CN111304065A - 一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，包括发酵罐，所述发酵罐连接进料管以及沼气排出管；浮渣筒，所述浮渣筒下端管口端壁与发酵罐内壁之间密封固定连接，所述浮渣筒外壁与发酵腔内壁之间形成一圈排渣槽；中心套筒，固定设置在发酵腔内；沼气高压管，所述沼气高压管的出气端伸入中心套筒内。一种果蔬湿式厌氧发酵装置的工作方法，首先，通过进料管将物料输入发酵腔内；然后，通过沼气高压管向中心套筒内通入高压沼气，使物料在发酵腔内形成上下循环运动；最后，将物料发酵产生的沼气从沼气排出管排出。提高容积产气率，容积产气率在1.2m3/(m3·d)以上，解决物料在厌氧发酵过程中浮渣及沉砂。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置及其工作方法。
背景技术
近年来，随着城市化进程的加快以及人们生活水平的提高，有机固体废弃物数量也急剧增加，成分日益复杂，大量有机废物的随意排放对地下水和周围环境造成了严重的污染，利用厌氧发酵技术对有机固体废弃物污染进行处理已成为环保必需和社会可持续发展的趋势。
厌氧发酵罐是利用微生物在厌氧条件下的代谢活动将有机固体废弃物稳定化，同时产生CH4、CO2、H2S气体等，是厌氧技术处理有机固体废弃物的核心设备。当前主流的厌氧发酵罐体主要有湿式完全混合式厌氧发酵罐(CSTR)和干式推流式厌氧发酵罐(PFR)等，尤以完全混合式工艺占主导地位。厌氧发酵罐根据反应罐内物料含固率的不同，可分为湿式、半干式、干式发酵两大类，湿式发酵物料的含固率为4～10％之间，半干式发酵物料的含固率为15～20％之间，干式发酵物料的含固率为在20%以上，湿式发酵适用于果蔬等含水率较大的有机固废领域。
目前国内市场上常用的搅拌装置，无论是立式、侧式、卧式或复合式等结构虽然可处理果蔬垃圾发酵，但运行效果差，主要原因是发酵内得悬浮物会凝聚上浮至发酵液表面形成结壳层，影响发酵底物传质、气液流动及沼气的导出，使得发酵***酸化瘫痪，形成了大量的病池、废池。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置及其工作方法，解决以往发酵装置在厌氧发酵过程中浮渣及沉砂的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，包括
发酵罐，所述发酵罐连接进料管以及沼气排出管；
浮渣筒，所述浮渣筒下端管口端壁与发酵罐内壁之间密封固定连接，所述浮渣筒内壁与发酵罐内壁之间形成发酵腔，所述浮渣筒外壁与发酵腔内壁之间形成一圈排渣槽，所述排渣槽连接排渣管；
中心套筒，固定设置在发酵腔内，所述中心套筒内腔与发酵腔之间形成物料上下循环通道；
沼气高压管，所述沼气高压管的出气端伸入中心套筒内。
进一步的，所述发酵腔底部设置循环管，所述循环管的两端分别固定设置在发酵罐两端，所述循环管上设置循环泵。
进一步的，所述发酵腔底部为锥形腔，所述锥形腔的底部连接出料管，所述出料管上设置出料泵。
进一步的，所述发酵腔的内侧壁上固定设置加热盘管。
进一步的，所述加热盘管为蒸汽加热盘管。
进一步的，所述沼气高压管的出气端固定设置喷嘴。
进一步的，所述沼气高压管的进口端与沼气排出管连通，所述沼气高压管上设置有用于对管内沼气进行加压的加压风机。
第二方面，一种采用上述基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置的工作方法，
首先，通过进料管将物料输入发酵腔内，物料液位低于浮渣筒上端口；
然后，通过沼气高压管向中心套筒内通入高压沼气，中心套筒内的物料右下至上运动，中心套筒外的物料由上至下运动，以使物料在发酵腔内形成上下循环运动；
最后，物料发酵产生的沼气从沼气排出管排出。
进一步的，当发酵腔内浮渣增多时，调小出料泵，以使发酵腔内的液位升高，直至浮渣进入排渣槽后由排渣管输出。
进一步的，循环泵通过循环管，带动物料在发酵腔内做水平方向运动。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置及其工作方法，采用气体搅拌装置可以起到推动罐内物料上下翻滚搅拌，底部循环泵将物料在水平面内运动搅拌这两种效果叠加后，可以保证罐内的发酵物料达到均质效果，并可以增加物料与发酵菌种的接触前度，提高容积产气率，容积产气率在1.2m3/(m3·d)以上，解决物料在厌氧发酵过程中浮渣及沉砂。
发酵腔底部为锥形腔，可以将罐内的砂石聚集在底部，通过出料管、出料泵排出罐内，避免罐内定期清砂。
该装置结构简单，适用范围广，可以处理畜禽粪便、果蔬垃圾、秸秆等。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明厌氧发酵装置示意图；
图2是中心套筒设置在发酵罐内的示意图；
图3是浮渣筒设置在发酵罐内的示意图；
其中，1、发酵罐，11、加热盘管，2、浮渣筒，21、排渣管，3、中心套筒，4、沼气高压管，41、加压风机，5、喷嘴，6、进料管，61、进料泵，7、沼气排出管，8、循环管，81、循环泵，9、出料管，91、出料泵。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例一
如图1至图3所示，一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，包括
发酵罐1，所述发酵罐1连接进料管6以及沼气排出管7，进料管6以及沼气排出管7设置在发酵罐1上端部，进料管6上设置进料泵61，用于将物料输入发酵罐1内，物料主要包括畜禽粪便、果蔬垃圾、秸秆等。沼气排出管7用于将发酵罐1内产生的沼气排出。
浮渣筒2，浮渣筒2成锥筒状，所述浮渣筒2下端大径管口端壁与发酵罐1内壁之间密封固定连接，所述浮渣筒2内壁与发酵罐1内壁之间形成发酵腔，所述浮渣筒2外壁与发酵腔内壁之间形成一圈排渣槽，所述排渣槽连接排渣管21；排渣管21上设置真空泵。排渣管21用于将进入排渣槽内的浮渣排出掉。
中心套筒3，固定设置在发酵腔内，所述中心套筒3内腔与发酵腔之间形成物料上下循环通道；
具体的，发酵腔底部设置支座，中心套筒3固定设置在支座上，中心套筒3底部与发酵腔底部之间形成通过，用于物料流通。
沼气高压管4，所述沼气高压管4的出气端伸入中心套筒3内。
具体的，本实施例中，为上实现物料在水平方向上的循环，发酵腔底部设置循环管8，所述循环管8的两端分别固定设置在发酵罐1两端，所述循环管8上设置循环泵81。循环泵81工作，带动物料在发酵罐1底部水平方向上循环流动。
具体的，本实施例中，所述发酵腔底部为锥形腔，锥度为130°～140°，发酵罐1顶部锥度为110°～120°；所述锥形腔的底部连接出料管9，所述出料管9上设置出料泵91。积留在发酵腔底部的沉沙排出。
具体的，本实施例中，所述发酵腔的内侧壁上固定设置加热盘管11，加热盘管11为蒸汽加热盘管11。通过控制发酵罐1内的温度在38℃左右，可以控制物料更好的发酵。
具体的，本实施例中，所述沼气高压管4的出气端固定设置喷嘴5。
具体的，本实施例中，所述沼气高压管4的进口端与沼气排出管7连通，所述沼气高压管4上设置有用于对管内沼气进行加压的加压风机41。
沼气排出管7排出的部分沼气回流进加压风机41后压力提高，然后通过沼气高压管4输送至喷嘴5处，喷嘴5被固定在中心套筒3内，沼气从喷嘴5喷出后由于密度低向上流动，带动一定物料向上排出中心套筒3，同时形成一定真空，中心套筒3内底部物料上升，筒外物料向下运动，使罐内物料形成运动循环，充分搅拌。
具体的，本实施例中，发酵罐1直径与高度比为1:2.2；发酵罐1外壁面采用保温岩棉及外护板进行保温与美观；
具体的，本实施例中，发酵罐1为混凝土结构，中心套筒3为金属。
本实施例的果蔬湿式厌氧发酵装置，可以使发酵腔内的物料进行上下方向和水平方向的循环流动，使物料充分发酵，可以保证罐内的发酵物料达到均质效果，并可以增加物料与发酵菌种的接触前度，提高容积产气率，容积产气率在1.2m3/(m3·d)以上。
实施例二
一种采用上述基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置的工作方法；
首先，通过进料管6将物料输入发酵腔内，物料液位低于浮渣筒2上端口；
然后，通过沼气高压管4向中心套筒3内通入高压沼气，中心套筒3内的物料右下至上运动，中心套筒3外的物料由上至下运动，以使物料在发酵腔内形成上下循环运动；循环泵81通过循环管8，带动物料在发酵腔内做水平方向运动。
物料在发酵罐1内充分与发酵菌种接触，加快产甲烷的效果，提高发酵罐1内的容积产气率与缩短发酵时间，产生的CO2与甲烷储存在发酵罐1顶部区间，最后，物料发酵产生的沼气从沼气排出管7排出。
发酵完后的沼渣与沼液通过出料管9与出料泵91向外排出，使罐内物料总量保持在一定的范围内，当罐内浮渣较多可以将浮渣收集在斜槽内排出罐内，罐底采用锥形可以收集罐内沉砂，通过出料泵91与物料一起排出。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，包括
发酵罐，所述发酵罐连接进料管以及沼气排出管；
浮渣筒，所述浮渣筒下端管口端壁与发酵罐内壁之间密封固定连接，所述浮渣筒内壁与发酵罐内壁之间形成发酵腔，所述浮渣筒外壁与发酵腔内壁之间形成一圈排渣槽，所述排渣槽连接排渣管；
中心套筒，固定设置在发酵腔内，所述中心套筒内腔与发酵腔之间形成物料上下循环通道；
沼气高压管，所述沼气高压管的出气端伸入中心套筒内。
2.根据权利要求1所述的一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，所述发酵腔底部设置循环管，所述循环管的两端分别固定设置在发酵罐两端，所述循环管上设置循环泵。
3.根据权利要求1所述的一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，所述发酵腔底部为锥形腔，所述锥形腔的底部连接出料管，所述出料管上设置出料泵。
4.根据权利要求1所述的一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，所述发酵腔的内侧壁上固定设置加热盘管。
5.根据权利要求4所述的一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，所述加热盘管为蒸汽加热盘管。
6.根据权利要求1所述的一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，所述沼气高压管的出气端固定设置喷嘴。
7.根据权利要求1所述的一种基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置，其特征是，所述沼气高压管的进口端与沼气排出管连通，所述沼气高压管上设置有用于对管内沼气进行加压的加压风机。
8.一种采用权利要求1-7中任意一项所述基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置的工作方法，其特征是，
首先，通过进料管将物料输入发酵腔内，物料液位低于浮渣筒上端口；
然后，通过沼气高压管向中心套筒内通入高压沼气，中心套筒内的物料右下至上运动，中心套筒外的物料由上至下运动，以使物料在发酵腔内形成上下循环运动；
最后，将物料发酵产生的沼气从沼气排出管排出。
9.根据权利要求8所述的基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置的工作方法，其特征是，当发酵腔内浮渣增多时，调小出料泵，以使发酵腔内的液位升高，直至浮渣进入排渣槽后由排渣管输出。
10.根据权利要求8所述的基于气搅拌的果蔬湿式厌氧发酵装置的工作方法，其特征是，循环泵通过循环管，带动物料在发酵腔内做水平方向运动。
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