市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备。包括破碎机、原料调节池、产酸相发酵罐、出料调节池、产甲烷相发酵罐、废液收集罐、缓冲罐、储气罐等；本发明通过人为的控制，实现了厌氧消化过程中产酸菌和产甲烷菌的分离，提高了系统的发酵效率，同时便于在研究中对产酸菌和产甲烷菌的生化反应过程分别进行监控。调节池可作为污泥预处理的场所，它的设置既能实现对进料性质的控制，又能调节运行负荷和水力停留时间，对于研究的灵活进行十分有利。该系统结构简单合理，易于维护，性能稳定可靠，可模拟市政污泥厌氧消化工程规模化连续生产的工况。
【专利说明】
市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备
技术领域
[0001]本发明涉及一套市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备。
【背景技术】
[0002]2015年，我国年产80%含水率的污泥量约为3500万t，并在以10%-15%的速度持续增长，处理压力巨大。2016年4月，在全国污泥处理处置高峰论坛上，同济大学戴晓虎教授指出:我国未进行任何处置就排放的污泥量可能高达75%以上。市政污泥已成为我国当代社会越来越严重的环境负担。
[0003]市政污泥有如下特点:含水率高，热值较低，流动性大；易生物降解，易腐烂;有机物含量高，富含N、P及各种微量元素;重金属种类及含量较高。上述特点使得目前市场上的污泥处理工艺均存在这样或那样的问题。高有机质含量造成污泥在填埋过程中易产生恶臭和渗滤液等二次污染，严重危害周边环境及地下水源;高含水率致使污泥焚烧要添加大量辅助燃料，大幅增加了处理成本，并产生二噁英等有毒有害气体。高重金属含量导致污泥堆肥产品的使用受限，在市场上“有价无市”。与上述几种工艺相比，利用厌氧消化技术处理政污泥，既能最大限度的减少二次污染，又能产生可作为清洁能源的沼气，有效的实现了固体废物的“减量化、资源化、无害化”。
[0004]市政污泥含有大量的糖、脂肪和蛋白质等易水解的成分，且酸化速度很快，易造成有机酸的过度积累进而对产甲烷过程产生抑制。同时，由于产酸菌和产甲烷菌的生存所需条件(PH、氨氮和碱度等)有很大差别，为避免不同菌种相互之间的负面影响，可人为的控制外部条件，将产酸菌和产甲烷菌分别培养，从而将厌氧消化过程中的产酸阶段和产甲烷阶段分开，形成两相厌氧消化系统。就市政污泥而言，现有的规模化厌氧消化处理工程多为单相系统，稳定性差，水力停留时间长，发酵效率低。市政污泥两相厌氧消化处理装置的开发和研究还停留在小试阶段。因此，为了尽快将更高效的污泥发酵技术应用到规模化生产中，开发一套完整的市政污泥两相厌氧消化的中试系统就显得更为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有污泥发酵技术中的不足，衔接小试研究成果和工业生产应用，提供一套完整的以市政污泥为原料的两相厌氧消化的中试设备。
[0006]为达到以上目标，本发明市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，包括破碎机、原料调节池、产酸相发酵罐、出料调节池、产甲烷相发酵罐、废液收集罐、缓冲罐、储气罐；
[0007]其中，原料经过破碎机破碎后，通过螺杆栗打入原料调节池;原料调节池中搅拌后的物料通过螺杆栗打入产酸相发酵罐7中；产酸相发酵罐上设有气体排放口，所述的气体排放口通过管道与酸相储气罐相连；
[0008]产酸相发酵罐7产生的酸相出料通过出料口将流入出料调节池后通过螺杆栗将其从产甲烷相发酵罐18下部打入罐中，，在产甲烷相发酵罐体中部或中上部一侧侧壁上设有溢流口；随着酸相出料的不断进入以及所述的物料在产甲烷相罐内压力的作用下，物料通过溢流口溢流进入废液收集罐；
[0009]产甲烷相发酵罐所产生的气体通过气体排放口排出到缓冲罐。
[0010]较佳的，在所述的产酸相发酵罐和/或产甲烷相发酵罐内设置有螺旋盘管，所述的螺旋盘管与保温锅炉连接。
[0011]较佳的，在所述的产酸相发酵罐和产甲烷相发酵罐上设置有温度传感器，所述的温度传感器与电控系统连接。
[0012]较佳的，所述的缓冲罐为气浮式缓冲罐；当气浮式缓冲罐被顶起到预定高度时，沼气压缩机启动，将缓冲罐内的气体抽到甲烷储气罐中储存。
[0013]较佳的，所述的原料调节池3和产酸相发酵罐7之间设有避免了产酸相发酵罐7内的物料在罐内压力过大时被逆向压出的液体单向阀。
[0014]较佳的，在所述的原料调节池、产酸相发酵罐、出料调节池和/或产甲烷相发酵罐顶部装有搅拌器，叶片为桨状。
[0015]与现有装置相比，本发明的突出特点是:人为的将产酸过程和产甲烷过程分开，缩短了菌种驯化过程，提高了系统发酵效率。本发明涵盖了市政污泥两相厌氧消化的完整工艺流程所需的全部设备，包括预处理系统、发酵系统、储气系统、温控系统、物料传输系统、电控系统。其工艺设置简单，运行操作方便，投资成本及维护费用低，能够更加灵活的模拟工程应用中污泥两相厌氧发酵的运行情况，对于小试实验结果的验证起到良好的效果。
【附图说明】
[0016]图1是本系统结构示意图。
[0017]图中标号:
[0018]I为破碎机;2为螺杆栗;3为原料调节池;4为搅拌器;5为液体单向阀;6为产酸相进料口 ； 7为产酸相发酵罐;8为螺旋盘管;9为温度传感器；10为压力表;11为安全阀；12为产酸相气体排放口 ； 13为气体流量计；14为产酸相出料口 ； 15为电磁阀；16为出料调节池；17为产甲烷相进料口 ； 18为产甲烷相发酵罐；19产甲烷相气体排放口 ； 20为气体单向阀；21为产甲烷相出料口 ； 22为废液收集罐;23为气体缓冲罐;24为沼气压缩机;25为产甲烷相储气罐;26为产酸相储气罐
【具体实施方式】
[0019]下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
[0020]图1所示为本发明市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备的系统结构示意图。如图1所示，原料经过破碎机I处理后，使用螺杆栗2打入原料调节池3。根据不同水力停留时间和进料负荷下所需要的进料体积要求或根据原料的具体性质，向原料调节池3中添加水或预处理试剂，再用搅拌器4搅匀。
[0021]经预处理后，用螺杆栗2将物料通过进料口6打入产酸相发酵罐7中。原料调节池3和产酸相发酵罐7之间设有液体单向阀5，避免了产酸相发酵罐7内的物料在罐内压力过大时被逆向压出。通过对进料量和PH值的控制，使产酸相发酵罐7中的物料一直维持在水解发酵阶段，并定时使用搅拌器4搅拌。
[0022]产酸相发酵罐所产生的气体通过气体排放口12排出，并经过气体流量计13，最终达到酸相储气罐26内储存。
[0023]在系统连续运行时，产酸相发酵罐每天进料的同时也保持相同体积的出料。当电磁阀15打开时，物料会在重力的作用下通过出料口 14流入出料调节池16。这时可以检测并按照研究的具体要求调节酸相出料的PH值、氨氮等参数。
[0024]根据不同水力停留时间和进料负荷下所需要的进料体积要求，向出料调节池16中添加水，再用搅拌器4搅匀后，用螺杆栗2将酸相出料通过进料口 17打入产甲烷相发酵罐18中，与此同时在罐内压力的作用下，物料通过溢流口 21溢流进入废液收集罐。
[0025]同样通过对进料量和pH值的控制，定时搅拌，使产甲烷相发酵罐18中的物料一直维持在产甲烷阶段，进而达到从单相厌氧消化向两相厌氧消化的分离。产甲烷相发酵罐所产生的气体通过气体排放口 19排出，并经过气体流量计13到达缓冲罐23。
[0026]随着气量的增加，缓冲罐23会被顶起，当其浮起高度接触到沼气压缩机24的开关时，压缩机24启动，将缓冲罐23内的气体抽到甲烷储气罐25中储存。这就在负荷高，产气量大时对储气罐25有一个保护作用。两个发酵罐内都用温度传感器9来监控内部温度，当其低于设定温度时，保温锅炉启动，通过离心栗将保温水打入到罐体内部螺旋盘管内，达到保温效果。
[0027]当理解的是，本发明的具体实施例仅是出于示例性说明的目的，其不以任何方式限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，其特征在于:包括破碎机、原料调节池、产酸相发酵罐、出料调节池、产甲烷相发酵罐、废液收集罐、缓冲罐、储气罐； 其中，原料经过破碎机破碎后，通过螺杆栗打入原料调节池;原料调节池中搅拌后的物料通过螺杆栗打入产酸相发酵罐7中；产酸相发酵罐上设有气体排放口，所述的气体排放口通过管道与酸相储气罐相连； 产酸相发酵罐7产生的酸相出料通过出料口将流入出料调节池后通过螺杆栗将其从产甲烷相发酵罐18下部打入罐中，，在产甲烷相发酵罐体中部或中上部一侧侧壁上设有溢流口；随着酸相出料的不断进入以及所述的物料在产甲烷相罐内压力的作用下，物料通过溢流口溢流进入废液收集罐； 产甲烷相发酵罐所产生的气体通过气体排放口排出到缓冲罐。2.如权利要求1所述的市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，其特征在于:在所述的产酸相发酵罐和/或产甲烷相发酵罐内设置有螺旋盘管，所述的螺旋盘管与保温锅炉连接。3.如权利要求1所述的市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，其特征在于:在所述的产酸相发酵罐和产甲烷相发酵罐上设置有温度传感器，所述的温度传感器与电控系统连接。4.如权利要求1所述的市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，其特征在于:所述的缓冲罐为气浮式缓冲罐；当气浮式缓冲罐被顶起到预定高度时，沼气压缩机启动，将缓冲罐内的气体抽到甲烷储气罐中储存。5.如权利要求1所述的市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，其特征在于:所述的原料调节池3和产酸相发酵罐7之间设有避免了产酸相发酵罐7内的物料在罐内压力过大时被逆向压出的液体单向阀。6.根据权利要求书I所述的市政污泥两相厌氧消化产沼气的中试设备，其特征在于:在所述的原料调节池、产酸相发酵罐、出料调节池和/或产甲烷相发酵罐顶部装有搅拌器，叶片为桨状。
【文档编号】C02F11/04GK105967482SQ201610493904
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】王龙, 程寒飞, 詹茂华
【申请人】中冶华天工程技术有限公司