一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于厌氧发酵技术领域，具体涉及一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，包括厌氧发酵罐、固定化填料(1)、硫化氢浓度传感器(2)、ORP检测探头(3)、流量可控式气体泵(4)、气体流量计(5)以及PID控制器(6)；在厌氧发酵罐内部发酵液液面上方设置固定化填料(1)，硫化氢浓度传感器(2)设置在厌氧发酵罐的顶部，厌氧发酵罐内设置ORP检测探头(3)，流量可控式气体泵(4)设置在厌氧发酵罐外部，通过流量可控式气体泵(4)向厌氧发酵罐中液面上方和固定化填料(1)通入空气；气体流量计(5)设置在厌氧发酵罐外部，PID控制器(6)和硫化氢浓度传感器(2)、气体流量计(5)、ORP检测探头(3)以及流量可控式气体泵(4)电连接。

A device and method for improving the efficiency of anaerobic fermentation and simultaneous in-situ desulfurization

【技术实现步骤摘要】
一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置和方法
本专利技术属于厌氧发酵
，具体涉及一种提升发酵效率同步沼气原位脱硫的装置和方法。
技术介绍
随着我国人民生活水平及物质需求的不断提高，人们对畜禽蛋奶的需求进一步增加。随之而来的是大量畜禽粪便的产生，畜禽粪便是造成农业面源污染的主要原因。我国现阶段处理畜禽养殖废水以及农业废弃物的主要方法是厌氧发酵，厌氧发酵中的水解过程是决定整体发酵过程效率的关键单元，现有的两段式发酵工程造价不菲，运行维护成本高；同时，畜禽粪便中的蛋白质在降解时会产生硫化氢，硫化氢对人体造成严重危害，未经脱硫的气体在运输时会对输运管道产生腐蚀作用。另外，硫化氢或硫离子在发酵过程中其对产甲烷菌造成毒害与抑制作用，降低厌氧发酵的处理效率，为废弃物的处理及沼气的进一步利用带来极大的障碍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置和方法，能够在厌氧发酵罐内实现原位脱硫作用，在保证正常厌氧发酵过程进行的同时，实现沼气中硫化氢和发酵液中硫离子的高效去除；发酵产沼气中的硫化氢得到高效去除，并且处理后沼气中剩余氧含量低，便于沼气的后续利用，处理成本相较于其他脱硫方法大幅度降低；在保证厌氧发酵正常进行的前提下，一定程度上促进了厌氧发酵水解作用，使发酵罐处理废弃物的能力进一步提高，使废弃物中的有机物得到充分降解。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，所述装置包括厌氧发酵罐、固定化填料1、硫化氢浓度传感器2、ORP检测探头3、流量可控式气体泵4、气体流量计5以及PID控制器6；其中，在厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方设置固定化填料1，用于硫氧化细菌的生长载体；硫化氢浓度传感器2设置在厌氧发酵罐的顶部，用于监测厌氧发酵罐内的硫化氢浓度；所述的厌氧发酵罐内设置ORP检测探头3，用于向PID控制器6反馈控制空气的通入量；流量可控式气体泵4设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通；通过流量可控式气体泵4向厌氧发酵罐中液面上方和固定化填料1通入空气；气体流量计5设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通；PID控制器6和硫化氢浓度传感器2、气体流量计5、ORP检测探头3以及流量可控式气体泵4电连接。所述的厌氧发酵罐内的固定化填料1具有平面网状结构，布满厌氧发酵罐的完整截面。所述的厌氧发酵罐内的固定化填料1材料为高分子有机物。在厌氧发酵罐中发酵液上方最少预留发酵罐总容积五分之一的顶部空间以保证沼气在厌氧发酵罐内的有效停留时间。一种利用所述的装置的提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的方法，该方法包括以下步骤：1)厌氧发酵：将废弃物和废水加入到厌氧发酵装置中进行厌氧发酵，产生沼气和硫化氢；2)微生物填料的固定化：在厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方设置固定化填料1，用于硫氧化细菌的生长载体；3)空气供给：通过流量可控式气体泵4同时向厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方和固定化填料1通入空气，用于微生物的好氧代谢活动；4)微生物利用氧气去除硫化氢：固定化填料1及发酵液中的硫氧化菌在硫化氢和通入空气中的氧气的环境下，将发酵液面上方以及发酵罐的顶部空间中的硫化氢或硫离子利用并转化为单质硫，实现同步原位脱硫；5)厌氧发酵罐发酵液中的好氧和兼性微生物利用通入空气中的微量氧气降解厌氧环境下难以降解的有机物，促进厌氧发酵过程中的水解单元；6)厌氧发酵产生的沼气流经厌氧发酵装置的发酵罐的顶部空间，经同步原位脱硫后，经过气体流量计5排出并收集利用。步骤2中，所述固定化填料1能为硫氧化细菌提供生长载体，固定化填料1与发酵液之间的营养物质连接能够保证硫氧化细菌的生长。步骤2中，所述的厌氧发酵罐内的固定化填料1具有平面网状结构，布满厌氧发酵罐的完整截面；固定化填料1的网状结构能够使氧化生成的单质硫掉落于发酵液中，在出料时能够对其进行水洗回收。步骤3中，所述厌氧发酵罐内的硫化氢浓度通过硫化氢浓度传感器2在线监测，沼气流量通过气体流量计5在线监测；所述空气的供给量通过厌氧发酵气体产物中的硫化氢浓度和沼气流量的数据，并通过PID控制器6在线反馈控制。步骤3中，所述的厌氧发酵罐内设置ORP检测探头3，用于反馈控制空气的供给量，保证硫化氢去除效果以及强化厌氧发酵的同时，避免空气的过量通入。步骤3中，基于在初时刻完全去除厌氧发酵罐中硫化氢所需要的氧气的量，设定流量可控式气体泵4的进气初速度，并基于硫化氢浓度传感器2、气体流量计5、ORP检测探头3与PID控制器6反馈控制流量可控式气体泵4对供气速度进行实时调整。本专利技术的有益效果在于：1、本申请的提升厌氧发酵效率同步沼气原位脱硫的装置和方法，能够在厌氧发酵罐内实现原位脱硫作用，在保证正常厌氧发酵过程进行的同时，实现沼气中硫化氢和发酵液中硫离子的高效去除。2、本申请的提升厌氧发酵效率同步沼气原位脱硫的装置和方法，通过硫化氢传感器与PID控制器的实时反馈控制，发酵产沼气中的硫化氢得到高效去除，并且处理后沼气中剩余氧含量低，便于沼气的后续利用，处理成本相较于其他脱硫方法大幅度降低。3、本申请的提升厌氧发酵效率同步沼气原位脱硫的装置和方法，通过ORP检测探头与PID控制器对氧气通入量的反馈控制，在保证厌氧发酵正常进行的前提下，一定程度上促进了厌氧发酵水解作用，使发酵罐处理废弃物的能力进一步提高，使废弃物中的有机物得到充分降解。附图说明图1为本专利技术一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的方法流程图。图2为本专利技术一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置的示意图。其中的附图标记为：1、固定化填料2、硫化氢浓度传感器3、ORP检测探头4、流量可控式气体泵5、气体流量计6、PID控制器具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步说明。图2为本专利技术一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置的示意图。如图2所示，一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，包括厌氧发酵罐、固定化填料1、硫化氢浓度传感器2、ORP检测探头3、流量可控式气体泵4、气体流量计5以及PID控制器6。在厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方设置固定化填料1，用于硫氧化细菌的生长载体。硫化氢浓度传感器2设置在厌氧发酵罐的顶部，用于监测厌氧发酵罐内的硫化氢浓度。所述的厌氧发酵罐内设置ORP(氧化还原电位)检测探头3，用于向PID控制器6反馈控制空气的通入量，保证硫化氢去除效果以及强化厌氧发酵的同时，避免空气的过量通入。流量可控式气体泵4设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通。通过流量可控式气体泵4向厌氧发酵罐中液面上方和固定化填料1通入空气，用于微生物的好氧代谢活动。气体流量计5设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通，用于在线监测沼气流量。PID控制器6和硫化氢浓度传感器2、气体流量计5、ORP检测探头3以及流量可控式气体泵4电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，其特征在于：所述装置包括厌氧发酵罐、固定化填料(1)、硫化氢浓度传感器(2)、ORP检测探头(3)、流量可控式气体泵(4)、气体流量计(5)以及PID控制器(6)；其中，/n在厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方设置固定化填料(1)，用于硫氧化细菌的生长载体；硫化氢浓度传感器(2)设置在厌氧发酵罐的顶部，用于监测厌氧发酵罐内的硫化氢浓度；所述的厌氧发酵罐内设置ORP检测探头(3)，用于向PID控制器(6)反馈控制空气的通入量；流量可控式气体泵(4)设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通；通过流量可控式气体泵(4)向厌氧发酵罐中液面上方和固定化填料(1)通入空气；气体流量计(5)设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通；/nPID控制器(6)和硫化氢浓度传感器(2)、气体流量计(5)、ORP检测探头(3)以及流量可控式气体泵(4)电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，其特征在于：所述装置包括厌氧发酵罐、固定化填料(1)、硫化氢浓度传感器(2)、ORP检测探头(3)、流量可控式气体泵(4)、气体流量计(5)以及PID控制器(6)；其中，
在厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方设置固定化填料(1)，用于硫氧化细菌的生长载体；硫化氢浓度传感器(2)设置在厌氧发酵罐的顶部，用于监测厌氧发酵罐内的硫化氢浓度；所述的厌氧发酵罐内设置ORP检测探头(3)，用于向PID控制器(6)反馈控制空气的通入量；流量可控式气体泵(4)设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通；通过流量可控式气体泵(4)向厌氧发酵罐中液面上方和固定化填料(1)通入空气；气体流量计(5)设置在厌氧发酵罐外部，与厌氧发酵罐内部通过管道连通；
PID控制器(6)和硫化氢浓度传感器(2)、气体流量计(5)、ORP检测探头(3)以及流量可控式气体泵(4)电连接。


2.如权利要求1所述的提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，其特征在于：所述的厌氧发酵罐内的固定化填料(1)具有平面网状结构，布满厌氧发酵罐的完整截面。


3.如权利要求1所述的提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，其特征在于：所述的厌氧发酵罐内的固定化填料(1)材料为高分子有机物。


4.如权利要求1所述的提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的装置，其特征在于：在厌氧发酵罐中发酵液上方最少预留发酵罐总容积五分之一的顶部空间以保证沼气在厌氧发酵罐内的有效停留时间。


5.一种利用权利要求1～4之一所述的装置的提升厌氧发酵效率同步原位脱硫的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)厌氧发酵：将废弃物和废水加入到厌氧发酵装置中进行厌氧发酵，产生沼气和硫化氢；
2)微生物填料的固定化：在厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方设置固定化填料(1)，用于硫氧化细菌的生长载体；
3)空气供给：通过流量可控式气体泵4同时向厌氧发酵罐内部的发酵液液面上方和固定化填料(1)通入空气，用于微生物的好氧代谢活动；
4)微生物利...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔玮，宋云龙，董仁杰，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11