專利名稱：分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，屬于農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)村可再生清潔能源利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城市化進(jìn)程加快，環(huán)境問題已越來越受到人們的重視。據(jù)2005年住建部對(duì)全國部分農(nóng)村的調(diào)查，我國農(nóng)村每年產(chǎn)生的生活污水達(dá)80多億噸、96%的農(nóng)村沒有污水處理及收集系統(tǒng)，生活污水隨意排放，嚴(yán)重危害了飲用水、生態(tài)環(huán)境安全和居民身體健康。此外，大量農(nóng)作物秸稈未被利用，隨意遺棄或焚燒，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染及火災(zāi)等事故。將稻秸、生活污水作為沼氣原料進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，一方面可解決農(nóng)村環(huán)境污染問題，另一方面也可產(chǎn)生了清潔能源沼氣，滿足了環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的雙重需要。公開號(hào)為CN1769220的專利，提出了用廚余物、秸稈、畜禽糞便和活性污泥為原料的沼氣生產(chǎn)技術(shù)，該專利特征是采用兩個(gè)平行的高固形物沼氣反應(yīng)器，以城市生活污水處理廠厭氧消化污泥作為種泥，在反應(yīng)器中將原料廚余物、秸稈、畜禽糞便、活性污泥和種泥混合，廚余物、秸稈、畜禽糞便和活性污泥的質(zhì)量配比為1 :1:1: 1，種泥用量為原料量的25%，北方地區(qū)采取中溫33-37°C厭氧發(fā)酵，南方地區(qū)采取中高溫33-55°C厭氧發(fā)酵，pH 值維持在7. 0，濕度控制在90% -100%，物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間為40-45天；每2天進(jìn)出料一次。公開號(hào)為CN101020912的專利，提出一種將甲烷菌回流與粉碎的秸稈原料混合發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，它是采用將發(fā)酵沼氣的原料農(nóng)作物秸稈粉碎成秸稈粉末、 秸稈顆粒、秸稈絲，再入沼氣發(fā)酵罐，沼氣發(fā)酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，根據(jù)實(shí)際測(cè)定的所含甲烷菌數(shù)量，按含甲烷菌渣料與新投入秸稈原料的體積比為0.5 8.0 1.0 的比例混合后輸入到沼氣發(fā)酵罐進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。公開號(hào)為CN10159167的專利，提出了一種純秸稈無堆慪投料沼氣發(fā)酵方法，該方法是按常規(guī)發(fā)酵工藝啟動(dòng)，用菌種優(yōu)選沼渣對(duì)秸稈接種、投料，按水料比9 1加水，待加入的水料占沼氣池總發(fā)酵容積10%時(shí)停止入料，等待產(chǎn)氣；正常產(chǎn)氣后，把鍘碎的或青儲(chǔ)的秸稈按多點(diǎn)進(jìn)料方式投料，每天只由一個(gè)進(jìn)料口投料，第二天換下一個(gè)進(jìn)料口投料，以此逐天逐口循環(huán)投料；沼氣池內(nèi)頂部安裝有多個(gè)噴頭，池底設(shè)置泥渣泵，通過輸液管道由泥渣泵將沼氣池下部的沼液輸至噴頭，對(duì)進(jìn)入沼氣池內(nèi)浮在沼液上部的發(fā)酵原料進(jìn)行噴淋，使原料酸化中和；每天按當(dāng)天的進(jìn)料量，由沼氣池下部排出一定量的已發(fā)酵完畢的廢沼渣。以上這些專利提出的工藝均為單相厭氧發(fā)酵工藝，即水解酸化以及產(chǎn)甲烷在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。針對(duì)農(nóng)村有機(jī)廢棄物種類多、來源復(fù)雜以及基于厭氧發(fā)酵的生物學(xué)過程， 20世紀(jì)70年代初美國戈什((ihosh)和波蘭特(Pohland)開發(fā)的厭氧生物處理新工藝。該發(fā)酵系統(tǒng)使水解酸化和產(chǎn)甲烷兩個(gè)反應(yīng)階段分別在兩個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行，創(chuàng)造了 2個(gè)不同的生物和營養(yǎng)環(huán)境條件，如溫度和PH值等，各自形成產(chǎn)酸發(fā)酵微生物和產(chǎn)甲烷發(fā)酵微生物的最佳生態(tài)條件，以達(dá)到優(yōu)化每個(gè)階段工藝參數(shù)的目的。(ihOSh(1995)以城市固廢有機(jī)物為底物，發(fā)現(xiàn)在兩相消化過程中，其沼氣產(chǎn)率及揮發(fā)性固體的轉(zhuǎn)化率均較單相法有所提高， ^iang等在1999年進(jìn)行了兩相厭氧發(fā)酵處理稻草的試驗(yàn)研究，該工藝將固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵進(jìn)行合理的分割和聯(lián)結(jié)，使得反應(yīng)的穩(wěn)定性和反應(yīng)器的容積利用率提高，同時(shí)也提高了厭氧生物降解的效率。Lehtom ki (2008)采用兩相發(fā)酵和單相發(fā)酵工藝處理青貯草，單相發(fā)酵及兩相發(fā)酵的產(chǎn)酸階段在滴濾床反應(yīng)器內(nèi)完成，產(chǎn)甲烷階段在UASB反應(yīng)器內(nèi)完成。 試驗(yàn)結(jié)果表明，采用兩相發(fā)酵工藝時(shí)甲烷產(chǎn)率達(dá)到理論甲烷產(chǎn)率的66%，而單相發(fā)酵只有 20%。劉廣青(2006、2007)等以廚余和雜草廢棄物混合物為發(fā)酵底物進(jìn)行了單相和兩相厭氧發(fā)酵試驗(yàn)，結(jié)果表明，與批式消化比較，該兩相系統(tǒng)污染負(fù)荷高，產(chǎn)氣穩(wěn)定，周期短，是處理該類型有機(jī)廢棄物的有效方法。張興慶O009)等采用兩相法工藝研究了城鎮(zhèn)有機(jī)垃圾水解試驗(yàn)，表明采用沼液回流方式可以獲得較高的有機(jī)碳溶出率，De La Rubia(2010)以向日葵籽壓渣殘留物為底物研究發(fā)現(xiàn)在水力滯留時(shí)間為10天，有機(jī)負(fù)荷為6gVS · L—1 · Cf1條件下，其水解率可達(dá)到86%，Seung Gu Siin Q010)運(yùn)用分子生物學(xué)的方法研究了兩相反應(yīng)器中優(yōu)勢(shì)微生物菌群，發(fā)現(xiàn)在水解相優(yōu)勢(shì)微生物會(huì)隨有機(jī)負(fù)荷有所變化，但在產(chǎn)甲烷相，則優(yōu)勢(shì)種群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，進(jìn)一步證明了兩相法可以起到優(yōu)化兩類功能微生物生態(tài)條件的作用。 兩相發(fā)酵既可以分別在2個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器中進(jìn)行，也可以在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的2個(gè)反應(yīng)區(qū)中完成，農(nóng)業(yè)部規(guī)劃院開發(fā)出一體化兩相厭氧消化技術(shù)(公開號(hào)CN201581074U)，即在同一消化器中實(shí)現(xiàn)“固相濾池產(chǎn)酸和液相全混產(chǎn)甲烷”的兩相分區(qū)，保證了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌在各自的反應(yīng)區(qū)內(nèi)的適宜生長環(huán)境。與單相發(fā)酵工藝相比，兩相厭氧消化技術(shù)至少可達(dá)到以下兩個(gè)目的，一是可以提高產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器中產(chǎn)甲烷菌的活性；二是可以提高整個(gè)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效果。然而，以上所提及的研究成果以及專利技術(shù)在涉及秸稈作為原料時(shí)，均提出需要進(jìn)行堆腐或粉碎等預(yù)處理，且進(jìn)出料困難，操作要求高，且秸稈粉碎成本高、勞動(dòng)工況環(huán)境惡劣，加之勞動(dòng)力成本高，從而導(dǎo)致現(xiàn)有的技術(shù)難以在農(nóng)村推廣使用；另外，朱瑾等人 (2011)對(duì)秸稈兩相與單相發(fā)酵比較試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，若兩相工藝中相分離不佳，其由于產(chǎn)甲烷相中產(chǎn)甲烷菌不斷進(jìn)入水解酸化池中，導(dǎo)致最終水解酸化相產(chǎn)沼氣的比例占總產(chǎn)沼氣量的79. 52%，而往往水解酸化相都為敞開式，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致大量的甲烷、二氧化碳等溫室氣體的排放，這樣與沼氣工程的低碳及循環(huán)技術(shù)理念背道而馳；再次，現(xiàn)有沼氣工程中均會(huì)產(chǎn)生大量的沼液，若得不到妥善使用而任意排放，勢(shì)必會(huì)造成二次污染或加重后續(xù)凈化處理的負(fù)擔(dān)，而目前所擁有的技術(shù)及專利均未有效解決這些實(shí)際問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于現(xiàn)有農(nóng)村有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)，均要求對(duì)物料進(jìn)行粉碎或破碎或堆腐等預(yù)處理，且操作復(fù)雜、技術(shù)要求高，其次，既是采用水解酸化批次進(jìn)料、產(chǎn)甲烷相半連續(xù)進(jìn)料的兩相發(fā)酵工藝，可以不需要對(duì)底物作特別的預(yù)處理，但要求對(duì)水解酸化反應(yīng)器進(jìn)行密閉，以收集部分沼氣，從而增加了施工、進(jìn)出料操作難度，且也增加了投資成本等一系列問題，提出一種分離式兩相厭氧發(fā)酵裝置。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于 包括水解酸化反應(yīng)裝置、厭氧發(fā)酵裝置和沼液氧化裝置，其中
a)所述的水解酸化反應(yīng)裝置包括至少兩個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元的水解酸化反應(yīng)池和水解液收集池，每個(gè)基本單元均為敞口的物料堆積池，物料堆積池設(shè)有水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口，所述的水解酸化液出口位于物料堆積池的底部，并與水解液收集池溝通，所述的水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口均設(shè)有獨(dú)立的控制閥； 各基本單元的上部均配有獨(dú)立的柵欄蓋板，每個(gè)基本單元均配有獨(dú)立的防雨棚；所述的氧化后沼液的回用入口高于或等于柵欄蓋板的安裝位置；b)所述的厭氧發(fā)酵裝置為密閉的厭氧消化反應(yīng)器、厭氧消化反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)料口、在厭氧消化反應(yīng)器頂部設(shè)有沼氣輸出口，在厭氧消化反應(yīng)器0. 8 0. 9的高度設(shè)有沼液溢流口，沼液溢流口配有過濾裝置；水解液收集池通過進(jìn)料泵與厭氧消化反應(yīng)器的進(jìn)料口溝通；c)所述的沼液氧化裝置為沼液氧化池，沼液氧化池的一端為沼液進(jìn)料口，另一端為被氧化沼液出料口，由沼液氧化池的沼液進(jìn)料口到被氧化沼液出料口之間設(shè)有上下錯(cuò)位的折流遮擋板，折流遮擋板至少將沼液氧化池分割為三個(gè)氧化區(qū)，沼液氧化池配有增氧裝置，增氧裝置的出氣口為微孔曝氣頭，所述的微孔曝氣頭分布于各氧化區(qū)的底部；所述的沼液進(jìn)料口與厭氧消化反應(yīng)器的沼液溢流口溝通，被氧化沼液出料口與水解酸化液的氧化后沼液的回用入口對(duì)接；d)所述的水解酸化池、厭氧消化反應(yīng)器、沼液氧化池的體積比為2 5 1 0. 2 0. 5。在本發(fā)明中，厭氧消化反應(yīng)器的進(jìn)料口距反應(yīng)器底部50cm，厭氧消化反應(yīng)器中設(shè)有葉片攪拌器。在本發(fā)明中，所述的沼液氧化池深度不超過IOOOmm ；在沼液氧化裝置中位于沼液進(jìn)料口一端的氧化區(qū)為第一氧化區(qū)，至少一個(gè)微孔曝氣頭位于第一氧化區(qū)的底部。在本發(fā)明中，所述的水解酸化反應(yīng)池由2 6個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元組成。在本發(fā)明中，所述的水解酸化反應(yīng)池的水解酸化液出口高于水解液收集池的收集池最大容納量的設(shè)計(jì)液面，沼液氧化池的被氧化沼液出料口高于水解酸化池的氧化后沼液的回用入口。在本發(fā)明中，所述的水解液收集池置于地下。在本發(fā)明中，所述的水解酸化液置于地下。在本發(fā)明中，所述的水解酸化反應(yīng)池和沼液氧化池均設(shè)在地下或地上，沼液氧化池的被氧化沼液出料口與水解酸化液的氧化后沼液的回用入口之間均配有壓力泵相互溝
ο在本發(fā)明中，所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置還包括沼氣處理裝置，所述的沼氣處理裝置由沼氣貯氣罐、脫水塔、脫硫塔、沼氣增壓機(jī)組成，沼氣貯氣罐與厭氧消化反應(yīng)器的沼氣輸出口連接，沼氣貯氣罐、脫水塔、脫硫塔依次串接后，由沼氣增壓機(jī)與沼氣用戶連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用分離式兩相厭氧發(fā)酵裝置，將底物水解酸化與厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣兩個(gè)過程分開，其中水解酸化過程在敞口池中完成，這樣便于隨時(shí)進(jìn)出料，且可適應(yīng)不同物理性狀底物的處理需要；水解液進(jìn)入?yún)捬跸磻?yīng)器后，由于自身帶入一定量的好氧菌可以快速消耗掉反應(yīng)器中的氧氣，從而不影響其厭氧環(huán)境；經(jīng)過厭氧消化處理后的沼液經(jīng)過濾處理后去除掉大量的雜質(zhì)，以防止后續(xù)管道及沼液氧化池的堵塞；沼液進(jìn)入氧化池后經(jīng)過曝氣充氧處理后使產(chǎn)甲烷菌因接觸氧氣而基本被殺滅，從而降低了因沼液回流至水解酸化池而導(dǎo)致甲烷外泄的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的技術(shù)總體性能指標(biāo)與同類技術(shù)比較的優(yōu)勢(shì)在于水解酸化池呈敞口狀， 進(jìn)出料操作簡單，且隨時(shí)可以進(jìn)料，較好地適應(yīng)了農(nóng)村廢棄物產(chǎn)生種類以及數(shù)量的不確定性，且水解酸化池不做封閉處理，減少了工程造價(jià)；第二，經(jīng)厭氧消化后的沼液經(jīng)過濾處理后去除掉大量的雜質(zhì)，防止了對(duì)后續(xù)管道及沼液氧化池的堵塞；第三，沼液進(jìn)入氧化池后經(jīng)過曝氣充氧處理后使產(chǎn)甲烷菌因接觸氧氣而基本被殺滅，從而降低了因沼液回流至水解酸化池而導(dǎo)致甲烷外泄的風(fēng)險(xiǎn)；第四，維護(hù)管理方便。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖；圖2是沼液氧化池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、水解酸化反應(yīng)池；2、固定螺栓；3、柵欄蓋板；4、水解酸化液出口 ；5、水解液收集池；6、進(jìn)料泵；7、厭氧消化反應(yīng)器；8、進(jìn)料口 ；9、沼液溢流口 ；10、電動(dòng)機(jī)；11、葉片攪拌器；12、沼氣輸出口 ；13、過濾器；14、沼液氧化池；15、增氧裝置；16、微孔曝氣頭；17、 折流遮擋板；18、被氧化沼液出料口 ；19、沼液的回用入口 ；20、沼氣貯氣罐；21、脫水塔；22、 脫硫塔；23、沼氣增壓機(jī)。
具體實(shí)施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例作進(jìn)一步描述。由圖1和圖2可見，分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置包括水解酸化反應(yīng)裝置、厭氧發(fā)酵裝置和沼液氧化裝置，其中水解酸化反應(yīng)裝置包括2 6個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元的水解酸化反應(yīng)池1和水解液收集池5，每個(gè)基本單元均為敞口的物料堆積池，物料堆積池設(shè)有水解酸化液出口 4 和氧化后沼液的回用入口 19，所述的水解酸化液出口 4位于物料堆積池的底部，并與水解液收集池5溝通，所述的水解酸化液出口 4和氧化后沼液的回用入口 19均設(shè)有獨(dú)立的控制閥；各基本單元的上部均配有獨(dú)立的柵欄蓋板3，并通過固定螺栓2固定，每個(gè)基本單元均配有獨(dú)立的防雨棚(圖中未顯示)；所述的氧化后沼液的回用入口 19高于或等于柵欄蓋板 3的安裝位置。厭氧發(fā)酵裝置為密閉的厭氧消化反應(yīng)器7、厭氧消化反應(yīng)器7底部設(shè)有進(jìn)料口 8、 在厭氧消化反應(yīng)器頂部設(shè)有沼氣輸出口 12，在厭氧消化反應(yīng)器0. 8 0. 9的高度設(shè)有沼液溢流口 9，沼液溢流口 9配有過濾裝置13 ；水解液收集池5通過進(jìn)料泵6與厭氧消化反應(yīng)器 7的進(jìn)料口 8溝通。沼液氧化裝置為沼液氧化池14，沼液氧化池14的一端為沼液進(jìn)料口，另一端為被氧化沼液出料口，由沼液氧化池的沼液進(jìn)料口到被氧化沼液出料口 18之間設(shè)有上下錯(cuò)位的折流遮擋板17，折流遮擋板17至少將沼液氧化池分割為三個(gè)氧化區(qū)，沼液氧化池配有增氧裝置15，增氧裝置15的出氣口為微孔曝氣頭16，所述的微孔曝氣頭位于氧化區(qū)的底部；所述的沼液進(jìn)料口與厭氧消化反應(yīng)器的沼液溢流口 9溝通，被氧化沼液出料口 18與水解酸化液1的氧化后沼液的回用入口 19對(duì)接。在本實(shí)施例中，厭氧消化反應(yīng)器7的進(jìn)料口 8距反應(yīng)器底部50cm，厭氧消化反應(yīng)器 7中設(shè)有葉片攪拌器11，葉片攪拌器11的驅(qū)動(dòng)電機(jī)10位于厭氧消化反應(yīng)器7頂部中央。在沼液氧化池14中位于沼液進(jìn)料口一端的氧化區(qū)為第一氧化區(qū)，至少一個(gè)微孔曝氣頭16位于第一氧化區(qū)的底部，也可以根據(jù)實(shí)際情況在每個(gè)氧化區(qū)的底部多點(diǎn)布置。在本實(shí)施例中，所述的水解酸化反應(yīng)池1由3個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元組成，所述的折流遮擋板17將沼液氧化池分割為4個(gè)氧化區(qū)。在本實(shí)施例中，所述的沼氣處理裝置由沼氣貯氣罐20、脫水塔21、脫硫塔22、沼氣增壓機(jī)23組成，沼氣貯氣罐20與厭氧消化反應(yīng)器7的沼氣輸出口 12連接，沼氣貯氣罐20、 脫水塔21、脫硫塔22依次串接后，由沼氣增壓機(jī)23與沼氣用戶連接。具體實(shí)施時(shí)，沼液氧化池14深度不超過1000mm，水解酸化池1、厭氧消化反應(yīng)器7、 沼液氧化池14的體積比為2 5 1 0.2 0.5。具體實(shí)施時(shí)，所述的水解酸化反應(yīng)池1的水解酸化液出口 4高于水解液收集池5 的收集池最大容納量的設(shè)計(jì)液面，沼液氧化池14的被氧化沼液出料口 18高于水解酸化液池1的氧化后沼液的回用入口 19，依靠水位差自流入水解酸化反應(yīng)池1。在此前提下，水解液收集池5可以置于地下，或水解酸化液1和水解液收集池5都置于地下。具體實(shí)施時(shí)，還可以將所述的水解酸化反應(yīng)池1和沼液氧化池14都設(shè)在地下或地上，沼液氧化池14的被氧化沼液出料口 18與水解酸化液1的氧化后沼液的回用入口 19之間通過壓力泵相互溝通。本發(fā)明的運(yùn)行過程是首先準(zhǔn)備好水解酸化池1所需的好氧活性污泥和厭氧發(fā)酵池7所需的厭氧活性污泥，其中好氧活性污泥采用污水處理廠好氧活性污泥與新鮮牛糞混合(質(zhì)量比為5-10 1)，間隔曝氣充氧兩周后備用，而厭氧活性污泥則直接采集運(yùn)行良好沼氣工程的沼渣沼液即可，加入量以維持反應(yīng)器7中濃度以^gVS · m_3左右為宜(即每立方米混合液中含有5公斤左右的揮發(fā)性有機(jī)物)，經(jīng)過不斷少量多次添加秸稈浸泡液使該厭氧活性污泥適應(yīng)待處理原料特性，從而使污泥中形成消化性能良好的顆粒狀污泥(即沉降性能良好的微生物菌團(tuán))，此過程通常稱為厭氧發(fā)酵過程的啟動(dòng)階段或污泥馴化階段，一般周期為15-45天。待上述準(zhǔn)備工作完畢后開始向水解酸化池1的第一格中依次分層加入農(nóng)村廢棄物和好氧污泥，加入好氧活性污泥的量按照廢棄物污泥(干物質(zhì)比)為 1 0.2-0.5(可依據(jù)農(nóng)村廢棄物的處理量而定)，相間1 2天向第2格按照相同的方法
加入物料，再間隔1 2天，第3格按照相同的方法加入物料......依次繼續(xù)向后續(xù)各格
中添加物料，直至最后一格。然后加水淹沒浸泡至少1-2天后，打開水解酸化池1中第一格的水解酸化出口 4的閥門，使水解液匯入收集池5中，然后通過提升泵6將其從水解液進(jìn)料口 8泵入?yún)捬跸磻?yīng)器7中，同時(shí)消化完畢后的沼液通過沼液溢流口 9流出，進(jìn)出料完畢后關(guān)閉水解液進(jìn)料口 8和沼液溢流口 9，開啟電動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)的葉片攪拌機(jī)11，葉片的轉(zhuǎn)速低于30轉(zhuǎn)/分，以使反應(yīng)器7中的物料充分混合，每天可開啟電動(dòng)機(jī)2-3次，每次不超過10 分鐘。打開水解酸化池1中第二格的水解液出水4的閥門，使水解液匯入收集池5中，然后通過提升泵6將其從水解液進(jìn)料口 8泵入?yún)捬跸磻?yīng)器7中，同時(shí)開啟沼液溢流口 9的閥門，沼液經(jīng)沼液溢流口 9流出后，由過濾器13將懸浮物去除掉后流入沼液氧化池14中，首先經(jīng)過增氧裝置15 (如曝氣充氧機(jī))和微孔曝氣頭16進(jìn)行充氧后，使沼液中殘留的產(chǎn)甲烷菌與氧氣接觸而被殺滅，并經(jīng)迂回的折流遮擋板17作用，停迂回后達(dá)到凈化目的后備用。而水解酸化池1中物料由于大量水解液被抽出導(dǎo)致水位下降，可打開水解酸化池1頂部的遮雨棚，水解酸化池1第一格中水解完畢的廢料可以采用人工或機(jī)械清理出(經(jīng)過浙水處理)，加入一定量的農(nóng)村廢棄物，然后打開凈化后沼液出口 18與沼液的回用入口 19之間的閥門，使消化完畢的沼液回用來彌補(bǔ)先前水解酸化池1第一格中水的需求，而此處沼液經(jīng)過前期氧化處理后已基本無產(chǎn)甲烷菌，因此進(jìn)入水解酸化池1第一格中基本不會(huì)產(chǎn)生甲烷，從而避免了甲烷泄露。可見，在整個(gè)工作過程中，水解酸化池1中只有一格處于清理和添加物料，一格處于提供水解酸化液，其他各格處于水解酸化反應(yīng)的交替工作狀態(tài)，各格的水解酸化液依序間隔相繼進(jìn)入?yún)捬跸磻?yīng)器7，而含有厭氧菌的沼液經(jīng)過沼液氧化池 14處理后又引入水解酸化池1中剛剛添加物料的相應(yīng)格。從水解酸化池1中各格取出的水解酸化后的物料還可以繼續(xù)用做有機(jī)肥或基質(zhì)生產(chǎn)原料，而整個(gè)系統(tǒng)中也可以實(shí)現(xiàn)沼液零排放。從上述而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用的實(shí)施例僅以水解酸化池1和水解液匯入收集池5為地下式，而厭氧消化反應(yīng)器7和沼液氧化池14均為地上式，工作過程中主要是靠液體重力自流， 如果厭氧消化反應(yīng)器7、沼液氧化池14和水解酸化池1以及水解液匯入收集池5受環(huán)境限制，工作中液體無法實(shí)現(xiàn)重力自流，則需增添壓力泵強(qiáng)制液體遵守本發(fā)明的特定流向。
權(quán)利要求
1.一種分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于包括水解酸化反應(yīng)裝置、厭氧發(fā)酵裝置和沼液氧化裝置，其中a)所述的水解酸化反應(yīng)裝置包括至少兩個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元的水解酸化反應(yīng)池和水解液收集池，每個(gè)基本單元均為敞口的物料堆積池，物料堆積池設(shè)有水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口，所述的水解酸化液出口位于物料堆積池的底部，并與水解液收集池溝通，所述的水解酸化液出口和氧化后沼液的回用入口均設(shè)有獨(dú)立的控制閥；各基本單元的上部均配有獨(dú)立的柵欄蓋板，每個(gè)基本單元均配有獨(dú)立的防雨棚；所述的氧化后沼液的回用入口高于或等于柵欄蓋板的安裝位置；b)所述的厭氧發(fā)酵裝置為密閉的厭氧消化反應(yīng)器，厭氧消化反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)料口、 在厭氧消化反應(yīng)器頂部設(shè)有沼氣輸出口，在厭氧消化反應(yīng)器總高度80% -90%處設(shè)有沼液溢流口，沼液溢流口配有過濾裝置；水解液收集池通過進(jìn)料泵與厭氧消化反應(yīng)器的進(jìn)料口溝通；c)所述的沼液氧化裝置為沼液氧化池，沼液氧化池的一端為沼液進(jìn)料口，另一端為被氧化沼液出料口，由沼液氧化池的沼液進(jìn)料口到被氧化沼液出料口之間設(shè)有上下錯(cuò)位的折流遮擋板，折流遮擋板至少將沼液氧化池分割為三個(gè)氧化區(qū)，沼液氧化池配有增氧裝置，增氧裝置的出氣口為微孔曝氣頭，所述的微孔曝氣頭分布于各氧化區(qū)的底部；所述的沼液進(jìn)料口與厭氧消化反應(yīng)器的沼液溢流口溝通，被氧化沼液出料口與水解酸化液的氧化后沼液的回用入口對(duì)接；d)所述的水解酸化池、厭氧消化反應(yīng)器、沼液氧化池的體積比為2 5 1 0.2 0. 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于厭氧消化反應(yīng)器的進(jìn)料口距反應(yīng)器底部50cm，厭氧消化反應(yīng)器中設(shè)有葉片攪拌器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的沼液氧化池深度不超過IOOOmm ；在沼液氧化裝置中位于沼液進(jìn)料口一端的氧化區(qū)為第一氧化區(qū)， 至少一個(gè)微孔曝氣頭位于第一氧化區(qū)的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的水解酸化反應(yīng)池由2 6個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4之一所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的水解酸化反應(yīng)池的水解酸化液出口高于水解液收集池的收集池最大容納量的設(shè)計(jì)液面， 沼液氧化池的被氧化沼液出料口高于水解酸化池的氧化后沼液的回用入口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的水解液收集池置于地下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的水解酸化液置于地下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 4之一所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的水解酸化反應(yīng)池和沼液氧化池均設(shè)在地下或地上，沼液氧化池的被氧化沼液出料口與水解酸化液的氧化后沼液的回用入口之間均配有壓力泵相互溝通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 4之一所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，其特征在于所述的分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置還包括沼氣處理裝置，所述的沼氣處理裝置由沼氣貯氣罐、脫水塔、脫硫塔、沼氣增壓機(jī)組成，沼氣貯氣罐與厭氧消化反應(yīng)器的沼氣輸出口連接，沼氣貯氣罐、脫水塔、脫硫塔依次串接后，由沼氣增壓機(jī)與沼氣用戶連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分離式兩相厭氧發(fā)酵發(fā)酵裝置，包括水解酸化反應(yīng)裝置、厭氧發(fā)酵裝置、沼氣處理裝置和沼液氧化裝置，其中水解酸化反應(yīng)裝置包括至少兩個(gè)并聯(lián)的水解酸化基本單元的水解酸化反應(yīng)池和水解液收集池；厭氧發(fā)酵裝置為密閉的厭氧消化反應(yīng)器，其底部設(shè)有進(jìn)料口、頂部設(shè)有沼氣輸出口，在總高度80％-90％處設(shè)有沼液溢流口；沼液氧化裝置為沼液氧化池，沼液氧化池中設(shè)有上下錯(cuò)位的折流遮擋板；水解酸化池、厭氧消化反應(yīng)器、沼液氧化池的體積比為2～5∶1∶0.2～0.5。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102260019SQ201110136309
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者葉小梅, 常志州, 徐霄, 杜靜, 毛正榮, 王志榮, 羅永成 申請(qǐng)人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 衢州市土肥與農(nóng)村能源技術(shù)推廣站