一种环中环一体化厌氧发酵反应装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，包括：第一匀浆池和第二匀浆池，用于将原始物料进行初步的混合，外环发酵罐，用于将匀浆池混合均匀后的物料进行第一级发酵；设置在外环发酵罐内部的内环发酵罐，用于将外环发酵罐内完成第一级发酵的物料进行第二级发酵；环中环加热进水管；环中环加热出水管；第一混合流体输送泵和第二混合流体输送泵。本发明能够节省发酵系统的占地面积，缩短管道长度，保证发酵罐体内物料的流动性，使发酵罐内物料搅拌均匀，并能实现各发酵罐内各自物料自循环以及各个发酵罐之间的物料调配。
【专利说明】
一种环中环一体化厌氧发酵反应装置
技术领域
[0001]本发明属于厌氧发酵系统领域，涉及一种环中环一体化厌氧发酵反应装置。
【背景技术】
[0002]通常情况下，两级厌氧发酵工艺由两个发酵池串联运行，物料首先进入一级发酵池，然后再排入二级发酵池。一级发酵池中设置搅拌和加热以及机器设备，沼液中的有机物分解主要在一级发酵池中完成，二级发酵池不设搅拌和加热，而是利用一级发酵池排出沼液余热继续发酵。
[0003]由于两级发酵池串联会导致占地面积较大，项目投资较大;输送管路较长，容易发生物料堵塞；由于池壁表面散热面积较大，保温性能较差;且传统的发酵罐采用中心搅拌或单向多点搅拌，处理物料含固率在8%以下，当物料含固率高于8%时，会导致搅拌的均匀性较差，容易形成死角；当需要维护时，需要完全停止厌氧系统，清空罐体，维护完毕后，系统需要重新启动，是目前厌氧发酵系统中的共同缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是节省发酵系统的占地面积，缩短管道长度，保证发酵罐体内物料的流动性，使发酵罐内物料搅拌均匀，并能实现各发酵罐内各自物料自循环以及各个发酵罐之间的物料调配。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，包括:
第一匀浆池51和第二匀浆池78，用于将原始物料进行初步的混合，第一匀浆池51包括与其顶部的匀浆池沼气产气区相连通的第一匀浆池回流管58和与其底部连通的第一匀浆池出料管44，第二匀浆池78包括与其顶部的匀浆池沼气产气区相连通的第二匀浆池回流管79和与其底部连通的第二匀浆池出料管80;
外环发酵罐I，用于将匀浆池混合均匀后的物料进行第一级发酵，其包括与外环发酵罐I的顶部的外环沼气产气区3相连通的外环进料管64、与外环发酵罐I的底部连通的外环出料管40以及设置在外环发酵罐I内部的外环加热管26;
设置在外环发酵罐I内部的内环发酵罐19，用于将外环发酵罐I内完成第一级发酵的物料进行第二级发酵，其包括覆盖在内环发酵罐19顶端并与内环物料液位7间形成内环沼气产气区8的沼气储气柜6、与内环发酵罐19的顶部的内环沼气产气区8相连通的内环进料管9、与内环发酵罐19的底部连通的内环出料管41以及设置在内环发酵罐19内部的内环加热管36，内环发酵罐19的外壁设置在内环发酵罐19与外环发酵罐I之间，用于形成内环发酵罐19的发酵空间和外环发酵罐I的发酵空间；
环中环加热进水管61，其分别与外环加热管26和内环加热管36连通，用于向外环加热管26和内环加热管36内通入用于加热的热水；
环中环加热出水管62，其分别与外环加热管26和内环加热管36连通，用于接收外环加热管26和内环加热管36排出的热水；
第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76，第一混合流体输送栗42包括第一混合流体输送栗出料口 43，第二混合流体输送栗76包括第二混合流体输送栗出料口 77，第一混合流体输送栗出料口 43与第二混合流体输送栗出料口 77之间通过管道连通，其中，第一匀浆池回流管58和第二匀浆池回流管79的进料口分别与第一混合流体输送栗出料口 43相连通，第一匀浆池出料管44和第二匀浆池出料管80分别与第一混合流体输送栗42的进料口相连通;外环出料口 40和内环出料口 41分别与第二混合流体输送栗76的进料口相连通，内环进料管9和外环进料管64分别与第二混合流体输送栗出料口 77相连通。
[0006]进一步地，第一匀浆池回流管58、第二匀浆池回流管79、内环进料管9和外环进料管64上均设置有流量调节阀，用于控制管路内的物料流量。
[0007]进一步地，第一混合流体输送栗出料口43和第二混合流体输送栗出料口 77之间的连通管道上设置有流量调节阀，用于控制第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76之间的物料流动。
[0008]进一步地，第一匀浆池51和第二匀浆池78分别还包括设置在匀浆池内部的匀浆池搅拌装置，其包括固定在匀浆池底部的匀浆池搅拌器固定底板46、能转动地安装在匀浆池搅拌器固定底板46上的匀浆池搅拌器导杆45以及能滑动地安装在匀浆池搅拌器导杆45上的匀浆池搅拌器47。
[0009]进一步地，外环发酵罐I还包括多个设置在外环发酵罐I内部并沿外环发酵罐I圆周方向分布的外环搅拌装置，其包括固定在外环发酵罐I底部的外环搅拌导杆固定底板34、能转动地安装在外环搅拌导杆固定底板34上的外环搅拌器导杆24以及能滑动地安装在外环搅拌器导杆24上的外环搅拌器25。
[0010]进一步地，内环发酵罐19还包括多个设置在内环发酵罐19内部并沿内环发酵罐19圆周方向分布的内环搅拌装置，其包括固定在内环发酵罐19底部的内环搅拌导杆固定底板37、能转动地安装在内环搅拌导杆固定底板37上的内环搅拌器导杆15以及能滑动地安装在内环搅拌器导杆15上的内环搅拌器16;内环搅拌装置位于内环发酵罐19的中心和其内侧壁之间。
[0011]进一步地，还包括设置在匀浆池顶端的匀浆池服务平台54，用于控制匀浆池搅拌装置和作为匀浆池内沼气的出口通道。
[0012]进一步地，还包括设置在外环发酵罐I顶端的外环服务平台21，用于控制外环发酵罐I内设置的外环搅拌装置和作为外环发酵罐内沼气的出口通道。
[0013]进一步地，还包括设置在内环发酵罐19顶端的内环服务平台12，用于控制内环发酵罐I内设置的内环搅拌装置和作为内环发酵罐内沼气的出口通道。
[0014]有益效果:
本发明与现有技术相比，具有以下优点:
I)节省占地面积，减少土地成本。
[0015]2)物料进料和出料的管路可以明显缩短，减少管道成本，降低管道堵塞的风险。
[0016]3)外环发酵罐I外壁通常带有保温层，内环发酵罐19外壁与外环发酵罐I内壁共壁，系统的散热面积小，保温效果好，可以明显节省能耗。
[0017]4)外环发酵罐I与内环发酵罐19两级发酵系统改变了传统中心搅拌的形式，采用多点式潜水搅拌系统，外环发酵罐I的罐体结构为环状，当搅拌器进行搅拌时，外环发酵罐内将形成环形推流式流态，同时也存在完全混合式流态，因此外环发酵罐I内为推流式和完全混合式流态并存的形式；内环发酵罐19内为完全混合式流态。上述形成的流态使搅拌更加充分、均匀，有效避免出现死角。
[0018]5)外环发酵罐1、内环发酵罐19、第一匀浆池51和/或第二匀浆池78通过第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76调配物料，工艺可以实现灵活调整。系统出现问题时，不必清空罐体，生物系统恢复较快。
[0019]6)通过第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76实现各个罐体独立自循环:匀浆池通过匀浆池出料口到匀浆池回流口 ；外环发酵罐通过外环出料口到外环进料口 ；内环发酵罐通过内环出料口到内环进料管。目的是使沉淀在各个罐体底部的高含固率物料被栗送到液面顶部，促使罐体底部沉淀物料与顶部物料均匀混合。
[0020]7)通过第一混合流体输送栗42和/或第二混合流体输送栗76将外环发酵罐I或内环发酵罐19内的发酵液输送到匀浆池，将部分已经发酵过的沼液回流至匀浆池，对高浓度物料进行稀释。同时，回流的厌氧菌和较高温度的沼液也可以促进水解作用。
[0021]8)通过第一混合流体输送栗42和/或第二混合流体输送栗76将匀浆池的物料直接输送到内环发酵罐19，当匀浆池负荷较高时，可将部分已水解后物料直接栗送至内环发酵罐19，使内环中大量的厌氧菌得到充足的营养物质。
【附图说明】
[0022 ]图1为本发明的环中环一体化厌氧发酵反应装置示意图；
图2为本发明的环中环一体化厌氧发酵反应装置俯视图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0025]本发明中所述的流态是指流体在管内流动的形态。
[0026]本发明附图中的附图标记为:外环发酵罐I，外环沼气产气区3，沼气储气柜6，内环沼气产气区8，内环进料管9，内环储气柜中心柱11，内环服务平台12，环中环产气管道14，内环搅拌导杆15，内环搅拌器16，内环发酵罐19，外环服务平台20，外环保温层23，外环搅拌器导杆24，外环搅拌器25，外环搅拌导杆固定底板34，内环搅拌导杆固定底板，内环储气柜中心柱底座38，外环出料口 40，内环出料口 41，第一混合流体输送栗42，第一混合流体输送栗出料口 43，第一匀浆池出料管44，匀浆池搅拌器导杆45，匀浆池搅拌器固定底板46，匀浆池搅拌器47，匀浆池51，匀浆池沼气产气区53，匀浆池服务平台54，匀浆池产气管道57，匀浆池回流管58，匀浆池进料口 59，环中环加热进水管61，环中环加热出水管62，外环进料管64，第二混合流体输送栗76，第二混合流体输送栗出料口 77，第二匀浆池78，第二匀浆池回流管79，第二匀浆池出料管80。
[0027 ]如图1和2所示，本发明的环中环一体化厌氧发酵反应装置，包括:
第一匀浆池51和第二匀浆池78，用于将原始物料进行初步的混合，第一匀浆池51包括与其顶部的匀浆池沼气产气区相连通的第一匀浆池回流管58和与其底部连通的第一匀浆池出料管44，第二匀浆池78包括与其顶部的匀浆池沼气产气区相连通的第二匀浆池回流管79和与其底部连通的第二匀浆池出料管80;
外环发酵罐I，用于将匀浆池混合均匀后的物料进行第一级发酵，其包括与外环发酵罐I的顶部的外环沼气产气区3相连通的外环进料管64、与外环发酵罐I的底部连通的外环出料管40以及设置在外环发酵罐I内部的外环加热管26;
设置在外环发酵罐I内部的内环发酵罐19，用于将外环发酵罐I内完成第一级发酵的物料进行第二级发酵，其包括覆盖在内环发酵罐19顶端并与内环物料液位7间形成内环沼气产气区8的沼气储气柜6、与内环发酵罐19的顶部的内环沼气产气区8相连通的内环进料管
9、与内环发酵罐19的底部连通的内环出料管41以及设置在内环发酵罐19内部的内环加热管36，内环发酵罐19的外壁设置在内环发酵罐19与外环发酵罐I之间，用于形成内环发酵罐19的发酵空间和外环发酵罐I的发酵空间；
环中环加热进水管61，其分别与外环加热管26和内环加热管36连通，用于向外环加热管26和内环加热管36内通入用于加热的热水；
环中环加热出水管62，其分别与外环加热管26和内环加热管36连通，用于接收外环加热管26和内环加热管36排出的热水；
第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76，第一混合流体输送栗42包括第一混合流体输送栗出料口 43，第二混合流体输送栗76包括第二混合流体输送栗出料口 77，第一混合流体输送栗出料口 43与第二混合流体输送栗出料口 77之间通过管道连通，其中，第一匀浆池回流管58和第二匀浆池回流管79的进料口分别与第一混合流体输送栗出料口 43相连通，第一匀浆池出料管44和第二匀浆池出料管80分别与第一混合流体输送栗42的进料口相连通;外环出料口 40和内环出料口 41分别与第二混合流体输送栗76的进料口相连通，内环进料管9和外环进料管64分别与第二混合流体输送栗出料口 77相连通。
[0028]为了控制管路内的物料流量，在第一匀浆池回流管58、第二匀浆池回流管79、内环进料管9和外环进料管64上均设置有流量调节阀。
[0029]为了控制第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76之间的物料流动，第一混合流体输送栗出料口 43和第二混合流体输送栗出料口 77之间的连通管道上设置有流量调节阀。
[0030]第一匀浆池51和第二匀浆池78分别还包括设置在匀浆池内部的匀浆池搅拌装置，其包括固定在匀浆池底部的匀浆池搅拌器固定底板46、能转动地安装在匀浆池搅拌器固定底板46上的匀浆池搅拌器导杆45以及能滑动地安装在匀浆池搅拌器导杆45上的匀浆池搅拌器47。
[0031]外环发酵罐I还包括多个设置在外环发酵罐I内部并沿外环发酵罐I圆周方向分布的外环搅拌装置，其包括固定在外环发酵罐I底部的外环搅拌导杆固定底板34、能转动地安装在外环搅拌导杆固定底板34上的外环搅拌器导杆24以及能滑动地安装在外环搅拌器导杆24上的外环搅拌器25。
[0032]内环发酵罐19还包括多个设置在内环发酵罐19内部并沿内环发酵罐19圆周方向分布的内环搅拌装置，其包括固定在内环发酵罐19底部的内环搅拌导杆固定底板37、能转动地安装在内环搅拌导杆固定底板37上的内环搅拌器导杆15以及能滑动地安装在内环搅拌器导杆15上的内环搅拌器16;内环搅拌装置位于内环发酵罐19的中心和其内侧壁之间。
[0033]还包括设置在匀浆池顶端的匀浆池服务平台54，用于控制匀浆池搅拌装置和作为匀浆池内沼气的出口通道。
[0034]还包括设置在外环发酵罐I顶端的外环服务平台21，用于控制外环发酵罐I内设置的外环搅拌装置和作为外环发酵罐内沼气的出口通道。
[0035]还包括接设置在内环发酵罐19顶端的内环服务平台12，用于控制内环发酵罐I内设置的内环搅拌装置和作为内环发酵罐内沼气的出口通道。
[0036]环中环两级一体化厌氧发酵反应装置。第一级为外环发酵罐，外环发酵罐I要进行保温处理。第二级为内环发酵罐19，内环发酵罐19可以做顶盖或者沼气储气柜6。在厌氧发酵过程中，物料通过栗送系统将物料从匀浆池底部的匀浆池出料口，输送到顶部外环进料口 64进入到外环发酵罐I，通过外环搅拌器25的推流搅拌，形成环形的流态，充分发酵产气。在停留足够的时间后系统会通过栗送系统将物料从外环发酵罐I的底部外环出料管40送入内环发酵罐19顶部内环进料管9，内环发酵罐19是完全混合式设计，在外环发酵罐I 一级发酵罐没有发酵完全的物料在内环发酵罐19继续发酵产气，达到充分发酵产气的效果。物料从匀浆池到外环发酵罐I，从外环发酵罐I到内环发酵罐19，从内环发酵罐19到沼渣沼液排放口 71，均通过栗送系统进行输送，且流态均为上进下出。栗送系统包括第一混合流体输送栗42和第二混合流体输送栗76。
[0037]作为一种优选方式，外环发酵罐I的顶部低于内环发酵罐19的顶部，外环发酵罐I的顶部可以选择为混凝土或钢顶，内环发酵罐19的顶部可以为敞开式，并在内环发酵罐19的顶部密封安装一体化储气柜6。
[0038]外环服务平台、内环服务平台和匀浆池服务平台是发酵系统中唯一对设备进行不停车维护的进出通道，并且是发酵系统中唯一的沼气安全出气通道。
[0039]设置在外环发酵罐I顶部的外环服务平台20和内环发酵罐19顶部的内环服务平台12，在环中环厌氧发酵系统正常生产运行工况下对罐体内搅拌器进行检查和维护时，通过将搅拌器起吊到服务平台内部进行检修即可，将搅拌器起吊到服务平台内部时，服务平台底部可以通过密封门将服务平台与发酵罐进行隔离，搅拌器的检查和维护工作在服务平台内部进行即可。
[0040]外环发酵罐I内的物料在搅拌器的推力下，始终保持环绕内环罐体的外壁运动。
[0041]根据地区气候差异，本发明的环中环一体化厌氧发酵反应装置可以分为全地下、半地下、全地上建造。
[0042]上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，包括: 第一匀浆池(51)和第二匀浆池(78)，用于将原始物料进行初步的混合，所述第一匀浆池(51)包括与其顶部的匀浆池沼气产气区相连通的第一匀浆池回流管(58)和与其底部连通的第一匀浆池出料管(44)，所述第二匀浆池(78)包括与其顶部的匀浆池沼气产气区相连通的第二匀浆池回流管(79)和与其底部连通的第二匀浆池出料管(80); 外环发酵罐(I)，用于将匀浆池混合均匀后的物料进行第一级发酵，其包括与外环发酵罐(I)的顶部的外环沼气产气区(3)相连通的外环进料管(64)、与外环发酵罐(I)的底部连通的外环出料管(40)以及设置在外环发酵罐(I)内部的外环加热管(26); 设置在外环发酵罐(I)内部的内环发酵罐(19)，用于将外环发酵罐(I)内完成第一级发酵的物料进行第二级发酵，其包括覆盖在内环发酵罐(19)顶端并与内环物料液位(7)间形成内环沼气产气区(8)的沼气储气柜(6)、与内环发酵罐(19)的顶部的内环沼气产气区(8)相连通的内环进料管(9)、与内环发酵罐(19)的底部连通的内环出料管(41)以及设置在内环发酵罐(19)内部的内环加热管(36)，所述内环发酵罐(19)的外壁设置在内环发酵罐(19)与外环发酵罐(I)之间，用于分别形成内环发酵罐(19)的发酵空间和外环发酵罐(I)的发酵空间； 环中环加热进水管(61)，其分别与外环加热管(26)和内环加热管(36)连通，用于向外环加热管(26)和内环加热管(36)内通入用于加热的热水； 环中环加热出水管(62)，其分别与外环加热管(26)和内环加热管(36)连通，用于接收外环加热管(26)和内环加热管(36)排出的热水； 第一混合流体输送栗(42)和第二混合流体输送栗(76)，所述第一混合流体输送栗(42)包括第一混合流体输送栗出料口(43)，所述第二混合流体输送栗(76)包括第二混合流体输送栗出料口(77)，所述第一混合流体输送栗出料口(43)与第二混合流体输送栗出料口(77)之间通过管道连通，其中，所述第一匀浆池回流管(58)和第二匀浆池回流管(79)的进料口分别与第一混合流体输送栗出料口(43)相连通，第一匀浆池出料管(44)和第二匀浆池出料管(80)分别与第一混合流体输送栗(42)的进料口相连通;所述外环出料口(40)和内环出料口(41)分别与第二混合流体输送栗(76)的进料口相连通，所述内环进料管(9)和外环进料管(64)分别与第二混合流体输送栗出料口( 77)相连通。2.根据权利要求1所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，所述第一匀浆池回流管(58)、第二匀浆池回流管(79)、内环进料管(9)和外环进料管(64)上均设置有流量调节阀，用于控制管路内的物料流量。3.根据权利要求1所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，所述第一混合流体输送栗出料口(43)和第二混合流体输送栗出料口(77)之间的连通管道上设置有流量调节阀，用于控制第一混合流体输送栗(42)和第二混合流体输送栗(76)之间的物料流动。4.根据权利要求1所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，所述第一匀浆池(51)和第二匀浆池(78)分别还包括设置在匀浆池内部的匀浆池搅拌装置，其包括固定在匀浆池底部的匀浆池搅拌器固定底板(46)、能转动地安装在匀浆池搅拌器固定底板(46)上的匀浆池搅拌器导杆(45)以及能滑动地安装在匀浆池搅拌器导杆(45)上的匀浆池搅拌器(47)。5.根据权利要求1-4所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，所述外环发酵罐(I)还包括多个设置在外环发酵罐(I)内部并沿外环发酵罐(I)圆周方向分布的外环搅拌装置，其包括固定在外环发酵罐(I)底部的外环搅拌导杆固定底板(34)、能转动地安装在外环搅拌导杆固定底板(34)上的外环搅拌器导杆(24)以及能滑动地安装在外环搅拌器导杆(24)上的外环搅拌器(25)。6.根据权利要求1-5所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，所述内环发酵罐(19)还包括多个设置在内环发酵罐(19)内部并沿内环发酵罐(19)圆周方向分布的内环搅拌装置，其包括固定在内环发酵罐(19)底部的内环搅拌导杆固定底板(37)、能转动地安装在内环搅拌导杆固定底板(37)上的内环搅拌器导杆(15)以及能滑动地安装在内环搅拌器导杆(15)上的内环搅拌器(16);所述内环搅拌装置位于内环发酵罐(19)的中心和其内侧壁之间。7.根据权利要求4所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，还包括设置在匀浆池顶端的匀浆池服务平台(54)，用于控制匀浆池搅拌装置和作为匀浆池内沼气的出口通道。8.根据权利要求5所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，还包括设置在外环发酵罐(I)顶端的外环服务平台(21)，用于控制外环发酵罐(I)内设置的外环搅拌装置和作为外环发酵罐内沼气的出口通道。9.根据权利要求6所述的一种环中环一体化厌氧发酵反应装置，其特征在于，还包括设置在内环发酵罐(19)顶端的内环服务平台(12)，用于控制内环发酵罐(I)内设置的内环搅拌装置和作为内环发酵罐内沼气的出口通道。
【文档编号】C12M1/107GK106010944SQ201610548828
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】张秉志
【申请人】张秉志