一种厌氧发酵产沼气和回收硫的系统的制作方法

本实用新型涉及固体废弃物能源化技术领域，具体是提供一种厌氧发酵产沼气和回收硫的系统。

背景技术：

世界上规模化养鸡的数量已超过200亿只，随着我国农业产业化进程的推进，规模化、集约化畜禽养殖小区成为主流，国内养鸡数量在世界总量中的占比已达到23％。养鸡场鸡粪简单堆积，会散发恶臭气体，随雨水可污染附近水域、土壤及地下水，鸡粪还携带大量病原菌虫卵，造成环境污染。因此需要迫切寻求一种将鸡粪粪污无害化处置和资源化利用的方式。目前养殖场处理鸡粪的方式有简易堆晒、好氧发酵制作机肥、厌氧产生沼气等，其中厌氧消化产沼气被认为规模化养殖粪污资源化、减量化从而实现污染防治的主要途径。

现有发酵罐中，物料易在顶部结壳，且厌氧罐的上部为酸化反应区，厌氧罐的下部为厌氧分解区，为增加有机物与厌氧菌的接触，厌氧罐搅拌是提高污泥厌氧消化效率的关键条件，现有技术大多采用机械搅拌方式，但是结构较为复杂，机械搅拌容易导致搅拌不均匀形成局部发酵等问题，且现有厌氧发酵罐底部污泥排放较为困难。

同时，由于鸡饲料中高蛋白及鸡消化道较短、所产鸡粪粗蛋白较多的特性，导致鸡粪所产沼气中硫化氢较其他畜禽粪污所产沼气含量高，最高可达6000ppm。常用的沼气脱硫工艺为利用氧化铁脱硫剂吸收硫化氢，达到脱硫剂额定硫容后，弃至指定危废收集点。另一方面，硫作为地球上一种不可再生的有限资源，随着开采量的增加其陆地储量日益减少，从沼气中回收硫不仅增加了硫资源，而且减少了危废物质的排放造成的环境压力。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种厌氧发酵产沼气和回收硫的系统，通过设置在罐体顶部的喷淋除浮渣系统，除去罐体顶部结壳，同时通过水力搅拌的作用，使得污泥在厌氧发酵罐中循环流动，提高污泥颗粒的停留时间，使发酵更为彻底；同时，通过设置多级脱硫塔，从沼气中回收硫不仅增加了硫资源，而且减少了危废物质的排放造成的环境压力。

上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

本实用新型提供一种厌氧发酵产沼气和回收硫的系统，包括物料预处理装置以及厌氧发酵装置，所述厌氧发酵装置顶部设置有第一出气口，所述第一出气口连通有脱硫装置，所述脱硫装置的顶端设置有第二出气口，所述第二出气口连接有沼气储气柜；

所述脱硫装置包括顺次相连的生物脱硫塔和干式脱硫塔，所述生物脱硫塔和干式脱硫塔之间还设置有气水分离器；

所述厌氧发酵装置为2个厌氧发酵罐，所述厌氧发酵罐包括罐体和设置在所述罐体顶部的喷淋除浮渣系统；

所述喷淋除浮渣系统包括喷淋泵和与所述喷淋泵管道连接的喷淋分水器，所述喷淋分水器连接多个喷淋入水口，所述喷淋泵将罐体底部的液体泵到罐体顶部，进行喷淋；

所述罐体内部上方设置有高位排渣口，所述高位排渣口连通有排渣管；

所述高位排渣口顶部设置有倾斜设置的排渣漏斗。

进一步的，所述物料预处理装置包括顺次连接的用于混合物料的调配池、用于去除杂质的栅格池和进料池，所述进料池中物料通过提升泵进入厌氧发酵装置。

进一步的，所述罐体底部设置有环式自吸排泥系统，所述环式自吸排泥系统包括环形设置的多个排污管，所述排污管上设置有排泥孔，所述相邻排污管之间设置有空隙，所述排污管上还连接有出污管，所述出污管用于将泥污排往沼液储池。

优选的，所述排污管上的排泥孔间隔20mm设置，所述排泥孔斜向下45度开孔。

进一步的，所述罐体底部设置有进料分配器，与所述提升泵连接，所述进料分配器连接有若干进料分配管，所述进料分配管出口呈多个圆周分布；所述进料分配管出口孔径小于入口孔径，并弯折一定角度，使得位于同一圆周的出口液体朝同一圆周方向循环运动。

进一步的，所述进料分配器连接有循环泵，所述循环泵用于将罐体内部高位液体泵入进料分配器中。优选为罐体中上部的液体进行循环。

进一步的，所述罐体上部设置有溢流槽，所述溢流槽与沼渣沼液管相连。

进一步的，所述罐体底部设置有进料管，所述进料管通过若干布料管伸入罐体内部，所述罐体顶部设置有第一出气口。

优选的，所述罐体外部设置有保温层，所述罐体上还设置有观察窗，所述罐体侧壁上设置有温度计。

进一步的，所述生物脱硫塔连接有滤液池和板框压滤机，所述板框压滤机中液体排往沼液储池。

优选的，所述沼气储气柜连接有增压风机和冷干机，输出沼气用于燃烧或发电。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过在罐体顶部设置喷淋除浮渣系统，从罐体下部抽水，泵到罐体顶部进行喷淋，可以去除罐体内部浮渣，同时能够对已结壳的物料进行破壳，进一步预防物料顶部结壳；设置的排渣漏洞顶部设计为尖端，能够破开浮渣层，通过虹吸作用，可将顶部的浮渣排除，进一步防止物料在罐体内部结壳；

同时，通过设置多级脱硫塔，从沼气中回收硫不仅增加了硫资源，而且减少了危废物质的排放造成的环境压力。

附图说明

图1为本实用新型的厌氧反应罐的剖面结构示意图；

图2为本实用新型的喷淋除浮渣系统结构示意图一；

图3为本实用新型的喷淋除浮渣系统结构示意图二；

图4为本实用新型的高位排渣结构示意图；

图5为本实用新型的环式自吸排泥系统结构示意图；

图6为本实用新型的循环装置结构示意图；

图7为本实用新型的循环装置水力分布点结构示意图；

图8为本实用新型的溢流槽结构示意图；

图9为本实用新型的厌氧发酵产沼气和回收硫的系统的流程图，其中，f表示粪污管，z表示沼渣沼液管，g表示沼气管。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种厌氧发酵产沼气和回收硫的系统，如图1-9，包括物料预处理装置以及厌氧发酵装置，厌氧发酵装置顶部设置有第一出气口，第一出气口连通有脱硫装置，脱硫装置的顶端设置有第二出气口，第二出气口连接有沼气储气柜28；

脱硫装置包括顺次相连的生物脱硫塔25和干式脱硫塔27，生物脱硫塔25和干式脱硫塔27之间还设置有气水分离器26；

厌氧发酵装置为2个厌氧发酵罐，厌氧发酵罐包括罐体1和设置在罐体1顶部的喷淋除浮渣系统i；

喷淋除浮渣系统i包括喷淋泵2和与喷淋泵2管道连接的喷淋分水器3，喷淋分水器3连接多个喷淋入水口4，喷淋泵2将罐体1底部的液体泵到罐体1顶部，进行喷淋；

罐体1内部上方设置有高位排渣口5，高位排渣口5连通有排渣管6；

高位排渣口6顶部设置有倾斜设置的排渣漏斗7，排渣漏斗7的顶部为尖锐的角，用于破开浮渣层。

本实用新型通过在厌氧发酵装置实现物料的发酵，同时可有效防止物料的在罐体内部的结壳；同时，通过设置多级脱硫塔，从沼气中回收硫不仅增加了硫资源，而且减少了危废物质的排放造成的环境压力。

进一步的，物料预处理装置包括顺次连接的用于混合物料的调配池19、用于去除杂质的栅格池20和进料池21，进料池21中物料通过提升泵22进入厌氧发酵装置。

通过将收集鸡粪固液分离出来的污废水，投入调配池，而后经过格栅池去除大尺寸杂质后，进入进料池。调配池内设搅拌机和加热盘管(加热盘管主要是在冬天运行时对原料的化冻并保证进料温度在15摄氏度以上)，搅拌一定时间使物料混合均匀，搅拌均匀后经提升泵泵入厌氧发酵罐进行一级厌氧发酵，发酵罐设循环泵，在水力搅拌作用下使物料处于全混状态，在适宜的碱度、温度条件下确保厌氧反应充分进行。物料在一级厌氧发酵罐发酵后，进入二级厌氧发酵罐继续发酵。

进一步的，罐体1底部设置有环式自吸排泥系统ii，环式自吸排泥系统包括环形设置的多个排污管8，排污管8上设置有排泥孔9，相邻排污管8之间设置有空隙，排污管8上还连接有出污管10，出污管10用于将泥污排往沼液储池31。

本实用新型通过在罐体顶部设置喷淋除浮渣系统，从罐体下部抽水，泵到罐体顶部进行喷淋，可以去除罐体内部浮渣，同时能够对已结壳的物料进行破壳，进一步预防物料顶部结壳；设置的排渣漏洞顶部设计为尖端，能够破开浮渣层，通过虹吸作用，可将顶部的浮渣排除，进一步防止物料在罐体内部结壳。

通过罐体内部水的重力作用，污泥将通过排泥孔进入排污管，然后排除，环形设置能够使得整个罐体内部污泥均匀排除，同时依靠水的重力即可实现污泥的排除，方便节能。反应后的沼渣沼液进入沼液储存处理区，农用或处理后达标排放。

优选的，排污管8上的排泥孔9间隔20mm设置，排泥孔斜向下45度开孔。排泥孔斜向下开孔，能够有效防止因污泥过多导致排泥孔堵塞的现象。

进一步的，罐体1底部设置有循环装置iii，与提升泵连接，所述循环装置iii包括进料分配器11，进料分配器11连接有若干进料分配管12，进料分配管12出口呈多个圆周分布；进料分配管12出口孔径小于入口孔径，并弯折一定角度，使得位于同一圆周的出口液体朝同一圆周方向循环运动。进料分配器11连接有循环泵13，循环泵13用于将罐体1内部高位液体泵入进料分配器中。优选为罐体1中上部的液体进行循环。

本实用新型通过循环泵将罐体内部液体泵至进料分配器中，并通过设置进料分配管出口的角度，使得液体在罐体内部呈圆周循环。

优选的，进料分配管12数量为16个，每4个进料分配管12出口均匀设置在同一个圆周环上，进料分配管12出口处的弯折角度使得出水方向与圆周相切，能够有效保证进料分配管12出口液体朝同一方向循环运动，实现固体内部物料的水力循环。

进一步的，罐体1上部设置有溢流槽14，溢流槽14与沼渣沼液管15相连。当罐体内部液体流出不及时是，通过溢流槽流出。

进一步的，罐体1底部设置有进料管16，进料管16通过若干布料管17伸入罐体1内部，罐体1顶部设置有第一出气口，罐体1外部设置有保温层，罐体上还设置有观察窗，罐体侧壁上设置有温度计18，方便物料和沼气的进入和输出。

优选的，沼气储气柜28连接有增压风机29和冷干机30，输出沼气用于燃烧或发电。

进一步的，生物脱硫塔25与厌氧发酵装置之间还设置有凝水器24，用于出去沼气中的水分，生物脱硫塔25连接有滤液池31、板框压滤机32。

生物脱硫塔本由塔体、填料、循环喷淋系统三部分组成，用以对进入生物脱硫塔的沼气进行除硫处理。

本实用新型从厌氧发酵罐内导出的气体进入生物脱硫塔，同时从发酵罐内自流出部分发酵液，用泵(流量25m³/h)将此部分发酵液从生物脱硫塔的底部抽到顶部进行淋洒，发酵液的作用是发酵液当中含有很多微生物，与沼气中的h2s作用后，能够生成含有s单质的细菌，存在于生物脱硫塔内部的填充层里，这种细菌是好氧性细菌，因此，在进行生物脱硫前，从厌氧发酵装置中产生的沼气应预先通过鼓风机注入微量(24.5kpa，1.18m³/min)的空气(空气中o2含量20.9％)，使其处于好氧状态。喷淋在生物脱硫塔的发酵液经过生物脱硫塔后，流到滤液池，用泵抽至板框压滤机压滤，硫膏出售，分离液流往沼液储池。沼气出气硫化氢含量＜100ppm，满足后端发电单元的进气要求；至少每日回收硫膏98kg(含水率75％)。

综上可知，本实用新型通过设置在罐体顶部的喷淋除浮渣系统，除去罐体顶部结壳，同时通过水力搅拌的作用，使得污泥在厌氧发酵罐中循环流动，提高污泥颗粒的停留时间，使发酵更为彻底；同时，通过设置多级脱硫塔，从沼气中回收硫不仅增加了硫资源，而且减少了危废物质的排放造成的环境压力。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。