连续式湿干两级动态厌氧发酵设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种连续式湿干两级动态厌氧发酵设备，该设备包括混合调节池、湿式厌氧发酵装置、干式厌氧发酵装置和发酵残渣脱水出料装置，他们之间通过管路依次串接，干式厌氧发酵装置底部设有壁面为多孔滤板的V形滤液槽，其上方为干式厌氧发酵区，下方为滤液仓，滤液仓中分离的沼液通过管路返回混合调节池，V形滤液槽的槽底沼渣经由发酵残渣脱水出料装置排出；该设备提高了反应器处理能力和容积产气率，解决了高固或干式反应器进出料的难题，实现沼液零排放，无需沼液回流喷淋作业，发酵残渣脱水可使发酵残渣含水率降低至65%‑75%，便于后续环节利用，大大简化了工程运行操作环节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机废弃物处理和可再生能源开发
，特别是一种连续式湿干两级动态厌氧发酵设备。
技术介绍
厌氧发酵技术按照发酵物料干物质浓度可分为湿式发酵、高浓度或干式发酵两种方式。传统的湿发酵技术，是指将秸秆与人畜粪便、工业废水等有机物混合，在厌氧菌的作用下生成沼气。由于秸秆在湿式发酵中容易出现严重的漂浮结壳、分层等问题，大多避免加入秸秆等比重较轻且难降解的底物。高浓度发酵技术是以固体有机废弃物为原料（总固体含量在10%以上）进行厌氧发酵，它与湿发酵相比主要优点是节约用水，节省管理沼气池所需的工时，池容产气率较高等。但高含固率物料的流动性差、传质传热困难，使得干式厌氧发酵技术对预处理设备、输送设备、搅拌设备等均有较高的要求。目前对于高浓度或干式厌氧发酵进料设备，因密封要求高，常用的有真空泵、液压固体泵或活塞泵，这些泵虽可以从市场上购得，但由于此类特种设备技术仅有少数公司掌握，因此价格往往比较昂贵。而对于出料设备，由于固体物料流动性差，对进出料装置密封要求很高，故目前工程应用大多为批式发酵，即“进料-密封-产气-停气-出料”发酵模式，这种方式势必造成间歇性发酵产气与原料连续产生和连续供气的矛盾，并且采用装载机或挖掘机出料，存在作业效率低、强度大、操作环境恶劣以及安全隐患等问题，因此开发出连续或半连续式高效发酵装置及工艺，将大大发挥高固反应器废弃物处理能力大的优势，此外，高浓度发酵装置中有机物料发酵结束后，含水率一般高达75%以上，这种物理状态的发酵残渣难以用于后续资源化利用。目前通常将批次清理出的发酵物料通过湿粉碎后掺混其他干辅料进行堆肥处理，增多了环节从而增加工程处理成本。因此，开发出适应高浓度发酵物料进出料，并且兼具连续脱水出料功能的厌氧发酵装置及工艺方法，具有很好的产业化应用前景。由于沼气发酵过程涉及多种厌氧发酵微生物的多级联合作用，因此多级发酵工艺因可实现功能分区，具有发酵速度快、降解率高和缩短发酵周期等明显优势，近年来越来越受到国内外专家学者和沼气工程应用领域的重视。Cheng等（BioresourTechnol,2012,114:327-33）利用CSTR和UASB相联合进行秸秆产沼气的工艺研究，甲烷产量达到200.9mL/g，同时得到67.1%的能量回收率。公开号CN103667025A公布了一种干湿结合厌氧发酵工艺，主要是将高浓度发酵原料采用柱塞泵送入干式厌氧反应器中，而湿式发酵罐中的低浓度发酵残余物用于与高浓度原料混合发酵；公开号CN104355707A公布了一种干湿联合消化处理禽畜粪便与秸秆的方法，主要为湿式厌氧消化+干式好氧发酵+干式厌氧消化，同时进行渗滤液回流。以上专利所述干湿结合和干湿联合均未实现干式与湿式发酵装置直接串联，物料相互连通。而公开号CN101973682A公布了一种干湿耦合厌氧发酵工艺方法，将湿式两相厌氧发酵方法中生成的沼渣沼液送入干式厌氧发酵方法，对沼渣沼液进行自然固液分离；公开号CN104745369A公布了一种湿法-干法联合的两级厌氧发酵产沼气工艺，即将破碎的固体废弃物与接种物在全湿式反应器中混合进行湿法厌氧发酵，水力停留时间5-20天，发酵后将料液输送至底部具有渗滤装置的干法发酵反应器中进行干法固态发酵。此外，申请人在公开号CN104357488的专利文献公布了一种规模化木质纤维原料厌氧发酵产沼气的方法，即将木质纤维原料粉碎至5cm以下，加入接种物调浆，加入连续搅拌式反应器内进行湿式厌氧发酵，然后将每日排出的沼渣立即脱水至沼渣含水率75%-85%，再将脱水沼渣加入至半连续进料高固体厌氧反应器中。然而上述公开文献仅涉及将发酵物料从湿式发酵转入干式发酵，但并未涉及干式发酵沼液回用至湿式发酵进料系统，并且也未涉及干式发酵反应器如何进出料问题，仅停留于概念设计或实验室研究阶段，尚未见从发酵工艺过程学角度明确各个环节所需装备以及如何实现的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对有机废弃物厌氧生物转化速率往往呈现前高后低的特点，结合目前沼气工程普遍存在容积产气率低、厌氧反应器处理能力偏低、一次性投资较高、沼液消纳或处理问题突出等问题，充分发挥湿式厌氧发酵和高固或干式厌氧发酵各自优势，互为补充，相互配合，既可实现不同类型有机物料混合进料，也解决了高固或干式反应器难以进料的难题，无需沼液自循环作业，并且可连续或半连续排出固体残渣，兼具有残渣脱水的功能，可实现沼液零排放或少排放，从而使得该工艺对废弃物原料适应范围更加宽泛，可应用于不同规模的沼气工程，本专利技术是这样实现的：一种连续式湿干两级动态厌氧发酵设备，包括混合调节池、密闭的发酵装置，发酵残渣脱水出料装置，其特征在于，所述的密闭的发酵装置包括湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置，进料口均位于它们的上部，输出端位于它们的下部，它们的顶部均设有沼气输出管路，干式厌氧发酵装置进料口的水平高度低于湿式厌氧发酵装置内液位高度的1/15-1/20，湿式厌氧发酵装置输出端与干式厌氧发酵装置进料口之间设有控制阀；混合调节池、湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置通过管路依次串接，干式厌氧发酵装置底部设有径向的V形滤液槽，V形滤液槽的壁面为多孔滤板，V形滤液槽的上方为干式厌氧发酵区，下方为滤液仓，发酵残渣脱水出料装置设在V形滤液槽的槽底；滤液仓的水平高度高于混合调节池顶部，滤液仓中分离的沼液通过管路返回混合调节池，V形滤液槽的槽底沼渣经由发酵残渣脱水出料装置排出。优选的，本专利技术所述的连续式湿干两级动态厌氧发酵设备中，湿式厌氧发酵装置和干式发酵装置的沼气输出管路汇合后经过沼气净化提纯装置处理后再输出；所述沼气净化提纯单元包括脱水装置、脱硫装置和提纯装置，所述脱硫装置可采用干法脱硫、湿法脱硫和生物法脱硫；所述提纯装置可采用变压吸附法、水洗法和膜分离法。优选的，本专利技术所述的连续式湿干两级动态厌氧发酵设备中，所述的发酵残渣脱水出料装置为水平贯穿干式发酵装置的螺旋绞龙推料构件，螺距沿残渣出料方向的间距逐渐缩小，使进入绞龙叶片间的发酵物料体积不断缩小，从而实现发酵残渣脱水作用；螺旋绞龙推料构件下方即为V形滤液槽，干式发酵装置罐体外部由一个内径与绞龙直径相同的双层直管组成，并且水平嵌入与罐体相连，双层直管的中间直管为多孔管，孔径2-3mm，孔间距0.5-1cm，外层直管底部与多孔滤板相连，螺旋绞龙推料机构电动机端传动轴依靠轴承嵌入罐体的密封座，并与罐体外的轴密封部件和电动机连接，出渣口一侧依靠与传动主轴相连的轴承和支撑部件组成。优选的，本专利技术所述的连续式湿干两级动态厌氧发酵设备中，混合调节池与湿式厌氧发酵装置之间设有进料泵，混合调节池混匀后的物料通过进料泵将沿管路泵入湿式厌氧发酵装置；所述的混合调节池、湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置均设有含搅拌叶片的搅拌装置，搅拌装置采用顶部中心搅拌，根据罐体高度可设置2-4层搅拌叶片，叶片长度略小于罐体直径，其中最上层叶片与水平液面为45°夹角，且叶片安装位置等于或略高于液面，以保证破除表层浮渣；搅拌叶片可以是叶片式，也可以是弹簧式，搅拌辐射范围略小于罐体直径，各层叶片或弹簧可多方向布置；其中，干式厌氧发酵装置搅拌轴长度以距离沼渣出料装置绞龙顶端1cm为宜，搅拌轴最上部搅拌叶片为布料叶片，最底端设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续式湿干两级动态厌氧发酵设备，包括混合调节池、密闭的发酵装置和发酵残渣脱水出料装置，其特征在于，所述的密闭的发酵装置包括湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置，进料口均位于它们的上部，输出端位于它们的下部，它们的顶部均设有沼气输出管路，干式厌氧发酵装置进料口的水平高度低于湿式厌氧发酵装置内液位高度的1/15‑1/20，湿式厌氧发酵装置输出端与干式厌氧发酵装置进料口之间设有控制阀；混合调节池、湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置通过管路依次串接，干式厌氧发酵装置底部设有径向的V形滤液槽，V形滤液槽的壁面为多孔滤板，V形滤液槽的上方为干式厌氧发酵区，下方为滤液仓，发酵残渣脱水出料装置设在V形滤液槽的槽底；滤液仓的水平高度高于混合调节池顶部，滤液仓中分离的沼液通过管路返回混合调节池，V形滤液槽的槽底沼渣经由发酵残渣脱水出料装置排出。

【技术特征摘要】
1.一种连续式湿干两级动态厌氧发酵设备，包括混合调节池、密闭的发酵装置和发酵残渣脱水出料装置，其特征在于，所述的密闭的发酵装置包括湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置，进料口均位于它们的上部，输出端位于它们的下部，它们的顶部均设有沼气输出管路，干式厌氧发酵装置进料口的水平高度低于湿式厌氧发酵装置内液位高度的1/15-1/20，湿式厌氧发酵装置输出端与干式厌氧发酵装置进料口之间设有控制阀；混合调节池、湿式厌氧发酵装置和干式厌氧发酵装置通过管路依次串接，干式厌氧发酵装置底部设有径向的V形滤液槽，V形滤液槽的壁面为多孔滤板，V形滤液槽的上方为干式厌氧发酵区，下方为滤液仓，发酵残渣脱水出料装置设在V形滤液槽的槽底；滤液仓的水平高度高于混合调节池顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜静，钱玉婷，常志州，奚永兰，黄红英，靳红梅，吴华山，徐跃定，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32