[發(fā)明專利]一種易腐有機物單-雙相厭氧消化裝置

在審

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• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110184171A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 張杰;張曉東;華棟梁;牧輝;李巖;許海朋;趙玉曉;梁曉輝;徐鵬飛;戴繼鴻
• 申請（專利權）人: 齊魯工業(yè)大學;山東省科學院能源研究所
• 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

本發(fā)明公開了一種易腐有機物單?雙相兩用厭氧消化裝置，是針對傳統(tǒng)厭氧消化裝置在處理果蔬廢棄物及纖維素水解液等有機廢棄物生產沼氣過程中原料數量隨時間波動且易酸化等問題，而提出的新型厭氧消化裝置。該厭氧消化裝置主體包括CSTR+UASB厭氧消化罐(1)、UASB厭氧消化罐(2)、(1)(2)罐聯(lián)通管(3)及其上閥門(4)(5)。通過閥門(4)與(5)的關啟，實現(xiàn)兩罐的串并聯(lián)，達到單相或雙相反應的目的。

技術領域

本發(fā)明涉及一種針對于果蔬廢棄物及纖維素水解液等易酸化且原料來源具有時間波動性有機廢棄物厭氧消化產沼氣的單-雙相厭氧消化裝置。

背景技術

從20世紀80年代開始，果蔬加工廢棄物的污染問題日益得到重視，國內外開始研究專門針對農業(yè)果蔬加工廢棄物的處理處置方法。隨著研究的不斷深入和厭氧消化技術的快速發(fā)展，研究者逐漸認識到，厭氧消化工藝更適合果蔬加工廢棄物含水量高的特點，而且可以實現(xiàn)比較完全的廢物穩(wěn)定化和能源回收利用，減排溫室氣體，是處理果蔬加工廢棄物的合理選擇。

在果蔬廢棄物厭氧消化工藝方面，研究發(fā)現(xiàn)固體含量為5％的混合果蔬廢棄物在批量式厭氧消化系統(tǒng)中能夠得到成功運行。Mata-Alvarez等采用單相完全混合式反應器(CSTR)對果蔬廢棄物進行中溫消化，其最大有機負荷低于3kg TVS/m³·d，但類似的其他廢棄物的最大有機負荷卻能夠達到6kg TVS/m³·d，被認為是因為大量揮發(fā)性脂肪酸的快速生成限制了有機負荷的提高。同時，由于果蔬收獲受季節(jié)變化影響，因此以果蔬廢棄物為原料的沼氣工程要充分考慮原料來源的時間波動性，保證在充分消納果蔬廢棄物原料的同時，又能夠充分發(fā)揮工程裝置的利用效率，降低工程投資。

果蔬加工廢棄物厭氧消化方面，專利201010241842.8主要是對果蔬廢棄物生產沼氣的原料預處理及發(fā)酵接種物等技術進行了說明，同時指明該專利技術只適用于6-100立方米的小型厭氧發(fā)酵裝置。專利200710046930.0同樣只是對蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵制備沼氣的技術進行了研究，但并未對裝置進行研究。專利201010106904.4公開了一種易腐性有機垃圾高固體兩相三段厭氧消化產沼氣的方法，該方法采用兩相法厭氧消化易腐垃圾生產沼氣，雖然采用兩相的方法，但是其中涉及到的消化裝置只是實驗室簡單的實驗裝置，與工程化應用裝置差距較大。專利200810064362.1公開了一種果蔬廢棄物產沼氣的設備與方法，專利對兩相發(fā)酵過程中的過程參數進行了研究，但是所述設備也只是實驗裝置，難以指導工程生產。專利201210180850.5公開了一種果蔬垃圾厭氧消化生產沼氣的方法，該方法采用擠壓方式將果蔬原料進行分離，然后將液態(tài)和固態(tài)產物分別進行強化產酸，然后進入產甲烷相，實現(xiàn)兩相發(fā)酵，但只在1個5L的初級水解酸化反應器、1個2L的固態(tài)殘渣二次強化水解酸化反應器和1個5L的滲濾液收集箱、1個2L甲烷化反應器上進行了實驗。專利201210448062.X公開了一種兩階段固液雙相厭氧發(fā)酵循環(huán)系統(tǒng)及產沼氣的方法，該方法通過將液態(tài)循環(huán)，保證高固體濃度的穩(wěn)定產甲烷。相似的專利還有200810104975等，但現(xiàn)有的專利大部分只專注于對兩相發(fā)酵相關技術的研究，包括原料預處理、接種物與接種量等，對于能夠適用于實際應用的工程裝備卻很少。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有果蔬廢棄物及纖維素水解液等易酸化有機廢棄物厭氧消化研究過程中，由于主要集中于發(fā)酵工藝研究而缺乏相應工程化裝置開發(fā)而導致果蔬廢棄物等易酸化有機廢棄物厭氧消化制備沼氣工程發(fā)展緩慢的問題，提供一種針對于果蔬廢棄物等易酸化且原料來源具有時間波動性有機廢棄物的單-雙相厭氧消化裝置。

雙相反應時，厭氧消化罐(1)作為強化酸化罐，可以保證原料的充分酸化，快速產生大量揮發(fā)性有機酸，當罐(1)中富含有機酸的液體進入罐(2)后，進入產沼氣狀態(tài)，避免了因過度酸化對產甲烷菌抑制而造成的發(fā)酵過程異常終止現(xiàn)象的發(fā)生。

單相反應時，厭氧消化罐(1)(2)同時進料，由于此時控制原料濃度及有機負荷均較低，整個過程采用UASB工藝即可保證厭氧過程的順利進行，而且降低能耗。