当进料结束，进料阀门3关闭，保证反应罐I密封。所述的匀料耙7设有2?4个桨叶，每个桨叶分布5?10个竖直的耙板。匀料耙7围绕中心轴9旋转，同时可以升降，随不同的物料高度上下移动。所述的反应罐I内侧均匀分布2?10个物位计23，监测物料高度，以此为依据调整匀料耙7的位置，使反应罐I内料层厚度均匀，保证反应罐I内不同位置消化进程一致，提高发酵效率。所述的中心轴9为中空结构，内设传动皮带10，通过传动装置5带动反应罐I底部的螺旋器11，使螺旋器11匀速可控速自转。这样螺旋器11将反应罐I边缘的物料输送至螺旋器11根部，另一方面，自转减少了螺旋器11绕中心轴9公转时的阻力，降低能耗，减少运营成本。所述的刮料板12固定在中心轴9底端，设置2?4个，将螺旋器11根部集中的物料推入落料口 15，此时出料阀门16打开。所述的溢流装置20设有滤网19，分离发酵残渣中的固体和渗滤液。溢流装置20内设有pH计，当pH低于7时，通过控制系统25向渗滤液中加入缓冲物质(碳酸钠、氢氧化钠、石灰水等)，调节PH至7.5，然后开启循环系统。渗滤液通过循环泵21进入管路22，最后到达喷淋装置8。所述的喷淋装置8设有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，喷淋装置8围绕中心轴9水平旋转，喷洒面积覆盖整个反应罐I的横截面。通过设置溢流装置20，避免厌氧消化过程中产生大量污水，保证消化过程在固态条件下进行。通过循环渗滤液，一方面改善反应罐I内部的pH、菌种浓度，防止酸化；另一方面保持反应罐I内应有的湿度，促进细菌生长繁殖，为厌氧消化提供有利环境。所述的换热装置14包括多组换热器，换热器组间并联，位于反应罐I内部底部和侧壁或者反应罐I外部的侧壁。换热装置14可以是电加热也可以是水浴控温，保证反应罐I温度在30?80°C。反应罐I内部侧壁和中心轴侧壁设置多个温度监测器13，实时测量不同位置的温度，当局部温度降低时该位置的换热器组开始加热。当局部温度过高时，该位置的换热器组开始散热。即使在不同地域、不同季节反应罐I内温度仍然保持恒定，一般不超过规定温度的±2?3°C。所述的反应罐I密闭效果良好，顶部设有氧气报警器24，当氧气含量高于一定浓度后，将报警提示，启动控制系统上的开关，向反应罐I内通入惰性气体(如氮气)排除罐内的氧气。发酵罐为钢结构或钢筋混凝土结构，内衬防腐材料。实际安装时，结合发酵规模大小决定材质。本发明可以与对有机废弃物进行预处理的分选、粉碎装置以及对沼渣压滤与制肥装置和沼气排出与净化装置等设备配套使用。
[0034]在应用过程中，物料经过筛选、粉碎等预处理后，在前处理设备中与活性污泥混合均匀，并调节PH值到合适的范围，为后续的水解发酵提供适宜的条件。进料阶段，控制系统25打开进料阀门3，开启换热装置14，开始进料，此时出料阀门16关闭，螺旋器11正向自转，推动物料均匀分布，当物料进到高位时，根据物位计23显示的物料高度，调整反应罐I内匀料耙7的高度，一边进料一边转动，摊平物料。同时反应罐I内通入惰性气体，排除反应罐I内的空气。当物料超过一定高度后，停止进料，关闭进料阀门3。厌氧消化过程中，产生的渗滤液流入溢流装置20，控制系统25开启循环泵21，将渗滤液泵入喷淋装置8，喷淋装置8 一边喷洒一边旋转，使渗滤液均匀喷覆到物料上。溢流装置20内有pH计，当pH低于7时，通过控制系统25向渗滤液中加入缓冲物质(碳酸钠、氢氧化钠、石灰水等)，调节PH至7.5，然后开启循环系统。厌氧消化产生的沼气通过沼气出口 6进入后续收集、净化装置。出料阶段，开启出料阀门16，开启螺旋器11，螺旋器11反向自转将物料集中到反应罐I中间，随后刮料板12将物料送入落料口 15，由螺旋出料机17送出反应罐I。
[0035]采用本发明所述的固态厌氧消化反应装置进行有机废弃物处理，不仅能够均匀进出料，保证物料厚度一致，而且能够减少工作量，降低人工投入。本装置气密性良好，可实现连续或半连续操作。就厌氧消化过程而言，渗滤液循环，使反应罐内维持良好的pH值、菌种浓度，有效地缩短了厌氧消化时间，提高沼气产量。此外，该装置可以扩大至工业规模的反应罐，进一步实现市场化、商业化应用。
[0036]本发明有效解决了固态厌氧消化过程中物料传输困难、进出料易堵、物料混合不均、料层厚度不均等导致固态厌氧消化效率低的难题。同时，渗滤液回流提高菌种浓度，维持反应适当的湿度。通过强化传质过程，有效保证厌氧消化连续、稳定的运行。
[0037]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0038]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0039]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0040]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种生物质废弃物连续固态厌氧消化装置，其特征在于，所述装置包括:带进料口(2)、出料口(18)和沼气出口(6)的反应罐(I)，位于反应罐⑴上方的电动机(4)、传动装置(5)，位于反应罐(I)上部的匀料耙(7)和喷淋装置(8)，设置于反应罐(I)下部的螺旋器(11)和刮料板(12)，连接电动机(4)与螺旋器(11)的中心轴(9)和位于中心轴(9)内部的传动皮带(10);设置于反应罐(I)底部的落料口(15)和螺旋出料机(17)，设置于螺旋出料机(17)下方的溢流装置(20)，连接溢流装置(20)与喷淋装置(8)的循环泵(21)和管路(22);在线监测调控反应的控制系统(25)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的进料口(2)及落料口(15)处分别设有进料阀门(3)和出料阀门(16)。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的匀料耙(7)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。4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述的喷淋装置(8)在水平方向接有2?4个桨叶，每个桨叶分布5?10个喷头，喷淋区域覆盖整个反应罐(I)横截面；优选地，所述喷头为雾化喷嘴、扇形喷嘴或螺旋喷嘴。5.根据权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于，所述的匀料耙(7)和喷淋装置(8)固定于中心轴(9)上，由电动机(4)带动，水平旋转；优选地，所述的匀料耙(7)可以沿中心轴(9)上下移动。6.根据权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述的螺旋器(11)和刮料板(12)固定在中心轴(9)上，由电动机(4)、传动装置(5)带动，使其在水平方向绕中心轴(9)旋转，同时螺旋器(11)可正/反向自转；优选地，2?4个刮料板(12)分布在中心轴(9)底端。7.根据权利要求1-6之一所述的装置，其特征在于，所述反应罐(I)外部设置有换热装置(14);优选地，所述的换热装置(14)包括多组换热器，为电加热或水浴加热形式。8.根据权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，所述的溢流装置(20)设有滤网(19);优选地，所述的溢流装置(20)内设有pH计。9.根据权利要求1-8之一所述的装置，其特征在于，所述的反应罐(I)内侧竖直均匀分布物位计(23)和温度监测器(13)，所述的中心轴(9)外侧亦分布有温度监测器(13);优选地，所述温度监测器(13)为温度自动检测探头。10.根据权利要求1-9之一所述的装置，其特征在于，所述的反应罐(I)内部设有氧气报警器(24)，当氧气含量高于一定浓度后，将报警提示，并通入惰性气体排除反应罐(I)内的氧气。
【专利摘要】本发明涉及一种生物质废弃物连续固态厌氧消化装置。该装置包括反应罐、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。所述底部的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。本发明有效解决了固态厌氧消化过程中物料传输困难、进出料易堵、物料混合不均、料层厚度不均等导致固态厌氧消化效率低的难题。同时，渗滤液回流提高菌种浓度，维持反应适当的湿度。通过强化传质过程，有效保证厌氧消化连续、稳定的运行。
【IPC分类】C12M1/02, C12M1/107, C12M1/34, C12M1/36
【公开号】CN105087366
【申请号】CN201410252778
【发明人】张志凯, 李攀, 袁绍生, 许光文
【申请人】中国科学院过程工程研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年6月9日