[發明專利]一種秸稈水解酸化預處理反應裝置

在審

• 申請號: 201810235616.5
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108384706A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 趙立欣;黃開明;姚宗路;馮晶;于佳動;羅娟
• 申請（專利權）人: 農業部規劃設計研究院
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種秸稈水解酸化預處理反應裝置，包括控溫系統、攪拌系統、進料系統、出料系統、曝氣系統、溢流系統、監測反饋系統。反應裝置內部為倒錐型罐底，罐底中心向下連接出料管道和曝氣通氣管，出料管道的上端口通過電機支架連接出料電機，所述出料管道設有閥門，秸稈水解酸化預處理反應結束后，料液通過聯通于倒錐形底部的出料電機，將料液充分排出罐體，水解渣與水解液混合物通過過濾篦子的過濾，使固液得到分離，固體水解渣留在過濾篦子中，水解液流入水解液收集池。本發明解決了秸稈水解酸化預處理過程中存在的結殼、曝氣不均勻的問題，可以連續進出料、參數控制穩定、運行能耗低，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及沼氣工程水解酸化預處理技術領域，特別是涉及高濃度全發酵連續進出料倒錐形水解酸化預處理反應裝置。

背景技術

對于所有生物過程來說，保持生物生長環境的穩定是非常重要的。厭氧微生物的新陳代謝過程受到眾多因素的影響，如溫度、pH、氧化還原電位、營養成分、微量元素、原料比表面積等。因此，為了為微生物提供一個適宜的發酵環境，必須充分考慮這些因素的影響并根據微生物的需要加以控制。此外，還應考慮到水解細菌和產酸細菌等發酵性細菌對環境的要求與產甲烷菌之間存在的差別。厭氧發酵過程中，如果要為所有的微生物提供最適宜的環境，只能將發酵過程分成兩個階段，第一階段完成水解和產酸過程，第二階段完成產乙酸和產甲烷過程，也就是兩相發酵。

將木質纖維類生物質轉化為甲烷，需要首先將原料所含的高分子聚合物水解成小分子有機物，而長期以來，水解一直被認為是木質纖維類生物質整個生物轉化過程的限速階段，木質素對纖維素和半纖維素的屏障作用產生的抑制機理在于：就這三種聚合物的生物降解特性而言，纖維素和半纖維素是可生物降解成分，而木質素則難以生物降解，而且未進行結構改變的木質素在厭氧環境中是不能被降解的，因為其最初的破碎需要分子氧的存在。在植物細胞壁中三種聚合物結合在一起形成“木質素碳水化合物聯合體”阻礙了微生物對植物細胞壁的攻擊，這是由于木質素覆蓋在纖維素的表面降低了纖維素的可利用面積，從而阻礙了微生物和纖維素酶接近易生物降解的纖維素。因此，木質素的降解被認為是實現木質纖維類生物質生物降解的首要步驟。

現有的秸稈水解酸化預處理反應裝置較少，且缺少精準的運行參數調控系統，水解酸化效率低。

發明內容

本發明的一個目的是針對現有裝置出現的出料困難的問題，提供了高濃度全發酵連續進出料倒錐形水解酸化預處理反應裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種秸稈水解酸化預處理反應裝置，包括進料系統、出料系統、溫度控制系統、混合攪拌系統，所述的出料系統由內部上小下大的倒錐型罐體、出料電機19、出料管道、閥門16、水解產物收集池18組成。所述罐體為上小下大形狀，罐體下部一體連接倒錐型罐底，倒錐型罐底的中間向下連接出料管道，出料管道連接出料電機19。所述出料管道的出口設有閥門16，并連接到水解產物收集池或厭氧沼氣發酵罐。

作為對上述方案的進一步改進，所述秸稈水解酸化預處理系統的溶氧控制，由曝氣系統和攪拌系統、溶氧在線監測系統組成。所述的曝氣系統由氣泵20、曝氣通氣管21、曝氣微孔15組成；所述的攪拌系統由攪拌電機8、攪拌螺桿7、攪拌旋漿3組成；所述的溶氧在線監測系統由在線溶氧檢測儀13組成。

作為對上述方案的進一步改進，所述秸稈水解酸化預處理系統的溫度控制系統由鍋爐12、雙層水浴控溫夾水層2和水循環泵組成，所述鍋爐的進液口和出液口分別連接連續進出料水解酸化預處理反應裝置的左上部與右下部，通過水循環泵使水在鍋爐12、雙層水浴控溫夾水層2及水網管道中循環流動，控制罐體內料液溫度。

作為對上述方案的進一步改進，在進料系統中，秸稈原料投入料箱26內，電機帶動下螺旋槳轉動，推動原料進入中轉料箱25內，再同另一電機帶動上螺旋槳沼氣原料推進到罐體即水解酸化預處理反應裝置內。