[實用新型]一種半干式兩相厭氧發(fā)酵罐

有效

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• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN210030709U
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設計）人: 何華;艾宇;蔡紅
• 申請（專利權）人: 啟迪桑德環(huán)境資源股份有限公司
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/16;C12M1/107;C12M1/00
• 代理公司: 11260 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 鄭立明;付久春

本實用新型公開了一種半干式兩相厭氧發(fā)酵罐，包括：水解酸化池設在發(fā)酵罐本體內中央部位，水解酸化池外周與發(fā)酵罐本體內壁之間環(huán)形空間為環(huán)形發(fā)酵空間，水解酸化池頂部設有低于發(fā)酵罐本體的罐頂板的開口，水解酸化池經頂部的開口與環(huán)形發(fā)酵空間連通；立式攪拌器設在水解酸化池內；原料進料管與水解酸化池內連通；側式攪拌器設在水解酸化池外周的環(huán)形發(fā)酵空間內；發(fā)酵罐本體的罐側壁上分布設有與環(huán)形發(fā)酵空間連通的消化液溢流管、壓力平衡管和沼氣出氣管；處于發(fā)酵罐本體外的循環(huán)出料器與消化液溢流管和壓力平衡管相連。該發(fā)酵罐通過將水解酸化池設在厭氧發(fā)酵罐本體內，實現(xiàn)了兩相厭氧，保證了產酸相和產甲烷相各自的獨立性，提高了厭氧的消化效率。

技術領域

本實用新型涉及處理有機固體廢棄物的厭氧發(fā)酵設備領域，尤其涉及一種半干式兩相厭氧發(fā)酵罐。

背景技術

有機固體廢棄物主要包括農業(yè)固體廢物(農作物秸稈和畜禽糞便等)、工業(yè)廢物(過期食品、各類酒糟、豆渣等)以及城市生活垃圾中的有機成分(餐廚垃圾、廚余垃圾、各類易腐垃圾及污水處理廠產生的污泥等)。近年來，隨著城市化進程的加快以及人們生活水平的提高，有機固體廢棄物數(shù)量也急劇增加，成分日益復雜，大量有機廢物的隨意排放對地下水和周圍環(huán)境造成了嚴重的污染，利用厭氧發(fā)酵技術對有機固體廢棄物污染進行處理已成為環(huán)保必需和社會可持續(xù)發(fā)展的趨勢。

厭氧發(fā)酵罐是利用微生物在厭氧條件下的代謝活動將有機固體廢棄物穩(wěn)定化，同時產生CH₄、CO₂、H₂S氣體等，是厭氧技術處理有機固體廢棄物的核心設備。當前主流的厭氧發(fā)酵罐體主要有濕式完全混合式厭氧發(fā)酵罐(CSTR)和干式推流式厭氧發(fā)酵罐(PFR)等，尤以濕式完全混合式工藝占主導地位；厭氧發(fā)酵罐根據(jù)反應罐內物料含固率的不同，可分為濕式和干式發(fā)酵兩大類，濕式發(fā)酵物料的含固率為4～10％之間，干式發(fā)酵物料的含固率在25～40％之間。

濕式發(fā)酵一般采用立式圓柱體全混合式反應裝置，因為發(fā)酵物料中的含固率低，對進料要求高，預處理復雜，導致單位有機廢棄物所需要的反應裝置容積大，占地大，能耗高，投資大，單位容積產氣率低。干式發(fā)酵一般采用槽式推流式厭氧反應裝置，因為發(fā)酵罐中物料的含固率高，物料輸送和攪拌較為困難，尤其攪拌是技術難點，進出料的設計也顯的尤為重要，技術難度較高，工藝控制極為復雜，設備造價高，由于物料的流動性差，有機物降解速度慢、產氣量及產氣效率較低。

一般情況下，有機固體廢棄物厭氧發(fā)酵產甲烷過程主要包括四個階段：水解、酸化、產乙酸和產甲烷。其中，水解酸化速率快，原料pH快速降低至2～4，而穩(wěn)定的產酸產甲烷階段pH穩(wěn)定在7～8，兩類微生物種群的適應條件有著本質的區(qū)別。高效穩(wěn)定的厭氧發(fā)酵產甲烷工藝需要保證水解產酸過程和產乙酸產甲烷過程之間的平衡，水解產酸過程產生的小分子有機酸能夠及時被產甲烷過程利用，避免有機酸積累從而抑制發(fā)酵系統(tǒng)內的微生物，尤其是對產甲烷菌的抑制，因為產甲烷菌對有機酸的耐受濃度較低，有機酸濃度累積到一定值時就會完全抑制產甲烷活性。

但傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵采用一體式厭氧發(fā)酵罐，將水解產酸過程和產乙酸產甲烷過程整合在一個反應器內，使微生物形成共生關系，這樣罐體在啟動階段，酸化菌世代周期短，較高的揮發(fā)性脂肪酸濃度始終對世代周期長的甲烷菌形成較強的基質濃度抑制和毒害作用，導致甲烷菌生長困難，進料負荷長時間保持低幅度增加，調試進度緩慢。對于操作管理要求非常嚴格，一旦疏于管理造成揮發(fā)性脂肪酸劇增、pH劇降，甚至會造成厭氧反應系統(tǒng)的不可逆性崩潰、失效。厭氧體系的平衡較脆弱、pH緩沖能力也弱，受進料波動、停電、溫度等影響，酸化會在數(shù)小時內發(fā)生，較難調控，而且一體化發(fā)酵罐沼氣產量波動性較大，甲烷產量和濃度偏低，對攪拌要求高，攪拌不均易形成局部酸化。

實用新型內容

基于現(xiàn)有技術所存在的問題，本實用新型的目的是提供一種半干式兩相厭氧發(fā)酵罐，能夠對較高含固率的有機廢棄物進行有效的半干式厭氧發(fā)酵，并避免有機酸積累對產甲烷菌的影響。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：