干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统；所述系统包括相互连接的厌氧发酵罐和有机肥好氧发酵罐，所述厌氧发酵罐底部倾斜罐壁与有机肥好氧发酵罐顶部倾斜罐壁的倾斜方向相反；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；所述有机肥好氧发酵罐顶部倾斜罐壁上设置有沼渣入口、好氧发酵菌剂入口和废气出口；所述沼渣出口通过沼渣出料装置与沼渣入口连通；本实用新型专利技术由厌氧发酵罐系统和有机肥发酵系统组成；实现厌氧产发酵沼气和好氧发酵产有机肥的协同生产，增加装置的可操作性，降低劳动强度，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统
本技术涉及发酵领域，具体涉及一种干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统。
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。有机肥发酵领域，目前大规模的有机肥发酵基本都采用开放式厂房，条垛堆积机械翻抛供氧发酵的方式，发酵效果好，翻抛强度大，但是有机肥车间的废气(臭气)处理难度大，所以大量的研究和实践都转向封闭式发酵，比较有代表性的就是封闭滚筒式发酵，采用罐体固定点供氧，长轴式推进式搅拌，提高供氧效果，有机肥发酵过程需要添加菌剂，这类工艺一般在物料进料系统一次性添加菌剂，但是这类发酵存在的主要问题是搅拌器容易形成搅拌死角，供氧不足导致有机质腐熟不足，影响有机肥的品质，同时一次性添加菌剂，菌剂活性在好氧发酵后期大大降低，影响发酵效率。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。目前，鲜有干发酵配套有机肥一体化发酵设备，干式厌氧发酵的出料浓度高，利用出料系统的固液分离装置后，沼渣可直接进入好氧发酵阶段产生有机肥。申请号为201811040899.4的中国专利技术专利公开了一种干式厌氧发酵配套有机肥的装置及使用方法，该技术重点利用了好氧阶段产生的热量来加热厌氧罐的物料，达到协同发酵的效果，但是缺少对好氧发酵的其他方面的创造性，例如，如何实现更好的供氧，提高好氧发酵效率；如何实现提高好氧发酵环节半干物料的翻抛问题，如何实现高效率的添加发酵菌剂等方面都不具备创造性。大多数封闭式滚筒发酵罐均不能实现有效的搅拌，形成搅拌死角，同时例如现有技术ZL201610006946.8中，对封闭滚筒式有机肥发酵装置的供气系统做了一些常识，但是这种单点喷射空气的方式，无法彻底解决高好氧区的供氧问题和搅拌死角问题。虽然封闭式有机肥发酵罐，能解决当前开放式厂房发酵废气(臭气)的搜集问题，但是现有技术也没能解决封闭式好氧发酵的菌剂添加问题和发酵废气(臭气)处理问题。
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及有机肥发酵一体化系统；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及有机肥发酵一体化系统，所述系统包括相互连接的厌氧发酵罐和有机肥好氧发酵罐，所述厌氧发酵罐底部倾斜罐壁与有机肥好氧发酵罐顶部倾斜罐壁的倾斜方向相反；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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统，其特征在于：所述系统包括相互连接的厌氧发酵罐(1)和有机肥好氧发酵罐(2)，所述厌氧发酵罐(1)底部倾斜罐壁与有机肥好氧发酵罐(2)顶部倾斜罐壁的倾斜方向相反；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(3)，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(4)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(5)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所述有机肥好氧发酵罐(2)顶部倾斜罐壁上设置有沼渣入口(2.1)、好氧发酵菌剂入口(2.2)和废气出口(2.3)；所述沼渣出口(1.6)通过沼渣出料装置(6)与沼渣入口(2.1)连通；所述好氧发酵菌剂入口(2.2)通过管线连接有好氧发酵菌剂储罐(7)和生物除臭剂储罐(8)；所述有机肥好氧发酵罐(2)内包括铰接在有机肥好氧发酵罐(2)两端的好氧搅拌轴(2.4)；所述好氧搅拌轴(2.4)一端穿过与外部电机连接；所述好氧搅拌轴(2.4)上间隔设置有多个好氧搅拌器(2.5)；所述有机肥好氧发酵罐(2)的底部设置有空气入口(2.6)；所述有机肥好氧发酵罐(2)一端的罐壁上部设置有有机肥出料管(2.7)；所述好氧搅拌轴(2.4)上下的有机肥好氧发酵罐(2)罐壁上分别设置有好氧发酵菌剂喷淋系统/生物菌喷淋系统(2.8)和空气喷射系统(2.9)；所述好氧发酵菌剂喷淋系统/生物菌喷淋系统(2.8)和空气喷射系统(2.9)分别与好氧发酵菌剂入口(2.2)和空气入口(2.6)连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统，其特征在于：所述系统包括相互连接的厌氧发酵罐(1)和有机肥好氧发酵罐(2)，所述厌氧发酵罐(1)底部倾斜罐壁与有机肥好氧发酵罐(2)顶部倾斜罐壁的倾斜方向相反；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(3)，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(4)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(5)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；
所述有机肥好氧发酵罐(2)顶部倾斜罐壁上设置有沼渣入口(2.1)、好氧发酵菌剂入口(2.2)和废气出口(2.3)；所述沼渣出口(1.6)通过沼渣出料装置(6)与沼渣入口(2.1)连通；所述好氧发酵菌剂入口(2.2)通过管线连接有好氧发酵菌剂储罐(7)和生物除臭剂储罐(8)；所述有机肥好氧发酵罐(2)内包括铰接在有机肥好氧发酵罐(2)两端的好氧搅拌轴(2.4)；所述好氧搅拌轴(2.4)一端穿过与外部电机连接；所述好氧搅拌轴(2.4)上间隔设置有多个好氧搅拌器(2.5)；所述有机肥好氧发酵罐(2)的底部设置有空气入口(2.6)；所述有机肥好氧发酵罐(2)一端的罐壁上部设置有有机肥出料管(2.7)；所述好氧搅拌轴(2.4)上下的有机肥好氧发酵罐(2)罐壁上分别设置有好氧发酵菌剂喷淋系统/生物菌喷淋系统(2.8)和空气喷射系统(2.9)；所述好氧发酵菌剂喷淋系统/生物菌喷淋系统(2.8)和空气喷射系统(2.9)分别与好氧发酵菌剂入口(2.2)和空气入口(2.6)连通。


2.根据权利要求1所述干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统，其特征在于：所述厌氧发酵罐(1)顶壁上设置有多个发酵物料物化特性检测装置(9)和厌氧罐正负压保护装置(1.11)；所述搅拌器(1.5)与上方发酵物料物化特性检测装置(9)一一对应。


3.根据权利要求1所述干式厌氧发酵及有机肥发酵一体化系统，其特征在于：所述有机肥好氧发酵罐(2)底壁上设置有多个发酵物料物化特性检测装置(9)；所述好氧搅拌器(2.5)...

【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