一种厌氧发酵系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种厌氧发酵系统和方法。本发明专利技术的厌氧发酵系统包括依次连接的发酵罐、冷却装置和真空系统；所述发酵罐设有沼渣出口和气体出口，所述冷却装置设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，所述发酵罐的气体出口和所述冷却装置的第一通道入口连接，所述冷却装置的所述第一通道沼气出口和所述真空系统连接；所述发酵罐中设有加热装置。本发明专利技术的发酵系统无需将发酵液进行固液分离为沼液和沼渣，节省了很大的运营成本，可以在非常高的有机负荷下处理固体有机物。在非常高的有机负荷下处理固体有机物。在非常高的有机负荷下处理固体有机物。

【技术实现步骤摘要】
一种厌氧发酵系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种厌氧发酵系统和方法。

技术介绍

[0002]本专利技术属于厌氧发酵领域。它对发酵固体有机物特别有用。厌氧发酵是一种生物过程，在这个生物过程中微生物群将有机物转化为沼气，沼气是一种主要由甲烷和二氧化碳组成的高能量气体。
[0003]固体有机物的厌氧发酵是生产可再生和可储存能源的关键工艺。可以通过厌氧发酵处理的固体有机物质包括例如粪便、废水处理产生的污泥、城市有机废物或秸秆。
[0004]当前的厌氧发酵方法受到其最大有机负荷的限制，即每立方米发酵容积每天可以发酵的有机物的量。现有的最好的固体有机物厌氧发酵方法每天每立方米发酵容积可以处理大约12公斤有机物。目前的厌氧发酵方法过程也限制了有机物的沼气的转化率。厌氧发酵后，发酵液被分离成沼液和沼渣，需要大量的运行成本。此外，沼液是一种高负荷废水，COD高，悬浮固体高。这种废水的处理需要复杂且昂贵的处理工艺，这大大降低了项目整体的盈利能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了解决现有技术中的沼液和沼渣需要进行固液分离、运行成本高、沼气转化率低和处理负荷高的技术问题，提供了一种厌氧发酵系统和方法。本专利技术的厌氧发酵系统无需进行固液分离步骤，降低运营成本，处理负荷高，资源利用率高。本专利技术的厌氧发酵方法制得的沼气转化效率高，直接产生沼渣和低COD、低悬浮物的废水，这使得本专利技术比现有的用于发酵固体有机物质的工艺更具吸引力。
[0006]本专利技术提供一种厌氧发酵系统，其包括依次连接的发酵罐、冷却装置和真空系统；所述发酵罐设有沼渣出口和气体出口，所述冷却装置设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，所述发酵罐的所述气体出口和所述冷却装置的第一通道入口连接，所述冷却装置的所述第一通道沼气出口和所述真空系统连接；所述发酵罐中设有加热装置。
[0007]本专利技术中，优选地，所述冷却装置还设有第二通道入口和第二通道出口，所述第二通道出口和所述加热装置的入口连接；所述第二通道入口和所述加热装置的出口连接。更优选地，所述第二通道出口和所述加热装置的入口通过热泵系统进行连接。
[0008]本专利技术中，优选地，所述厌氧发酵系统还包括脱硫系统，所述脱硫系统的气体进口和所述冷却装置的所述第一通道沼气出口连接，所述脱硫系统的气体出口和所述真空系统的入口连接。
[0009]其中，所述脱硫系统的设备可为本领域常规，一般为吸附罐、吸收塔或脱硫罐。所述脱硫系统的吸附剂可为本领域常规，一般为金属氧化物，优选地为氧化铁。所述脱硫系统的工艺可包括干法脱硫和湿法脱硫。
[0010]本专利技术中，所述真空系统可为本领域常规，优选地为真空泵。
[0011]本专利技术中，本领域技术人员知晓，所述发酵罐的容积可依据实际工况进行调整。例如，所述发酵罐的发酵容积可为20
‑
700m3，特别地为150m3或600m3。
[0012]本专利技术中，优选地，所述发酵罐上设有至少一个温度传感器，温度传感器用于测试所述发酵罐的温度。
[0013]本专利技术中，优选地，所述发酵罐上设有至少一个压力传感器，所述压力传感器用于测试所述发酵罐的沼气的压力。
[0014]本专利技术中，优选地，所述发酵罐中还设有混合系统，用于对发酵罐中的物料进行混合。所述混合系统可为本领域常规，例如为水平活塞流搅拌系统。
[0015]本专利技术中，优选地，所述发酵罐与外部再循环系统连接，所述外部再循环系统用于对所述发酵罐中的物料进行混合。
[0016]本专利技术中，优选地，所述厌氧发酵系统还包括有机物进料系统，所述有机物进料系统和所述发酵罐的进料口连接，用于将发酵物送入所述发酵罐中进行厌氧发酵反应。
[0017]本专利技术中，优选地，所述厌氧发酵系统还包括有机物出料系统，所述有机物出料系统和所述发酵罐的沼渣出口连接。
[0018]本专利技术中，优选地，所述厌氧发酵系统还包括冷凝水提取系统，所述冷凝水提取系统和所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口连接。
[0019]本专利技术中，优选地，所述厌氧发酵系统还包括沼气利用装置，所述沼气利用装置和所述真空系统的出口连接。所述沼气利用装置可为本领域常规，例如为沼气提纯装置、沼气发电机、沼气燃料电池或沼气储存器。
[0020]本专利技术中，所述发酵罐可为本领域常规,所述发酵罐的形体通常为圆柱体或方体，优选地为方体。本领域技术人员知晓，为了承受负压，所述发酵罐需要具有一定壁厚，所述发酵罐的壁厚可依据实际工况进行调整或者选择。
[0021]本专利技术中，本领域技术人员知晓，所述发酵罐中一般含有发酵底料，所述发酵底料用于和所述发酵物进行厌氧发酵反应。
[0022]本专利技术还提供一种厌氧发酵方法，其采用上述所述的厌氧发酵系统，其包括以下步骤：
[0023]S1、发酵物在所述发酵罐中进行厌氧发酵反应，启动所述真空系统；所述真空系统用于对所述发酵罐的压力进行控制，使所述发酵罐内的绝对压力低于或等于30kPa，
[0024]S2、所述厌氧发酵反应产生的沼气从所述发酵罐的所述气体出口进入所述冷却装置进行冷却，所述冷却后产生的冷凝水从所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口输出，所述冷却后的沼气从所述冷却装置的所述第一通道沼气出口进入所述真空系统后输出，
[0025]S3、所述发酵罐中产生的沼渣从所述发酵罐的所述沼渣出口输出。
[0026]本专利技术中，本领域技术人员知晓，所述发酵物一般为固体有机物质，例如为有机城市垃圾、污泥或秸秆。
[0027]本专利技术中，优选地，所述真空系统对所述发酵罐内的压力控制每天大于或等于2小时。
[0028]本专利技术中，所述发酵罐内的绝对压力优选地为2
‑
14kPa，例如为4
‑
14kPa或2
‑
6kPa。
[0029]本专利技术中，优选地，所述厌氧发酵反应的温度为30～60℃，例如为37
‑
39℃或54
‑
56
℃。
[0030]本专利技术中，所述冷却的温度优选地为4
‑
20℃，例如为5
‑
7℃或8
‑
12℃。
[0031]本专利技术中，优选地，所述发酵物中的干物质的质量含量分数为高于15％，例如为23％或20％。所述质量含量分数为所述干物质的质量占所述发酵物的总质量的占比。
[0032]本专利技术中，优选地，所述冷凝水输出后进入所述冷凝水提取系统进行冷凝水的提取。
[0033]本专利技术中，优选地，所述发酵物由所述有机物进料系统从所述发酵罐的进料口送入所述发酵罐中。其中，一般每天至少添加一次所述发酵物。
[0034]本专利技术中，优选地，所述沼气进行所述冷却后从所述冷却装置的所述第一通道沼气出口进入所述真空系统前，还包括进入脱硫系统进行脱硫。优选地，所述脱硫后的所述沼气的含硫量优选地在20ppm以下。
[0035]本专利技术中，优选地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厌氧发酵系统，其特征在于，其包括依次连接的发酵罐、冷却装置和真空系统；所述发酵罐设有沼渣出口和气体出口，所述冷却装置设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，所述发酵罐的所述气体出口和所述冷却装置的第一通道入口连接，所述冷却装置的所述第一通道沼气出口和所述真空系统连接；所述发酵罐中设有加热装置。2.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述冷却装置还设有第二通道入口和第二通道出口，所述第二通道出口和所述加热装置的入口连接；所述第二通道入口和所述加热装置的出口连接；优选地，所述第二通道出口和所述加热装置的入口通过热泵系统进行连接。3.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述厌氧发酵系统还包括脱硫系统，所述脱硫系统的气体进口和所述冷却装置的所述第一通道沼气出口连接，所述脱硫系统的气体出口和所述真空系统的入口连接；所述脱硫系统的设备优选地为吸附罐、吸收塔或脱硫罐；和/或，所述真空系统为真空泵。4.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述发酵罐中还设有混合系统，用于对发酵罐中的物料进行混合；其中，所述混合系统优选地为水平活塞流搅拌系统；和/或，所述发酵罐与外部再循环系统连接，所述外部再循环系统用于对所述发酵罐中的物料进行混合。5.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述厌氧发酵系统还包括有机物进料系统，所述有机物进料系统和所述发酵罐的进料口连接；和/或，所述厌氧发酵系统还包括有机物出料系统，所述有机物出料系统和所述发酵罐的沼渣出口连接；和/或，所述厌氧发酵系统还包括冷凝水提取系统，所述冷凝水提取系统和所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口连接。6.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述厌氧发酵系统还包括沼气利用装置，所述沼气利用装置和所述真空系统的出口连接；所述沼气利用装置优选地为沼气提纯装置、沼气发电机、...

【专利技术属性】
技术研发人员：维贺纳德，
申请(专利权)人：上海倍奇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：