[發明專利]一種高固態厭氧消化裝置及方法

有效

• 申請號: 201810509225.8
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108728348B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 郭海剛;楊增軍;趙偉偉
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/107;C12M1/02;C12M1/00;C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 河北冀創信達知識產權代理事務所(普通合伙) 13159
• 代理人: 柳旭冉

1.一種高固態厭氧消化裝置，其特征是，包括厭氧消化區、進料混料區、管道分布區和控制系統；厭氧消化區和進料混料區通過混料泵相連；進料混料區通過管道分布區的進料管道、旋轉分布器與厭氧消化區的消化罐上部相連；控制系統通過電路線控制整個厭氧消化系統的運行；厭氧消化區包括消化罐和排氣系統，消化罐包括清洗系統、壓力傳感器、安全閥、人孔、視鏡、人梯和保溫加熱層；所述的消化罐底部為錐形結構，外層設有保溫材料，中間層利用電加熱方式或是水循環加熱方式加熱，確保消化罐內的溫度保持在設定溫度；壓力傳感器為平面膜壓力傳感器；消化罐上部設置旋轉分布器；視鏡為雨刷帶燈視鏡；進料混料區包括混料泵和進料泵，其中混料泵直接與所述的消化罐底部相連，所述的進料泵進料口上部布置進料斗，儲存消化原料；管道分布區包括進料管道、管道鏡、回流管道、排料管道和旋轉分布器，其中進料管道和回流管道通過三通連接，二者共用三通連接到旋轉分布器的管道部分；管道鏡為帶標記有機玻璃管道鏡；所述的旋轉分布器由承重軸承、密封軸承、旋轉殼體和分布管組成；旋轉分布器的分布管為開孔管，孔徑根據具體原料性質設置為5～15mm，間隔5～10cm，旋轉客體兩側的分布管開孔方向相反，通過物料流出管孔的動能作用實現旋轉分布器的轉動。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征是控制系統包括PLC控制系統和變頻器，其中PLC控制系統為固態厭氧消化系統的主控制系統，通過設置固態厭氧消化系統工作方法的對應程序，實現系統工作的不同步驟，通過監測數據的反饋，及時調整控制參數和通過與變頻器的RS485通訊，實現進料泵和混料泵的調速控制。

3.利用權利要求2的裝置進行固態厭氧消化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1) 通過原料泵將原料和菌劑輸送入消化罐進行培養，并由混料泵進行1～2次混料循環，通過消化罐外壁保溫加熱層的加熱裝置將罐體加熱到35～38℃，使消化菌穩定增殖，完成原料的接種步驟；

2) 在原料泵裝入原料，通過原料泵和混料泵的交替運行，交替間隔為5～10min，將原料和罐體中接種料由旋轉分布器間隔撒入消化罐，形成原料和接種料在罐體高度方向上的分層布置；

3) 單獨開啟混料泵，分層的物料在混料泵的螺旋推進器旋轉攪動下，相鄰物料層間的物料進行預混，再進入到混料泵的定轉子區域，使預混和的物料在轉子和定子的相對運行下，在狹窄空間內充分擠壓攪動，均勻混合；

4) 混合均勻的物料在消化罐中充分消化反應，每5～6h開啟一次混料泵，物料由消化罐底部輸送到消化罐頂部，在通過旋轉分布器的分布管孔后形成直徑小于15mm的流線或顆粒，在下落過程中所產生的甲烷氣體，在低阻力下充分釋放；或是每天定量排出消化罐中物料1/30～1/60，同時進等量新原料，實現消化反應每天連續進出料，水力停留時間為30～60d，每天進料后，開啟混料泵混料1～2個循環，使新進原料與消化罐中物料充分混合；

5) 物料消化完成后，開啟混料泵和排料閥，關閉進料閥，將消化罐中3/4物料排出，進行后處理，剩余1/4物料與新的原料重復步驟1)過程。

4.如權利要求3所述的方法，其特征是所述步驟4)中，物料循環排氣過程只需將消化罐下部2/3區域的物料進行循環，保證難排氣區域物料的充分排氣，上部1/3區域物料無需循環分布。

5.如權利要求3所述的方法，其特征是所述的清洗系統，采用360度旋轉清洗球，定期接入0.3MPa以上壓力水源對所述的消化罐進行清洗。

6.如權利要求3所述的方法，其特征是所述混料泵，設有喂料螺旋，混料定子和轉子，轉子為不銹鋼材質，定子為可壓縮的丁烯橡膠材質，原料和接種料通過喂料螺旋輸送到混料定轉子區域后，在轉子60～100轉/min的轉動下，原料和接種料充分擠壓攪動混合。

7.如權利要求3所述的方法，其特征是所述排氣系統由電動球閥和排氣口組成，其中排氣口接入甲烷收集處理系統，PLC控制系統通過監測壓力傳感器的罐體氣壓值，控制電動球閥排氣周期和排氣量；所述安全閥，當消化罐內壓力大于設定值時開啟。