一种干式厌氧发酵进料系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及适于输送特殊流体的泵领域，具体而言，涉及一种干式厌氧发酵进料系统及控制方法，其包括厌氧发酵装置、混料装置、柱塞泵输送装置以及进料加热装置；各个装置之间通过管路连接，管路上安装有控制管路开启及开启方向的相关控制阀；本发明专利技术公开的进料系统及控制方法直接在发酵罐外对每一次批次的发酵原料都进行接菌种处理，通过设置足够长度的厌氧进料热交换器对进入厌氧发酵罐的发酵原料提前加热，使得发酵效率大大提高，且发酵原料接种充分，发酵原料进罐前后的温差小，提高了罐内菌种活性。

A Feed System and Control Method for Dry Anaerobic Fermentation

【技术实现步骤摘要】
一种干式厌氧发酵进料系统及控制方法
本专利技术涉及适于输送特殊流体的泵领域，具体而言，涉及一种干式厌氧发酵进料系统及控制方法。
技术介绍
近年来随着社会的不断发展，由居民社区、餐饮中心、农贸市场、其他市政口产生的生活厨余垃圾逐渐增多，我国相关科研人员对生活垃圾综合处理技术做了大量引进吸收和摸索改进工作，其中干式厌氧处理生活垃圾技术作为一种新兴技术逐渐进入国内并开始在部分城市试点建设。目前欧洲市场以及国内中已建或者在建的干式厌氧项目为了提高发酵效率，主要采用50℃～60℃的高温发酵技术，对物料的加热以及保温要求很高。同时为了减少后端沼液的产生量以及为了提高系统对发酵原料的容杂率，通常对发酵原料的含固率要求在20％～50％之间，并且多采用序批式连续发酵，也就是在厌氧发酵罐内的物料并不是全混合的均匀状态。申请号为2019206167872的专利给出了一种利用卧式推流干式厌氧处理厨余垃圾的装置，可以对预处理后平均粒径80mm、干扰物不超过10％质量比的生活厨余垃圾进行55℃高温发酵，发酵罐内物料从发酵罐的进料端采用序批推流的方式经过20～25天后才被输送至发酵罐外。这种运行方式对干式厌氧发酵进料系统提出了至少两种要求：第一，由于厌氧发酵罐内是55℃的高温环境，如果用于发酵的新物料特别是在冬季寒冷时段直接进入厌氧发酵罐，势必会对发酵罐进料端的环境温度造成一定冲击，影响这一区域的酸化菌群、厌氧菌群的活性，而每次恢复该影响均需要一定的时间周期，势必影响了发酵系统的产气效率和能力，所以提出的第一点要求是用于干式厌氧发酵的新物料必须经过加热并达到一定的温度后方可进入发酵罐。第二，由于厌氧发酵罐的发酵物料时序批式从进料端输送至出料端，所以罐内的物料并不是全混状态，只是在发酵罐沿长度方向上一小段长度范围内的物料在搅拌桨的作用下处于局部全混状态，如果此时新鲜的厌氧物料直接进入发酵罐进料端，会很难与发酵中后期的物料进行接触配菌种，新鲜物料中如果没有直接被接菌种也会大幅度影响后续的发酵效率，所以提出的第二点要求是用于干式厌氧发酵的新物料应该在外界直接接菌种后再输送入发酵罐或者进入发酵罐后应在短时间内添加接种菌群以保证后续的发酵效率。以上两点不仅是申请号为2019206167872的专利所公开的干式厌氧发酵对进料系统的要求，也是目前国内外绝大多数干式厌氧发酵对其进料系统的理想要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种干式厌氧发酵进料系统及控制方法，以解决现有的发酵系统发酵效率低、发酵原料接种不充分；且现有发酵原料进罐前后的温差大，对罐内菌种活性产生很大的影响等的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种干式厌氧发酵进料系统，其包括厌氧发酵装置、混料装置、柱塞泵输送装置以及进料加热装置；厌氧发酵装置包括厌氧发酵罐以及发酵搅拌组件，发酵搅拌组件包括发酵搅拌电机以及发酵搅拌轴，厌氧发酵罐的进料侧带有进料口，进料口外连进料管路，出料侧带有回流液输出口以及发酵物料输出口，回流液输出口外连回流液输出管路，发酵物料输出口外连发酵物料输出管路，进料管路、回流液输出管路以及发酵物料输出管路上均安装有控制阀；混料装置包括混料箱、安装在混料箱内部的混合搅拌轴以及连接在混合搅拌轴端部的混合搅拌电机，混料箱顶部开设有发酵原料进料口、抽风口以及稀释液进料口，抽风口外侧通过管道与新风风机连通；混料箱底部设置有物料接口，物料接口外连进出料管道，进出料管道上安装有控制阀，混料箱的进出料管道与厌氧发酵罐的进料管路、回流液输出管路连通；柱塞泵输送装置包括进料柱塞泵以及水箱，进料柱塞泵包括物料料缸、液压油缸以及中间水室，中间水室位于物料料缸和液压油缸之间，中间水室与水箱连接，混料箱的进出料管道、厌氧发酵罐的进料管路、回流液输出管路均与进料柱塞泵连通。进料加热装置包括厌氧进料热交换器、保温层、热储能罐以及热水循环泵，厌氧进料热交换器安装在厌氧发酵罐的进料管路上，厌氧进料热交换器外覆盖有保温层，厌氧进料热交换器与热水循环泵以及热储能罐连通；热储能罐中存储一定量的热水，通过热水循环泵提供给厌氧进料热交换器并形成闭环回路。进一步的，还包括应急保护装置，应急保护装置包括空气蓄能器、液位开关以及气动安全阀，气动安全阀安装在混料箱的出料口下方，液位开关安装在混料箱的箱体侧壁上，空气蓄能器通过液位开关与气动安全阀相接通。进一步的，还包括液压站，液压站为控制阀提供工作动力。进一步的，发酵原料进料口连接发酵原料进料螺旋装置，用于接收预处理之后的发酵原料。进一步的，稀释液进料口通过管道与稀释液进料泵连接，管道与上设置有稀释液流量计。进一步的，混料箱具有两个混合搅拌轴，分别是第一混合搅拌轴和第二混合搅拌轴，第一混合搅拌轴和第二混合搅拌轴分别由第一混合搅拌电机和第二混合搅拌电机驱动，第一混合搅拌电机和第二混合搅拌电机为变频电机。进一步的，混料箱底部设置称重模块。本专利技术还提供了一种干式厌氧发酵进料系统的控制方法，其包括以下几个步骤：混料调配以及向厌氧发酵罐进料；所述混料调配包括如下步骤：(A1)运行前检查：检测进料系统中各个装置的工作状态，保证各个装置无故障，检查无误后开启液压站；(A2)抽气：启动新风风机对混料箱内进行抽气；(A3)加回流液：控制进料柱塞泵将回流液从厌氧发酵罐输出到混料箱内；(A4)加稀释液：进回流液的同时启动稀释液进料泵，将稀释液泵入至混料箱内；(A5)加发酵原料：在向混料箱内进回流液和稀释液工作进程结束后，启动发酵原料进料螺旋装置，将预处理之后的发酵原料输送至混料箱内；(A6)搅拌物料：启动第一混合搅拌电机和第二混合搅拌电机，驱动第一混合搅拌轴和第二混合搅拌轴转动；所述向厌氧发酵罐进料包括如下步骤：(B1)预热管道：在进行步骤(A6)时，同时启动热水循环泵对厌氧进料热交换器进行预热；(B2)输送混合物料：将混料箱内调配好的物料通过进料柱塞泵输送至厌氧发酵罐内。进一步的，在步骤(A4)中，通过稀释液流量计计量进入混料箱内的稀释液流量，达到稀释液目标流量后，关闭稀释液进料泵。进一步的，在步骤(B2)中，通过混料箱下的称重模块实时测量进入混料箱内物料的重量，达到目标值后停止向厌氧发酵罐进料。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术公开的进料系统及控制方法，直接在发酵罐外对每一次批次的发酵原料都进行接菌种处理，保证所有的发酵原料在进入厌氧发酵罐之前就被充分混合接入菌种，避免了发酵原料直接进入发酵罐导致的发酵原料接种不充分、发酵效率下降的问题，在进料环节就在一定程度上提高了整个干式厌氧发酵的效率，缩短了物料在罐内发酵的停留时间。(2)本专利技术公开的进料系统，通过设置足够长度的厌氧进料热交换器对进入厌氧发酵罐的发酵原料提前加热，通过该结构的设置，可以保证即使是冬季寒冷地区的发酵原料在进入厌氧发酵罐之前就能被加热至40℃～45℃以上，保证夏季炎热环境的发酵原料在进入厌氧发酵罐之前能被加热至接近最终55℃的发酵温度，从而大幅度缩小了发酵原料进罐前后的温差，既避免了温差过大对罐内菌种活性造成的冲击，又避免了在罐内增温过程浪费的时间。(3)本专利技术公开的进料系统及控制方法，由于可以保证输送至厌氧发酵罐内的发酵原料均是完全接菌种的并且被加热至一定温度的物料，不需要后续为了在罐内强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干式厌氧发酵进料系统，其特征在于，包括厌氧发酵装置、混料装置、柱塞泵输送装置以及进料加热装置；厌氧发酵装置包括厌氧发酵罐(300)以及发酵搅拌组件，发酵搅拌组件包括发酵搅拌电机(301)以及发酵搅拌轴(302)，厌氧发酵罐(300)的进料侧带有进料口，进料口外连进料管路(303)，出料侧带有回流液输出口以及发酵物料输出口，回流液输出口外连回流液输出管路(304)，发酵物料输出口外连发酵物料输出管路(305)，进料管路(303)、回流液输出管路(304)以及发酵物料输出管路(305)上均安装有控制阀；混料装置包括混料箱(100)、安装在混料箱(100)内部的混合搅拌轴以及连接在混合搅拌轴端部的混合搅拌电机，混料箱(100)顶部开设有发酵原料进料口(107)、抽风口(108)以及稀释液进料口(109)，抽风口(108)外侧通过管道与新风风机(141)连通；混料箱(100)底部设置有物料接口，物料接口外连进出料管道，进出料管道上安装有控制阀，混料箱(100)的进出料管道与厌氧发酵罐(300)的进料管路(303)、回流液输出管路(304)连通；柱塞泵输送装置包括进料柱塞泵(220)以及水箱(231)，进料柱塞泵(220)包括物料料缸(222)、液压油缸(223)以及中间水室(221)，中间水室(221)位于物料料缸(222)和液压油缸(223)之间，中间水室(221)与水箱(231)连接，混料箱(100)的进出料管道、厌氧发酵罐(300)的进料管路(303)、回流液输出管路(304)均与进料柱塞泵(220)连通；进料加热装置包括厌氧进料热交换器(331)、保温层(332)、热储能罐(341)以及热水循环泵(342)，厌氧进料热交换器(331)安装在厌氧发酵罐(300)的进料管路上，厌氧进料热交换器(331)外覆盖有保温层(332)，厌氧进料热交换器(331)与热水循环泵(342)以及热储能罐(341)连通；热储能罐(341)中存储一定量的热水，通过热水循环泵(342)提供给厌氧进料热交换器(331)并形成闭环回路。...

【技术特征摘要】
1.一种干式厌氧发酵进料系统，其特征在于，包括厌氧发酵装置、混料装置、柱塞泵输送装置以及进料加热装置；厌氧发酵装置包括厌氧发酵罐(300)以及发酵搅拌组件，发酵搅拌组件包括发酵搅拌电机(301)以及发酵搅拌轴(302)，厌氧发酵罐(300)的进料侧带有进料口，进料口外连进料管路(303)，出料侧带有回流液输出口以及发酵物料输出口，回流液输出口外连回流液输出管路(304)，发酵物料输出口外连发酵物料输出管路(305)，进料管路(303)、回流液输出管路(304)以及发酵物料输出管路(305)上均安装有控制阀；混料装置包括混料箱(100)、安装在混料箱(100)内部的混合搅拌轴以及连接在混合搅拌轴端部的混合搅拌电机，混料箱(100)顶部开设有发酵原料进料口(107)、抽风口(108)以及稀释液进料口(109)，抽风口(108)外侧通过管道与新风风机(141)连通；混料箱(100)底部设置有物料接口，物料接口外连进出料管道，进出料管道上安装有控制阀，混料箱(100)的进出料管道与厌氧发酵罐(300)的进料管路(303)、回流液输出管路(304)连通；柱塞泵输送装置包括进料柱塞泵(220)以及水箱(231)，进料柱塞泵(220)包括物料料缸(222)、液压油缸(223)以及中间水室(221)，中间水室(221)位于物料料缸(222)和液压油缸(223)之间，中间水室(221)与水箱(231)连接，混料箱(100)的进出料管道、厌氧发酵罐(300)的进料管路(303)、回流液输出管路(304)均与进料柱塞泵(220)连通；进料加热装置包括厌氧进料热交换器(331)、保温层(332)、热储能罐(341)以及热水循环泵(342)，厌氧进料热交换器(331)安装在厌氧发酵罐(300)的进料管路上，厌氧进料热交换器(331)外覆盖有保温层(332)，厌氧进料热交换器(331)与热水循环泵(342)以及热储能罐(341)连通；热储能罐(341)中存储一定量的热水，通过热水循环泵(342)提供给厌氧进料热交换器(331)并形成闭环回路。2.根据权利要求1所述的干式厌氧发酵进料系统，其特征在于，还包括应急保护装置，应急保护装置包括空气蓄能器(111)、液位开关(112)以及气动安全阀(113)，气动安全阀(113)安装在混料箱(100)的出料口下方，液位开关(112)安装在混料箱(100)的箱体侧壁上，空气蓄能器(111)通过液位开关(112)与气动安全阀(113)相接通。3.根据权利要求1所述的干式厌氧发酵进料系统，其特征在于，还包括液压站(210)，液压站(210)为控制阀提供工作动力。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张培基，姜鹏，左文祥，曲珍宽，周添，元晓蕾，刘颖，
申请(专利权)人：青岛合能环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37