CN220284058U - 一种利用厌氧消化制备有机酸的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微生物发酵设备技术领域，涉及一种利用厌氧消化制备有机酸的设备。针对现有技术中利用厌氧消化制备有机酸的设备发酵初始阶段原料未经过滤除杂，发酵过程中温度控制能力差，导致有机酸产率较低，杂质多的技术问题，本申请提供一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，包括消化罐和预处理罐，消化罐的内腔和预处理罐的内腔通过进料口连通，预处理罐在进料口处设置滤网；消化罐内壁设有夹套，侧壁设有温度探杆；消化罐顶壁和预处理罐的底壁还设有滑道，拉杆插入滑道中，拉杆可使进料口打开或闭合；滤网位于拉杆上方。本方案能在发酵初始阶段对较大的杂质进行过滤，发酵过程中能根据产酸情形实时调整温度，提高了有机酸的产量。

Description

一种利用厌氧消化制备有机酸的设备

技术领域

本实用新型属于微生物发酵设备技术领域，具体地，涉及一种利用厌氧消化制备有机酸的设备。

背景技术

厌氧消化指有机质在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将可生物降解的有机物分解为CH₄、CO₂、H₂O和H₂S的消化技术。厌氧消化分三个阶段:水解(液化)阶段：将固体有机物转化为可溶性的分子量较小的物质；产酸阶段；产甲烷阶段。厌氧消化技术在世界各地广泛应用，大部分处理城市生活有机垃圾的厂处理量在2500t/a以上。而在我国尚无采用这样的大型处理厂，可能是因为厌氧消化技术的投资成本比好氧堆肥要高，一般多1.2～1.5倍。但厌氧消化技术具有以下几个优点：产生的甲烷气体可以作为清洁能源；工艺简单，反应周期短，易于操作；占地面积较小，投资较低；可实现餐厨垃圾等城市垃圾的减量化、无害化和资源化。将厌氧消化控制在水解酸化阶段，则发酵液中会含有大量的挥发性脂肪酸，可以作为污水处理厂的外加碳源。因此，在我国厌氧消化技术是一项具有很有前景的有机垃圾处理技术。

餐厨垃圾等城市垃圾含水率高，有机物含量丰富，是适合厌氧消化的原料。餐厨垃圾含水率在80～90％之间，C/N比在10～25之间，都满足厌氧消化处理工艺的参数要求。餐厨垃圾的产量在不断增大，厌氧消化技术作为一种无污染、低消耗、高利用的新型技术逐渐受到各国科学家的重视。我国由于填埋场地的限制也必将逐渐向厌氧消化技术靠拢。

中国实用新型专利授权公告号为CN216005839U，申请日为2021年10月08日，名称为：一种餐厨垃圾厌氧预处理装置；公开的装置包括机箱、密封盖机构、搅拌机构和粉碎机构，机箱内壁底部一侧穿插安装有驱动电机，密封盖机构设置在机箱外壁顶部，机箱内壁底部另一侧下方开设有出料口，机箱外表面底部固定焊接有底座，搅拌机构穿插安装在机箱内壁上，搅拌机构外壁顶部设置有滤片，滤片内壁顶部设置有粉碎机构。该方案将餐厨垃圾脱水打磨成粉，能耗高，耗时长，消化过程中，无法控制温度。在厌氧消化过程中，温度的范围是很宽泛的，从低温到高温都存在。

又如中国实用新型专利授权公告号为CN209584252U，申请日为2019年01月30日，名称为：一种具有物料粉碎功能的厌氧消化器；公开的消化器包括保温壳体、粉碎筒、电机、反应室和控制面板，保温壳体内部的底端设有反应室，反应室的底部设有等间距的加热块，反应室上方的保温壳体内部设有动力腔体，动力腔体底部的中心位置处设有支架，支架顶端的中心位置处设有电机，且电机的输出端通过联轴器安装有转轴，动力腔体一侧的保温壳体内部设有粉碎室，粉碎室一侧的内壁上设有粉碎筒，保温壳体顶端的一侧设有注料口，保温壳体表面的一端设有控制面板。该方案通过底部的加热块实现加热，效率低，不好控温。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中利用厌氧消化制备有机酸的设备发酵初始阶段原料未经过滤除杂，发酵过程中温度控制能力差，导致有机酸产率较低，杂质多的技术问题，本申请提供一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，能在发酵初始阶段对较大的杂质进行过滤，发酵过程中能根据产酸情形实时调整温度，提高了有机酸的产量。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，包括消化罐，所述消化罐底部设有出料口，还包括设置于所述消化罐外顶壁的预处理罐，所述消化罐的内腔和预处理罐的内腔通过进料口连通，所述预处理罐在进料口处设置滤网；所述消化罐中设有第一驱动轴，所述第一驱动轴的一端连接第二驱动轴，所述第二驱动轴设置在所述预处理罐中；所述第一驱动轴上设有第一搅拌装置；

所述消化罐内壁设有夹套；所述消化罐的侧壁设有温度探杆，所述温度探杆的检测端插入所述消化罐的内腔；

所述消化罐顶壁和所述预处理罐的底壁还设有滑道，拉杆插入滑道中，所述拉杆可使所述进料口打开或闭合；所述滤网位于所述拉杆上方。

进一步地，所述温度探杆为分段式；所述温度探杆具有多个温度探头。

进一步地，所述温度探杆为三段式；所述温度探杆包含三个温度探头，等距的设置于所述温度探杆上。

进一步地，所述滑道具有内螺纹，所述拉杆具有和所述内螺纹配合的外螺纹。

进一步地，所述消化罐的侧壁上设有加药装置。

进一步地，所述消化罐的侧壁上设有过滤装置。

进一步地，所述消化罐的外底壁设有驱动装置，所述驱动装置连接所述第一驱动轴的一端。

进一步地，所述消化罐的底壁设有底座。

进一步地，所述第二驱动轴上设有第二搅拌装置。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，包括消化罐和预处理罐，消化罐的内腔和预处理罐的内腔通过进料口连通，预处理罐在进料口处设置滤网；消化罐内壁设有夹套，侧壁设有温度探杆；消化罐顶壁和预处理罐的底壁还设有滑道，拉杆插入滑道中，拉杆可使进料口打开或闭合；滤网位于拉杆上方，能在发酵初始阶段对较大的杂质进行过滤，发酵过程中能根据产酸情形实时调整温度，提高了有机酸的产量。

附图说明

图1为实施例1中一种利用厌氧消化制备有机酸的设备第一视角示意图。

图中：

1、消化罐；2、夹套；3、第一搅拌装置；4、底座；5、温度探杆；6、加药装置；7、拉杆；8、进料口；9、过滤装置；10、出料口；11、第一驱动轴；12、第二驱动轴；13、驱动装置；14、第二搅拌装置；15、加料口；16、预处理罐。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

下面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。

实施例

本实施例的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，如图1所示：

包括消化罐1，消化罐1底部设有出料口10，还包括设置于所述消化罐1外顶壁的预处理罐16。消化罐1的内腔和预处理罐16的内腔通过进料口8连通，预处理罐16在进料口8处设置滤网。消化罐1用于厌氧消化产酸，预处理罐16用于对废物进行预处理，如餐厨垃圾，可通过预处理罐16进行厌氧消化前的预处理工作。消化罐1和预处理罐16的分体式设计，使得消化罐1的密封性能更好；占地面积更小；可以分批式序批处理，在消化罐1工作的同时，可对预处理罐16进行清洗或进行下一批次的备料预发酵。

消化罐1顶壁和预处理罐16的底壁还设有滑道，拉杆7插入滑道中，拉杆7可使进料口8打开或闭合；滤网位于拉杆7上方。本实施例中，滑道具有内螺纹，拉杆7具有和内螺纹配合的外螺纹。进入预处理罐16的垃圾，如餐厨垃圾，在预处理罐16中被初步处理，搅散打碎，还可在预处理罐16中预发酵。处理结束后，通过拉杆7的移动，使得预处理罐16中的物料经过滤网和进料口8，落入消化罐1的内腔中。一些大的杂质，如碎骨等，可被滤网除去，使得终产物中的酸的纯度得到提升。在一些实施例中，滑道和拉杆7可以设置多个，以提高物料落入消化罐1的速度，提升效率。

本实施例的设备，消化罐1中设有第一驱动轴11，第一驱动轴11的一端连接第二驱动轴12，第二驱动轴12设置在预处理罐16中；第一驱动轴11上设有第一搅拌装置3，第二驱动轴12上设有第二搅拌装置14。第一驱动轴11和第二驱动轴12采用可拆卸设计，在预处理罐16不工作，而消化罐1工作时，可以降低能耗。第一搅拌装置3用于对物料进行搅拌。第二搅拌装置14可以对初始物料进行打散，还可对初始物料搅碎，提高微生物的接触面积。

本实施例中，消化罐1内壁设有夹套2，消化罐1呈双层的夹层结构，于夹层内设置水管，通过控制水管内通水的温度对消化罐1的温度进行调节。相较于现有技术的底部加热方式，水热升温速度更快的同时，可以通过水温调节消化罐1内的温度高或低。在厌氧消化过程中，温度的范围是很宽泛的，从低温到高温都存在。依据微生物活性把温度范围分为三类：一类是嗜寒的，温度范围从10～20℃；—类是嗜温的，温度范围从20～45℃，通常使用37℃；一类是嗜热的，温度范围从50～65℃，通常是55℃。在实际场景中，可根据产算量的大小和不同微生物菌群，调节水温高低。

消化罐1的侧壁设有温度探杆5，温度探杆5的检测端插入消化罐1的内腔；在一些实施例中，温度探杆5为分段式，具有多个温度探头。本实施例中，温度探杆5为三段式，包含三个探头，等距的设置于温度探杆5上。于温度探杆5上固定有分别用于检测的内层、中层和外层温度的温度探头，温度探头5电性连接有带显示屏的控制器，对发酵情况实时监控。

本实施例消化罐1的侧壁上设有加药装置6。可用于添加酸碱调节pH，或通过碳源等调节碳氮比。碳氮比的关系是指有机原料中总碳和总氮的比例。厌氧消化过程中碳氮比是有最适范围的，一般是从20:1到30:1，既不能太高也不能太低，否则都会对厌氧发酵过程产生影响。不合适的碳氮比会造成大量的氨态氮的释放或是挥发性脂肪酸的过度累积，而氨态氮和挥发性脂肪酸都是厌氧消化中重要的中间产物，不合适的浓度都会抑制甲烷发酵过程。如果发酵液C/N值较低，微生物在生长过程中就会将多余的氮素分解为氨而放出，使发酵液中构成碱度的物质NH₄HCO₃增加，C/N值过高，氮素不足则会影响微生物生长。

本实施例消化罐1的侧壁上设有过滤装置9。用于收集和处理厌氧消化过程中产生的有毒有害气体，如甲烷等。

本实施例消化罐1的外底壁设有驱动装置13，驱动装置13连接第一驱动轴11的一端。用于给驱动轴提供动力。

本实施例消化罐1的底壁设有底座4，便于出料口10出料。

本实施例的利用厌氧消化制备有机酸的设备，不收集常规反应器中进行的厌氧消化反应的甲烷和二氧化碳等气态产物，而是发酵产生大量的有用物质，如挥发性脂肪酸、乙醇和氢气，挥发性脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等，都是极易被利用的有机物，可以作为化工原料使用，也可以作为污水处理厂的碳源。将餐厨垃圾的厌氧消化工程控制在水解酸化阶段，则发酵液中会含有大量的挥发性脂肪酸，可以作为污水处理厂的外加碳源，在再利用餐厨垃圾的同时，为污水处理厂减少运行成本，控制我国水体富营养化的发生。

Claims (9)

1.一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，包括消化罐(1)，所述消化罐(1)底部设有出料口(10)，其特征在于：

还包括设置于所述消化罐(1)外顶壁的预处理罐(16)，所述消化罐(1)的内腔和预处理罐(16)的内腔通过进料口(8)连通，所述预处理罐(16)在进料口(8)处设置滤网；所述消化罐(1)中设有第一驱动轴(11)，所述第一驱动轴(11)的一端连接第二驱动轴(12)，所述第二驱动轴(12)设置在所述预处理罐(16)中；所述第一驱动轴(11)上设有第一搅拌装置(3)；

所述消化罐(1)内壁设有夹套(2)；所述消化罐(1)的侧壁设有温度探杆(5)，所述温度探杆(5)的检测端插入所述消化罐(1)的内腔；

所述消化罐(1)顶壁和所述预处理罐(16)的底壁还设有滑道，拉杆(7)插入滑道中，所述拉杆(7)可使所述进料口(8)打开或闭合；所述滤网位于所述拉杆(7)上方。

2.根据权利要求1所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述温度探杆(5)为分段式；所述温度探杆(5)具有多个温度探头。

3.根据权利要求2所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述温度探杆(5)为三段式；所述温度探杆(5)包含三个温度探头，等距的设置于所述温度探杆(5)上。

4.根据权利要求2所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述滑道具有内螺纹，所述拉杆(7)具有和所述内螺纹配合的外螺纹。

5.根据权利要求2所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述消化罐(1)的侧壁上设有加药装置(6)。

6.根据权利要求2所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述消化罐(1)的侧壁上设有过滤装置(9)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述消化罐(1)的外底壁设有驱动装置(13)，所述驱动装置(13)连接所述第一驱动轴(11)的一端。

8.根据权利要求7所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述消化罐(1)的底壁设有底座(4)。

9.根据权利要求7所述的一种利用厌氧消化制备有机酸的设备，其特征在于：所述第二驱动轴(12)上设有第二搅拌装置(14)。