实施方式的一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，包括通过管路顺次连接的纤维原料预处理单元1、一级高浓半干法发酵单元3、二级低浓湿法发酵单元5和固液分离单元，厌氧发酵采用高浓半干和低浓湿法分段两级发酵，充分解决纤维物料亲水性的同时最大限度的提高浓度，且后续解决传统工艺存在的短流，浮渣，能耗高等问题。

纤维原料预处理单元1包括水解预处理反应器，用于将纤维原料和液态物料充分亲水并水解，液态物料为回流沼液或低浓粪污，水解预处理反应器包括三个反应区：原料混合区、亲水反应区和稀释出料区，亲水反应区和稀释出料区都采用能够局部全混、顺次发生的推流结构，纤维原料和液态物料在推流方向上局部全混。纤维原料预处理单元1的入口通过管道连接液体粪污添加池8的出口，液体粪污添加池8包括粪污输送泵8-1和粪污搅拌机8-2，液体粪污添加池8中的低浓度粪污经过粪污搅拌机8-2搅拌固液均匀后作为液态物料，通过粪污输送泵8-1输送到纤维原料预水解反应器中。纤维原料也通过入口进入纤维原料预水解反应器，纤维原料和液态物料充分水解后的混合料液经过稀释出料区后进入一级高浓半干法发酵单元3。水解预处理反应器内物料的停留时间为2-4天，反应温度48-50℃，纤维原料的反应浓度为18-20％，稀释出料区物料的浓度为16-18％。

纤维原料预处理单元1与一级高浓半干法发酵单元3之间设有预处理出料泵2，预处理出料泵2将水解后的混合料液泵入一级高浓半干法发酵单元3中进行半干法发酵，一级高浓半干法发酵单元3包括一级发酵罐主体和一级搅拌设备，一级搅拌设备包括一级侧壁搅拌器3-1、一级顶部搅拌器3-2和一级底部搅拌器3-3，一级搅拌设备采用速度为5-10转/分钟的低速耙齿式，间歇式运行，水解后的纤维原料和液态物料在一级发酵罐主体内进行高浓度厌氧半干发酵，一级厌氧发酵后得到的消化液一级物料进入二级低浓湿法发酵单元5。一级厌氧发酵采用半干法，一级高浓半干法发酵单元3内混合料液的高浓厌氧发酵浓度控制在14-15％，停留时间13-15天。

一级高浓半干法发酵单元3的物料出口连接到二级低浓湿法发酵单元5的物料入口，一级高浓半干法发酵单元3与二级低浓湿法发酵单元5之间设有半干法发酵出料泵4，半干法发酵出料泵4采用螺杆泵或者转子泵，半干法发酵出料泵4将一级厌氧发酵后的物料泵入二级低浓湿法发酵单元5，二级低浓湿法发酵单元5包括二级发酵罐主体、二级搅拌设备和二级出料单元，二级搅拌设备包括二级侧壁搅拌器5-1、二级底部搅拌器5-2，二级搅拌设备采用速度为400-600转/分钟的高速桨叶式，连续运行。一级物料在二级低浓湿法发酵单元5中进行二级湿法厌氧发酵。二级低浓湿法发酵单元5的二级出料单元设有出料口，出料口连接的管路上设有湿法发酵出料泵6，湿法发酵出料泵6采用螺杆泵，纤维原料预处理单元1设有一级回流入口，湿法发酵出料泵6能够将二级低浓湿法发酵单元5中经过湿法发酵后得到的消化液二级物料部分回流至纤维原料预处理单元1中或者将二级物料输送至固液分离池7中，二级物料回流至纤维原料预处理单元1进行物料稀释能够提高物料的输送性能，保证预处理物料的顺利输送。二级低浓湿法发酵单元5的出料口连通纤维原料预处理单元1的入口和固液分离池7的入口。二级厌氧发酵采用湿法，一级物料在二级发酵罐主体内的低浓湿法厌氧发酵浓度控制在9-12％，停留时间10-15天，反应温度48-50℃。

固液分离池7包括固液分离机7-1、出料池、沼液泵7-2和沼液搅拌机7-3，二级湿法厌氧发酵后的二级物料进入固液分离机7-1采用螺旋挤压式进行固液分离，在出料池产出沼渣和沼液，沼液部分通过沼液泵7-2回流至纤维原料预处理单元1，作为液态物料对新进原料进行稀释和接种，剩余沼液外排，沼液回流量不低于总液体量的50％-80％，其余液体由低浓粪污或者干净水代替。固液分离池7的总固体浓度(TS)分离率不低于40％，固液分离后沼液TS浓度为4-6％。

适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，适用于以纤维原料为主，辅助少量畜禽粪污的厌氧发酵产沼气项目，主体工艺采用预处理亲水、一级半干发酵和二级湿法发酵的流程。利用水解预处理反应器通过设置原料混合区，亲水反应区和稀释出料区实现推流反应，局部全混，避免短流，实现纤维物料的充分亲水。适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统设置二级低浓湿法发酵单元物料回流和固液分离池7沼液回流两套回流系统。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，包括通过管路顺次连接的纤维原料预处理单元、一级高浓半干法发酵单元、二级低浓湿法发酵单元和固液分离单元，所述纤维原料预处理单元的入口处连接有液体粪污添加池，所述二级低浓湿法发酵单元设有出料口，所述出料口通过管路连通所述纤维原料预处理单元和所述固液分离单元，所述出料口连接的管路上设有湿法发酵出料泵，所述湿法发酵出料泵采用螺杆泵，所述湿法发酵出料泵将所述二级低浓湿法发酵单元中经过湿法发酵后得到的二级物料回流至所述纤维原料预处理单元中或者将二级物料输送至所述固液分离单元中。

2.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述纤维原料预处理单元包括原料混合区、亲水反应区和稀释出料区。

3.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述液体粪污添加池包括粪污输送泵和粪污搅拌机，所述液体粪污添加池中的粪污经过所述粪污搅拌机进行搅拌均匀后作为液态物料，通过所述粪污输送泵输送到所述纤维原料预水解反应器中。

4.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述纤维原料预处理单元与一级高浓半干法发酵单元之间设有预处理出料泵，所述预处理出料泵将所述纤维原料预处理单元中水解后的混合料液泵入所述一级高浓半干法发酵单元中。

5.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述一级高浓半干法发酵单元包括一级发酵罐主体和一级搅拌设备，所述一级搅拌设备为低速耙齿式，速度为5-10转/分钟。

6.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述一级高浓半干法发酵单元与二级低浓湿法发酵单元之间设有半干法发酵出料泵，所述半干法发酵出料泵采用螺杆泵或者转子泵，所述半干法发酵出料泵将所述一级高浓半干法发酵单元中一级厌氧发酵后的物料泵入所述二级低浓湿法发酵单元中。

7.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述二级低浓湿法发酵单元包括二级发酵罐主体、二级搅拌设备和二级出料单元，所述二级搅拌设备为高速桨叶式，速度为400-600转/分钟。

8.如权利要求7所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述出料口设置在所述二级出料单元上。

9.如权利要求1所述的适用于纤维物料的干湿耦合厌氧发酵系统，其特征在于，所述固液分离单元包括固液分离机、出料池、沼液泵和沼液搅拌机，所述沼液泵将固液分离产出的沼液输送回流至所述纤维原料预处理单元或者输送至所述固液分离单元外。

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