本發明涉及一種兩相厭氧發酵系統，特別是一種應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，屬于可再生能源技術領域。
背景技術：
隨著全球氣候變暖及化石能源的日益緊缺，厭氧發酵技術在世界范圍內日益受到重視。厭氧發酵技術具有能耗低、無污染和可生產再生能源沼氣的特點。目前，國內外已有很多專家學者對厭氧發酵技術進行了研究。厭氧發酵技術主要有單相厭氧發酵技術和兩相厭氧發酵技術。相比于單相厭氧發酵技術，兩相厭氧發酵技術具有抗沖擊負荷能力強、運行穩定、負荷率高、處理效率高的優點。
但是，當前兩相厭氧發酵技術也存在一系列的問題，其一就是傳統工藝在水解酸化罐內進行水解酸化過程要產生大量的氫氣，而降解的氫氣量卻很少，使得水解酸化罐內的氫分壓逐漸升高，抑制了丙酸的進一步厭氧氧化，直接導致丙酸發生積累造成水解酸化罐的穩定性下降，從而影響穩定產氣；其二就是水解酸化罐和產氣罐內物料分布不均容易形成堆積和頂部結殼，使得產氣量降低，因此需要添加合適的攪拌方式。
目前發酵料液的攪拌形式按攪拌介質來分主要有三類：機械攪拌、水力攪拌和氣動攪拌。機械攪拌是最直接的一種攪拌形式，對于破除物料結殼和堆積具有最直接的效果；水力攪拌是使用水泵將料液從發酵罐內抽出又重新沖注到罐中的一種攪拌形式，它具有能耗較低，易形成流化促進產氣的特點；氣動攪拌是利用氣泵將沼氣(或其他氣體)灌入發酵料液中，氣體再以氣泡的形式浮出液面的形式，其運行成本較其他兩種更低。
技術實現要素：
針對上述技術問題，本發明在傳統兩相厭氧發酵系統的基礎上，提供了一種應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統。該系統充分利用系統內自循環通過氣動攪拌循環和水力攪拌循環分別實現水解酸化罐和產氣罐的攪拌，從而實現穩定均衡發酵產氣、提高產氣量、減少溫室氣體排放、節能環保的目標。
本發明采用的技術方案是：
一種應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，包括水解酸化罐1、產氣罐2、集氣罐3、脫硫干燥裝置4、提純裝置5、氣泵6和循環泵7；
所述水解酸化罐1頂部或上部側面設置有進料口和出氣口，上部側面設置有出料口，底部或下部側面設置有進氣口，所述產氣罐2頂部或上部側面設置有出氣口，上部側面設置有出料口，底部或下部側面設置有進料口和沼渣沼液排出口，所述提純裝置5設有精沼氣出口和循環氣出口；
所述水解酸化罐1的出氣口通過閥門9、產氣罐2的出氣口通過閥門10與集氣罐3相連、集氣罐3再依次與脫硫干燥裝置4、提純裝置5相連，提純裝置5的循環氣出口通過閥門和氣泵6與水解酸化罐1的進氣口相連；
所述水解酸化罐1的出料口通過閥門13與產氣罐2的出料口通過閥門14匯合后通過循環泵7與產氣罐2的進料口相連。
本發明所述相連除特別說明外是指通過管路連接。
上述兩相厭氧發酵系統，水解酸化罐1和產氣罐2產生的粗沼氣，經過脫硫和提純后得到CO2氣體與精沼氣，精沼氣從精沼氣出口被收集，CO2氣體從循環氣出口再由氣泵6通入水解酸化罐1中形成水解酸化罐1的氣動攪拌循環。循環泵7將從水解酸化罐1與產氣罐2中流出、混合后的料液從產氣罐進料口輸入形成水力攪拌循環。
上述應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，所述水解酸化罐1的進料口連接有閥門8，所述產氣罐2的沼渣沼液排出口連接有閥門16。
上述應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，所述提純裝置5的循環氣出口與氣泵6之間、以及氣泵6與水解酸化罐1的進氣口之間分別設有閥門11和12。
上述應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，所述循環泵7與產氣罐2的進料口之間設有閥門15。
上述應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，所述提純裝置5的循環氣出口與水解酸化罐1的進料口之間和/或水解酸化罐1和產氣罐2的出料口與產氣罐2的進料口之間設置有加熱裝置，分別對循環氣和混合料液進行加熱。本發明的兩個循環中的攪拌源CO2和混合料液可以在進入水解酸化罐1和產氣罐2前被加熱，從而實現對水解酸化罐1和產氣罐2的保溫增溫。
上述應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，水解酸化罐1的進料口可以從外界引入CO2源。
本發明的應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，具有巧妙的系統布局和循環管路設計，通過以下特點和優勢改善了現有發酵體系碳源浪費、氫氣需要特殊處理、產氣轉化率低、攪拌方式復雜的問題：①、水解酸化罐氣動攪拌循環中的氣動源為經水解酸化罐1、產氣罐2產生和脫硫干燥裝置4、提純裝置5處理后得到的CO2氣體，減少了溫室氣體排放；②、將CO2通入水解酸化罐中提高了有機物降解速率，充分利用系統內碳源，同時還形成了氣動攪拌避免了水解酸化罐內物料堆積和頂部結殼；③、將CO2通入水解酸化罐中使得水解酸化罐內的氫分壓降低，避免了丙酸在水解酸化罐內發生積累，增加了水解酸化罐運行的穩定性；④、將從水解酸化罐中流出的水解酸化液與產氣罐流出的發酵液混合，混合中完成調質、調pH、調溫后再送入產氣罐中發酵，避免了產氣罐內產生較大有機負荷沖擊，也避免了產氣罐內物料堆積和頂部結殼，實現了連續發酵；⑤、通過兩種攪拌方式的聯合實現對水解酸化罐和產氣罐的分別控制，提高了產氣率；⑥、系統布局結構簡單，效率高，可實現自動控制。
附圖說明
圖1為實施例1應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統示意圖。
1-水解酸化罐，2-產氣罐，3-集氣罐，4-脫硫干燥裝置，5-提純裝置，6-氣泵，7-循環泵，8、9、10、11、12、13、14、15、16-閥門。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步地說明，但本發明的實施方式不僅限于此。
請參閱圖1，本發明提供了一種應用氣液聯合攪拌的兩相厭氧發酵系統，所述系統包含水解酸化罐氣動攪拌循環和產氣罐水力攪拌循環兩個循環。
水解酸化罐氣動攪拌循環包括按以下方式連接的裝置：水解酸化罐1的頂部設有通過閥門8控制的進料口，和一個出氣口，該出氣口通過閥門9與產氣罐2的頂部出氣口通過閥門10與集氣罐3相連、集氣罐3再依次與脫硫干燥裝置4、提純裝置5相連，提純裝置5的循環氣出口通過閥門11、氣泵6和閥門12與水解酸化罐1的底部進氣口相連，提純裝置5的精沼氣出口用于收集精沼氣；
在水解酸化罐氣動攪拌循環中，開啟閥門9、10、11、12，水解酸化罐1中產生的H2、CO2、CO等氣體和產氣罐2中產生的CH4、H2、CO2、N2、H2S等氣體進入集氣罐3中，收集到的混合氣體即為所稱的粗沼氣，但是粗沼氣含有H2S等物質含水會腐蝕管道且有劇毒，因此經由脫硫干燥裝置4除去H2S和水分。接著，進入提純裝置5將粗沼氣中的N2除去，并分離出CO2和可供用戶使用的精沼氣，再將得到的CO2經氣泵6從水解酸化罐1底部送入，曝氣攪拌后，再經由閥門9回到集氣罐3，形成整個循環。
產氣罐水力攪拌循環包括按以下方式連接的裝置：水解酸化罐1的上部側面出料口13通過閥門13與產氣罐2的上部側面出料口通過閥門14匯合后通過循環泵7、閥門15與產氣罐2的底部進料口相連，產氣罐2的下部側面設有排出沼渣沼液的閥門16。
在產氣罐水力攪拌循環中，開啟閥門13、14、15，將水解酸化罐1上部中經水解酸化完成后的水解酸化液和從產氣罐2上部中流出的發酵液按照相應比例進行混合調質，同時由于水解酸化液pH值較低，而發酵液相對更高，混合后可以調整pH值，避免對產氣罐中的發酵液造成沖擊。混合后的料液經由循環泵7從產氣罐2底部送入，形成整個循環。
兩個攪拌循環可同時進行，也可控制閥門開啟使得分別進行。系統在兩個攪拌循環的促進下，實現連續、穩定產氣，發酵完成后的沼渣沼液經由閥門16排出。
以上實施例是本發明較優選具體實施方式的一種，本領域技術人員在本技術方案范圍內進行的通常變化和替換應包含在本發明的保護范圍內。