本实用新型专利技术公开一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，涉及农业废弃物资源化利用技术领域，主要包括发酵壳体，发酵壳体内设置有主发酵室和二级发酵室，主发酵室的有效容积大于二级发酵室的有效容积；二级发酵室设置于主发酵室的内侧，且高于主发酵室；主发酵室的顶部设置有进料口，底部设置有排泥口；二级发酵室与主发酵室连通，二级发酵室的顶部设置有沼气排放控制装置和出料管。本实用新型专利技术通过沼气积聚产生压力，且由于设置了两个发酵室，两者间由于沼气产量不同而形成压力差，当压力差达到预定的表压时，利用压力释放产生的动力推动物料进行混合和循环流动，实现混合均匀、提高产气效率和促进底物降解转化、降低能耗等的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置
本技术涉及农业废弃物资源化利用
，特别是涉及一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置。
技术介绍
推进农业绿色发展，着力解决农村突出环境问题、加大生态环境保护力度，打造生态宜居、治理有效的乡村环境是新时代乡村振兴、“三农”工作的重要内容，其中，农业废弃物资源化利用问题已引起广泛关注。我国农业废弃物产量巨大，每年农作物秸秆可收集量9亿吨、畜禽粪便38亿吨、农村生活垃圾3亿吨，这些废弃物在对人居环境具有潜在威胁的同时，还蕴含着巨大的资源潜力。采用厌氧发酵方式处理畜禽粪便、作物秸秆等有机废弃物，不但可以促进废弃物的无害化、减量化处理，而且能实现资源化、能源化利用，生成的沼气作为清洁能源用途多样(热、电、燃料)，沼液沼渣可制备有机肥料，能够有效优化能源结构，改善人居环境，最终实现经济和社会的可持续发展。厌氧发酵技术在我国发展迅速，目前不同规模沼气工程超过11万座，主要采用湿法厌氧发酵形式。国内用于处理秸秆、畜禽粪污等有机废弃物的湿法厌氧发酵工艺技术主要有全混式反应器(CSTR)、塞流式反应器(PFR)、升流式固体反应器(USR)等。其中全混式反应器(CSTR)在我国农业沼气工程应用率超过95％，含固率一般为5％～10％，停留时间为20～40天，容积产气率为0.6～1.0m3/m3·d-1，具有物料分布均匀、温度分布均匀、避免分层和结壳等特点，但是存在需要进行外力搅拌、能耗较高、大型消化器难以做到完全混合、底物消化不彻底、微生物随出料而流失等缺点。塞流式反应器(PFR)适合含固率为7％～10％的物料，尤其适用于牛粪的消化，停留时间为20～40天，容积产气率为0.6～1.0m3/m3·d-1，具有结构简单、能耗低、稳定性高等特点，但固体物料可能沉淀于底部，使消化器的有效体积减小，需要固体和微生物的回流作为接种物，反应器内温度不均匀，效率较低，且易产生结壳。升流式固体反应器(USR)适用于含固率3％～6％粪污的处理，物料停留时间为15～25天，容积产气率0.8～1.0m3/m3·d-1，具有结构简单、有机物分解率高、处理效率高等特点，但是反应器单体体积较小，进料浓度较高时易出现布水管堵塞等问题。我国农业废弃物等有机废弃物产生量巨大，采用厌氧消化技术处理一种很好的途径。一般认为，物料含固率低于15％为湿法厌氧发酵，高于20％即属于干法厌氧发酵。国内外沼气工程绝大多数采用湿法发酵技术。如图1、图2和图3所示，上述的混式反应器(CSTR)、塞流式反应器(PFR)、升流式固体反应器(USR)等技术只能处理低含固率的原料(一般TS≤10％)，容积产气率一般小于1.0m3/m3·d-1。其中传统CSTR反应器需要外力搅拌，设备投资高，运行能耗大，大型消化器难以做到完全混合，底物消化不彻底，厌氧微生物易流失；PFR反应器运行过程中，由于固体物料在底部沉淀造成水力停留时间延长、有效体积减小，且反应器内温度不均匀、效率较低、易产生结壳；USR反应器只能处理低含固率(3％～6％)粪污，反应器单体体积较小，布水管易堵塞。因此，亟需开发一种原料适应范围广、能耗低、效率高的湿法厌氧发酵工艺技术。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过沼气积聚产生压力，且由于设置了两个发酵室，两者间由于沼气产量不同而形成压力差，当压力差达到预定的表压时，利用压力释放产生的动力推动物料进行混合和循环流动，实现混合均匀、提高产气效率和促进底物降解转化、降低能耗等的目的。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：本技术提供一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，包括发酵壳体，所述发酵壳体内设置有主发酵室和二级发酵室，所述主发酵室的有效容积大于所述二级发酵室的有效容积；所述二级发酵室设置于所述主发酵室的内侧，且高于所述主发酵室；所述主发酵室的顶部设置有进料口，底部设置有排泥口；所述二级发酵室与所述主发酵室连通，所述二级发酵室的顶部设置有沼气排放控制装置和出料管。优选的，所述主发酵室的下方设有物料喷嘴，用于与所述二级发酵室连通。优选的，所述物料喷嘴设置有多个，所述物料喷嘴的料液进入和排出方向为沿所述二级发酵室外壁的切线方向。优选的，所述二级发酵室的外壁上设有快速物料口，用于与所述主发酵室连通。优选的，所述主发酵室的内壁、二级发酵室的外壁和发酵壳体的底部设置有加热盘管。优选的，所述发酵壳体的外壁设置有保温隔热层。优选的，所述沼气排放控制装置包括控制盖和排气管，所述控制盖和排气管均设置于所述二级发酵室的顶部。优选的，所述主发酵室的顶部通过沼气管道与所述二级发酵室的顶部连通，所述沼气管道上设置有气动节流阀。优选的，所述二级发酵室内还设置有短混料管和长混料管，与所述主发酵室连通。本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1)以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不需外加动力搅拌，不必设泵强制循环，能耗低；2)不需要搅拌器、循环泵、气体注入装置等机械设备来对反应器内物料进行混合，节省了设备投资；3)系统的维护成本很低，运行成本远低于传统系统；4)物料混合充分，温度均匀，底物发酵彻底，顶部不易产生结壳；5)原料适应性广，能够处理畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨垃圾等多种有机废弃物；可处理高固体含量的有机废弃物，进料浓度可以达到15％以上；6)发酵装置产生的沼气纯度较高，CH4含量能达到70％以上，要高于传统反应器所产生沼气中CH4含量(50％～60％)。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的附图。图1为现有技术中CSTR反应器的结构示意图；图2为现有技术中PFR反应器的结构示意图；图3为现有技术中USR反应器的结构示意图；图4为本技术中适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置的结构示意图；图5为图4的A-A剖面图；其中，1为发酵壳体外壁，2为主发酵室，3为二级发酵室，4为出料管，5为排气管，6为液面I，7为控制盖，8为气动节流阀，9为沼气管道，10为液面II，11为进料管，12为液面III，13为长混料管，14为短混料管，15为快速物料口，16为加热盘管，17为测温计，18为人孔，19为排泥管，20为物料喷嘴。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，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。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种适合高浓度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，其特征在于：包括发酵壳体，所述发酵壳体内设置有主发酵室和二级发酵室，所述主发酵室的有效容积大于所述二级发酵室的有效容积；所述二级发酵室设置于所述主发酵室的内侧，且高于所述主发酵室；所述主发酵室的顶部设置有进料口，底部设置有排泥口；所述二级发酵室与所述主发酵室连通，所述二级发酵室的顶部设置有沼气排放控制装置和出料管。/n
【技术特征摘要】
1.一种适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，其特征在于：包括发酵壳体，所述发酵壳体内设置有主发酵室和二级发酵室，所述主发酵室的有效容积大于所述二级发酵室的有效容积；所述二级发酵室设置于所述主发酵室的内侧，且高于所述主发酵室；所述主发酵室的顶部设置有进料口，底部设置有排泥口；所述二级发酵室与所述主发酵室连通，所述二级发酵室的顶部设置有沼气排放控制装置和出料管。
2.根据权利要求1所述的适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，其特征在于：所述主发酵室的下方设有物料喷嘴，用于与所述二级发酵室连通。
3.根据权利要求2所述的适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，其特征在于：所述物料喷嘴设置有多个，所述物料喷嘴的料液进入和排出方向为沿所述二级发酵室外壁的切线方向。
4.根据权利要求1所述的适合高浓度物料的双室厌氧发酵装置，其特征在于：所述二级发酵室的外壁上设有快速物料口，用于与...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗娟，赵立欣，孟海波，冯晶，于佳动，任雅薇，
申请(专利权)人：农业农村部规划设计研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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