一种生物质废弃物连续固态厌氧消化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态厌氧消化及有机废弃物处理技术领域，具体涉及一种生物质废弃物连续固态厌氧消化装置。
【背景技术】
[0002]在人类生产和生活中每天产生大量有机废弃物，目前70%以上的垃圾都是通过填埋方式处理。但是垃圾填埋会产生大量的渗浙液，通过降水、径流等渗入地下污染水源；同时垃圾降解产生大量甲烷、硫化氢等有害气体，严重污染周边环境；并且填埋占地面积广，是对有限的土地资源极大的浪费；此外，填埋处理浪费了相当一部分可回收利用的生物质能源。厌氧消化是处理有机废弃物的有效途径。厌氧消化是指在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下，微生物将有机物转化为甲烷、二氧化碳、无机营养物质和腐殖质的过程。它能够利用有机废弃物含水量高、有机物含量高的特点，在常温、常压下操作。厌氧消化能够减少温室气体的排放，有研究表明，I吨生活垃圾采用厌氧消化方式比堆肥方式处理，产生的二氧化碳的量要少0.2t。厌氧发酵产生的沼气热值高，发电效率高。以我国2000年的垃圾量来估算，大约可以获得25亿m3左右的沼气，其经济效益相当可观。
[0003]固态厌氧消化是近年来研究热点。固态厌氧消化基质浓度高，相比液态厌氧消化，处理量大大提高，处理对象也从工业有机废水拓展到固态有机废弃物，比如农林产品加工残渣、城市生活垃圾、工业有机废弃物等。固态厌氧消化后处理简单，无废水、废渣的排放，有机负荷高，产气率高，占地面积小，投资少，能耗低。因而越来越多的固态厌氧消化工艺应运而生。CN102174587A将混合消化原料的干物质浓度从10%提高到40%，实现更广区间的厌氧消化工程。CN202626179U公开了新型厌氧发酵装置，避免了原料输送时堵塞问题，使之运行稳定、可靠。CN102839119A、CN202576427U通过改善反应罐实现连续进出料、沼液循环大大提高了消化效率。
[0004]固态厌氧消化反应罐取得了显著进步的同时，依然存在一些不足。由于基质是固态，没有或者几乎没有游离水，传质、传热效率低下，反应罐进料不均匀，料层有高有低，出料容易存在死角，消化周期长等问题是制约固态厌氧消化放大和产业化应用的关键。此外，工艺控制条件复杂，发酵设施庞大，不利于管理；为保证混合搅拌均匀，导致能耗高、运行成本高，不利于实现工业化。这些问题都限制了固态厌氧消化的快速发展与应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种结构设计科学、合理的生物质废弃物连续固态厌氧消化装置。该装置可控性强，能连续操作，料层厚度均匀，出料无死角，缩短消化周期，能够有效处理有机废弃物并回收其中的生物质能源。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种生物质废弃物连续固态厌氧消化装置，所述装置包括:带进料口、出料口和沼气出口的反应罐，位于反应罐上方的电动机、传动装置，位于反应罐上部的匀料耙和喷淋装置，设置于反应罐下部的螺旋器和刮料板，连接电动机与螺旋器的中心轴和位于中心轴内部的传动皮带；设置于反应罐底部的落料口和螺旋出料机，设置于螺旋出料机下方的溢流装置，连接溢流装置与喷淋装置的循环泵和管路；在线监测调控反应的控制系统。
[0008]所述的进料口及落料口分别设有进料阀门和出料阀门，保证反应罐的密封性，防止空气进入反应罐。
[0009]所述的电动机与传动装置均位于反应罐体外的顶部，采用填料密封，填料定时更换，必要时可加入润滑油增加其密闭性及填料的使用寿命。
[0010]所述的匀料耙为不锈钢防腐材质，在水平方向接有2?4个桨叶，每个桨叶分布5?10个竖直的耙板。优选地，所述的耙板为倒三角形，与桨叶呈30?90°夹角。所述匀料耙的主要作用是将反应罐内的物料均匀摊平。
[0011]所述的喷淋装置为不锈钢防腐材质，在水平方向接有2?4个桨叶，每个桨叶分布5?10个喷头，喷头可以是雾化喷嘴、扇形喷嘴或螺旋喷嘴，喷淋区域覆盖整个反应罐横截面。所述喷淋装置的主要作用是将渗滤液均匀喷洒在物料上，维持反应罐内厌氧消化条件均一、稳定。
[0012]所述的匀料耙和喷淋装置固定于中心轴上，由电动机带动，水平旋转。优选地，所述的匀料耙可以沿中心轴上下移动，保证不同填充率时料层的平整。
[0013]所述的中心轴为中空结构，传动皮带位于中心轴内部。
[0014]所述的螺旋器和刮料板固定在中心轴上，由电动机、传动装置带动，使其在水平方向绕中心轴旋转，同时螺旋器可以正/反向自转。优选地，2?4个刮料板分布在中心轴底端。进料时所述螺旋器正向旋转同时公转，推动物料均勻分布，当物料进到高位时，所述勻料耙将物料耙平；出料时所述螺旋器反向旋转，一方面减小公转阻力，另一方面将物料集中到反应罐中间，由刮料板将物料送入落料口。
[0015]所述反应罐外部设置有换热装置。所述的换热装置包括多组换热器，可以是电加热也可以是水浴加热，具有换热、控温的作用，保证反应罐在30?80°C。
[0016]所述的溢流装置设有滤网，防止大颗粒消化底物进入管路，管路与循环泵连接，将渗滤液送入喷淋装置。
[0017]所述的反应罐内侧竖直均匀分布物位计和温度监测器。所述物位计和温度监测器的个数可选择2?10个。所述的中心轴外侧亦分布有温度监测器。所述温度监测器为温度自动检测探头，可以实时在线监测温度变化。
[0018]所述的反应罐密闭效果良好。设有氧气报警器，当氧气含量高于一定浓度后，将报警提示，并通入惰性气体(如氮气)排除反应罐内的氧气。
[0019]所述的控制系统在线监测料层高度、氧气含量、温度状况，实时调节换热装置工作，并操控进料、出料以及渗滤液循环过程。
[0020]本发明所述“可以”或“可”表示能够。
[0021]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0022]本发明装置包括反应罐、进出料系统和渗滤液回流系统。所述的进出料系统由罐体外部的电动机驱动，带动顶部匀料耙、喷淋装置和底部螺旋器围绕中心轴公转。所述底部螺旋器围绕中心轴公转的同时可正/反向自转。所述的渗滤液回流系统由循环泵将渗滤液送入罐体上部的喷淋装置，实现均匀喷洒。
[0023]本发明通过监测反应罐内不同部位的温度，采用多组换热器实现对物料的均匀加热，自动控温，保证厌氧消化过程中温度恒定，一般不超过规定温度的±2?:TC。厌氧消化起始阶段，通过物位计监测物料填充高度，利用匀料耙将物料堆填平整，提高反应罐体积利用率。厌氧消化过程结束，需要将消化残渣移出反应罐，底部的螺旋器公转的同时自转，减小了料层阻力，将边缘处残渣提拉至反应罐中心，利用刮料板将残渣移至下料口，实现均匀出料，避免存在出料死角或者出料断层。底部的螺旋出料机进一步将消化残渣送入后续处理阶段。
[0024]本发明将投料到出料的全部工艺集中在一个设备里完成，避免了固态物料输送粘结、堵塞的问题。本装置的动力系统在反应罐上部，解决了多重动密封难题，防止发酵液由于外渗而腐蚀电动机等传动装置。厌氧消化过程反应罐内始终保持正压，渗滤液循环喷淋，保持反应罐内的湿度，为厌氧消化提供良好的环境。
[0025]本发明结构科学、合理、实用，可以做小规模研究，也可扩大至300?600m3的工业应用，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0026]图1是本发明生物质废弃物连续固态厌氧消化装置的结构示意图；
[0027]图2是本发明匀料耙和喷淋装置的俯视图；
[0028]图3是罐底出料结构示意图。
[0029]图中:1-反应罐；2_进料口 ；3_进料阀门；4_电动机；5_传动装置；6_沼气出口 ；7-匀料耙；8_喷淋装置；9_中心轴；10_传动皮带；11_螺旋器；12_刮料板；13_温度监测器；14-换热装置；15-落料口； 16-出料阀门；17-螺旋出料机；18-出料口； 19-滤网；20-溢流装置；21_循环泵；22_管路；23_物位计；24_氧气报警器；25_控制系统。
[0030]下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0031 ] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0032]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:
[0033]如图1、图2、图3所示，本发明提供一种生物质废弃物连续固态厌氧消化的装置。反应罐I为立式圆柱形罐体，上端盖设置有进料口 2、电动机4、沼气出口 6。电动机4与传动装置5连接，带动反应罐I内的匀料耙7、喷淋装置8及螺旋器11和刮料板12。反应罐I底部是落料口 15，落料口 15连接出料阀门16，螺旋出料机17将物料送入后续处理工序。此外，厌氧消化过程中的渗滤液通过溢流装置20收集，经过循环泵21泵入喷淋装置8，实现渗滤液循环。整个反应罐I外部设有换热装置14，维持恒定的反应温度。反应罐I内设有物位计23、温度监测器13及氧气报警器24。所有的监测及操控仪表均在控制系统25显示、调控。所述的进料口 2设有进料阀门3，