[發(fā)明專利]智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及工藝

有效

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• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106754321B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 孫婷;趙光;冀麗爽;郭星
• 申請（專利權）人: 遼寧工業(yè)大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/107;C12Q3/00;C12P5/02
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所(普通合伙) 21225
• 代理人: 趙月娜

本發(fā)明涉及智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及工藝，包括水解酸化相發(fā)酵裝置、產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置和PLC智能控制器，其特征在于：水解酸化相發(fā)酵裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置之間設置酸化物料儲存固液分離裝置，酸化物料儲存固液分離裝置下部設有酸化液進料口，上部設有酸化液出料口，底部設有殘渣出料口，酸化液進料口與水解酸化相發(fā)酵裝置的出料口之間設有酸化液進料泵，殘渣出料口與水解酸化相發(fā)酵裝置的進料口之間設有殘渣回流泵，酸化液出料口與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的進料口之間設有產(chǎn)甲烷相進料泵。基于生物相分離技術，準確控制系統(tǒng)進、出料有機負荷、溫度、機械攪拌及沼液回流負荷等，實現(xiàn)有機廢棄物低溫高效沼氣的制備。

技術領域

本發(fā)明涉及有機廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷技術領域，特別是一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及工藝。

背景技術

隨著一次石化能源的日漸枯竭，可再生能源的開發(fā)與利用成為世界各國研究的熱點。利用厭氧發(fā)酵技術將各類有機廢物，如畜禽糞便、生活垃圾、污水污泥及農(nóng)產(chǎn)品加工廢物等轉(zhuǎn)化為生物燃氣甲烷，不僅可以改善生態(tài)環(huán)境，而且對于國家能源安全和補充能源供應均具有重要意義。我國沼氣能源的開發(fā)應用經(jīng)歷了戶用模式、中小型沼氣工程和大型沼氣工程的發(fā)展階段，在我國南方取得了良好的產(chǎn)業(yè)化應用效果。然而，在我國北方寒冷地區(qū)，各種沼氣應用技術受低溫影響，致使厭氧發(fā)酵系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，產(chǎn)氣率低，極大制約了其推廣與應用。

高寒地區(qū)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)難以穩(wěn)定運行，根本原因是低溫或溫度震蕩導致沼氣發(fā)酵微生物代謝能力降低，尤其厭氧發(fā)酵裝置仍依靠傳統(tǒng)工程經(jīng)驗設計與運行，結構簡單、管理粗放，未能提供適宜的厭氧消化微環(huán)境。為克服上述問題，近年來開發(fā)了一系列保溫發(fā)酵罐、輔助增溫設備，以及多種嗜低溫厭氧菌、沼氣發(fā)酵促進劑等技術措施，但仍存在沼氣工程冬季運行與工藝調(diào)控上無法保障高效穩(wěn)定的沼氣產(chǎn)率的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種解決上述低溫狀態(tài)下沼氣產(chǎn)率低且產(chǎn)率不穩(wěn)定的問題的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及工藝，結構設計合理、操作簡單，基于生物相分離技術，準確控制系統(tǒng)進、出料有機負荷、溫度、機械攪拌及沼液回流負荷等運行參數(shù)，實現(xiàn)有機廢棄物低溫高效沼氣的制備。

本發(fā)明的技術方案是：

一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，包括水解酸化相發(fā)酵裝置、產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置和PLC智能控制器，其特征在于：所述水解酸化相發(fā)酵裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置之間設置酸化物料儲存固液分離裝置，所述酸化物料儲存固液分離裝置下部設有酸化液進料口，上部設有酸化液出料口，底部設有殘渣出料口，所述酸化液進料口與水解酸化相發(fā)酵裝置的出料口之間設有連接管路并在該連接管路上設有酸化液進料泵，所述殘渣出料口與水解酸化相發(fā)酵裝置的進料口之間設有連接管路并在該連接管路上設有殘渣回流泵，所述酸化液出料口與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的進料口之間設有連接管路并在該連接管路上設有產(chǎn)甲烷相進料泵，所述水解酸化相發(fā)酵裝置、酸化物料儲存固液分離裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置頂部均設有出氣口，所述出氣口利用管線與集氣罐連接，所述集氣罐另連接氣體流量計。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置、酸化物料儲存固液分離裝置與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的體積比為2-4：1：1。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置采用雙層螺旋連續(xù)攪拌釜式裝置，其底部設有進料口且該進料口采用三通電磁閥，除與水解酸化相發(fā)酵裝置直接相連的端口外，其中一個進料端口外側(cè)利用管線連接有機廢棄物進料泵，另一個進料端口外側(cè)與所述殘渣回流泵所在連接管路相連，所述PLC智能控制器通過控制有機廢棄物進料泵和殘渣回流泵調(diào)整進料負荷與沉渣回料負荷，所述水解酸化相發(fā)酵裝置的上部設有出料口，所述水解酸化相發(fā)酵裝置內(nèi)部設置雙層螺旋電動攪拌器、熱電偶加熱器、溫度傳感器、pH計及氧化還原電位計。