一种果蔬废弃物厌氧消化生产沼气的装置的制作方法

本实用新型涉及果蔬废弃物的处理技术，特别涉及一种果蔬废弃物厌氧消化生产沼气的装置。

背景技术：

果蔬废弃物，即果蔬垃圾，是水果和蔬菜废弃物垃圾的简称，通常指生产加工废弃物，厨房果蔬废弃物，以及水果蔬菜运输腐坏废弃物等。果蔬废弃物在我国的产量大，且垃圾的随意堆放处理容易滋生腐败，产生各种病原菌，影响市容的同时更危害人们身体健康。含水率高的果蔬废弃物在堆放过程中产生的渗透水可溶解其他垃圾中的重金属、有机物等有害物质，致有害污染物的浓度提升，对周边土壤、地下水造成污染。而且随意堆放果蔬废弃物易导致内部局部厌氧环境，果蔬废弃物的酸化速度较快，其代谢产生有机酸、硫化氧等，散发恶臭，同样会影响到居民的身体健康和生活舒适度。因此，果蔬废弃物的处理具有较为重要的实际意义。将果蔬废弃物加工处理使其产生沼气，是果蔬废弃物重点研发的方向之一。

申请公布号为CN101260363B、申请公布日为2011年11月16日的中国专利公开了一种果蔬废弃物产沼气的设备与方法，其以果蔬废弃物为原料，借助由酸化减量反应器、产甲烷反应器、连接管道和监测仪组成的设备，并在沼气生成的启动期、稳定期和排渣期三个阶段中，通过监测和调控发酵液的酸碱度pH值，检测发酵液的化学需氧量COD值和氧化还原电位ORP值来实现废弃物的减量处理和沼气的生成。

发酵过程中，发酵罐内会产生CH₄和CO₂等气体，而沼气的成分为CH₄，若直接将发酵罐产生的气体收集，则收集的气体中CH₄的纯度较低，存在燃不尽或其他气体泄露造成的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种果蔬废弃物厌氧消化生产沼气的装置，其解决了产生的沼气中甲烷纯度低的问题，具有提高甲烷纯度的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种果蔬废弃物厌氧消化生产沼气的装置，包括连有温度控制装置、pH控制装置、化学需氧量COD控制装置和废液输入管的发酵罐，所述发酵罐上通过带有阀门的吸收管路连有用于吸收发酵罐内水溶性气体的水吸收箱，所述水吸收箱的上部通过带有阀门的管路连有用于干燥非水溶性气体的冷却罐，所述冷却罐上通过带有阀门的第一集气管路连有用于压缩气体的第一压缩罐。

采用上述技术方案，发酵原料在发酵罐内混合并在温度、pH以及氧气控制条件下进行无氧消化发酵，产生沼气，其条件控制严苛，可提高沼气产生量；产生的沼气经水吸收箱处理，水溶性气体如CO₂、H₂S和NH₃等被大量吸收，而CH₄等气体则自水吸收箱内逸出，逸出的CH₄在冷却罐内冷却从而使得CH₄上携带的部分水分冷凝，气液分离，纯气体进入第一压缩罐内进行压缩处理，得到纯度较高的甲烷，减少其燃不尽或其他气体泄露造成安全隐患的情况。

进一步优选为：所述吸收管路伸入水吸收箱内的下部设置。

采用上述技术方案，将混合气体伸入液面以下，使得混合气体和水充分接触，提高除水溶性气体的可能性。

进一步优选为：所述第一集气管路的一端设在冷却罐内的底部。

采用上述技术方案，甲烷先充满冷却罐上方，然后逐渐充满冷却罐并从设在底部的第一集气管路排出，增加甲烷的冷却时间，进一步除去甲烷内携带的水分。

进一步优选为：所述水吸收箱的底部通过带有阀门的集液管路连有液体收集罐。

采用上述技术方案，将水溶性气体和水的混合物回收，减少其内的二氧化碳对环境的污染，还可为进一步处理二氧化碳提供物料来源。

进一步优选为：所述液体收集罐内设有液体加热管；所述液体收集罐的上部通过带有阀门的第二集气管路连有第二压缩罐。

采用上述技术方案，随水温升高，二氧化碳在其内的溶解度降低，所以在液体加热管作用后液体收集罐内的二氧化碳自水中逸出，逸出的二氧化碳在第二压缩罐内进行压缩回收。

进一步优选为：所述废液输入管上远离发酵罐的一端连有用于粉碎果蔬废弃物的粉碎室，所述废液输入管内设有用于过滤废渣的过滤膜。

采用上述技术方案，减少废渣进入发酵罐内，减少废渣中的纤维素影响发酵效果。

进一步优选为：还包括依次设置的水洗箱、用于清洗果蔬废弃物表面水分的第一干燥箱、醇洗箱和用于清洗果蔬废弃物表面溶剂的第二干燥箱，所述第二干燥箱和粉碎室通过带有阀门的管路连接。

采用上述技术方案，水洗筛选后的果蔬废弃物水洗，水溶性杂质溶解在水中，污泥和金属等密度较大的物质沉淀在水洗室的底部，部分油脂漂浮在水洗室的上表面，将果蔬废弃物和上述杂质分离，提高果蔬废弃物的洁净度；将水洗后的果蔬废弃物经干燥除表面水，减少水残留以及水过多对后续处理的影响；将干燥后的果蔬废弃物经醇洗处理，几乎所有的油脂均溶解在乙醇中或在乙醇中乳化，可进一步将果蔬废弃物和油脂分离，而醇洗后的果蔬废弃物经干燥除表面溶剂，减少油脂对发酵过程的影响。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、发酵原料经水洗、干燥、醇洗、干燥和粉碎处理，可基本除尽果蔬废弃物表面的油脂等杂质，严格控制发酵原料；以及在发酵过程中严格控制温度、pH以及氧气，使其无氧消化发酵，提高发酵效果；

2、发酵产生的沼气经水吸收箱处理，水溶性气体如CO₂、H₂S和NH₃等被大量吸收，而CH₄等气体则自水吸收箱内逸出，逸出的CH₄在冷却罐内冷却从而使得CH₄上携带的部分水分冷凝，气液分离，纯气体进入第一压缩罐内进行压缩处理，得到纯度较高的甲烷，减少其燃不尽或其他气体泄露造成安全隐患的情况；而发酵液中水和CO₂的混合物在液体加热管作用下，CO₂和水气液分离，逸出的二氧化碳在第二压缩罐内进行压缩回收。

附图说明

图1是实施例的局部结构示意图，主要示出了第二干燥箱之前的结构，其中的A和图2中A’相连；

图2是实施例的局部结构示意图，主要示出了醇洗箱之后的结构，其中的A’和图1中A相连，图中的B和图3中的B’相连；

图3是实施例的局部结构示意图，主要示出了发酵箱及其之后的结构，其中的B’和图2中B相连。

图中，1、水洗箱；101、启闭门；102、排水管；103、第一排油脂管路；104、水洗搅拌电机；105、水洗搅拌桨；106、水洗上阻隔网；107、水洗卡块；108、水洗安装杆；109、水洗拉绳；110、水洗下阻隔网；2、第一干燥箱；201、第一通风口；202、第一输送带；2031、第一翻滚电机；2032、第一翻滚轴；2033、第一翻滚板；3、醇洗箱；301、进料管；302、排酒精管；303、醇洗搅拌电机；304、醇洗搅拌桨；305、醇洗下阻隔网；4、第二干燥箱；401、第三通风口；402、第三输送带；4031、第三翻滚电机；4032、第三翻滚轴；4033、第三翻滚板；5、粉碎室；501、挤压板；502、驱动气缸；6、发酵罐；601、夹层；7、第一油脂收集室；8、第一输样管；9、第二输样管；10、分流管；11、废液输入管；12、废渣管；14、过滤膜；15、吸收管路；16、水吸收箱；17、冷却罐；1701、冷却管路；1702、收集管路；18、第一集气管路；19、第一压缩罐；20、集液管路；21、液体收集罐；2101、液体加热管；2102、排液管；22、第二集气管路；23、第二压缩罐；24、第三干燥箱；2401、第三通风口；2402、第三输送带；24031、第三翻滚电机；24032、第三翻滚轴；24033、第三翻滚板；25、消毒灭菌室；2501、第四翻滚电机；2502、第四翻滚轴；2503、第四翻滚板；26、饲料成品室；2601、进渣管；2602、混样门；2603、排渣管；2604、饲料搅拌电机；2605、饲料搅拌桨。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。

实施例：一种果蔬废弃物厌氧消化生产沼气的装置，如图1和图2所示，包括自果蔬废弃物传送方向依次设置的用于水洗果蔬废弃物的水洗箱1、用于除去果蔬废弃物表面水分的第一干燥箱2、用于酒精洗果蔬废弃物的醇洗箱3、用于除去果蔬废弃物表面溶剂的第二干燥箱4、粉碎室5和发酵罐6。

参照图1，水洗箱1的顶部设有进样口，进样口的顶部通过启闭门101和外环境隔离。水洗箱1的底部设有带有阀门的排水管102。水洗箱1上通过第一排油脂管路103连有下部设有阀门的第一油脂收集室7，第一排油脂管路103的一端伸入水洗箱1内并位于水洗箱1内的上部。水洗箱1的上方设有水洗搅拌电机104，水洗搅拌电机104的电机轴上固定有与其同步转动的水洗搅拌桨105，水洗搅拌桨105伸入水洗箱1的中下部来搅动其内的物料。水洗箱1的中上部设有水洗上阻隔网106，水洗上阻隔网106的一端固定在水洗箱1的内壁，其另一端固定在与设在水洗箱1内壁的水洗卡块107配合卡接水洗安装杆108上。水洗安装杆108的上端固定有一端裸露在外环境中并向下延伸的水洗拉绳109。水洗箱1的的下部设有水洗下阻隔网110，水洗箱1的一侧设有带有阀门的第一输样管8，水洗下阻隔网110自其上远离第一输样管8的一端向其上靠近第一输样管8的一端逐渐向下倾斜设置。且第一输样管8自水洗箱1向第一干燥箱2的方向上向下倾斜设置。

参照图1，第一输样管8的出料口即第一干燥箱2的进料口。第一干燥箱2为风干式，其上方设有若干个第一通风口201。第一干燥箱2内位于第一通风口201的正下方设有用于传送物料的第一输送带202，其上方设有用于带动物料转动的第二翻滚件。第二翻滚件包括第一翻滚电机2031、固定在第一翻滚电机2031的电机轴上并与其同步转动的第一翻滚轴2032以及多个固定在第一翻滚轴2032径向上的第一翻滚板2033。第一翻滚轴2032和第一输送带202平行设置。

参照图1，第一干燥箱2的出料口即醇洗箱3的进料口。进料口的顶部通过带有阀门的进料管301和外环境隔离。醇洗箱3的底部设有带有阀门的排酒精管302。醇洗箱3的上方设有醇洗搅拌电机303，醇洗搅拌电机303的电机轴上固定有与其同步转动的醇洗搅拌桨304，醇洗搅拌桨304伸入醇洗箱3的中下部来搅动其内的物料。醇洗箱3的的下部设有醇洗下阻隔网305，醇洗箱3的一侧设有带有阀门的第二输样管9，醇洗下阻隔网305自其上远离第二输样管9的一端向其上靠近第二输样管9的一端逐渐向下倾斜设置。且第二输样管9自醇洗箱3向第二干燥箱4（参照图2）的方向上向下倾斜设置。

参照图2，第二输样管9的出料口即第二干燥箱4的进料口。第二干燥箱4为风干式，其上方设有若干个第三通风口401。第二干燥箱4内位于第三通风口401的正下方设有用于传送物料的第三输送带402，其上方设有用于带动物料转动的第三翻滚件。第三翻滚件包括第三翻滚电机4031、固定在第三翻滚电机4031的电机轴上并与其同步转动的第三翻滚轴4032以及多个固定在第三翻滚轴4032径向上的第三翻滚板4033。第三翻滚轴4032和第三输送带402平行设置。

参照图2，第二干燥箱4的出料口即粉碎室5的进料口。粉碎室5底部上相对粉碎室5进料口的一侧设有分流管10。自粉碎室5的进料口至分流管10的方向上，粉碎室5的底面向下倾斜设置，且其上方设有与其配合的挤压板501。挤压板501的上方设有用于推动挤压板501上下运动的驱动气缸502。

结合图2和图3，分流管10上连有带有阀门的废液输入管11和带有阀门的废渣管12。废液输入管11上设有用于阻挡废渣的过滤膜14。废液输入管11的一端通向发酵罐6，发酵罐6为双层结构且其夹层601内填充有导热油。夹层601的下部设有导热油入口且其上部设有导热油出口，夹层601内连有温度控制装置（图中未示出）。发酵罐6上还连有pH控制装置（图中未示出）、化学需氧量COD控制装置（图中未示出）。发酵罐6的上部设有入料口且其下部设有出料口。

参照图3，发酵罐6的上方通过带有阀门的吸收管路15连有用于吸收发酵罐6内水溶性气体的水吸收箱16。吸收管路15伸入水吸收箱16内的下部设置。水吸收箱16的上部通过带有阀门的管路连有用于干燥非水溶性气体的冷却罐17，冷却罐17内设有冷却管路1701。冷却罐17的底部设有用于收集液体的带有阀门的收集管路1702和带有阀门的第一集气管路18。第一集气管路18的一端设在冷却罐17内的底部。第一集气管路18的一端连有用于压缩气体的第一压缩罐19。

参照图3，水吸收箱16的下部通过带有阀门的集液管路20连有液体收集罐21。液体收集罐21内设有液体加热管2101，且其下端设有带有阀门的排液管2102。液体收集罐21的上部通过带有阀门的第二集气管路22连有第二压缩罐23。

参照图2，废渣管12的出料口即第三干燥箱24的进料口。第三干燥箱24为风干式，其上方设有若干个第三通风口2401。第三干燥箱24内位于第三通风口2401的正下方设有用于传送物料的第三输送带2402，其上方设有用于带动物料转动的第三翻滚件。第三翻滚件包括第三翻滚电机24031、固定在第三翻滚电机24031的电机轴上并与其同步转动的第三翻滚轴24032以及多个固定在第三翻滚轴24032径向上的第三翻滚板24033。第三翻滚轴24032和第三输送带2402平行设置。

参照图2，第三输送带2402伸入消毒灭菌室25内，消毒灭菌室25内设有用于带动物料转动的第四翻滚件。第四翻滚件包括第四翻滚电机2501、固定在第四翻滚电机2501的电机轴上并与其同步转动的第四翻滚轴2502以及多个固定在第四翻滚轴2502径向上的第四翻滚板2503。第四翻滚轴2502和第三输送带2402平行设置。

参照图2，消毒灭菌室25的出料口即饲料成品室26的进料口。进料口的顶部通过带有阀门的进渣管2601和外环境隔离。饲料成品室26的上部设有混样口，混样口的顶部通过混样门2602和外环境隔离。饲料成品室26的底部设有带有阀门的排渣管2603。饲料成品室26的上方设有饲料搅拌电机2604，饲料搅拌电机2604的电机轴上固定有与其同步转动的饲料搅拌桨2605，饲料搅拌桨2605伸入饲料成品室26的中下部来搅动其内的物料。

工作过程：

打开水洗箱1上方的盖子，通过水洗拉绳109拉动水洗安装杆108打开水洗安装杆108和水洗箱1内壁之间的缝隙，将筛选后的果蔬废弃物经水洗箱1的顶部送入水洗箱1内，再通过水洗拉绳109拉动水洗安装杆108使得水洗安装杆卡设在水洗卡块107上，果蔬废弃物被限制在水洗上阻隔网106和水洗下阻隔网110之间；向水洗箱1内注水，开启水洗搅拌电机104，果蔬废弃物表面的水溶性杂质被溶解在水中，污泥和金属等密度较大的物质沉淀在水洗箱1的底部，部分油脂漂浮在水洗箱1的上表面，漂浮在水洗箱1上表面的油脂经第一排油脂管路103进入第一油脂收集室7内，第一油脂收集室7内的油脂可用做生产生物柴油、硬脂酸、油酸和日用化工等产品的优质原料，具有较高的再生利用价值；同时水洗箱1内的污水经排水管被排出做浓缩等后续处理，当水洗箱1内的水排尽后，打开第一输样管8上的阀门，水洗后的果蔬废弃物在重力作用下进入第一干燥箱2内进行风干处理，风干过程中第一翻滚件翻滚果蔬废弃物，使其充分干燥；干燥后的果蔬废弃物经进料管进入醇洗箱3内用乙醇清洗，几乎所有的油脂均溶解在乙醇中或在乙醇中乳化，待清洗结束后将废液经排酒精管302排出进行浓缩回收油脂处理，当醇洗箱3内的乙醇排尽后，打开第二输样管9上的阀门，醇洗后的果蔬废弃物在重力作用下进入第二干燥箱4内进行风干处理，风干过程中第二翻滚件翻滚果蔬废弃物，使其充分干燥；干燥后的果蔬废弃物落入粉碎室5内，利用驱动气缸502推动挤压板501向下运动挤压破碎果蔬废弃物，然后打开分流管10上的阀门和废液输入管11上的阀门，液渣混合物在废液输入管11上的过滤膜14的隔离下，仅废液进入发酵罐6内，在发酵罐6内废液和其他物料混合，在无氧控温控pH条件下进行无氧消化发酵，产生沼气；

产生的沼气经吸收管路15进入水吸收箱16的液面以下，如CO₂、H₂S和NH₃等气体被水吸收，而不可吸收部分的气体为CH₄、N₂、O₂、H₂和CO经管路进入冷却罐17的上部；不可吸收部分的气体在冷却罐17内冷却，将其内的少量水蒸气冷却，不可吸收部分的气体先逐渐充满冷却罐17的上部，当气体量增加后，气体自位于冷却罐17底部的管路进入第一压缩罐19内并在其内进行压缩处理，第一压缩罐19内的气体绝大部分是CH₄；水吸收箱16内的液体自集液管路20进入液体收集罐21内，在液体加热管2101作用下液体收集罐21的温度升高（一般为30-40℃）使得CO₂自水中逸出，液体经管路被排出，而CO₂自液体收集罐21上部的第二集气管路22进入第二压缩罐23内压缩处理，第二压缩罐23内的气体绝大部分是CO₂；

当废液完全进入发酵罐6内后，关闭废液输入管11上的阀门并开启废渣管12上的阀门，废渣依次经第三干燥箱24干燥和消毒灭菌室25消毒灭菌处理，干燥的废渣经进渣管2601进入饲料成品室26内，废渣和其他物料在饲料成品室26混合，即得饲料成品。