本发明专利技术涉及一种分离式两相厌氧发酵发酵装置，包括水解酸化反应装置、厌氧发酵装置、沼气处理装置和沼液氧化装置，其中：水解酸化反应装置包括至少两个并联的水解酸化基本单元的水解酸化反应池和水解液收集池；厌氧发酵装置为密闭的厌氧消化反应器，其底部设有进料口、顶部设有沼气输出口，在总高度80％-90％处设有沼液溢流口；沼液氧化装置为沼液氧化池，沼液氧化池中设有上下错位的折流遮挡板；水解酸化池、厌氧消化反应器、沼液氧化池的体积比为2～5∶1∶0.2～0.5。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分离式两相厌氧发酵发酵装置，属于农村生态环境保护与农村可再生清洁能源利用领域。
技术介绍
近年来，随着我国经济快速发展、城市化进程加快，环境问题已越来越受到人们的重视。据2005年住建部对全国部分农村的调查，我国农村每年产生的生活污水达80多亿吨、96%的农村没有污水处理及收集系统，生活污水随意排放，严重危害了饮用水、生态环境安全和居民身体健康。此外，大量农作物秸秆未被利用，随意遗弃或焚烧，造成严重的环境污染及火灾等事故。将稻秸、生活污水作为沼气原料进行混合厌氧发酵，一方面可解决农村环境污染问题，另一方面也可产生了清洁能源沼气，满足了环境保护和可持续发展的双重需要。公开号为CN1769220的专利，提出了用厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥为原料的沼气生产技术，该专利特征是采用两个平行的高固形物沼气反应器，以城市生活污水处理厂厌氧消化污泥作为种泥，在反应器中将原料厨余物、秸秆、畜禽粪便、活性污泥和种泥混合，厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥的质量配比为1 :1:1: 1，种泥用量为原料量的25%，北方地区采取中温33-37°C厌氧发酵，南方地区采取中高温33-55°C厌氧发酵，pH 值维持在7. 0，湿度控制在90% -100%，物料在反应器中的停留时间为40-45天；每2天进出料一次。公开号为CN101020912的专利，提出一种将甲烷菌回流与粉碎的秸秆原料混合发酵生产沼气的方法，其特征在于，它是采用将发酵沼气的原料农作物秸秆粉碎成秸秆粉末、 秸秆颗粒、秸秆丝，再入沼气发酵罐，沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，根据实际测定的所含甲烷菌数量，按含甲烷菌渣料与新投入秸秆原料的体积比为0.5 8.0 1.0 的比例混合后输入到沼气发酵罐进行连续发酵生产沼气。公开号为CN10159167的专利，提出了一种纯秸秆无堆怄投料沼气发酵方法，该方法是按常规发酵工艺启动，用菌种优选沼渣对秸秆接种、投料，按水料比9 1加水，待加入的水料占沼气池总发酵容积10%时停止入料，等待产气；正常产气后，把铡碎的或青储的秸秆按多点进料方式投料，每天只由一个进料口投料，第二天换下一个进料口投料，以此逐天逐口循环投料；沼气池内顶部安装有多个喷头，池底设置泥渣泵，通过输液管道由泥渣泵将沼气池下部的沼液输至喷头，对进入沼气池内浮在沼液上部的发酵原料进行喷淋，使原料酸化中和；每天按当天的进料量，由沼气池下部排出一定量的已发酵完毕的废沼渣。以上这些专利提出的工艺均为单相厌氧发酵工艺，即水解酸化以及产甲烷在同一个反应器中进行。针对农村有机废弃物种类多、来源复杂以及基于厌氧发酵的生物学过程， 20世纪70年代初美国戈什((ihosh)和波兰特(Pohland)开发的厌氧生物处理新工艺。该发酵系统使水解酸化和产甲烷两个反应阶段分别在两个反应系统进行，创造了 2个不同的生物和营养环境条件，如温度和PH值等，各自形成产酸发酵微生物和产甲烷发酵微生物的最佳生态条件，以达到优化每个阶段工艺参数的目的。(ihOSh(1995)以城市固废有机物为底物，发现在两相消化过程中，其沼气产率及挥发性固体的转化率均较单相法有所提高， ^iang等在1999年进行了两相厌氧发酵处理稻草的试验研究，该工艺将固态发酵和液态发酵进行合理的分割和联结，使得反应的稳定性和反应器的容积利用率提高，同时也提高了厌氧生物降解的效率。Lehtom ki (2008)采用两相发酵和单相发酵工艺处理青贮草，单相发酵及两相发酵的产酸阶段在滴滤床反应器内完成，产甲烷阶段在UASB反应器内完成。 试验结果表明，采用两相发酵工艺时甲烷产率达到理论甲烷产率的66%，而单相发酵只有 20%。刘广青(2006、2007)等以厨余和杂草废弃物混合物为发酵底物进行了单相和两相厌氧发酵试验，结果表明，与批式消化比较，该两相系统污染负荷高，产气稳定，周期短，是处理该类型有机废弃物的有效方法。张兴庆O009)等采用两相法工艺研究了城镇有机垃圾水解试验，表明采用沼液回流方式可以获得较高的有机碳溶出率，De La Rubia(2010)以向日葵籽压渣残留物为底物研究发现在水力滞留时间为10天，有机负荷为6gVS · L—1 · Cf1条件下，其水解率可达到86%，Seung Gu Siin Q010)运用分子生物学的方法研究了两相反应器中优势微生物菌群，发现在水解相优势微生物会随有机负荷有所变化，但在产甲烷相，则优势种群结构稳定，进一步证明了两相法可以起到优化两类功能微生物生态条件的作用。 两相发酵既可以分别在2个独立的反应器中进行，也可以在一个反应器内的2个反应区中完成，农业部规划院开发出一体化两相厌氧消化技术(公开号CN201581074U)，即在同一消化器中实现“固相滤池产酸和液相全混产甲烷”的两相分区，保证了产酸菌和产甲烷菌在各自的反应区内的适宜生长环境。与单相发酵工艺相比，两相厌氧消化技术至少可达到以下两个目的，一是可以提高产甲烷相反应器中产甲烷菌的活性；二是可以提高整个处理系统的稳定性和处理效果。然而，以上所提及的研究成果以及专利技术在涉及秸秆作为原料时，均提出需要进行堆腐或粉碎等预处理，且进出料困难，操作要求高，且秸秆粉碎成本高、劳动工况环境恶劣，加之劳动力成本高，从而导致现有的技术难以在农村推广使用；另外，朱瑾等人 (2011)对秸秆两相与单相发酵比较试验研究发现，若两相工艺中相分离不佳，其由于产甲烷相中产甲烷菌不断进入水解酸化池中，导致最终水解酸化相产沼气的比例占总产沼气量的79. 52%，而往往水解酸化相都为敞开式，势必会导致大量的甲烷、二氧化碳等温室气体的排放，这样与沼气工程的低碳及循环技术理念背道而驰；再次，现有沼气工程中均会产生大量的沼液，若得不到妥善使用而任意排放，势必会造成二次污染或加重后续净化处理的负担，而目前所拥有的技术及专利均未有效解决这些实际问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于现有农村有机废弃物厌氧发酵产沼气技术，均要求对物料进行粉碎或破碎或堆腐等预处理，且操作复杂、技术要求高，其次，既是采用水解酸化批次进料、产甲烷相半连续进料的两相发酵工艺，可以不需要对底物作特别的预处理，但要求对水解酸化反应器进行密闭，以收集部分沼气，从而增加了施工、进出料操作难度，且也增加了投资成本等一系列问题，提出一种分离式两相厌氧发酵装置。本专利技术的目的是这样实现的一种分离式两相厌氧发酵发酵装置，其特征在于 包括水解酸化反应装置、厌氧发酵装置和沼液氧化装置，其中a)所述的水解酸化反应装置包括至少两个并联的水解酸化基本单元的水解酸化反应池和水解液收集池，每个基本单元均为敞口的物料堆积池，物料堆积池设有水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口，所述的水解酸化液出口位于物料堆积池的底部，并与水解液收集池沟通，所述的水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口均设有独立的控制阀； 各基本单元的上部均配有独立的栅栏盖板，每个基本单元均配有独立的防雨棚；所述的氧化后沼液的回用入口高于或等于栅栏盖板的安装位置；b)所述的厌氧发酵装置为密闭的厌氧消化反应器、厌氧消化反应器底部设有进料口、在厌氧消化反应器顶部设有沼气输出口，在厌氧消化反应器0. 8 0. 9的高度设有沼液溢流口，沼液溢流口配有过滤装置；水本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种分离式两相厌氧发酵发酵装置，其特征在于：包括水解酸化反应装置、厌氧发酵装置和沼液氧化装置，其中：ａ）所述的水解酸化反应装置包括至少两个并联的水解酸化基本单元的水解酸化反应池和水解液收集池，每个基本单元均为敞口的物料堆积池，物料堆积池设有水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口，所述的水解酸化液出口位于物料堆积池的底部，并与水解液收集池沟通，所述的水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口均设有独立的控制阀；各基本单元的上部均配有独立的栅栏盖板，每个基本单元均配有独立的防雨棚；所述的氧化后沼液的回用入口高于或等于栅栏盖板的安装位置；ｂ）所述的厌氧发酵装置为密闭的厌氧消化反应器，厌氧消化反应器底部设有进料口、在厌氧消化反应器顶部设有沼气输出口，在厌氧消化反应器总高度８０％－９０％处设有沼液溢流口，沼液溢流口配有过滤装置；水解液收集池通过进料泵与厌氧消化反应器的进料口沟通；ｃ）所述的沼液氧化装置为沼液氧化池，沼液氧化池的一端为沼液进料口，另一端为被氧化沼液出料口，由沼液氧化池的沼液进料口到被氧化沼液出料口之间设有上下错位的折流遮挡板，折流遮挡板至少将沼液氧化池分割为三个氧化区，沼液氧化池配有增氧装置，增氧装置的出气口为微孔曝气头，所述的微孔曝气头分布于各氧化区的底部；所述的沼液进料口与厌氧消化反应器的沼液溢流口沟通，被氧化沼液出料口与水解酸化液的氧化后沼液的回用入口对接；ｄ）所述的水解酸化池、厌氧消化反应器、沼液氧化池的体积比为２～５∶１∶０．２～０．５。...
【技术特征摘要】
1.一种分离式两相厌氧发酵发酵装置，其特征在于包括水解酸化反应装置、厌氧发酵装置和沼液氧化装置，其中a)所述的水解酸化反应装置包括至少两个并联的水解酸化基本单元的水解酸化反应池和水解液收集池，每个基本单元均为敞口的物料堆积池，物料堆积池设有水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口，所述的水解酸化液出口位于物料堆积池的底部，并与水解液收集池沟通，所述的水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口均设有独立的控制阀；各基本单元的上部均配有独立的栅栏盖板，每个基本单元均配有独立的防雨棚；所述的氧化后沼液的回用入口高于或等于栅栏盖板的安装位置；b)所述的厌氧发酵装置为密闭的厌氧消化反应器，厌氧消化反应器底部设有进料口、 在厌氧消化反应器顶部设有沼气输出口，在厌氧消化反应器总高度80% -90%处设有沼液溢流口，沼液溢流口配有过滤装置；水解液收集池通过进料泵与厌氧消化反应器的进料口沟通；c)所述的沼液氧化装置为沼液氧化池，沼液氧化池的一端为沼液进料口，另一端为被氧化沼液出料口，由沼液氧化池的沼液进料口到被氧化沼液出料口之间设有上下错位的折流遮挡板，折流遮挡板至少将沼液氧化池分割为三个氧化区，沼液氧化池配有增氧装置，增氧装置的出气口为微孔曝气头，所述的微孔曝气头分布于各氧化区的底部；所述的沼液进料口与厌氧消化反应器的沼液溢流口沟通，被氧化沼液出料口与水解酸化液的氧化后沼液的回用入口对接；d)所述的水解酸化池、厌氧消化反应器、沼液氧化池的体积比为2 5 1 0.2 0. 5。2.根据权利要求1所述的分离式两相厌氧发酵发...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛正荣，常志州，叶小梅，罗永成，杜静，王志荣，徐霄，
申请(专利权)人：衢州市土肥与农村能源技术推广站，江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：33
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