一種包含發酵液回流脫氮系統的多階段發酵裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質資源化利用技術領域，特別是指一種包含發酵液回流脫氮系統的多階段發酵裝置。
【背景技術】
[0002]當前，厭氧發酵是處理生物質原料以及城市垃圾中的有機組分，例如餐廚垃圾等的有效手段之一。經過厭氧發酵處理后，這些有機質轉化為大量次生產物，沼氣和固液混合剩余物。其中，沼氣可用于發電或作為燃料使用；固液混合剩余物不可直接進行填埋或者進入污水處理廠，需經過脫水處理。脫水后形成的沼渣和沼液再進行最終處理，沼渣可通過好氧發酵制成有機肥料;沼液由于含有較高濃度氨氮等代謝產物，不能直接作為肥料使用，而只可進入污水處理廠進行處理。
[0003]對厭氧發酵而言，針對不同原料，生產過程中通常需要加水進行稀釋，且用水量較大，導致生產成本增加。為了降低運行成本、減輕后端污水處理負荷、同時為厭氧系統提供具有活性的菌群，工藝上通常選擇沼液作為過程水回流，稀釋原料，調整發酵基質固含率，以保證后續厭氧發酵的順利進行。然而，沼液在回流過程中容易出現氨氮濃度的持續升高的現象。當沼液中氨氮濃度累積到一定程度時，會對產甲烷菌產生毒性，抑制其活性，從而延緩厭氧發酵的過程，造成沼氣工程無法穩定地運行。因此，通過合理技術手段減少回流沼液中氨氮的累積，對提高系統穩定性及發酵效率，降低由沼液排放導致的二次污染具有重要意義。
【發明內容】
[0004]本發明為解決厭氧發酵系統中，沼液回流易產生的氨氮累積效應，當沼液中氨氮濃度累積到一定程度時，會對產甲烷菌產生毒性，抑制其活性，從而延緩厭氧發酵的過程，造成沼氣工程無法穩定地運行等問題提供一種包含發酵液回流脫氮系統的多階段發酵裝置。
[0005]該裝置包括進料系統、多階段發酵系統、沼渣處理系統、固液分離系統、發酵液脫氮系統和沼液回流系統；
[0006]其中，進料系統由生物質預處理裝置、混合進料裝置、流量計和栗組成，生物質預處理裝置和混合進料裝置之間設置流量計和栗；
[0007]多階段發酵系統包括一號發酵罐、二號發酵罐、三號發酵罐以及管道、栗、閥門和流量計;一號發酵罐和二號發酵罐的發酵液排放口通過調整閥門開關串聯或并聯地與三號發酵罐的進料栗連接；多階段發酵系統所產發酵殘渣通過殘渣排放口排放至沼渣處理系統；多階段發酵系統所產發酵液通過發酵液排放口、閥門、栗和流量計排放至固液分離系統;一號發酵罐和二號發酵罐所產發酵殘渣通過殘渣排放口和沼渣管道輸送至三號發酵罐前端進料口處與發酵液混合后進入三號發酵罐，或通過沼渣管道和閥門連接至放空管道；
[0008]固液分離系統由固液分離器、閥門、栗和流量計組成，固液分離器進料口設置流量計和栗，沼渣出口和沼液出口都連接閥門和栗；固液分離系統所產沼液通過閥門、栗和流量計排放至發酵液脫氮系統；固液分離系統所產沼渣通過閥門、栗和流量計排放至沼渣處理系統；
[0009]發酵液脫氮系統由反應器、空氣栗、帶可更換鋼網的曝氣裝置、攪拌裝置、水質調節裝置和鳥糞石回收槽組成，水質調節裝置由水質及水位監測探頭、水質控制器、栗、鎂離子溶液儲槽和氫氧化鈉溶液組成，帶可更換鋼網的曝氣裝置和攪拌裝置位于反應器內部，水質控制器與水質及水位監測探頭相連，且水質及水位監測探頭位于反應器內部，鎂離子溶液儲槽和氫氧化鈉溶液通過栗與反應器相連，鳥糞石回收槽通過栗與反應器相連；
[0010]沼液回流系統由沼液管道、栗、流量計和閥門組成，沼液回流系統根據需要將處理后沼液通過栗，流量計和閥門回流至混合進料裝置、一號發酵罐、二號發酵罐、三號發酵罐前端進料口處與原發酵液混合后進行反應。
[0011]其中，一號發酵罐、二號發酵罐和三號發酵罐內部均設置水質及水位監測探頭、循環水栗、發酵液收集導流管，外部設置檢修口、氣壓表、發酵液排放口和沼氣收集管道。
[0012]進料系統的混合進料裝置的出料口一端通過閥門連接至放空管道，另一端通過閥門、栗和流量計連接多階段發酵系統。
[0013]多階段發酵系統中循環水栗間歇運行。發酵液脫氮系統中閥門間歇開啟，空氣栗間歇運行且不與攪拌裝置同時運行。
[0014]發酵液脫氮系統中，反應器中的鎂離子濃度及pH值通過水質控制器監測，通過栗投加鎂離子溶液儲槽中所儲溶液和氫氧化鈉溶液進行調整;其中，鎂離子溶液儲槽中所儲溶液為氯化鎂、磷酸鎂、磷酸氫鎂、磷酸二氫鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂或碳酸氫鎂中的一種。
[0015]帶可更換鋼網的曝氣裝置中的不銹鋼網定期更換，更換周期為12-72小時。
[0016]沼液回流系統所連沼液排放管道中沼液排放量根據水質及水位監測探頭所監測反應器中水位數據，由水質控制器自動調節閥門的開閉狀態進行調控。
[0017]本發明的上述技術方案的有益效果如下:
[0018](1)沼液回流可提高發酵底物中有機物的利用率，提高沼氣產量；
[0019](2)回流沼液中氨氮可有效去除，因此，沼液回流次數可有效延長；
[0020](3)本裝置采用多級發酵，有利于維持發酵系統的穩定性。其次，在本裝置中，沼液可根據需要回流至不同反應器，進一步提高了發酵的效率和系統的抗沖擊能力；
[0021](4)采用鳥糞石工藝，將沼液中的氨氮和磷轉化為磷酸銨鎂緩釋肥料，創造了經濟價值。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的一種包含發酵液回流脫氮系統的多階段發酵裝置結構示意圖；
[0023]圖2為實施例3涉及到的裝置的結構示意圖；
[0024]圖3為實施例4涉及到的裝置的結構示意圖。
[0025]其中:1-生物質預處理裝置;2-流量計;3-栗;4-水質及水位監測探頭;5-混合進料裝置;6-閥門；7-循環水栗;8-發酵液收集導流管;9-檢修口 ； 10-氣壓表;11-發酵液排放口 ；12-殘渣排放口 ； 13-沼渣處理系統；14-固液分離器；15-反應器；16-空氣栗；17-帶可更換鋼網的曝氣裝置；18-攪拌裝置；19-水質控制器;20-鎂離子溶液儲槽;21-氫氧化鈉溶液;22-鳥糞石回收槽;23-沼氣收集管道;24-放空管道;25-沼液排放管道;26-—號發酵罐;27-二號發酵罐;28-三號發酵罐。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0027]本發明提供一種包含發酵液回流脫氮系統的多階段發酵裝置，如圖1所示，為該裝置的結構示意圖，該裝置包括進料系統、多階段發酵系統、沼渣處理系統13、固液分離系統、發酵液脫氮系統和沼液回流系統；
[0028]其中，進料系統由生物質預處理裝置1、混合進料裝置5、流量計2和栗3組成，生物質預處理裝置1和混合進料裝置5之間設置流量計2和栗3;
[0029]多階段發酵系統包括一號發酵罐26、二號發酵罐27、三號發酵罐28以及管道、栗3、閥門6和流量計2;—號發酵罐26和二號發酵罐27的發酵液排放口 11通過調整閥門6開關串聯或并聯地與三號發酵罐28的進料栗3連接;多階段發酵系統所產發酵殘渣通過殘渣排放口 12排放至沼渣處理系統13;多階段發酵系統所產發酵液通過發酵液排放口 11、閥門6、栗3和流量計2排放至固液分離系統；一號發酵罐26和二號發酵罐27所產發酵殘渣通過殘渣排放口 12和沼渣管道輸送至三號發酵罐28前端進料口處與發酵液混合后進入三號發酵罐28或通過沼渣管道和閥門6連接至放空管道24;
[0030]固液分離系統由固液分離器14、閥門6、栗3和流量計2組成，固液分離器14進料口設置流量計2和栗3，沼渣出口和沼液出口都連接閥門6和栗3;固液分離系統所產沼液通過閥門6、栗3和流量計2排放至發酵液脫氮系統；固液分離系統所產沼渣通過閥門6、栗3和流量計2排放至沼渣處理系統13;
[0031]發酵液脫氮系統由反應器15、空氣栗16、帶可更換鋼網的曝氣裝置17、攪拌裝置18、水質調節裝置和鳥糞石回收槽22組成，水質調節裝置由水質及水位監測探頭4、水質控制器19、栗3、鎂離子溶液儲槽20和氫氧化鈉溶液21組成，帶可更換鋼網的曝氣裝置17和攪拌裝置18位于反應器15內部，水質控制器19與水質及水位監測探頭4相連，且水質及水位監測探頭4位于反應器15內部，鎂離子溶液儲槽20和氫氧化鈉溶液21通過栗3與反應器15相連，鳥糞石回收槽22通過栗3與反應器15相連；
[0032]沼液回流系統由沼液管道、栗3、流量計2和閥門6組成，沼液回流系統根據需要將處理后沼液通過栗3，流量計2和閥門6回流至混合進料裝置5、一號發酵罐26、二號發酵罐27、三號發酵罐28前端進料口處與原發酵液混合后進行反應。
[0033]其中，一號發酵罐26、二號發酵罐27和三號發酵罐28內部均設置水質及水位監測探頭4、循環水栗7、發酵液收集導流管8，外部設置檢修口 9、氣壓表10、發酵液排放口 11和沼氣收集管道23。
[0034]混合進料裝置5的出料口一端通過閥門6連接至放空管道24，另一端通過閥門6、栗3和流量計2連接多階段發酵系統。
[0035]發酵液脫氮系統中，反應器15中的鎂離子濃度及pH值通過水質控制器19監測，通過栗3投加鎂離子溶液儲槽20中所儲溶液和氫氧化鈉溶液21進行調整，其中，鎂離子溶液儲槽20中所儲溶液為氯化鎂、磷酸鎂、磷酸氫鎂、磷酸二氫鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂或碳酸氫鎂中的一種。
[0036]帶可更換鋼網的曝氣裝置17中的不銹鋼網定期更換，更換周期為12-72小時。
[0037]實施例1
[0038]使用上訴厭氧發酵裝置處理某食堂產生的餐廚垃圾。餐廚垃圾在進入厭氧發酵系統前，先預