[發(fā)明專利]一種立式連續(xù)干發(fā)酵裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610588289.2
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN107653180A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 李志剛
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)酵裝置，尤其是一種立式連續(xù)干發(fā)酵裝置。

背景技術(shù)

濕發(fā)酵技術(shù)沼液產(chǎn)生量大且消納困難是其發(fā)展的瓶頸。另外，據(jù)工程經(jīng)驗和理論計算，維持濕發(fā)酵溫度需要耗用系統(tǒng)產(chǎn)能的30%左右，在北方寒冷地區(qū)冬季甚至?xí)_到45%，大大限制了厭氧發(fā)酵技術(shù)在北方寒冷地區(qū)的推廣。另外，垃圾來源渠道復(fù)雜時，城市生活垃圾中木塊、沙石等雜物需要花費人力和設(shè)備撿出以防止管道阻塞和對于流體輸送設(shè)備和反應(yīng)器中攪拌器的損害。干法厭氧發(fā)酵技術(shù)是指反應(yīng)體系中的TS質(zhì)量分數(shù)達到20%以上，具有產(chǎn)生沼液少且沼渣易于加工成有機肥的優(yōu)勢，中國城市垃圾的含水率水平（畜禽糞便含水率90%，農(nóng)作物秸稈含水率75%，家庭廚余含水率85%，城市糞便含水率90%，城市污泥含水率80%，餐飲業(yè)餐廚垃圾含水率85%，集市果蔬垃圾含水率90%）特別適合直接采用干法厭氧消化技術(shù)來處理。然而，由于干法發(fā)酵技術(shù)發(fā)展較晚，且系統(tǒng)控制較濕發(fā)酵困難，因此，厭氧干發(fā)酵裝置的研制開發(fā)是干發(fā)酵工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種立式連續(xù)干發(fā)酵裝置，可實現(xiàn)沼氣工程的快速啟動、厭氧發(fā)酵罐內(nèi)無需攪拌、且節(jié)能，節(jié)水，減少沼液沼渣的排放量，保護環(huán)境，降低成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

立式連續(xù)干發(fā)酵裝置采用干發(fā)酵工藝，罐體外部保溫厚度加大，罐體設(shè)計的幾何形狀為直立的、高徑比大的結(jié)構(gòu)；為減少局部物料堆積、便于出料和提高系統(tǒng)內(nèi)甲烷菌數(shù)量，采用多點分布進料及錐底結(jié)構(gòu)，并且加大熟料回流量。主要包括攪拌升溫調(diào)節(jié)罐、進出料系統(tǒng)和立式厭氧發(fā)酵罐。

所述攪拌升溫調(diào)節(jié)罐采用臥式結(jié)構(gòu)，體積為 100 L，依據(jù)物料水力停留時間和原料的受熱面積。考慮到物料的TS比較高，而且黏度較大，容易堆積和掛料，以致于影響換熱效率，采用夾套加熱，夾套內(nèi)的給熱介質(zhì)是水蒸氣，蒸汽進口設(shè)置在夾套上端，冷凝液從底部排除。攪拌器的類型選擇螺帶式，使物料能夠快速地吸收罐壁夾套內(nèi)的蒸汽熱量，這種結(jié)構(gòu)的攪拌器，能使物料沿著罐壁由兩端流向軸中間，又沿著軸向兩端流動，從而使物料達到受熱及混合的目的。經(jīng)過分選、粉碎后的有機廢棄物輸送到攪拌升溫調(diào)節(jié)罐中，同時按照其體積的5～9 倍比例將發(fā)酵后的熟料輸送到攪拌升溫調(diào)節(jié)罐中，通過攪拌升溫調(diào)節(jié)罐將物料溫度調(diào)節(jié)至45℃左右，物料進入到發(fā)酵罐的溫度為37～38℃。

進出料系統(tǒng)由螺桿泵和無軸螺旋輸送機組成，輸送TS≥20%，固體顆粒最大為20 mm 的物料，能夠24 h 連續(xù)運轉(zhuǎn)，密封不泄露，輸送量為1 m3/h。

立式厭氧發(fā)酵罐的罐體呈圓柱形，發(fā)酵罐底部錐角度為60°～90°。有機廢棄物在厭氧過程中，有機廢棄物的物料黏度和干物質(zhì)濃度都呈現(xiàn)下降趨勢，利用物料的自身重力和立式發(fā)酵罐具有的錐角，經(jīng)過厭氧消化的有機廢棄物可從發(fā)酵罐錐底經(jīng)出料泵排出，根據(jù)不同種類有機物的物料特性，控制立式發(fā)酵罐內(nèi)的原料停留時間為15～30 d。

熟料的回流通過第一調(diào)節(jié)控制閥，將發(fā)酵后的熟料與新料混合回流到攪拌升溫調(diào)節(jié)罐中，熟料與新料體積比為5:1～9:1，進行新的厭氧發(fā)酵循環(huán)。

保溫方式采用100 mm 厚的超細玻璃棉氈對罐體進行保溫。

本發(fā)明的有益效果是，立式連續(xù)干發(fā)酵裝置將攪拌升溫調(diào)節(jié)過程、熟料回流混合過程和立式厭氧發(fā)酵過程有機結(jié)合，形成高處理效率、低排放量、低能耗的生物燃氣生產(chǎn)系統(tǒng)。實現(xiàn)水分的零添加、發(fā)酵罐內(nèi)無需攪拌、發(fā)酵系統(tǒng)全天都可以連續(xù)運行的生物燃氣制取方法。立式厭氧發(fā)酵罐采用頂端內(nèi)部多點進料的方式，使待發(fā)酵原料的布料更均勻。實現(xiàn)了沼氣工程的快速啟動、厭氧發(fā)酵罐內(nèi)無需攪拌、且節(jié)能，節(jié)水，減少沼液沼渣的排放量，保護環(huán)境，降低成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是立式厭氧發(fā)酵罐反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是立式厭氧發(fā)酵罐頂部進料口分布示意圖。

圖中1.攪拌升溫調(diào)節(jié)罐2.進料泵3.立式厭氧發(fā)酵罐4.出料泵5.回流進料口6.新鮮有機廢棄物進料口7.沼氣出氣口8.排渣口9.第一調(diào)節(jié)控制閥10.蒸汽通入口11.取樣口12.中心進料口13-15.四周進料口。

具體實施方式