一种箱式厌氧干发酵反应器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于：它包括反应器主体、气体收集装置、沼液回流装置、测温装置和保温装置；反应器主体包括发酵室、储液室和填料储存箱，发酵室和储液室分别设置在反应器主体上部和下部，填料储存箱设置在反应器主体内发酵室和储液室之间；发酵室顶部活动设置一顶盖，顶盖上开设有沼气出口、测温孔和若干沼液入口；储液室底部的侧壁上开设沼液出口，沼液出口处设置固液分离装置；气体收集装置通过沼气出口与发酵室连接；沼液回流装置通过沼液入口和沼液出口分别与发酵室和储液室连接；测温装置通过测温孔测量发酵室内的温度，保温装置实时调节反应器主体内的温度。
【专利说明】一种箱式厌氧干发酵反应器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沼气生产装置，特别是关于一种禽畜粪便和秸杆的箱式厌氧干发酵反应器。
【背景技术】
[0002]厌氧干发酵是指干物质含量为20%?40%的原料经厌氧发酵生成沼气的过程。厌氧干发酵制沼气技术是处理禽畜粪便、农作物秸杆和城市垃圾等有机废弃物的有效途径，与湿发酵相比，它具有含水量较少、反应过程中不会产生污水、运行能耗低、能源效率高、发酵后的剩余物可直接作为有机肥利用等优点。现有的干发酵反应器虽然都能处理干物质浓度较高的禽畜粪便和秸杆等有机废弃物，但由于传质困难致使发酵过程中大面积酸化而导致沼气产量低，且禽畜粪便作为发酵底物时容易导致氨抑制的发生。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够避免氨抑制发生且发酵效率高的箱式厌氧干发酵反应器。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:它包括反应器主体、气体收集装置、沼液回流装置、测温装置和保温装置；所述反应器主体包括发酵室、储液室和填料储存箱，所述发酵室设置在所述反应器主体上部，所述发酵室采用长方体结构，其顶部活动设置一顶盖，所述顶盖上开设有沼气出口、测温孔和若干沼液入口 ；所述储液室设置在所述反应器主体下部，所述储液室采用截面为直角三角形的三棱柱结构，其斜面作为所述反应器主体的底面，其底部的侧壁上开设沼液出口 ；在所述储液室内所述沼液出口处设置固液分离装置；所述填料储存箱设置在所述反应器主体内所述发酵室和储液室之间，所述填料储存箱内放满填料，所述发酵室中的沼液能够渗入所述储液室中；所述气体收集装置通过所述沼气出口与所述发酵室连接；所述沼液回流装置通过所述沼液入口和所述沼液出口分别与所述发酵室和所述储液室连接；所述测温装置通过所述测温孔测量所述发酵室内的温度，所述保温装置实时调节所述发酵室内的温度；所述发酵室一侧的外壁上设置一支撑板。
[0005]所述沼液回流装置包括沼液输液泵、沼液管道和喷淋装置，所述沼液输液泵设置在所述储液室外侧，所述沼液输液泵的进口通过所述沼液管道与所述沼液出口连接，其出口通过所述沼液管道与所述喷淋装置连接，所述喷淋装置通过各所述沼液入口向所述发酵室中嗔淋沼液。
[0006]所述喷淋装置包括一连通管和若干喷头，所述连通管的一端与所述沼液管道连接，其他端与各喷头连接，各喷头通过相应所述沼液入口向所述发酵室中喷淋沼液。
[0007]所述固液分离装置采用致密铁丝网，使得所述储液室内的沼液经所述固液分离装置进一步过滤后从所述沼液出口流出。
[0008]所述填料储存箱采用不锈钢材质的铁盒，其盒盖和盒底上对应均匀开设若干孔。
[0009]在连接所述沼液输液泵与喷淋装置的所述沼液管道上设置一连接器，所述连接器的一端与所述沼液输液泵的出口连接，其另一端与所述喷淋装置的进口连接。
[0010]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:本发明由于设置了反应器主体、气体收集装置、沼液回流装置和保温装置，反应器主体内的上部和下部分别设置发酵室和储液室，且在发酵室和储液室之间设置填料储存箱，发酵室顶部活动设置一顶盖，用于间歇性向发酵室中加料，顶盖上开设有沼气出口、测温孔和若干沼液入口，储液室底部的侧壁上开设沼液出口，沼液出口处设置固液分离装置，气体收集装置通过沼气出口与发酵室连接；沼液回流装置通过沼液入口和沼液出口分别与发酵室和储液室连接；测温装置通过测温孔测量发酵室内的温度，保温装置用于维持反应器主体内的温度；本发明通过上部发酵、下部渗滤、外部回流和顶部喷淋的一系列过程实现原料厌氧干发酵，外部回流和顶部喷淋过程能够加速挥发性脂肪酸和氨氮的扩散，因此本发明能够有效避免大面积酸化和氨抑制的发生，且发酵效率高。基于以上优点，本发明可以广泛应用于禽畜粪便和秸杆等有机固体废弃物的处理中。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明箱式厌氧干发酵反应器的结构示意图；
[0012]图2是采用本发明箱式厌氧干发酵反应器进行混合发酵时pH和碱度的变化关系图；其中，▼表示碱度，■表示pH(氢离子浓度指数)；
[0013]图3是采用本发明箱式厌氧干发酵反应器进行混合发酵时pH和总酸的变化关系图；其中，▼表示VFA/TIC(Total Inorganic Carbon,总无机碳)，■表示pH,.表示总VFA(Volatile Fatty Acid,挥发性脂肪酸)；
[0014]图4是采用本发明箱式厌氧干发酵反应器进行混合发酵时氨氮的变化图；其中，▼表示FAN (游离氨氮),■表示TAN (总氨氮)。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0016]如图1所示，本发明箱式厌氧干发酵反应器包括反应器主体、气体收集装置、沼液回流装置、测温装置(图中未示出)和保温装置(图中未示出)。其中，反应器主体包括发酵室1、储液室2和填料储存箱3。发酵室I设置在反应器主体上部，发酵室I采用长方体结构，其顶部活动设置一顶盖11，顶盖11上开设有沼气出口 12、测温孔13和若干沼液入口14。储液室2设置在反应器主体下部，储液室2采用截面为直角三角形的三棱柱结构，其斜面作为反应器主体的底面，其底部的侧壁上开设沼液出口 21。在储液室2内沼液出口 21处设置固液分离装置22。固液分离装置22采用致密铁丝网，储液室2内的沼液经固液分离装置22进一步过滤后从沼液出口 21流出。位于反应器主体内，填料储存箱3设置在发酵室I和储液室2之间，填料储存箱3采用不锈钢材质的铁盒，其中放满填料，其盒盖和盒底上对应均匀开设若干孔，使得所述发酵室中的沼液能够携带少量沼渣顺利的渗入储液室2中。
[0017]气体收集装置通过沼气出口 12与发酵室I连接。
[0018]沼液回流装置通过沼液入口 14与发酵室I连接，并通过沼液出口 21与储液室2连接。沼液回流装置包括沼液输液泵4、沼液管道5和喷淋装置6。沼液输液泵4设置在储液室2外侧，沼液输液泵4的进口通过沼液管道5与沼液出口 21连接，其出口通过沼液管道5与喷淋装置6连接，喷淋装置6通过各沼液入口 14向发酵室I中喷淋沼液。其中，喷淋装置6包括一连通管61和若干喷头62，连通管61的一端与沼液管道5连接，其他端与各喷头62连接，各喷头62通过相应沼液入口 14向发酵室I中喷淋沼液。
[0019]测温装置通过测温孔13测量发酵室I内的温度，保温装置根据测得的温度实时调节反应器主体内的温度。为便于反应器主体固定放置，发酵室I 一侧的外壁上设置一支撑板7。
[0020]为便于对沼液进行取样，在连接沼液输液泵4与喷淋装置6的沼液管道5上设置一连接器8，连接器8的一端与沼液输液泵4的出口连接，其另一端与喷淋装置6的进口连接。
[0021]本发明箱式厌氧干发酵反应器的工作过程为:打开发酵室顶盖11，将经过预处理的原料加入发酵室I中。原料在发酵室I中发酵后，发酵室I中的沼液经填料储存箱3上开设的孔和填料储存箱3中填充的填料后渗入储液室2中，沼液从储液室2底部的斜面上慢慢流向储液室2底部，沼液向储液室2底部流动的过程中一些沼渣滞留在斜面上。储液室2底部的沼液通过固液分离装置22进一步过滤后从沼液出口 21流出，沼液输液泵4将流出的沼液通过沼液管道5泵入喷淋装置6中，喷淋装置6将回流的沼液通过沼液入口 14喷淋到发酵室I内。气体收集装置通过沼气出口 12收集厌氧发酵所产生的沼气。发酵室I中的原料在发酵结束后大部分可用作有机肥料，小部分留作下一次发酵时接种使用。
[0022]下面结合实例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实例。
[0023]以北京昌平地区农家的鸡粪与秸杆为研究对象，采用如图1所示的装置结构，经过预处理的原料放入发酵室1，此时加入储液室2的沼液特征为:pH7，COD (ChemicalOxygen Demand,化学需氧量)8.95g/L,总氨氮1.12g/L,在35± 1°C的条件下运行。如图2、图3和图4所示，当pH及碱度开始下降时，酸的浓度开始迅速增加，氨氮也在缓慢增加，此时加大沼液的回流量，以此加快酸的扩散。此后氨氮含量一直处于较稳定状态，整个反应过程的氨氮含量最多为3.58g/L,在发酵中期,氨氮含量都稳定在3.5±0.lg/L,氨抑制较小。
[0024]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:它包括反应器主体、气体收集装置、沼液回流装置、测温装置和保温装置；所述反应器主体包括发酵室、储液室和填料储存箱，所述发酵室设置在所述反应器主体上部，所述发酵室采用长方体结构，其顶部活动设置一顶盖，所述顶盖上开设有沼气出口、测温孔和若干沼液入口 ；所述储液室设置在所述反应器主体下部，所述储液室采用截面为直角三角形的三棱柱结构，其斜面作为所述反应器主体的底面，其底部的侧壁上开设沼液出口 ；在所述储液室内所述沼液出口处设置固液分离装置；所述填料储存箱设置在所述反应器主体内所述发酵室和储液室之间，所述填料储存箱内放?两填料，所述发酵室中的沼液能够渗入所述储液室中； 所述气体收集装置通过所述沼气出口与所述发酵室连接；所述沼液回流装置通过所述沼液入口和所述沼液出口分别与所述发酵室和所述储液室连接；所述测温装置通过所述测温孔测量所述发酵室内的温度，所述保温装置实时调节所述发酵室内的温度；所述发酵室一侧的外壁上设置一支撑板。
2.如权利要求1所述的一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:所述沼液回流装置包括沼液输液泵、沼液管道和喷淋装置，所述沼液输液泵设置在所述储液室外侧，所述沼液输液泵的进口通过所述沼液管道与所述沼液出口连接，其出口通过所述沼液管道与所述喷淋装置连接，所述喷淋装置通过各所述沼液入口向所述发酵室中喷淋沼液。
3.如权利要求2所述的一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:所述喷淋装置包括一连通管和若干喷头，所述连通管的一端与所述沼液管道连接，其他端与各喷头连接，各喷头通过相应所述沼液入口向所述发酵室中喷淋沼液。
4.如权利要求1或2或3所述的一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:所述固液分离装置采用致密铁丝网，使得所述储液室内的沼液经所述固液分离装置进一步过滤后从所述沼液出口流出。
5.如权利要求1或2或3所述的一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:所述填料储存箱采用不锈钢材质的铁盒，其盒盖和盒底上对应均匀开设若干孔。
6.如权利要求2或3所述的一种箱式厌氧干发酵反应器，其特征在于:在连接所述沼液输液泵与喷淋装置的所述沼液管道上设置一连接器，所述连接器的一端与所述沼液输液泵的出口连接，其另一端与所述喷淋装置的进口连接。
【文档编号】C12M1/107GK104371915SQ201410655405
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】江皓, 沈怡, 浦鹏, 周红军, 张松林 申请人:中国石油大学(北京), 北京中石大新能源研究院有限公司