地埋式分段强制推流厌氧发酵系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种地埋式分段强制推流厌氧发酵系统及方法，所述系统包括：水解反应器，其物料入口与输送待发酵物料的第一管路连通；产酸反应器，其物料入口与水解反应器的物料出口连通，产酸反应器的布置高度低于水解反应器；产甲烷反应器，其物料入口与产酸反应器的物料出口连通，产甲烷反应器的布置高度低于产酸反应器；沼气管路，用于将水解反应器、产酸反应器和产甲烷反应器中产生的沼气导入至沼气储存罐；废料排出管路，与产甲烷反应器的物料出口连通，用于将反应完后的物料导入至固液分离机。本发明专利技术将整个反应分成相互独立的三段后，工艺参数更加可控，能分段控制，反应的转化率也能相应得到提高，所产沼气的甲烷含量比较高。

Buried subsection forced plug-flow anaerobic fermentation system and method

The invention discloses a buried subsection forced plug-flow anaerobic fermentation system and method, which comprises: a hydrolysis reactor, whose material inlet is connected with the first pipeline for transporting the fermented material; an acid-producing reactor, whose material inlet is connected with the material outlet of the hydrolysis reactor; the layout height of the acid-producing reactor is lower than that of the hydrolysis reactor; a methane-producing reactor, whose material inlet is lower than that of the hydrolysis reactor. Connecting with the material outlet of the acid-producing reactor, the height of the methane-producing reactor is lower than that of the acid-producing reactor; the biogas pipeline is used for introducing the biogas produced in the hydrolysis reactor, the acid-producing reactor and the methane-producing reactor into the biogas storage tank; the waste discharge pipeline is connected with the material outlet of the methane-producing reactor for introducing the reacted material into the solid-liquid separator. After dividing the whole reaction into three independent stages, the process parameters are more controllable, the reaction can be controlled in stages, and the conversion rate of the reaction can be improved accordingly, and the methane content of the biogas produced is relatively high.

【技术实现步骤摘要】
地埋式分段强制推流厌氧发酵系统及方法
本专利技术涉及沼气、环保行业领域，主要涉及一种中、高温厌氧消化制沼气的装置。
技术介绍
厌氧消化技术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CH4、CO2、H2O和H2S的消化技术。厌氧消化技术被广泛应用于污水污泥、畜禽粪便和城市有机废弃物处理等方面，其可以实现循环经济发展、环境保护、减少温室气体排放和生产可再生能源等目标。根据反应器的温度，厌氧消化技术可以分为中温厌氧消化和高温厌氧消化。中、高温厌氧消化制沼气也是国际上比较通用的方法，但该方法基本都是采用地上式厌氧搅拌法，其具有固含量低、产气量不高、占地面积大、投资过大、保温效果差、使用寿命短、物料流动状态不稳定等缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种地埋式分段强制推流厌氧发酵系统及方法，以解决目前地上式厌氧搅拌法所存在的部分问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种地埋式分段强制推流厌氧发酵系统，包括：水解反应器，该水解反应器的物料入口与输送待发酵物料的第一管路连通；该水解反应器配置有第一推流螺旋桨，第一推流螺旋桨用于将物料由水解反应器的物料入口向物料出口方向推动；产酸反应器，该产酸反应器的物料入口与所述水解反应器的物料出口连通，且产酸反应器的布置高度低于水解反应器；该产酸反应器配置有第二推流螺旋桨，第二推流螺旋桨用于将物料由产酸反应器的物料入口向物料出口方向推动；产甲烷反应器，该产甲烷反应器的物料入口与所述产酸反应器的物料出口连通，且产甲烷反应器的布置高度低于产酸反应器；该产酸反应器配置有第三推流螺旋桨，第三推流螺旋桨用于将物料由产甲烷反应器的物料入口向物料出口方向推动；沼气管路，该沼气管路用于将水解反应器、产酸反应器以及产甲烷反应器中产生的沼气导入至沼气储存罐；废料排出管路，该废料排出管路与所述产甲烷反应器的物料出口连通，用于将反应完后的物料导入至固液分离机。进一步的，还包括物料循环管路，该物料循环管路的始端与所述产甲烷反应器的末尾段连通，物料循环管路的尾端与所述水解反应器的起始段连通；物料循环管路上设置有回流泵，回流泵用于为物料由物料循环管路的始端流至尾端提供动力。进一步的，所述水解反应器的物料入口处配设有水封槽。进一步的，所述的第一推流螺旋桨由第一动力机构驱动旋转，所述的第二推流螺旋桨由第二动力机构驱动旋转，所述的第三推流螺旋桨由第三动力机构驱动旋转。本专利技术的地埋式分段强制推流厌氧发酵系统具有如下有益效果：(1)由于水解反应器、产酸反应器和产甲烷反应器的布置高度是依次降低的，因此该系统能有效利用地形高差进行建造，特别是山地或丘陵地区，从而可减少基础建设的投资；(2)将整个反应分成相互独立的三段后，工艺参数更加可控，能分段控制，反应的转化率也能相应得到提高，所产沼气的甲烷含量比较高；(3)使用时，将水解反应器、产酸反应器和产甲烷反应器埋于地下之后，各反应器均能有效利用地热进行保温，反应器的外壁保温材料和厚度可相应减少，与地上式厌氧搅拌法相比，热损失可降低50％以上。另外，本专利技术还提供了一种地埋式分段强制推流厌氧发酵方法，该方法采用依次连接且相互独立的水解段、产酸段、产甲烷段对物料进行厌氧发酵，该方法包括如下步骤：S1、将待发酵的物料经水封槽后送入水解段；S2、在水解段中，通过推流螺旋桨使物料做水平流动，流动速度控制在1.5m/h-2m/h之间；水解段中，pH值控制在6.5-7.5之间，压力控制在5KPa-10KPa之间，中温厌氧消化时温度控制在40℃-45℃之间，高温厌氧消化时温度控制在55℃-60℃；水解段中产生的沼气通过管路输送至沼气储存罐；水解段中，在水解与发酵细菌的作用下，高分子有机物被分解为能够溶解于水并能够透过细胞膜的小分子物质，有利于厌氧微生物的吸收和利用；S3、经过水解段水解后的物料进入到产酸段中，在产酸段中，同样通过推流螺旋桨使物料做水平流动，流动速度控制在1.2m/h-1.5m/h之间；产酸段中，PH值控制在6.5-7.5之间，压力控制在5KPa-10KPa，中温厌氧消化时温度控制在35℃-40℃之间，高温厌氧消化时温度控制在53℃-57℃之间；产酸段中产生的沼气同样通过管路输送至沼气储存罐；产酸段中，在产氢、产乙酸菌的作用下，水解段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、二氧化碳以及新的细胞物质；S4、经过产酸段后，转化出H2、CO2和乙酸的物料进入到产甲烷段，在产甲烷段中，同样通过推流螺旋桨使物料做水平流动，流动速度控制在0.5m/h-1.0m/h之间；产甲烷段中，PH值控制在6.2-7.2之间，压力控制在5KPa-10KPa之间，中温厌氧消化时温度控制在30℃-35℃，高温厌氧消化时温度控制在48℃-53℃之间；产甲烷段中产生的沼气同样通过管路输送至沼气储存罐；产甲烷段中，在产甲烷菌的作用下，产酸段产生的乙酸、氢气、碳酸等物质被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质；S5、物料经产甲烷段反应后，将一部分物料通过物料循环管路输送至水解段的始端继续依次经水解段、产酸段、产甲烷段反应，将另一部分物料通过废料排出管路输送至固液分离机进行固液分离。进一步的，在步骤S5中，物料经产甲烷段反应后，流入物料循环管路和废料排出管路的物料之比为1.5-2:1。进一步的，所述的水解段、产酸段和产甲烷段均埋于地下，且产甲烷段的布置高度底部产酸段，产酸段的布置高度低于水解段。本专利技术的地埋式分段强制推流厌氧发酵方法具有如下有益效果：()由于水解段、产酸段和产甲烷段的布置高度是依次降低的，因此该方法可以有效利用地形高差进行建造，特别是山地或丘陵地区，从而可减少基础建设的投资；(2)整个反应分成相互独立的三段后，工艺参数更加可控，能分段控制，反应的转化率也能相应得到提高，所产沼气的甲烷含量比较高；(3)水解段、产酸段和产甲烷段埋于地下之后，各反应段均能有效利用地热进行保温，反应段的外壁保温材料和厚度可相应减少，与地上式厌氧搅拌法相比，热损失可降低50％以上。附图说明图1是实施例2的结构示意图；图中标记为：1-第一管路，2-水解反应器，21-第一推流螺旋桨，22-第一动力机构，3-产酸反应器，31-第二推流螺旋桨，32-第二动力机构，4-产甲烷反应器，41-第三推流螺旋桨，42-第三动力机构，5-沼气管路，6-废料排出管路，71-物料循环管路，72-回流泵，8-水封槽。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步详细介绍，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：本实施例提供了一种地埋式分段强制推流厌氧发酵方法，该方法采用依次连接且相互独立的水解段、产酸段、产甲烷段对物料进行厌氧发酵，其中，水解段、产酸段和产甲烷段的布置高度依次降低，即产甲烷段的布置高度底部产酸段，产酸段的布置高度低于水解段，因此该方法非常适合于山地或丘陵地区，利用山地或丘陵的地形高差进行建造。该方法包括如下步骤：S1、将待发酵的物料经水封槽后送入水解段；S2、在水解段中，通过推流螺旋桨使物料做水平流动，流动速度控制在1.5m/h-2m/h之间；水解段中，pH值控制在6.5-7.5之间，压力控制在5KPa-10KPa之间，中温厌氧消化时温度控制在40℃-45℃之间，高温厌氧消化时温度控制在55℃-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地埋式分段强制推流厌氧发酵系统，其特征在于，包括：水解反应器(2)，该水解反应器(2)的物料入口与输送待发酵物料的第一管路(1)连通；该水解反应器(2)配置有第一推流螺旋桨(21)，第一推流螺旋桨(21)用于将物料由水解反应器(2)的物料入口向物料出口方向推动；产酸反应器(3)，该产酸反应器(3)的物料入口与所述水解反应器(2)的物料出口连通，且产酸反应器(3)的布置高度低于水解反应器(2)；该产酸反应器(3)配置有第二推流螺旋桨(31)，第二推流螺旋桨(31)用于将物料由产酸反应器(3)的物料入口向物料出口方向推动；产甲烷反应器(4)，该产甲烷反应器(4)的物料入口与所述产酸反应器(3)的物料出口连通，且产甲烷反应器(4)的布置高度低于产酸反应器(3)；该产酸反应器(3)配置有第三推流螺旋桨(41)，第三推流螺旋桨(41)用于将物料由产甲烷反应器(4)的物料入口向物料出口方向推动；沼气管路(5)，该沼气管路(5)用于将水解反应器(2)、产酸反应器(3)以及产甲烷反应器(4)中产生的沼气导入至沼气储存罐；废料排出管路(6)，该废料排出管路(6)与所述产甲烷反应器(4)的物料出口连通，用于将反应完后的物料导入至固液分离机。...

【技术特征摘要】
1.地埋式分段强制推流厌氧发酵系统，其特征在于，包括：水解反应器(2)，该水解反应器(2)的物料入口与输送待发酵物料的第一管路(1)连通；该水解反应器(2)配置有第一推流螺旋桨(21)，第一推流螺旋桨(21)用于将物料由水解反应器(2)的物料入口向物料出口方向推动；产酸反应器(3)，该产酸反应器(3)的物料入口与所述水解反应器(2)的物料出口连通，且产酸反应器(3)的布置高度低于水解反应器(2)；该产酸反应器(3)配置有第二推流螺旋桨(31)，第二推流螺旋桨(31)用于将物料由产酸反应器(3)的物料入口向物料出口方向推动；产甲烷反应器(4)，该产甲烷反应器(4)的物料入口与所述产酸反应器(3)的物料出口连通，且产甲烷反应器(4)的布置高度低于产酸反应器(3)；该产酸反应器(3)配置有第三推流螺旋桨(41)，第三推流螺旋桨(41)用于将物料由产甲烷反应器(4)的物料入口向物料出口方向推动；沼气管路(5)，该沼气管路(5)用于将水解反应器(2)、产酸反应器(3)以及产甲烷反应器(4)中产生的沼气导入至沼气储存罐；废料排出管路(6)，该废料排出管路(6)与所述产甲烷反应器(4)的物料出口连通，用于将反应完后的物料导入至固液分离机。2.根据权利要求1所述的地埋式分段强制推流厌氧发酵系统，其特征在于，还包括物料循环管路(71)，该物料循环管路(71)的始端与所述产甲烷反应器(4)的末尾段连通，物料循环管路(71)的尾端与所述水解反应器(2)的起始段连通；物料循环管路(71)上设置有回流泵(72)，回流泵(72)用于为物料由物料循环管路(71)的始端流至尾端提供动力。3.根据权利要求1所述的地埋式分段强制推流厌氧发酵系统，其特征在于，所述水解反应器(2)的物料入口处配设有水封槽(8)。4.根据权利要求1所述的地埋式分段强制推流厌氧发酵系统，其特征在于，所述的第一推流螺旋桨(21)由第一动力机构(22)驱动旋转，所述的第二推流螺旋桨(31)由第二动力机构(32)驱动旋转，所述的第三推流螺旋桨(41)由第三动力机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹礼铭，李非露，黄玉梅，
申请(专利权)人：自贡兴瑞能源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51