[發明專利]一種厭氧發酵系統和利用其進行泥消化反應產生沼氣的方法

有效

• 申請號: 201410830134.6
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104673629A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張建三
• 申請（專利權）人: 貝爾芬格水處理技術（杭州）有限公司
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/02;C12P5/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;侯蘭玉

技術領域

本發明涉及廢棄物處理技術領域，特別涉及一種厭氧發酵系統和利用其進行泥消化反應產生沼氣的方法。

背景技術

目前世界范圍內，對污泥處置方法一般有農用、填埋、投海、焚燒等，例如：美國和英國以農用為主，西歐以污泥填埋為主，日本以焚燒為主，澳大利亞以污泥填埋和投海為主。而污泥農用法占地面積大，選址較困難，管理復雜，可能會有臭味產生，并且對重金屬、病原菌以及其他有害物質有一定的要求。污泥填埋法雖然管理較容易，但是對污泥的資源化利用少，對填埋場的土壤也有一定的污染。污泥焚燒法的處理成本高，并且焚燒后的產生的氣體會對大氣造成一定的污染。對于我國的污泥處置，全國每年污泥產生量接近2200萬噸，其中有80％沒有得到妥善處理。絕大部分污泥都是送往城市垃圾處理廠簡單填埋，甚至在露天簡單堆放。這些數量巨大的污泥將成為未來急需處理的難題。

對有機垃圾而言，主要處理處置方式包括衛生填埋、高溫好氧堆肥、固態發酵、厭氧發酵等，其中利用有機垃圾作為厭氧發酵技術的原料，即可獲得清潔的能源，又能減少污染物的排放，是目前國內外針對大規模有機垃圾處理利用的主要方向。根據原料的形態，厭氧發酵主要分為濕式發酵和干式發酵。濕式發酵的固體含量約在15％以下，發酵物料呈流動液體，便于通過管道輸送物料，產沼氣最充分，物料發酵均勻，易實現連續進出料，但是濕式發酵必須先將固體有機垃圾粉碎制漿，并且在濕法工藝中存在浮渣、沉淀等問題。干式發酵原料總固體含量約≥20％，物料呈現固態，體積大，有機物分解不均勻，難以實現連續進出料。

發明內容

本發明提供一種厭氧發酵系統，該系統具有體積小，設計合理，可連續運行等優點。

本發明還提供一種利用所述的厭氧發酵系統進行消化反應產生沼氣的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種厭氧發酵系統，包括發酵倉，所述發酵倉為密封結構，其內部安裝有水平攪拌裝置，發酵倉水平方向上的兩端分別為進料端和出料端，發酵倉的頂部安裝有沼氣管，發酵倉靠近進料端的頂部設有進料口，進料口分別與進料螺旋輸送裝置和污泥輸送管路連接，進料口的下方、發酵倉內部安裝有對物料進行攪拌和混合裝置，出料端設有出料口，出料口連接有螺旋輸送裝置，出料端一側設有回流管路，回流管路的另一端與進料端相連。

作為優選，回流管路上安裝有循環泵。

為了避免發酵過程中產生的氣泡堵住氣體的出口，發酵倉靠近進料端的頂部還安裝有浮渣探測器和沖洗水管路，沖洗水管路上安裝有與該浮渣探測器信號連接的電磁閥。當浮渣探測器探測到發酵倉內的氣泡達到一定高度時，會傳輸信號給電磁閥，自動控制電磁閥開啟，沖洗水經沖洗水管路進入發酵倉，噴淋以打破氣泡。

作為優選，所述發酵倉為圓柱體或長方體結構，其安裝時整體傾斜使發酵倉頂部與水平方向呈0.2-10°夾角，此時發酵倉的進料端一側留有呈楔形的空氣層。發酵過程中產生的沼氣聚集于空氣層，通過預留的氣體出口可排出發酵倉，便于對沼氣的收集與利用，同時，將氣體聚集于空氣層，便于對浮渣的探測及消除，保障系統安全順利運行。

作為優選，螺旋輸送裝置帶有濾網，螺旋輸送裝置將發酵倉內降解反應剩余的較大顆粒沼渣過濾攔截，排出發酵倉外。

作為優選，沼氣管上依次連接水封、礫石過濾器。

一種利用所述的厭氧發酵系統進行泥消化反應產生沼氣的方法，該方法包括如下過程：

①固體有機垃圾經進料螺旋輸送裝置進入發酵倉內，與污泥輸送管路來的污泥混合；

②發酵倉內軸向水平安裝有攪拌裝置，可進行緩慢翻動，保持物料的均勻混合狀態并防止局部堆積，混合物料在水平攪拌裝置的翻動作用下自進料端向出料端橫向推移，并在35-60℃的溫度下進行厭氧發酵，固體物質逐漸減少，經過一個發酵周期，混合物料移動至出料端；

③出料端的螺旋輸送裝置可將發酵倉內降解反應剩余的較大顆粒沼渣過濾攔截，排出發酵倉外，而濾后的沼液經回流管路回流至發酵倉的進料端，為發酵倉整個周期的運行提供了穩定的菌種；

④產生的沼氣由發酵倉頂部的沼氣管排出，進行收集利用。

本發明是將有機物質如有機垃圾或者玉米秸稈等混合污水處理系統的污泥或脫水后的污泥，在適宜的水分、溫度和厭氧的條件下，通過微生物的分解代謝，最終產生沼氣并將沼氣及共生產品回收再利用的發明技術。