干式厌氧发酵系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种干式厌氧发酵系统；所述系统包括厌氧发酵罐，所述厌氧发酵罐底部罐壁倾斜；所述厌氧发酵罐上部设置有原料进料口、沼液进料口和沼气出口，所述原料进料口连接有原料进料器，所述厌氧发酵罐内包括平行铰接有多个搅拌轴；所述搅拌轴两端分别安装在厌氧发酵罐两侧壁上；且搅拌轴一端穿过厌氧发酵罐与外部电机连接；所述搅拌轴上间隔设置有多个搅拌器；所述厌氧发酵罐底部倾斜罐壁上端至下端依次开设有沼渣出口、沼气喷射入口和沼液出口；所述沼气出口通过管道分别与沼气净化装置和沼气喷射入口连通；所述沼液出口通过管道分别与沼液处理装置和沼液进料口连通；本实用新型专利技术可操作性强，降低劳动强度，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
干式厌氧发酵系统
本技术涉及发酵领域，具体涉及一种干式厌氧发酵系统。
技术介绍
有机固体废弃物产量巨大，有机质含量高，直接排放将严重污染环境，采用厌氧发酵等生物手段可实现有机固体废弃物能源化利用，干式厌氧发酵技术在生物工程领域中起着尤其重要的作用，特别是在沼气和有机肥的生产利用方面。随着农业秸秆、生活垃圾、畜禽粪便等日益增多，环境和能源压力不断加大，生物质资源化利用成为迫切需要，厌氧发酵技术是国内外研究的热点和重点方向之一。根据生物质底物的状态不同，厌氧发酵技术可分为湿式和干式厌氧发酵。干式厌氧发酵以固体有机废弃物(其总固体浓度TS达到20％～30％)为原料，在没有或几乎没有自由流动水以及无氧的条件下，通过兼性和专性厌氧微生物的联合作用，最终生成CO2和CH4等气体的沼气发酵工艺，是一种新生的废物循环利用方法。干式厌氧发酵通常是指发酵原料的干物质含量在20％～40％，原料呈固态，处理过程中不产生污水，无沼液消纳问题，发酵剩余物可制成有机肥料，基本上实现零污染物排放，同时经济效益较好，能量呈正效应。与湿法厌氧消化相比，有机废弃物干法厌氧消化虽具有众多优势与益处，但推广应用仍然存在众多困难。一是反应基质浓度高，造成反应中间产物与能量在介质中传递、扩散困难，从而形成反馈抑制。二是反应基质的结构、组成以及颗粒大小等呈不均匀性，使得系统运行难以控制，连续运行不稳定。三是搅拌阻力大，使得基质搅拌混合困难。以有机固体为主要原料的沼气干式厌氧发酵技术具有众多优势和益处的同时，还存在着启动时间长、发酵过程不稳定且周期长、搅拌不完全、容易产生酸中毒、在寒冷地区受温度影响大等诸多问题。申请号为201410649573.7的中国专利技术专利公开了一种用于干式厌氧发酵的搅拌装置，采用长轴搅拌器，但是大规模厌氧发酵罐的尺寸长度往往会超过10m，甚至达到30～50m，所以在大型干式厌氧发酵罐产能提高后，这种单轴搅拌器的直径也会随之增加，单轴的轴心承受巨大的力矩，所以单根长轴的机械强度要求极高，搅拌器的制作成本并不低，而且故障率高，而且搅拌效果不理想；同时，长轴搅拌器在运行的过程中，利用搅拌器轴向的推动力轴向均匀的推进物料前进，厌氧发酵罐同轴递进推动物料移动过程物料停留时间不可控。但是实质上有机物厌氧发酵产甲烷的过程三个阶段物料的停留时间是不一样的，如果为了保证产沼气阶段的发酵效率，就需要提高停留时间，停留时间过长，厌氧发酵的水解及产酸阶段会导致厌氧细菌活性降低甚至死亡，影响发酵效率，这种抑制作用对高浓度的干式厌氧发酵更加明显；如果停留时间过短，则又会影响产气阶段的产气率。所以单长轴推进式搅拌无法解决厌氧发酵产沼气过程中的停留时间不协调问题。申请号为201821796767.X和201821791730.8两个中国专利技术专利使用三套串联的方式，分别模拟了厌氧沼气发酵过程中的水解、产酸、产沼气三阶段，采用分室发酵，短轴搅拌的方式，能一定程度上解决上述长轴材料问题、搅拌器问题，也创造性的解决了三阶段停留时间问题，但是该技术忽略了沼液循环问题，也回避了干式厌氧发酵过程中的发酵菌剂接种问题，干式厌氧发酵系统不用于低浓度的湿式发酵中CSTR等工艺，发酵菌种在反应器的停留率很低，厌氧菌在推进过程中几乎全部进入沼渣后处理环节，该技术的厌氧菌全部靠进料环节的补充，补充接种物会增加运行费用。该技术利用的反应器主体结构为方形，但是搅拌器采用犁型搅拌叶片，叶片直接焊接在搅拌轴上，加上这类叶片由于自身结构和焊接工艺问题，搅拌器的扰动半径都不大，利用该技术制作的厌氧反应器一方面大尺寸反应器很难制造，导致产能很难提高，另一方面搅拌效果差，特别是该技术利用方形结构，势必导致反应器内部大量的搅拌死角，久而久之厌氧反应器的工作效率越来越低。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种干式厌氧发酵系统；该系统解决以下问题：1)解决了厌氧发酵过程中长轴类搅拌器的制作难度和产能难以扩大的问题；2、解决了单级推进式搅拌物料停留时间不可控带来的局部物料水解不充分，酸化过度，氨氮聚集造成厌氧细菌活性降低等问题；3)厌氧发酵罐中使用沼气增压喷射系统，进一步对搅拌死角形成冲击，破除这些搅拌死角，能降低局部酸化过度，氨氮聚集等问题；4)解决现有技术中的长轴搅拌器制作问题、物料搅拌不足问题，搅拌过程容易形成死角问题；有机肥发酵过程主要解决了不同发酵阶段需要的菌剂量和空气量不同；为实现上述目的，本技术所设计一种干式厌氧发酵系统，所述系统包括厌氧发酵罐，所述厌氧发酵罐底部罐壁倾斜；所述厌氧发酵罐上部设置有原料进料口、沼液进料口和沼气出口，所述原料进料口连接有原料进料器，所述厌氧发酵罐内包括平行铰接有多个搅拌轴；所述搅拌轴两端分别安装在厌氧发酵罐两侧壁上；且搅拌轴一端穿过厌氧发酵罐与外部电机连接；所述搅拌轴上间隔设置有多个搅拌器；所述厌氧发酵罐底部倾斜罐壁上端至下端依次开设有沼渣出口、沼气喷射入口和沼液出口；所述沼气出口通过管道分别与沼气净化装置和沼气喷射入口连通；所述沼液出口通过管道分别与沼液处理装置和沼液进料口连通；所述搅拌器上下的厌氧发酵罐罐壁上分别设置有沼液接种液喷淋系统和沼气喷射系统；所述沼液接种液喷淋系统和沼气喷射系统分别与沼液进料口和沼气喷射入口连通。进一步地，所述搅拌轴数目为3个，分别为水解搅拌轴、酸化搅拌轴和产气搅拌轴；三个搅拌轴对应设置有水解搅拌器、酸化搅拌器和产气搅拌器(三组搅拌器附近的区域分别重点实现有机物料水解、酸化、产沼气三阶段)；再进一步地，所述搅拌器由米字型或者十字型的搅拌桨组成；所述搅拌桨的桨叶呈波纹状(搅拌桨搅动时，所述搅拌桨的桨叶上的液面长短分布呈波纹状；(水解搅拌器采用米字型能够增加搅拌强度，有利于增加物料在水解搅拌器附近水解效果，酸化搅拌器和产气搅拌器采用米字型分布，减少搅拌器的功率；组搅拌器的转速均可根据工艺需要进行调整，可以有效的改变有机物料的水解、酸化、产沼气三阶段的停留时间。从而保证水解、酸化和产沼气的效果)；所述水解搅拌器、酸化搅拌器和产气搅拌器的桨叶的直径相同或者随着厌氧罐坡度依次逐渐减小(三个搅拌器能顺时针或逆时针转动搅拌，便于物料从厌氧反应器的左边推动到右边，实现连续发酵)。再进一步地，所述厌氧发酵罐顶壁上设置有多个发酵物料物化特性检测装置和厌氧罐正负压保护装置(防止沼气产生压力过大或者物料排放导致的罐内压力过小对发酵罐形成损伤)；所述搅拌器与上方发酵物料物化特性检测装置一一对应。(发酵物料物化特性检测装置检测数据，数据输入电脑，电脑通过控制器控制搅拌器的搅拌强度，也可以通过检测装置的数据，数据输入电脑，电脑通过控制器控制上下两套喷淋系统的开启与否和开启强度)。再进一步地，所述沼气出口和沼气净化装置之间的管道上设置有沼气净化装置阀门，所述沼气出口和沼气喷射入口之间的管线上依次设置有暂存罐阀门、沼气暂存罐、增压风机阀门、沼气增压风机和沼气增压风机出口阀门；所述沼液出口和沼液处理装置之间的管线上设置有沼液出口阀和沼液处理装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干式厌氧发酵系统，其特征在于：所述系统包括厌氧发酵罐(1)，所述厌氧发酵罐(1)底部罐壁倾斜；所述厌氧发酵罐(1)上部设置有原料进料口(1.1)、沼液进料口(1.2)和沼气出口(1.3)，所述原料进料口(1.1)连接有原料进料器(2)，所述厌氧发酵罐(1)内包括平行铰接有多个搅拌轴(1.4)；所述搅拌轴(1.4)两端分别安装在厌氧发酵罐(1)两侧壁上；且搅拌轴(1.4)一端穿过厌氧发酵罐(1)与外部电机连接；所述搅拌轴(1.4)上间隔设置有多个搅拌器(1.5)；所述厌氧发酵罐(1)底部倾斜罐壁上端至下端依次开设有沼渣出口(1.6)、沼气喷射入口(1.7)和沼液出口(1.8)；所述沼气出口(1.3)通过管道分别与沼气净化装置(3)和沼气喷射入口(1.7)连通；所述沼液出口(1.8)通过管道分别与沼液处理装置(4)和沼液进料口(1.2)连通；所述搅拌器(1.5)上下的厌氧发酵罐(1)罐壁上分别设置有沼液接种液喷淋系统(1.9)和沼气喷射系统(1.10)；所述沼液接种液喷淋系统(1.9)和沼气喷射系统(1.10)分别与沼液进料口(1.2)和沼气喷射入口(1.7)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种干式厌氧发酵系统，其特征在于：所述系统包括厌氧发酵罐(1)，所述厌氧发酵罐(1)底部罐壁倾斜；所述厌氧发酵罐(1)上部设置有原料进料口(1.1)、沼液进料口(1.2)和沼气出口(1.3)，所述原料进料口(1.1)连接有原料进料器(2)，所述厌氧发酵罐(1)内包括平行铰接有多个搅拌轴(1.4)；所述搅拌轴(1.4)两端分别安装在厌氧发酵罐(1)两侧壁上；且搅拌轴(1.4)一端穿过厌氧发酵罐(1)与外部电机连接；所述搅拌轴(1.4)上间隔设置有多个搅拌器(1.5)；所述厌氧发酵罐(1)底部倾斜罐壁上端至下端依次开设有沼渣出口(1.6)、沼气喷射入口(1.7)和沼液出口(1.8)；所述沼气出口(1.3)通过管道分别与沼气净化装置(3)和沼气喷射入口(1.7)连通；所述沼液出口(1.8)通过管道分别与沼液处理装置(4)和沼液进料口(1.2)连通；所述搅拌器(1.5)上下的厌氧发酵罐(1)罐壁上分别设置有沼液接种液喷淋系统(1.9)和沼气喷射系统(1.10)；所述沼液接种液喷淋系统(1.9)和沼气喷射系统(1.10)分别与沼液进料口(1.2)和沼气喷射入口(1.7)连通。


2.根据权利要求1所述干式厌氧发酵系统，其特征在于：所述搅拌轴(1.4)数目为3个，分别为水解搅拌轴(1.41)、酸化搅拌轴(1.42)和产气搅拌轴(1.43)；三个搅拌轴(1.4)对应设置有水解搅拌器(1.51)、酸化搅拌器(1.52)和产气搅拌器(1.53)。


3.根据权利要求2所述干式厌氧发酵系统，其特征在于：所述搅拌器(1.5)由米字型或者十字型的搅拌桨(8)组成；所述搅拌桨的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新，罗炬，
申请(专利权)人：湖北农谷能源建设有限公司，湖北农谷环能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42