两相一体化干式厌氧消化反应器及处理方法技术

本发明专利技术提供了一种两相一体化干式厌氧消化反应器及处理方法，两相一体化干式厌氧消化反应器包括：直立式罐状壳体(110)，具有壳体内壁；和设置在所述壳体内的第一隔板(120)，该第一隔板将所述壳体的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域(130)和适于产沼气相的甲烷化区域(140)，其中所述水解酸化区域由所述第一隔板和所述壳体内壁形成，并且围绕所述甲烷化区域，从而在一个反应器内通过隔板将水解酸化和甲烷化完全分离，使不同菌群在各自相对较适宜反应环境条件下降解有机物，提高了反应效率和有机物降解率，并可以在不降低推流效果的前提下，降低罐体的高径比，减小提升高度。本发明专利技术还提供了利用该厌氧消耗反应器处理固体状有机垃圾的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可再生能源领域，且更具体地，涉及用于固体状有机垃圾的两相一体化干式厌氧消化反应器及对应的处理方法。
技术介绍
生物燃气(Biogas)是利用微生物在厌氧状态下分解有机可生物降解污染物，并将之转化为二氧化碳和甲烷为主的生物混合气体。厌氧消化技术是在人工干预条件下，利用厌氧微生物可控地消减有机污染物的同时并得到更多的清洁可再生能源-生物燃气。厌氧消化技术是一种环境友好的低碳垃圾处理技术，产生的生物燃气可用于焚烧、发电、提纯制压缩天然气(CNG)等，沼渣可用于绿化种植，符合农业标准的可制作有机肥。厌氧消化按照进料固体浓度、反应器操作温度、产酸相和产气相是否分离及进料的连续性等分为干式和湿式、中温和高温、单级和多级、连续式和序批式。其中，干式发酵(反应器内固体浓度大于15%，一般15-45% )，物料呈固体状或半固体状，流动性很差，难机械搅拌，一般利用压缩沼气搅拌或者无搅拌，反应器内物料为推流式状态。对于干式发酵来说，使发酵罐内物料呈推流式状态，避免短流、沟流产生，延长物料实际停留时间，提高有机物降解率，使产气量增高，整体效率提高，良好的反应器结构设计是关键。厌氧发酵是利用厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2，不是由单一的甲烷产生菌所能完成的，至少由三个阶段组成:第一阶段:水解，由厌氧和兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌将纤维素、淀粉等糖类水解成单糖，并进而形成丙酮酸；将蛋白质水解成有机酸和氨；将脂类水解成甘油和脂肪酸，并进而形成丙酸、乙酸、琥珀酸、乙醇、H2和C02。第二阶段:酸化，由产氢产乙酸菌群利用第一阶段产生的各类有机酸分解生成乙酸、CO2和H2。第三阶段:甲烷化，由严格厌氧的产甲烷菌群利用碳化合物(CO2、甲醇、甲酸、甲基氨和CO)、乙酸和氢气形成包括甲烷的沼气。这三个阶段可在一个反应器内完成也可分阶段分成二至三个反应器来共同完成，因产甲烷菌和水解酸化菌的生存环境不同，工程上通常分为水解酸化段和甲烷化段，以增强反应效率和操作弹性。但因此也增加了设备投资，如需多个罐体、二次提升、控制复杂等不利因素。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一个方面。在本专利技术的一个方面中，提供了一种两相一体化干式厌氧消化反应器，包括:直立式罐状壳体，具有壳体内壁；和设置在所述壳体内的第一隔板，该第一隔板将所述壳体的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸 化区域和适于产沼气相的甲烷化区域，其中所述水解酸化区域由所述第一隔板和所述壳体内壁形成，并且围绕所述甲烷化区域。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述水解酸化区域的底部可以设置有进料口，所述甲烷化区域的底部可以设置有出料口，并且所述水解酸化区域和所述甲烷化区域在所述壳体内的上部区域连通，使得能够以推流方式将混合物料从进料口输送到所述水解酸化区域中，且使得混合物料在所述水解酸化区域中水解酸化之后被以推流方式从所述甲烷化区域的上部挤入所述甲烷化区域中并产生沼气。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述甲烷化区域可以包括第一锥斗形底部区、由所述第一隔板围成的圆筒形中间区、上部开口区和设置在第一锥斗形底部区的底部处的出料口。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述水解酸化区域可以包括环形的第二锥斗形底部区、围绕所述圆筒形中间区的环形区和设置在所述第二锥斗形底部区的底部处的进料口，其中所述第二锥斗形底部区是由所述壳体内壁和从所述第一锥斗形底部区与所述圆筒形中间区的接合处向所述壳体内壁倾斜延伸的第二隔板形成的，并且所述环形区的上部与所述上部开口区连通。较佳地，上述两相一体化干式厌氧消化反应器中还可以包括设置在所述壳体上的进料通道、出气口和出渣口，其中所述进料通道与所述进料口连通以将新的混合物料以推流方式输送到所述水解酸化区域中，所述出气口设置在所述壳体的上部以引出所述甲烷化区域中产生的沼气，并且所述出渣口与所述出料口连通以排出从甲烷化区域引出的沼渣。较佳地，上述两相一体化 干式厌氧消化反应器中还可以包括封盖所述壳体的盖体，所述盖体中设置有与所述甲烷化区域和所述出气口连通并适于储存在所述甲烷化区域中产生的沼气的空腔。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述壳体内壁可以设置有环形的第一导流板，该第一导流板例如从所述壳体内壁的高于所述上部开口区的位置处倾斜向上延伸，以适于将所述水解酸化区域中的物料引导到所述甲烷化区域中。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述第一隔板可以在所述上部开口区处设置有倾斜向下并向所述甲烷化区域内延伸的环形的第二导流板。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述水解酸化区域可以包括由至少一个第三隔板垂直分隔成的至少两个子水解酸化区域。较佳地，每个子水解酸化区域都可以具有位于其底部的进料口，并分别在其上部与所述甲烷化区域连通。较佳地，在上述两相一体化干式厌氧消化反应器中，所述至少一个第三隔板可以从所述第一隔板向所述壳体内壁延伸，使得每个子水解酸化区域具有扇形横截面，并且每个子水解酸化区域可以分别具有在每次上料量体积的1/3至每次上料量体积的3倍的范围内的容积。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种利用上述两相一体化干式厌氧消化反应器处理固体状有机垃圾的方法，包括:进料步骤，其中从水解酸化区域的底部将包含有机固体垃圾的混合物料以推流方式输送到水解酸化区域中；水解酸化步骤，其中使混合物料在水解酸化区域中停留第一预定时间并水解酸化，以形成适于在甲烷化区域中产生沼气的基质；进料和物料转移步骤，其中在形成所述基质之后，将新的混合物料输送到水解酸化区域，从而由新的混合物料以从下向上的推流方式将所述基质从甲烷化区域的顶部挤入甲烷化区域；甲烷化步骤，其中使所述基质在甲烷化区域中停留第二预定时间，以产生沼气；以及出渣步骤，其中从甲烷化区域的底部排出甲烷化区域中的反应后产物。较佳地，在进料步骤中，可以在一个子水解酸化区域被充满或进料完成之后，对其它子水解酸化区域进行进料，从而以预定的顺序对各个子水解酸化区域分别进行进料。较佳地，在进料步骤中，可以从每个子水解酸化区域的底部将混合物料输送到对应的每个子水解酸化区域中，并且所述进料和物料转移步骤还可以包括从每个子水解酸化区域将形成的基质顺序地挤入到甲烷化区域中。较佳地，在上述方法中，所述第一预定时间例如可以为18-240小时，并且所述第二预定时间例如可以为5-25天。较佳地，上述方法还可以包括:物料预处理步骤，其中使固体状有机垃圾经受分拣、粉碎预处理，以形成具有预定尺寸的粒径的物料；以及混合步骤，其中将预处理过的物料与从所述甲烷化区域或水解酸化区域中回流的物料混合，以形成适于输送到所述水解酸化区域中的所述混合物料。其中混合后所述混合物料的温度可以为35 40°C或者50 60°C, pH值在6 8之间。较佳地，上述方法还可以包括固液分离步骤，其中使从甲烷化区域的底部排出的反应后产物经历固液分离处理，以形成沼液和沼渣。较佳地，在甲烷化步骤中，可以将所述基质的pH值调节到适于由产甲烷于转化基质以产生沼气的值，并将来自所述甲烷化区域的沼液喷淋到所述甲烷化区域的顶部。较佳地，在甲烷化步骤中，可以将产生的沼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两相一体化干式厌氧消化反应器，包括：直立式罐状壳体(110)，具有壳体内壁；和设置在所述壳体内的第一隔板(120)，该第一隔板(120)将所述壳体(110)的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域(130)和适于产沼气相的甲烷化区域(140)，其中所述水解酸化区域(130)由所述第一隔板(120)和所述壳体内壁形成，并且围绕所述甲烷化区域(140)。

【技术特征摘要】
1.一种两相一体化干式厌氧消化反应器，包括: 直立式罐状壳体(110)，具有壳体内壁；和 设置在所述壳体内的第一隔板(120)，该第一隔板(120)将所述壳体(110)的内部空间分隔成适于产酸相的水解酸化区域(130)和适于产沼气相的甲烷化区域(140)， 其中所述水解酸化区域(130)由所述第一隔板(120)和所述壳体内壁形成，并且围绕所述甲烷化区域(140)。2.根据权利要求1所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，其中 所述水解酸化区域(130)的底部设置有进料口， 所述甲烷化区域(140)的底部设置有出料口，并且 所述水解酸化区域(130)和所述甲烷化区域(140)在所述壳体(110)内的上部区域连通，使得能够以推流方式将混合物料从进料口输送到所述水解酸化区域(130)中，且使得混合物料在所述水解酸化区域(130)中水解酸化之后被以推流方式从所述甲烷化区域(140)的上部挤入所述甲烷化区域(140)中并产生沼气。3.根据权利要求2所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，其中 所述甲烷化区域(140)包括第一锥斗形底部区(141)、由所述第一隔板(120)围成的圆筒形中间区(142)、上部开口区(143)和设置在第一锥斗形底部区(141)的底部处的出料口(145)。4.根据权利要求3所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，其中所述水解酸化区域(130)包括环形的第二锥斗形底部区(131)、围绕所述圆筒形中间区的环形区(132)和设置在所述第二锥斗形底部区(131)的底部处的进料口(135)， 所述第二锥斗形底部区(131)是由所述壳体(110)内壁和从所述第一锥斗形底部区(141)与所述圆筒形中间区(142)的接合处㈧向所述壳体(110)内壁倾斜延伸的第二隔板(133)形成的，并且 所述环形区(132)的上部与所述上部开口区(143)连通。5.根据权利要求2所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，还包括设置在所述壳体(110)上的进料通道(101)、出气口 (102)和出渣口 (103)，其中 所述进料通道(101)与所述进料口(135)连通以将新的混合物料以推流方式输送到所述水解酸化区域(130)中， 所述出气口(102)设置在所述壳体(110)的上部以引出所述甲烷化区域(140)中产生的沼气，并且 所述出渣口(103)与所述出料口(145)连通以排出从甲烷化区域(140)引出的沼渣。6.根据权利要求5所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，还包括封盖所述壳体(110)的盖体(104)，所述盖体(104)中设置有与所述甲烷化区域(140)和所述出气口(102)连通并适于储存在所述甲烷化区域(140)中产生的沼气的空腔。7.根据权利要求3所述的两相一体化干式厌氧消化反应器， 所述壳体(110)内壁设置有环形的第一导流板(111)，该第一导流板(111)从所述壳体(110)内壁的高于所述上部开口区(143)的位置处倾斜向上延伸，以适于将所述水解酸化区域(130)中的物料引导到所述甲烷化区域(140)中。8.根据权利要求3所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，所述第一隔板(120)在所述上部开口区(143)处设置有倾斜向下并向所述甲烷化区域(140)内延伸的环形的第二导流板(144)。9.根据权利要求1-8中任一项所述的两相一体化干式厌氧消化反应器，其中 所述水解酸化区域(130)包括由至少一个第三隔板(134)垂直分隔成的至少两个子水解酸化区域(136)。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：李超伟，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：