CN202089962U - 固液两相分离式厌氧消化装置 - Google Patents

固液两相分离式厌氧消化装置 Download PDF

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Abstract

一种可以实现固体产酸和液体产甲烷两相分离的固液两相分离式厌氧消化装置。固相反应器由若干个相同的发酵罐组成，每个发酵罐为设有物料进口、回流液进口、喷淋器、沼气收集口、渗滤板、酸化液出口、沼渣出口的立式发酵罐；液相反应器由酸化液进口、回流液溢流口、搅拌器、沼气收集口组成；酸化液收集罐由酸化液收集口、搅拌器、酸化液出口组成，酸化液收集口通过阀门和管道分别与若干个固体发酵罐的酸化液出口连接，酸化液出口通过泵和管道与液相反应器的酸化液进口连接。回流液收集罐由回流液收集口、回流液出口组成，收集口与液相反应器的溢流口通过管道连接，回流液出口通过泵与固相发酵罐的回流液进口连接。本装置通过将若干个固体发酵罐并联，并与液体反应器串联的形式，实现产酸和产甲烷两相分离，达到防止酸败和稳定产气的目的，具有结构简单合理，发酵速度快，无废液产生的优点，可满足规模化生产要求。

Description

固液两相分离式厌氧消化装置
技术领域
本实用新型涉及一种固体厌氧发酵装置，尤其是能实现固体产酸相和液体产甲烷相分离在不同反应器的两相发酵装置。 
背景技术
随着我国畜禽养殖和农副产品生产与加工的快速发展，固体废弃物产生量日益增多，其有效处理和综合利用对于我国的环境保护和新能源开发均具有重要的意义。这些固体废弃物含有大量有机物，利用厌氧发酵生产沼气是一种常见的技术。目前常用的单相沼气发酵技术包括湿发酵和干发酵。湿发酵主要针对固体浓度小于10％的物料，在实际运行中取得了很好的效果。但对于固体废弃物来说，必须加水稀释以达到允许的固体浓度范围，加水不仅造成发酵装置体积庞大，增加了投资和运行能耗，而且发酵后的沼液量大，除合理利用外很难进一步处理，容易造成二次污染。干发酵主要采用单相批次发酵的形式，需水量低或不需水，同时消化后的产品不需脱水即可作为肥料使用，简化了处理操作和成本。但由于发酵原料的固体浓度高，发酵过程存在进出料困难、传热传质不均匀、酸中毒、沼气产量和沼气成分不稳定等问题，严重影响了固体厌氧发酵的产气效率。 
发明内容
为克服固体厌氧发酵采用间歇式批次发酵方式造成的传热传质不均匀、产气不稳定及容易酸败等问题，本实用新型提供一种新型固体厌氧消化装置，该装置通过将固体产酸和液体产甲烷两相分开在不同反应器进行的形式，能解决产气不稳定、易酸败以及产气效率低的问题。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：固液两相分离式厌氧消化装置主体由固相反应器、酸化液收集罐、液相反应器、液相回流液收集罐以及物料输送***组成。固相反应器由3个相同的发酵罐组成，每个发酵罐为设有物料进口、回流液进口、喷淋器、沼气收集口、渗滤板、酸化液出口、沼渣出口的立式发酵罐，物料进口、回流液进口、喷淋器和沼气收集口设在发酵罐的顶部，物料进口通到反应器的中下部保证进料时的厌氧环境，渗滤板设在发酵罐的中下部，沼渣出口设在渗滤板的上方，酸化液出口设于发酵罐的底部。液相反应器由酸化液进口、回流液溢流口、搅拌器、沼气收集口组成，均位于反应器顶部，酸化液进口通到反应器的底部以保证进液时的厌氧环境。酸化液收集罐由酸化液收集口、搅拌器、酸化液出口组成，均位于收集罐的顶部，酸化液收集口通过阀门和管道分别与3个固体发酵罐的酸化液出口连接，利用高差自动收集酸化液，酸化液出口通过泵和管道与液相反应器的酸化液进口连接。回流液收集罐由回流液收集口、回流液出口组成，收集口与液相反应器的溢流口通过管道连接，回流液出口通过泵与固相发酵罐的回流液进口连接。 
为实现若干个固体发酵罐中流出酸化液的匀质匀浆，确保液体反应器进料的稳定，在酸化液收集罐中安装酸化液浓度调节装置，可根据酸化液浓度的检测结果反馈，添加水或酸调节浓度。 
为了实现固相发酵罐的机械出料，达到工业化生产的要求，在固体发酵罐渗滤板的上部安装螺旋输送机。 
为确保产酸相的顺利进行，避免发生酸中毒，在回流液收集罐中设有喷淋控制器，以设定回流液喷淋时间和喷淋速度，减少有机酸的积累。 
本实用新型采用将固体产酸相和液体产甲烷相分离在不同反应器的措施，实现两相的分离；通过控制回流液喷淋时间和速度，达到固体产酸相均匀接种、防止酸败的效果；通过设置若干个固体发酵装置，调节每个反应器的批次投料时间，收集不同阶段酸化液，同时通过加水或酸调节酸化液浓度和成分，为液体反应器提供稳定的原料，来解决批量发酵与沼气持续产生的问题。 
本实用新型的有益效果是，可以在降解固体有机物、产生沼气的同时，方便地实现固体产酸相和液体产甲烷相的分离，具有结构简单合理，发酵速度快，沼渣肥效高和无废液产生的优点，可满足规模化生产要求。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 
图中1.固体发酵罐，2.固体进料口，3.回流液进口，4.喷淋器，5.沼气收集口，6.渗滤板，7.酸化液出口，8.加热保温层，9.法兰，10.沼渣出口，11.螺旋输送机，12.酸化液收集罐，13.酸化液收集罐进口，14.酸化液收集罐搅拌器，15.酸化液收集罐出口，16.酸化液调节装置，17.液相反应器，18.酸化液反应器进料口，19.液相反应器搅拌器，20.液相反应器沼气收集口，21.温度传感器，22.液相反应器加热保温层，23.液相反应器溢流口，24.回流液收集罐，25.回流液收集罐进口，26.喷淋控制器，27.回流液收集罐出口，28.阀门，29.液体反应器进料泵，30.回流液喷淋泵，31.管道。 
具体实施方式
参见附图，工作时，物料通过固体进料口(2)投入固体发酵罐(1)，来自回流液收集罐(24)的回流液在喷淋控制器(26)的控制下，通过喷淋泵(30)泵入回流液进口(3)，利用喷淋器(4)均匀喷洒至发酵罐上层物料，发酵产生的酸化液由于密度和重力作用向下缓慢运移，为固体物料接种的同时，在渗滤板(6)的作用下固液分离，酸化液流入发酵罐底部，当阀门(28)开启时，酸化液通过出口(7)流入酸化液收集罐(12)，整套装置含有若干个类似的固体发酵罐(1)，通过调节每个反应器的批次投料时间，使不同反应器中的物料处于不同反应阶段，不同阶段的酸化液在酸化液收集罐(10)中聚集，利用搅拌器(13)搅拌均匀，根据酸化液浓度和成分检测结果，借助酸化液调节装置(16)加水或酸保证酸化液浓度和成分的稳定，随后通过液体反应器进料泵(29)泵入酸化液反应器进料口(18)，物料在液相反应器(17)中通过搅拌器(19)进行全混合厌氧发酵，同时等量的回流液通过溢流口(23)流入回流液收集罐(24)，以此循环进行。固体发酵罐和液体反应器分别通过加热保温层(8)和(22)保证中温环境，并通过温度传感器(21)监控液体反应器内温度。固体发酵罐(1)和液体反应器(17)产生的沼气分别通过沼气收集口(5)和(20)收集，沼渣通过螺旋输送机(11)从沼渣出口(10)排出固体发酵罐。 

Claims (4)

1.一种固液两相分离式厌氧消化装置，其特征是：主体由固相反应器、酸化液收集罐、液相反应器、液相回流液收集罐以及物料输送***组成；固相反应器由3个相同的发酵罐组成，每个发酵罐为设有物料进口、回流液进口、喷淋器、沼气收集口、渗滤板、酸化液出口、沼渣出口的立式发酵罐，物料进口、回流液进口、喷淋器和沼气收集口设在发酵罐的顶部，物料进口通到反应器的中下部保证进料时的厌氧环境，渗滤板设在发酵罐的中下部，沼渣出口设在渗滤板的上方，酸化液出口设于发酵罐的底部；液相反应器由酸化液进口、回流液溢流口、搅拌器、沼气收集口组成，均位于反应器顶部，酸化液进口通到反应器的底部以保证进液时的厌氧环境；酸化液收集罐由酸化液收集口、搅拌器、酸化液出口组成，均位于收集罐的顶部，酸化液收集口通过阀门和管道分别与3个固体发酵罐的酸化液出口连接，利用高差自动收集酸化液，酸化液出口通过泵和管道与液相反应器的酸化液进口连接；回流液收集罐由回流液收集口、回流液出口组成，收集口与液相反应器的溢流口通过管道连接，回流液出口通过泵与固相发酵罐的回流液进口连接。
2.根据权利要求1所述的固液两相分离式厌氧消化装置，其特征是：回流液收集罐中设有喷淋控制器。
3.根据权利要求1所述的固液两相分离式厌氧消化装置，其特征是：固体发酵罐渗滤板的上方安装螺旋输送机。
4.根据权利要求1所述的固液两相分离式厌氧消化装置，其特征是：在酸化液收集罐中安装酸化液浓度调节装置。 
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