本发明专利技术提供一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，属于生物质资源化技术领域。该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统、固液分离系统、发酵液脱氮系统、沼液回流系统和沼液及沼渣管道、泵、阀门和流量计。其中，进料系统包括生物质预处理装置和混合进料装置；多阶段发酵系统由若干发酵罐串联或并联而成；发酵液脱氮系统由反应器、带可更换钢网的曝气装置、搅拌装置、水质调节装置和鸟粪石回收槽组成；沼液回流系统由沼液管道、泵、阀门和流量计组成。本发明专利技术所述装置具有可回收鸟粪石晶体、有效降低回流发酵液中氨氮浓度、缓解发酵体系氨抑制效应、提高发酵体系性能的特点，可应用于生物质的厌氧发酵。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质资源化利用
，特别是指一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置。
技术介绍
当前，厌氧发酵是处理生物质原料以及城市垃圾中的有机组分，例如餐厨垃圾等的有效手段之一。经过厌氧发酵处理后，这些有机质转化为大量次生产物，沼气和固液混合剩余物。其中，沼气可用于发电或作为燃料使用；固液混合剩余物不可直接进行填埋或者进入污水处理厂，需经过脱水处理。脱水后形成的沼渣和沼液再进行最终处理，沼渣可通过好氧发酵制成有机肥料;沼液由于含有较高浓度氨氮等代谢产物，不能直接作为肥料使用，而只可进入污水处理厂进行处理。对厌氧发酵而言，针对不同原料，生产过程中通常需要加水进行稀释，且用水量较大，导致生产成本增加。为了降低运行成本、减轻后端污水处理负荷、同时为厌氧系统提供具有活性的菌群，工艺上通常选择沼液作为过程水回流，稀释原料，调整发酵基质固含率，以保证后续厌氧发酵的顺利进行。然而，沼液在回流过程中容易出现氨氮浓度的持续升高的现象。当沼液中氨氮浓度累积到一定程度时，会对产甲烷菌产生毒性，抑制其活性，从而延缓厌氧发酵的过程，造成沼气工程无法稳定地运行。因此，通过合理技术手段减少回流沼液中氨氮的累积，对提高系统稳定性及发酵效率，降低由沼液排放导致的二次污染具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为解决厌氧发酵系统中，沼液回流易产生的氨氮累积效应，当沼液中氨氮浓度累积到一定程度时，会对产甲烷菌产生毒性，抑制其活性，从而延缓厌氧发酵的过程，造成沼气工程无法稳定地运行等问题提供一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置。该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统、固液分离系统、发酵液脱氮系统和沼液回流系统；其中，进料系统由生物质预处理装置、混合进料装置、流量计和栗组成，生物质预处理装置和混合进料装置之间设置流量计和栗；多阶段发酵系统包括一号发酵罐、二号发酵罐、三号发酵罐以及管道、栗、阀门和流量计;一号发酵罐和二号发酵罐的发酵液排放口通过调整阀门开关串联或并联地与三号发酵罐的进料栗连接；多阶段发酵系统所产发酵残渣通过残渣排放口排放至沼渣处理系统；多阶段发酵系统所产发酵液通过发酵液排放口、阀门、栗和流量计排放至固液分离系统;一号发酵罐和二号发酵罐所产发酵残渣通过残渣排放口和沼渣管道输送至三号发酵罐前端进料口处与发酵液混合后进入三号发酵罐，或通过沼渣管道和阀门连接至放空管道；固液分离系统由固液分离器、阀门、栗和流量计组成，固液分离器进料口设置流量计和栗，沼渣出口和沼液出口都连接阀门和栗；固液分离系统所产沼液通过阀门、栗和流量计排放至发酵液脱氮系统；固液分离系统所产沼渣通过阀门、栗和流量计排放至沼渣处理系统；发酵液脱氮系统由反应器、空气栗、带可更换钢网的曝气装置、搅拌装置、水质调节装置和鸟粪石回收槽组成，水质调节装置由水质及水位监测探头、水质控制器、栗、镁离子溶液储槽和氢氧化钠溶液组成，带可更换钢网的曝气装置和搅拌装置位于反应器内部，水质控制器与水质及水位监测探头相连，且水质及水位监测探头位于反应器内部，镁离子溶液储槽和氢氧化钠溶液通过栗与反应器相连，鸟粪石回收槽通过栗与反应器相连；沼液回流系统由沼液管道、栗、流量计和阀门组成，沼液回流系统根据需要将处理后沼液通过栗，流量计和阀门回流至混合进料装置、一号发酵罐、二号发酵罐、三号发酵罐前端进料口处与原发酵液混合后进行反应。其中，一号发酵罐、二号发酵罐和三号发酵罐内部均设置水质及水位监测探头、循环水栗、发酵液收集导流管，外部设置检修口、气压表、发酵液排放口和沼气收集管道。进料系统的混合进料装置的出料口一端通过阀门连接至放空管道，另一端通过阀门、栗和流量计连接多阶段发酵系统。多阶段发酵系统中循环水栗间歇运行。发酵液脱氮系统中阀门间歇开启，空气栗间歇运行且不与搅拌装置同时运行。发酵液脱氮系统中，反应器中的镁离子浓度及pH值通过水质控制器监测，通过栗投加镁离子溶液储槽中所储溶液和氢氧化钠溶液进行调整;其中，镁离子溶液储槽中所储溶液为氯化镁、磷酸镁、磷酸氢镁、磷酸二氢镁、氢氧化镁、碳酸镁或碳酸氢镁中的一种。带可更换钢网的曝气装置中的不锈钢网定期更换，更换周期为12-72小时。沼液回流系统所连沼液排放管道中沼液排放量根据水质及水位监测探头所监测反应器中水位数据，由水质控制器自动调节阀门的开闭状态进行调控。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下:(1)沼液回流可提高发酵底物中有机物的利用率，提高沼气产量；(2)回流沼液中氨氮可有效去除，因此，沼液回流次数可有效延长；(3)本装置采用多级发酵，有利于维持发酵系统的稳定性。其次，在本装置中，沼液可根据需要回流至不同反应器，进一步提高了发酵的效率和系统的抗冲击能力；(4)采用鸟粪石工艺，将沼液中的氨氮和磷转化为磷酸铵镁缓释肥料，创造了经济价值。【附图说明】图1为本专利技术的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置结构示意图；图2为实施例3涉及到的装置的结构示意图；图3为实施例4涉及到的装置的结构示意图。其中:1-生物质预处理装置;2-流量计;3-栗;4-水质及水位监测探头;5-混合进料装置;6-阀门；7-循环水栗;8-发酵液收集导流管;9-检修口 ； 10-气压表;11-发酵液排放口 ；12-残渣排放口 ； 13-沼渣处理系统；14-固液分离器；15-反应器；16-空气栗；17-带可更换钢网的曝气装置；18-搅拌装置；19-水质控制器;20-镁离子溶液储槽;21-氢氧化钠溶液;22-鸟粪石回收槽;23-沼气收集管道;24-放空管道;25-沼液排放管道;26-—号发酵罐;27-二号发酵罐;28-三号发酵罐。【具体实施方式】为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，如图1所示，为该装置的结构示意图，该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统13、固液分离系统、发酵液脱氮系统和沼液回流系统；其中，进料系统由生物质预处理装置1、混合进料装置5、流量计2和栗3组成，生物质预处理装置1和混合进料装置5之间设置流量计2和栗3;多阶段发酵系统包括一号发酵罐26、二号发酵罐27、三号发酵罐28以及管道、栗3、阀门6和流量计2;—号发酵罐26和二号发酵罐27的发酵液排放口 11通过调整阀门6开关串联或并联地与三号发酵罐28的进料栗3连接;多阶段发酵系统所产发酵残渣通过残渣排放口 12排放至沼渣处理系统13;多阶段发酵系统所产发酵液通过发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2排放至固液分离系统；一号发酵罐26和二号发酵罐27所产发酵残渣通过残渣排放口 12和沼渣管道输送至三号发酵罐28前端进料口处与发酵液混合后进入三号发酵罐28或通过沼渣管道和阀门6连接至放空管道24;固液分离系统由固液分离器14、阀门6、栗3和流量计2组成，固液分离器14进料口设置流量计2和栗3，沼渣出口和沼液出口都连接阀门6和栗3;固液分离系统所产沼液通过阀门6、栗3和流量计2排放至发酵液脱氮系统；固液分离系统所产沼渣通过阀门6、栗3和流量计2排放至沼渣处理系统13;发酵液脱氮系统由反应器15、空气栗16、带可更换钢网的曝气装置17、搅拌装置18、水质调节装置和鸟粪石回收本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于：该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统(13)、固液分离系统、发酵液脱氮系统和沼液回流系统；其中，进料系统由生物质预处理装置(1)、混合进料装置(5)、流量计(2)和泵(3)组成，生物质预处理装置(1)和混合进料装置(5)之间设置流量计(2)和泵(3)；多阶段发酵系统包括一号发酵罐(26)、二号发酵罐(27)、三号发酵罐(28)以及管道、泵(3)、阀门(6)和流量计(2)；一号发酵罐(26)和二号发酵罐(27)的发酵液排放口(11)通过调整阀门(6)开关串联或并联地与三号发酵罐(28)的进料泵(3)连接；多阶段发酵系统所产发酵残渣通过残渣排放口(12)排放至沼渣处理系统(13)；多阶段发酵系统所产发酵液通过发酵液排放口(11)、阀门(6)、泵(3)和流量计(2)排放至固液分离系统；一号发酵罐(26)和二号发酵罐(27)所产发酵残渣通过残渣排放口(12)和沼渣管道输送至三号发酵罐(28)前端进料口处与发酵液混合后进入三号发酵罐(28)或通过沼渣管道和阀门(6)连接至放空管道(24)；固液分离系统由固液分离器(14)、阀门(6)、泵(3)和流量计(2)组成，固液分离器(14)进料口设置流量计(2)和泵(3)，沼渣出口和沼液出口都连接阀门(6)和泵(3)；固液分离系统所产沼液通过阀门(6)、泵(3)和流量计(2)排放至发酵液脱氮系统；固液分离系统所产沼渣通过阀门(6)、泵(3)和流量计(2)排放至沼渣处理系统(13)；发酵液脱氮系统由反应器(15)、空气泵(16)、带可更换钢网的曝气装置(17)、搅拌装置(18)、水质调节装置和鸟粪石回收槽(22)组成，水质调节装置由水质及水位监测探头(4)、水质控制器(19)、泵(3)、镁离子溶液储槽(20)和氢氧化钠溶液(21)组成，带可更换钢网的曝气装置(17)和搅拌装置(18)位于反应器(15)内部，水质控制器(19)与水质及水位监测探头(4)相连，且水质及水位监测探头(4)位于反应器(15)内部，镁离子溶液储槽(20)和氢氧化钠溶液(21)通过泵(3)与反应器(15)相连，鸟粪石回收槽(22)通过泵(3)与反应器(15)相连；沼液回流系统由沼液管道、泵(3)、流量计(2)和阀门(6)组成，沼液回流系统根据需要将处理后沼液通过泵(3)，流量计(2)和阀门(6)回流至混合进料装置(5)、一号发酵罐(26)、二号发酵罐(27)、三号发酵罐(28)前端进料口处与原发酵液混合后进行反应。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴川福，于淼，郭延，戴婉琴，汪群慧，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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