一种半干式两相厌氧发酵罐制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半干式两相厌氧发酵罐，包括：水解酸化池设在发酵罐本体内中央部位，水解酸化池外周与发酵罐本体内壁之间环形空间为环形发酵空间，水解酸化池顶部设有低于发酵罐本体的罐顶板的开口，水解酸化池经顶部的开口与环形发酵空间连通；立式搅拌器设在水解酸化池内；原料进料管与水解酸化池内连通；侧式搅拌器设在水解酸化池外周的环形发酵空间内；发酵罐本体的罐侧壁上分布设有与环形发酵空间连通的消化液溢流管、压力平衡管和沼气出气管；处于发酵罐本体外的循环出料器与消化液溢流管和压力平衡管相连。该发酵罐通过将水解酸化池设在厌氧发酵罐本体内，实现了两相厌氧，保证了产酸相和产甲烷相各自的独立性，提高了厌氧的消化效率。

A semi dry two-phase anaerobic fermentation tank

【技术实现步骤摘要】
一种半干式两相厌氧发酵罐
本技术涉及处理有机固体废弃物的厌氧发酵设备领域，尤其涉及一种半干式两相厌氧发酵罐。
技术介绍
有机固体废弃物主要包括农业固体废物(农作物秸秆和畜禽粪便等)、工业废物(过期食品、各类酒糟、豆渣等)以及城市生活垃圾中的有机成分(餐厨垃圾、厨余垃圾、各类易腐垃圾及污水处理厂产生的污泥等)。近年来，随着城市化进程的加快以及人们生活水平的提高，有机固体废弃物数量也急剧增加，成分日益复杂，大量有机废物的随意排放对地下水和周围环境造成了严重的污染，利用厌氧发酵技术对有机固体废弃物污染进行处理已成为环保必需和社会可持续发展的趋势。厌氧发酵罐是利用微生物在厌氧条件下的代谢活动将有机固体废弃物稳定化，同时产生CH4、CO2、H2S气体等，是厌氧技术处理有机固体废弃物的核心设备。当前主流的厌氧发酵罐体主要有湿式完全混合式厌氧发酵罐(CSTR)和干式推流式厌氧发酵罐(PFR)等，尤以湿式完全混合式工艺占主导地位；厌氧发酵罐根据反应罐内物料含固率的不同，可分为湿式和干式发酵两大类，湿式发酵物料的含固率为4～10％之间，干式发酵物料的含固率在25～40％之间。湿式发酵一般采用立式圆柱体全混合式反应装置，因为发酵物料中的含固率低，对进料要求高，预处理复杂，导致单位有机废弃物所需要的反应装置容积大，占地大，能耗高，投资大，单位容积产气率低。干式发酵一般采用槽式推流式厌氧反应装置，因为发酵罐中物料的含固率高，物料输送和搅拌较为困难，尤其搅拌是技术难点，进出料的设计也显的尤为重要，技术难度较高，工艺控制极为复杂，设备造价高，由于物料的流动性差，有机物降解速度慢、产气量及产气效率较低。一般情况下，有机固体废弃物厌氧发酵产甲烷过程主要包括四个阶段：水解、酸化、产乙酸和产甲烷。其中，水解酸化速率快，原料pH快速降低至2～4，而稳定的产酸产甲烷阶段pH稳定在7～8，两类微生物种群的适应条件有着本质的区别。高效稳定的厌氧发酵产甲烷工艺需要保证水解产酸过程和产乙酸产甲烷过程之间的平衡，水解产酸过程产生的小分子有机酸能够及时被产甲烷过程利用，避免有机酸积累从而抑制发酵系统内的微生物，尤其是对产甲烷菌的抑制，因为产甲烷菌对有机酸的耐受浓度较低，有机酸浓度累积到一定值时就会完全抑制产甲烷活性。但传统的厌氧发酵采用一体式厌氧发酵罐，将水解产酸过程和产乙酸产甲烷过程整合在一个反应器内，使微生物形成共生关系，这样罐体在启动阶段，酸化菌世代周期短，较高的挥发性脂肪酸浓度始终对世代周期长的甲烷菌形成较强的基质浓度抑制和毒害作用，导致甲烷菌生长困难，进料负荷长时间保持低幅度增加，调试进度缓慢。对于操作管理要求非常严格，一旦疏于管理造成挥发性脂肪酸剧增、pH剧降，甚至会造成厌氧反应系统的不可逆性崩溃、失效。厌氧体系的平衡较脆弱、pH缓冲能力也弱，受进料波动、停电、温度等影响，酸化会在数小时内发生，较难调控，而且一体化发酵罐沼气产量波动性较大，甲烷产量和浓度偏低，对搅拌要求高，搅拌不均易形成局部酸化。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本技术的目的是提供一种半干式两相厌氧发酵罐，能够对较高含固率的有机废弃物进行有效的半干式厌氧发酵，并避免有机酸积累对产甲烷菌的影响。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：本技术实施例一种半干式两相厌氧发酵罐，包括：发酵罐本体、水解酸化池、原料进料管、消化液溢流管、压力平衡管、沼气出气管、侧式搅拌器、立式搅拌器和循环出料器；其中，所述发酵罐本体为中空圆柱体结构；所述水解酸化池设在所述发酵罐本体内中央部位，所述水解酸化池外周与所述发酵罐本体内壁之间的环形空间为环形发酵空间，所述水解酸化池顶部设有开口，该开口低于所述发酵罐本体的罐顶板，所述水解酸化池经顶部的开口与所述发酵罐本体内的环形发酵空间连通；所述立式搅拌器设在所述水解酸化池内；所述原料进料管与所述水解酸化池内连通；所述侧式搅拌器设在所述水解酸化池外周的所述发酵罐本体内的环形发酵空间内；所述发酵罐本体的罐侧壁上分布设有与该发酵罐本体内的环形发酵空间连通的所述消化液溢流管、压力平衡管和沼气出气管；所述循环出料器设在所述发酵罐本体外，该循环出料器的上端与所述消化液溢流管和压力平衡管相连，该循环出料器下部设有出料管。由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的半干式两相厌氧发酵罐，其有益效果为：通过将水解酸化池设置在厌氧发酵罐本体内，实现了两相厌氧，既满足了水解酸化与厌氧发酵在同等环境中进行，又保证了产酸相和产甲烷相各自的独立性，通过调控两个单元的运行参数，使两类微生物在各自最佳状态下工作，提高了物料处理能力、增强了工艺运行的稳定性，从而提高厌氧的消化效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本技术实施例提供的半干式两相厌氧发酵罐的内部结构立面图；图2为本技术实施例提供的半干式两相厌氧发酵罐的内部结构俯视图；图3为本技术实施例提供的半干式两相厌氧发酵罐的外部管道位置图；图中各标号对应的部件名称为：1-发酵罐本体；11-罐底板；12-罐侧壁；13-罐顶板；14-原料进料管；15-排沙管；16-消化液溢流管；17-压力平衡管；18-沼气出气管；19-应急放空管；2-水解酸化池；21-池壁；22-溢流堰；3-侧式搅拌器；31-侧式搅拌器电机；32-螺旋式桨叶；33-侧式搅拌器轴；34-支架；4-加热盘管；5-盘管支架；6-立式搅拌器；61-立式搅拌器电机；62-旋桨式桨叶；7-循环出料器；8-出料管；具体实施方式下面结合本技术的具体内容，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。本技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。如图1、2所示，本技术实施例提供一种半干式两相厌氧发酵罐，包括：发酵罐本体、水解酸化池、原料进料管、消化液溢流管、压力平衡管、沼气出气管、侧式搅拌器、立式搅拌器和循环出料器；其中，所述发酵罐本体为中空圆柱体结构；所述水解酸化池设在所述发酵罐本体内中央部位，所述水解酸化池外周与所述发酵罐本体内壁之间的环形空间为环形发酵空间，所述水解酸化池顶部设有开口，该开口低于所述发酵罐本体的罐顶板，所述水解酸化池经顶部的开口与所述发酵罐本体内的环形发酵空间连通；所述立式搅拌器设在所述水解酸化池内；所述原料进料管与所述水解酸化池内连通；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半干式两相厌氧发酵罐，其特征在于，包括：/n发酵罐本体、水解酸化池、原料进料管、消化液溢流管、压力平衡管、沼气出气管、侧式搅拌器、立式搅拌器和循环出料器；其中，/n所述发酵罐本体为中空圆柱体结构；/n所述水解酸化池设在所述发酵罐本体内中央部位，所述水解酸化池外周与所述发酵罐本体内壁之间的环形空间为环形发酵空间，所述水解酸化池顶部设有开口，该开口低于所述发酵罐本体的罐顶板，所述水解酸化池经顶部的开口与所述发酵罐本体内的环形发酵空间连通；/n所述立式搅拌器设在所述水解酸化池内；/n所述原料进料管与所述水解酸化池内连通；/n所述侧式搅拌器设在所述水解酸化池外周的所述发酵罐本体内的环形发酵空间内；/n所述发酵罐本体的罐侧壁上分布设有与该发酵罐本体内的环形发酵空间连通的所述消化液溢流管、压力平衡管和沼气出气管；/n所述循环出料器设在所述发酵罐本体外，该循环出料器的上端与所述消化液溢流管和压力平衡管相连，该循环出料器下部设有出料管。/n

【技术特征摘要】
1.一种半干式两相厌氧发酵罐，其特征在于，包括：
发酵罐本体、水解酸化池、原料进料管、消化液溢流管、压力平衡管、沼气出气管、侧式搅拌器、立式搅拌器和循环出料器；其中，
所述发酵罐本体为中空圆柱体结构；
所述水解酸化池设在所述发酵罐本体内中央部位，所述水解酸化池外周与所述发酵罐本体内壁之间的环形空间为环形发酵空间，所述水解酸化池顶部设有开口，该开口低于所述发酵罐本体的罐顶板，所述水解酸化池经顶部的开口与所述发酵罐本体内的环形发酵空间连通；
所述立式搅拌器设在所述水解酸化池内；
所述原料进料管与所述水解酸化池内连通；
所述侧式搅拌器设在所述水解酸化池外周的所述发酵罐本体内的环形发酵空间内；
所述发酵罐本体的罐侧壁上分布设有与该发酵罐本体内的环形发酵空间连通的所述消化液溢流管、压力平衡管和沼气出气管；
所述循环出料器设在所述发酵罐本体外，该循环出料器的上端与所述消化液溢流管和压力平衡管相连，该循环出料器下部设有出料管。


2.根据权利要求1所述的半干式两相厌氧发酵罐，其特征在于，所述发酵罐本体为直径大于高度的圆柱体结构；该发酵罐本体由罐底板、罐侧壁和罐顶板构成。


3.根据权利要求1所述的半干式两相厌氧发酵罐，其特征在于，所述水解酸化池为中空圆柱结构体，与所述发酵罐本体的中空圆柱体结构同心设置，该中空圆柱结构体的体积为所述发酵罐本体容量的1/10～1/20；
所述水解酸化池顶部的开口距所述发酵罐本体的罐顶板的距离为0.5～2.0m；
所述水解酸化池顶部的开口边缘固定设有一圈溢流堰，溢流堰的堰体宽度为0.2～0.5m，所述堰体与水平面的夹角为30°。


4.根据权利要求3所述的半干式两相厌氧发酵罐，其特征在于，所述溢流堰的堰体采用圆弧形片状结构体。


5.根据权利要求1至4任一项所述的半干式两相厌氧发酵罐，其特征在于，所述侧式搅拌器为三个，均匀分布设在所述发酵罐本体内的环形发...

【专利技术属性】
技术研发人员：何华，艾宇，蔡红，
申请(专利权)人：启迪桑德环境资源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42