CN217973178U - 一种两相厌氧发酵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种两相厌氧发酵装置，包括：反应容器；分隔壁，其形成在反应容器内，适于分隔出水解酸化反应腔和产甲烷反应腔；溢流口，设置在分隔壁上，适于允许水解酸化反应腔内的物料通过并进入到产甲烷反应腔内；进料口，设置在分隔壁上并与水解酸化反应腔相连通；第一出料口，设置在反应容器上并与产甲烷反应腔相连通。出气口，与产甲烷反应腔相连通。本实用新型的两相厌氧发酵装置能够克服现有的两相厌氧发酵装置的成本高，容易出现故障的缺陷，大大降低了两相厌氧发酵装置的成本和装置堵塞的风险，同时，本实用新型的水解酸化反应腔和产甲烷反应腔被设置成一体的，能够使两相厌氧发酵装置的结构更加紧凑，便于其适应复杂的使用环境。

Description

一种两相厌氧发酵装置

技术领域

本实用新型涉及发酵装置技术领域，具体涉及一种两相厌氧发酵装置。

背景技术

厌氧发酵又称为沼气发酵、厌氧消化、厌氧发酵等，是指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体的过程。厌氧发酵系统基于沼气发酵原理，以能源生产为目标，最终实现沼气、沼液、沼渣的综合利用。

厌氧发酵通常分为三个阶段进行，即水解阶段、产乙酸产氢阶段和产甲烷阶段。两相发酵是指将物料的水解和酸化在一个空间内进行，产甲烷在另一个空间进行，就能够充分发挥各阶段的处理优势，互不干扰，从而达到最佳的发酵效果。现有技术中的两相厌氧发酵装置包括水解酸化发酵装置和产甲烷发酵装置，以及设置在水解酸化发酵装置和产甲烷发酵装置之间的出料泵、固液分离装置和进料泵。这样设置不仅导致厌氧发酵装置的成本较高，且一旦其中任一装置出现故障都会导致发酵过程停摆，故障率较高。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的两相厌氧发酵装置成本高，且容易出现故障的缺陷，从而提供一种成本低廉且故障率较低的两相厌氧发酵装置。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种两相厌氧发酵装置，包括：反应容器；分隔壁，其形成在反应容器内，并适于在反应容器内分隔出水解酸化反应腔和产甲烷反应腔；溢流口，其设置在分隔壁上，适于允许水解酸化反应腔内的物料通过并进入到产甲烷反应腔内；进料口，其设置在分隔壁上并与水解酸化反应腔相连通；第一出料口，其设置在反应容器上并与产甲烷反应腔相连通；出气口，其与产甲烷反应腔相连通，适于向外输出甲烷。

进一步地，分隔壁为环形壁并位于反应容器的中部，水解酸化反应腔位于分隔壁中。

进一步地，产甲烷反应腔的体积为水解酸化反应腔的体积的2.5-3.5倍。

进一步地，两相厌氧发酵装置还包括进料管，其穿过反应容器的侧壁与进料口相连。

进一步地，反应容器的上端与分隔壁的外周壁密封连接，分隔壁的顶部密封覆盖有气膜，出气口形成在反应容器或分隔壁上。

进一步地，气膜为双层气膜，双层气膜包括内膜和外膜，外膜上形成有泄压口。

进一步地，两相厌氧发酵装置还包括与反应容器或分隔壁上相连接的正负压保护器。

进一步地，水解酸化反应腔和产甲烷反应腔的底部分别设置有搅拌装置。

进一步地，进料口设置在分隔壁的下部；和/或，

第一出料口设置在反应容器的下部。

进一步地，两相厌氧发酵装置还包括设置在分隔壁上的第二出料口，以及与第二出料口连接并穿过反应容器的侧壁的出料管。

本实用新型具有以下优点：

由上述技术方案可知，本实用新型的两相厌氧发酵装置在一个反应容器内通过分隔壁分隔出水解酸化反应腔和产甲烷反应腔，并在分隔壁上设置溢流口，水解酸化反应腔内的物料能够在反应至产甲烷阶段时达到溢流口的高度，并通过溢流口进入到产甲烷反应腔内，由此低成本的实现了两相发酵。申请人发现，由于反应至产甲烷阶段的物料为液态并位于物料的上层，通过溢流口来使物料自动流入到产甲烷反应腔内，既节约了驱动物料所需的驱动泵，又无需再对物料进行固液分离，相对于现有技术省去了固液分离装置，还避免了分离固液过程中存在的装置堵塞的风险。

因此，本实用新型的两相厌氧发酵装置能够克服现有技术中的两相厌氧发酵装置成本高，且容易出现故障的缺陷，其减少了反应所需的反应容器和驱动泵的数量，并省去了固液分离装置，大大降低了两相厌氧发酵装置的成本，降低了装置堵塞的风险，同时，本实用新型的反应容器被设置成一体的，能够使两相厌氧发酵装置的结构更加紧凑，便于其适应复杂的使用环境。此外，本实用新型的两相厌氧发酵装置的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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示出了本实用新型实施例的两相厌氧发酵装置的剖视图；

图2为本实用新型实施例的两相厌氧发酵装置的俯视图。

附图标记说明：

100、两相厌氧发酵装置；1、反应容器；11、水解酸化反应腔；12、出气口；13、甲烷排气管；2、分隔壁；21、产甲烷反应腔；3、溢流口；4、进料口；41、进料管；51、第一出料口；52、第二出料口；53、出料管；6、气膜；61、内膜；62、外膜；63、泄压口；64、充气口；7、正负压保护器；8、搅拌装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了本实用新型实施例的两相厌氧发酵装置100的剖视图。图2为本实用新型实施例的两相厌氧发酵装置100的俯视图。如图1和图2所示，本实施例涉及一种两相厌氧发酵装置100，包括反应容器1、分隔壁2、溢流口3和进料口4。其中，分隔壁2形成在反应容器1内，并适于在反应容器1内分隔出水解酸化反应腔11和产甲烷反应腔21。溢流口3设置在分隔壁2上，适于允许水解酸化反应腔11内的物料通过并进入到产甲烷反应腔21内。进料口4设置在分隔壁2上并与水解酸化反应腔11相连通。第一出料口51设置在反应容器1上并与产甲烷反应腔21相连通。出气口与产甲烷反应腔21相连通，适于向外输出甲烷。其中，物料优选但不限于包括猪粪、污水污泥和粉碎后的秸秆混合物等。反应容器1优选但不限于为发酵罐。

由上述技术方案可知，本实施例的两相厌氧发酵装置100在一个反应容器1内通过分隔壁2分隔出水解酸化反应腔11和产甲烷反应腔21，并在分隔壁2上设置溢流口3，水解酸化反应腔11内的物料能够在反应至产甲烷阶段时达到溢流口3的高度，并通过溢流口3进入到产甲烷反应腔21内，由此低成本的实现了两相发酵。申请人发现，由于反应至产甲烷阶段的物料为液态并位于物料的上层，通过溢流口3来使物料自动流入到产甲烷反应腔21内，既节约了驱动物料所需的驱动泵，又无需再对物料进行固液分离，相对于现有技术省去了固液分离装置，还避免了分离固液过程中存在的装置堵塞的风险。

因此，本实施例的两相厌氧发酵装置100能够克服现有技术中的两相厌氧发酵装置成本高，且容易出现故障的缺陷，其减少了反应所需的反应容器1和驱动泵的数量，并省去了固液分离装置，大大降低了两相厌氧发酵装置的成本，降低了装置堵塞的风险，同时，本实施例的反应容器1被设置成一体的，能够使两相厌氧发酵装置的结构更加紧凑，便于其适应复杂的使用环境。此外，本实施例的两相厌氧发酵装置100的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

分隔壁2可被设置成将反应容器1分隔成两部分的直壁或曲线型壁，优选地，在本实施例中，分隔壁2为环形壁并位于反应容器1的中部，水解酸化反应腔11位于分隔壁2中。环形壁能够减少水解酸化反应腔11内的死角，减少物料中固态物的堆积。优选地，溢流口3设置为多个，并沿周向均匀设置在环形壁上，水解酸化反应腔11内的物料能够通过溢流口3均匀地向四周溢流并进入到产甲烷反应腔21内。对于溢流口3的数量不作出过多的限制，例如在本实施例中，溢流口3的数量为4个，能够避免物料在溢流口3的顶部结壳导致无法溢流。本领域技术人员能够水解酸化反应腔11内所需容纳的物料的质量、水解酸化反应速度和环形壁的直径等参数计算溢流口3的合理高度，确保通过溢流口3流到产甲烷反应腔21内的物料均处于产甲烷阶段，故在此不再详述。

由于水解酸化的周期产甲烷的周期一般在21天左右，一般情况外环容积是内环容积的3倍，本实施例的产甲烷反应腔21的体积被设置成水解酸化反应腔11的体积的2.5-3.5倍，能够使两侧反应同步完成，便于反应的充分进行，有利于解决发酵时间。在一个更优的实施例中，产甲烷反应腔21的体积被设置成水解酸化反应腔11的体积的3倍。进料口4的数量优选但不限于为一个。由于产甲烷反应的反应周期较长，为避免产甲烷反应腔21内的物料存在不均匀的情况，第一出料口51的数量优选为被设置为两个，这使得即使一个第一出料口51被堵塞，另一个第一出料口51也能够正常完成出料操作。第一出料口51优选为设置成可开闭的，操作者能够在无需出料或检修两相厌氧发酵装置100时关闭第一出料口51。

在本实施例中，两相厌氧发酵装置100还包括进料管41，其穿过反应容器1与进料口4相连，进料管41能够穿过产甲烷反应区将两相厌氧发酵所需的物料输送到水解酸化反应腔11内。优选地，进料管41上还设置有进料泵，进料泵能够为物料的输送提供动力。

在本实施例中，反应容器1的上端与分隔壁2的外周壁密封连接，分隔壁2的顶部密封覆盖有气膜6。出气口反应产生的甲烷可储存于气膜6内。出气口形成在气膜6上，产甲烷反应腔21内生成的甲烷能够通过溢流口3进入到水解酸化反应腔11内，再通过气膜6上的出气口向后续的发电或提纯单元输出。

优选地，在本实施例中，气膜6为双层气膜，双层气膜包括内膜61和外膜62。出气口12形成反应容器1或分隔壁2上。在本实施例中，两相厌氧发酵装置100还包括连接出气口12与后续发电或提纯单元的甲烷排气管13。通过甲烷排气管13能够将产甲烷反应腔21内的甲烷向外输出。当气膜6选择为双层气膜时，外膜62能够起到保护内膜61的作用，内外膜中间层还可以增加保温层，起到保温隔热的作用。外膜62上可选为形成有泄压口63，当内膜61与外膜62之间的空气压力过大时，泄压口63能够泄压并起到保护气膜6的作用。外膜62上还可选为设置有充气口64，充气口能够与外界的气源相连并借助外界的气源来对双层气膜进行充气。外界的气源优选但不限于为鼓风机等。

优选地，在本实施例中，两相厌氧发酵装置100还包括与反应容器1或分隔壁2上相连接的正负压保护器7。当两相厌氧发酵装置100内的压力过高或过低时，可通过正负压保护器进行平衡气压，起到保护气膜6和反应容器的作用。

在本实施例中，水解酸化反应腔11和产甲烷反应腔21的底部分别设置有搅拌装置8。搅拌装置8能够保证水解酸化反应腔11和产甲烷反应腔21内的物料处于均匀状态，避免物料沉积导致难以清理或无法充分发酵。搅拌装置8的数量可以根据水解酸化反应腔11和产甲烷反应腔21的体积进行调整。优选地，在本实施例中，水解酸化反应腔11内设置有三个搅拌装置8，产甲烷反应腔21内设置有三个搅拌装置8。搅拌装置8可选为转动源于叶轮的组合，优选地，在本实施例中，搅拌装置8为结构紧凑，耐腐蚀性强的潜水搅拌器。

在本实施例中，进料口4设置在分隔壁2的下部。能够将新进入的物料输送到水解酸化反应腔11的下方，避免影响上层的物料溢流到产甲烷反应腔21内。第一出料口51设置在反应容器1的下部。当物料到达第一出料口51的高度时，能够通过两个第一出料口51进行出料至后续处理单元。优选地，在本实施例中，两相厌氧发酵装置100，其特征在于，还包括设置在分隔壁2上的第二出料口52，以及与第二出料口52连接并穿过反应容器1的侧壁的出料管53。优选地，出料管53上还设置有出料泵，出料泵能够为物料的输送提供动力。

综上所述，本实施例的两相厌氧发酵装置100能够克服现有技术中的两相厌氧发酵装置100成本高，且容易出现故障的缺陷，从而提供一种成本低廉且故障率较低的两相厌氧发酵装置100。其减少了反应所需的反应容器1和驱动泵的数量，并省去了固液分离装置，大大降低了两相厌氧发酵装置的成本，降低了装置堵塞的风险，同时，本实用新型的反应容器1被设置成一体的，能够使两相厌氧发酵装置的结构更加紧凑，便于其适应复杂的使用环境。此外，本实用新型的两相厌氧发酵装置100的结构简单，制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种两相厌氧发酵装置，其特征在于，包括：

反应容器(1)；

分隔壁(2)，其形成在所述反应容器(1)内，并适于在所述反应容器(1)内分隔出水解酸化反应腔(11)和产甲烷反应腔(21)；

溢流口(3)，其设置在所述分隔壁(2)上，适于允许所述水解酸化反应腔(11)内的物料通过并进入到产甲烷反应腔(21)内；

进料口(4)，其设置在所述分隔壁(2)上并与所述水解酸化反应腔(11)相连通；

第一出料口(51)，其设置在所述反应容器(1)上并与所述产甲烷反应腔(21)相连通；

出气口(12)，其与所述产甲烷反应腔(21)相连通，适于向外输出甲烷。

2.根据权利要求1所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述分隔壁(2)为环形壁并位于所述反应容器(1)的中部，所述水解酸化反应腔(11)位于所述分隔壁(2)中。

3.根据权利要求2所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述产甲烷反应腔(21)的体积为所述水解酸化反应腔(11)的体积的2.5-3.5倍。

4.根据权利要求2所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，还包括进料管(41)，其穿过所述反应容器(1)的侧壁与所述进料口(4)相连。

5.根据权利要求2所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述反应容器(1)的上端与所述分隔壁(2)的外周壁密封连接，所述分隔壁(2)的顶部密封覆盖有气膜(6)，所述出气口形成在所述反应容器(1)或分隔壁(2)上。

6.根据权利要求5所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述气膜(6)为双层气膜，所述双层气膜包括内膜(61)和外膜(62)，所述外膜(62)上形成有泄压口(63)。

7.根据权利要求6所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，还包括与所述反应容器(1)或分隔壁(2)上相连接的正负压保护器(7)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述水解酸化反应腔(11)和产甲烷反应腔(21)的底部分别设置有搅拌装置(8)。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，所述进料口(4)设置在所述分隔壁(2)的下部；和/或，

所述第一出料口(51)设置在所述反应容器(1)的下部。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的两相厌氧发酵装置，其特征在于，还包括设置在分隔壁(2)上的第二出料口(52)，以及与所述第二出料口(52)连接并穿过所述反应容器(1)的侧壁的出料管(53)。

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