一种水解酸化两相干发酵装置及方法与流程

1.本发明涉及有机废弃物处理技术领域，具体涉及一种水解酸化两相干发酵装置及方法。


背景技术：

2.在城市日常运行中，每年会产生大量的生活垃圾；在农业生产过程中，每年会有大量农作物秸秆和畜禽粪便需要处理。这些城乡有机废弃物若处理不当会给人们的日常生活环境造成严重污染。当前对于城乡有机废弃物的处置方法包括焚烧、填埋、生物处理等。其中焚烧及填埋属于各类废弃物主要处置方式，但是废弃物在焚烧及填埋处置后端产品无法返回到土壤中，因此生态循环链条被打破，长此以往会导致动植物品质下降、土壤肥力不足，过量化肥施用又会土壤板结现象发生。
3.为了保持土壤肥力，现有技术中通过水解酸化两相干发酵装置对有机废弃物进行处理，在水解酸化两相干发酵系统中，由于完成水解、酸化的微生物和产甲烷微生物共处于同一个反应器中，在两相厌氧消化系统中，产酸相的ph值一般控制在6.0－6.5之间，在酸化反应器ph值降低时，丙酸的相对含量增大，而丙酸对后续的甲烷相中的产甲烷菌将产生强烈的抑制作用。导致装置持续运行中，有机废弃物只能被酸化而无法产生甲烷，使得装置无产气能力，有机废弃物发酵不彻底，无法作为有机肥料直接使用。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水解酸化两相干发酵装置对有机废弃物的发酵过程不彻底的缺陷，从而提供一种水解酸化两相干发酵装置及方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种水解酸化两相干发酵装置，包括：
6.淋滤仓，其顶部安装有喷淋设备，所述淋滤仓上连通有滤液管路，所述滤液管路出口端设置有滤液池；
7.缓存罐，与所述滤液池之间连通有第一回液管路，所述缓存罐上连通有外送管路，所述外送管路与外界连通，所述缓存罐内设有第一菌群；
8.喷淋罐，与所述滤液池之间连通有第二回液管路，所述喷淋罐与所述喷淋设备之间连通有第二供液管路，所述喷淋罐内设有第二菌群。
9.可选地，所述滤液池包括并排设置的缓存池和清液池，所述缓存池与所述清液池之间安装有过滤筛，所述滤液管路出口与所述缓存池连通，所述第一回液管路的入口和第二回液管路的入口均连通在所述清液池上。
10.可选地，所述缓存池与所述淋滤仓之间连通有第一供液管路。
11.可选地，所述淋滤仓设置有多个，多个所述淋滤仓分别与所述滤液管路连通。
12.可选地，所述滤液管路上安装有增压泵。
13.本发明还提供一种水解酸化两相干发酵工艺，应用本发明所述的水解酸化两相干发酵装置，所述发酵工艺包括以下步骤：
14.控制喷淋罐向淋滤仓内喷淋菌液，使淋滤仓内的有机废弃物发生水解反应，得到渗滤液，渗滤液通过滤液管路流入至滤液池内；
15.实时测量滤液池内渗滤液的ph值，若滤液池内渗滤液的ph值大于设定ph值，则控制滤液池内的渗滤液进入缓冲罐；若滤液池内渗滤液的ph值不大于设定ph值，则控制滤液池内的渗滤液进入喷淋罐，渗滤液在喷淋罐内经第二菌群发酵后，喷淋至淋滤仓内，进行产甲烷循环。
16.可选地，实时测量缓冲罐内物料的含水率，判断缓冲罐内物料的含水率是否大于第一设定含水率，若大于，则将缓冲罐内的物料通过外送管路输送至外界。
17.可选地，实时测量缓冲罐内物料的含水率，判断缓冲罐内物料的含水率是否小于第二设定含水率，若大于，则控制外送管路从外界向缓冲罐内输入清水。
18.可选地，实时测量缓冲罐内物料的含水率，若缓冲罐内物料的含水率大于第一设定含水率且小于第二设定含水率，则将缓冲罐内的物料喷淋至淋滤仓内，进行水解酸化循环。
19.可选地，实时测量滤液管路内渗滤液的流速，若滤液管路内渗滤液的流速小于设定流速，则控制增压泵启动，驱动渗滤液从淋滤仓流入至滤液池。
20.本发明技术方案，具有如下优点：
21.1.本发明提供的水解酸化两相干发酵装置，包括：淋滤仓，其顶部安装有喷淋设备，所述淋滤仓上连通有滤液管路，所述滤液管路出口端设置有滤液池；缓存罐，与所述滤液池之间连通有第一回液管路，所述缓存罐上连通有外送管路，所述外送管路与外界连通，所述缓存罐内设有第一菌群；喷淋罐，与所述滤液池之间连通有第二回液管路，所述喷淋罐与所述喷淋设备之间连通有第二供液管路，所述喷淋罐内设有第二菌群。
22.在利用水解酸化两相干发酵装置对有机废弃物处理时，首先将有机废弃物运送到淋滤仓内，有机废弃物装载完毕后关闭淋滤仓，通过滤液池向喷淋设备中输送菌液，喷淋设备将菌液喷洒至淋滤仓内的有机废弃物中，有机废弃物发生水解反应，水解后得到的渗滤液流入到滤液池内进行临时储存，当渗滤液不满足产甲烷条件时，渗滤液被输送至缓存罐中，从缓存罐喷淋至淋滤仓内进行循环，直至渗滤液满足产甲烷条件后，渗滤液被输送至喷淋罐内，第二菌群对渗滤液进行发酵产生甲烷，喷淋泵内的菌液物料继续向淋滤仓内喷淋，继续下一次循环。在装置运行时，通过可通过外送管路将含水率较高无法使有机废弃物发酵产生甲烷的滤液排出到系统外，防止由于丙酸堆积而导致的喷淋罐内的ph值降低，保证从喷淋罐内液体ph值保持在产甲烷菌群适宜的ph环境下，保证有机废弃物能够被完全发酵。
23.2.本发明提供的水解酸化两相干发酵装置，所述滤液池包括并排设置的缓存池和清液池，所述缓存池与所述清液池之间安装有过滤筛，所述滤液管路出口与所述缓存池连通，所述第一回液管路的入口和第二回液管路的入口均连通在所述清液池上。从淋滤仓中流入到缓存池中的滤液中可能包含一些固态漂浮物或悬浮杂质，通过设置过滤筛，筛选出缓存池中的固态杂质后，将过滤后的清液暂存到清液池中。控制清液池中的清液流回到喷淋罐或缓存罐内。通过对滤液中的固体杂质预先筛除，避免固体杂质进入到喷淋罐和喷淋设备中，防止固体杂质对喷淋罐造成污染，同时防止固体杂质阻塞喷淋设备。
24.3.本发明提供的水解酸化两相干发酵装置，所述淋滤仓设置有多个，多个所述淋
滤仓分别与所述滤液管路连通。通过设置多个淋滤仓，在进料时，先向某一淋滤仓内装入有机废弃物，装载完毕后，发酵装置即可开始运行，剩余淋滤仓继续装载有机废弃物，在前一淋滤仓内的有机废弃物发酵完成后，滤液管路将淋滤液输送到另一淋滤仓中，另一淋滤仓中的有机废弃物开始发酵，已发酵完成的淋滤仓内的有机废弃物可取出送入到后续流程进行利用。通过设置多个淋滤仓，某一淋滤仓进料或者出料均不会对发酵装置中的淋滤液循环造成影响，发酵装置可以不停机连续运行，能够大大缩短有机废弃物的发酵周期，提升有机废弃物的处理能力和甲烷生产效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施方式中提供的水解酸化两相干发酵装置的俯视图。
27.图2为本发明实施方式中提供的水解酸化两相干发酵装置中泵体的安装位置示意图。
28.图3为本发明实施方式中提供的水解酸化两相干发酵装置的平面布局示意图。
29.图4为本发明实施方式中提供的水解酸化两相干发酵装置的侧面布局示意图。
30.附图标记说明：1、淋滤仓；2、缓存罐；3、喷淋罐；4、喷淋设备；5、外送管路；6、第一回液管路；7、第一供液管路；8、外送泵；9、第二回液管路；10、第二供液管路；11、缓存池；12、清液池；13、过滤筛；14、增压泵；15、喷淋泵；16、清液泵；17、进液管路；18、出液管路；19、滤液泵。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.实施例1
36.如图1至图4所示为本实施例提供的一种水解酸化两相干发酵装置，为了更清晰地展示装置内部各个设备的连接关系，在图3和图4中对部分管路进行了省略。水解酸化两相干发酵装置包括：淋滤仓1、缓存罐2和喷淋罐3。在淋滤仓1的顶部、缓存罐2的顶部和喷淋罐3的顶部均连通有沼气管路，用于对外输出沼气。
37.淋滤仓1顶部安装有喷淋设备4，淋滤仓1上连通有滤液管路，滤液管路出口端设置有滤液池。缓存罐2与滤液池之间连通有第一回液管路6，缓存罐2上还连通有外送管路5，外送管路5与外界连通，缓存池11与淋滤仓1之间连通有第一供液管路7。外送管路5上安装有外送泵8，外送管路5设置有两条，一条外送管路5用于冲缓存罐2向外抽出。缓存罐2内设有第一菌群。喷淋罐3与滤液池之间连通有第二回液管路9，喷淋罐3与喷淋设备4之间连通有第二供液管路10，喷淋罐3内设有第二菌群。其中，第一菌群和第二菌群中均都包含水解、酸化微生物和产甲烷微生物。第一供液管路7和第二供液管路10上均安装有喷淋泵15。
38.滤液池包括并排设置的缓存池11和清液池12，缓存池11与清液池12之间安装有过滤筛13，滤液管路出口与缓存池11连通，第一回液管路6的入口和第二回液管路9的入口均连通在清液池12上。淋滤仓1设置有多个，多个淋滤仓1分别与滤液管路连通。本实施例中淋滤仓1并列设置有六个。在发酵初期，淋滤仓1内的滤液能够通过自身重力流动到缓存池11中，在发酵过程中，淋滤仓1内压力减小，滤液流动受阻，通过在滤液管路上安装增压泵14，当滤液管路中滤液的液压过小导致其流动不顺畅时，启动增压泵14带动滤液向缓存池11中流动。
39.在厌氧消化过程中，根据四阶段理论的反应机理将整个过程分为水解、酸化、乙酸化和甲烷化。水解酸化是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。
40.在利用水解酸化两相干发酵装置对有机废弃物处理时，首先将有机废弃物运送到淋滤仓1内，有机废弃物装载完毕后关闭淋滤仓1，通过滤液池向喷淋设备4中输送菌液，喷淋设备4将菌液喷洒至淋滤仓1内的有机废弃物中，有机废弃物发生水解反应，水解后得到的渗滤液流入到滤液池内进行临时储存，当渗滤液不满足产甲烷条件时，渗滤液被输送至缓存罐2中，从缓存罐2喷淋至淋滤仓1内进行循环，直至渗滤液满足产甲烷条件后，渗滤液被输送至喷淋罐3内，第二菌群对渗滤液进行发酵产生甲烷，喷淋泵15内的菌液物料继续向淋滤仓1内喷淋，继续下一次循环。在装置运行时，通过可通过外送管路5将含水率较高无法使有机废弃物发酵产生甲烷的滤液排出到系统外，防止由于丙酸堆积而导致的喷淋罐3内的ph值降低，保证从喷淋罐3内液体ph值保持在产甲烷菌群适宜的ph环境下，保证有机废弃物能够被完全发酵。
41.实施例2
42.本实施例提供一种水解酸化两相干发酵工艺，应用实施例1中所述的水解酸化两相干发酵装置，发酵工艺包括以下步骤：
43.控制喷淋罐3将罐内的菌液输送到喷淋设备4中，通过喷淋设备4向淋滤仓1内的有机废弃物喷淋菌液，使淋滤仓1内的有机废弃物发生水解反应，得到渗滤液。发酵初期，渗滤液能够在自重的作用下通过滤液管路流入到滤液池的缓存池11中。在发酵过程中，淋滤仓1
内的压强减小，渗滤液流动受阻，打开滤液管路上的增加泵，在增加泵的驱动下使渗滤液能够顺利通过滤液管路流入至滤液池的缓存池11中内。实时测量滤液管路内渗滤液的流速，若滤液管路内渗滤液的流速小于设定流速，则控制增压泵14启动，驱动渗滤液从淋滤仓1流入至清液池12。
44.在缓存池11与过滤筛13之间连通有进液管路17，在过滤筛13与清液池12之间连通有出液管路18，在进液管路上安装有滤液泵19。流入到缓存池11中的渗滤液中存在固态漂浮或悬浮杂质，滤液泵19工作将缓存池11中的渗滤液抽入到过滤筛13中过滤后，通过出液管路将过滤后的清液输送到清液池12中暂存。过滤后滤出的固体杂质通过收渣车送入后续资源化利用设施。
45.实时测量清液池12内渗滤液的ph值，若清液池12内渗滤液的ph值大于设定ph值，则控制清液池12内的渗滤液进入缓冲罐。若清液池12内渗滤液的ph值不大于设定ph值，则控制清液泵16将清液池12内的无杂质的渗滤液泵19入到喷淋罐3中，渗滤液在喷淋罐3内经第二菌群发酵后产生甲烷，喷淋罐3内的物料经过喷淋设备4喷淋至淋滤仓1内，继续进行产甲烷循环。本实施例中的产甲烷微生物适宜产甲烷的环境ph值在6.0－6.5，产甲烷微生物分解有机物后产生ph大于7.0的产物。故本实施例中的设定ph值为5.0。
46.实时测量缓冲罐内物料的含水率，判断缓冲罐内物料的含水率是否大于第一设定含水率，若大于，则将缓冲罐内的物料通过外送管路5输送至外界。判断缓冲罐内物料的含水率是否小于第二设定含水率，若大于，则控制外送管路5从外界向缓冲罐内输入清水。若缓冲罐内物料的含水率大于第一设定含水率且小于第二设定含水率，则将缓冲罐内的物料喷淋至淋滤仓1内，进行水解酸化循环。通过可通过外送管路5控制缓存罐2内的液体总量合液体内的含水率，即使将缓存罐2内的液体输出到外界，防止由于丙酸堆积而导致的喷淋罐3内的ph值降低，保证从喷淋罐3内液体ph值保持在产甲烷菌群适宜的ph环境下，保证有机废弃物能够被完全发酵。
47.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。