一种厌氧发酵系统和利用其进行泥消化反应产生沼气的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废弃物处理技术领域，特别涉及一种厌氧发酵系统和利用其进行泥消化反应产生沼气的方法。
【背景技术】
[0002]目前世界范围内，对污泥处置方法一般有农用、填埋、投海、焚烧等，例如:美国和英国以农用为主，西欧以污泥填埋为主，日本以焚烧为主，澳大利亚以污泥填埋和投海为主。而污泥农用法占地面积大，选址较困难，管理复杂，可能会有臭味产生，并且对重金属、病原菌以及其他有害物质有一定的要求。污泥填埋法虽然管理较容易，但是对污泥的资源化利用少，对填埋场的土壤也有一定的污染。污泥焚烧法的处理成本高，并且焚烧后的产生的气体会对大气造成一定的污染。对于我国的污泥处置，全国每年污泥产生量接近2200万吨，其中有80%没有得到妥善处理。绝大部分污泥都是送往城市垃圾处理厂简单填埋，甚至在露天简单堆放。这些数量巨大的污泥将成为未来急需处理的难题。
[0003]对有机垃圾而言，主要处理处置方式包括卫生填埋、高温好氧堆肥、固态发酵、厌氧发酵等，其中利用有机垃圾作为厌氧发酵技术的原料，即可获得清洁的能源，又能减少污染物的排放，是目前国内外针对大规模有机垃圾处理利用的主要方向。根据原料的形态，厌氧发酵主要分为湿式发酵和干式发酵。湿式发酵的固体含量约在15%以下，发酵物料呈流动液体，便于通过管道输送物料，产沼气最充分，物料发酵均匀，易实现连续进出料，但是湿式发酵必须先将固体有机垃圾粉碎制浆，并且在湿法工艺中存在浮渣、沉淀等问题。干式发酵原料总固体含量约多20%，物料呈现固态，体积大，有机物分解不均匀，难以实现连续进出料。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种厌氧发酵系统，该系统具有体积小，设计合理，可连续运行等优点。
[0005]本发明还提供一种利用所述的厌氧发酵系统进行消化反应产生沼气的方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种厌氧发酵系统，包括发酵仓，所述发酵仓为密封结构，其内部安装有水平搅拌装置，发酵仓水平方向上的两端分别为进料端和出料端，发酵仓的顶部安装有沼气管，发酵仓靠近进料端的顶部设有进料口，进料口分别与进料螺旋输送装置和污泥输送管路连接，进料口的下方、发酵仓内部安装有对物料进行搅拌和混合装置，出料端设有出料口，出料口连接有螺旋输送装置，出料端一侧设有回流管路，回流管路的另一端与进料端相连。
[0008]作为优选，回流管路上安装有循环泵。
[0009]为了避免发酵过程中产生的气泡堵住气体的出口，发酵仓靠近进料端的顶部还安装有浮渣探测器和冲洗水管路，冲洗水管路上安装有与该浮渣探测器信号连接的电磁阀。当浮渣探测器探测到发酵仓内的气泡达到一定高度时，会传输信号给电磁阀，自动控制电磁阀开启，冲洗水经冲洗水管路进入发酵仓，喷淋以打破气泡。
[0010]作为优选，所述发酵仓为圆柱体或长方体结构，其安装时整体倾斜使发酵仓顶部与水平方向呈0.2-10°夹角，此时发酵仓的进料端一侧留有呈楔形的空气层。发酵过程中产生的沼气聚集于空气层，通过预留的气体出口可排出发酵仓，便于对沼气的收集与利用，同时，将气体聚集于空气层，便于对浮渣的探测及消除，保障系统安全顺利运行。
[0011]作为优选，螺旋输送装置带有滤网，螺旋输送装置将发酵仓内降解反应剩余的较大颗粒沼渣过滤拦截，排出发酵仓外。
[0012]作为优选，沼气管上依次连接水封、砾石过滤器。
[0013]一种利用所述的厌氧发酵系统进行泥消化反应产生沼气的方法，该方法包括如下过程:
[0014]①固体有机垃圾经进料螺旋输送装置进入发酵仓内，与污泥输送管路来的污泥混合；
[0015]②发酵仓内轴向水平安装有搅拌装置，可进行缓慢翻动，保持物料的均匀混合状态并防止局部堆积，混合物料在水平搅拌装置的翻动作用下自进料端向出料端横向推移，并在35-60°C的温度下进行厌氧发酵，固体物质逐渐减少，经过一个发酵周期，混合物料移动至出料端；
[0016]③出料端的螺旋输送装置可将发酵仓内降解反应剩余的较大颗粒沼渣过滤拦截，排出发酵仓外，而滤后的沼液经回流管路回流至发酵仓的进料端，为发酵仓整个周期的运行提供了稳定的菌种；
[0017]④产生的沼气由发酵仓顶部的沼气管排出，进行收集利用。
[0018]本发明是将有机物质如有机垃圾或者玉米秸杆等混合污水处理系统的污泥或脱水后的污泥，在适宜的水分、温度和厌氧的条件下，通过微生物的分解代谢，最终产生沼气并将沼气及共生产品回收再利用的发明技术。
[0019]本发明将有机垃圾与污泥混合，在缓慢的水平搅拌中进行厌氧发酵，与现有的厌氧发酵工艺最大的区别在于既无需将有机垃圾粉碎制浆，又保证了固态物料在系统内的长时间停留，可连续运行，同时可利用沼液的回流保证发酵仓内部的菌种与物料混合。该工艺不仅可以降低有机垃圾粉碎制浆的成本，还可以充分利用沼液的回流，保持发酵仓内环境的平衡，减少发酵仓体积。
[0020]由于发酵仓内物料搅拌均匀，温度稳定，系统可充分产生沼气，沼气可经过砾石过滤器和脱硫塔净化后，存入沼气柜，净化后用于发电，发电机产生的余热又可用于发酵仓的增温和保温，不需要外加能源，保证设施常年稳定运行。
[0021]本发明方法结合干式厌氧发酵与湿式厌氧发酵的优势:(I)相比湿式厌氧发酵，该方法运行成本小，不需要制浆工艺，不存在浮渣、沉淀等问题；(2)相比干式厌氧发酵，该方法可连续进料，同时降低了序批式进料过程中存在的人员安全风险。该方法既能稳定运行，充分产气，连续进出料，又能减少体积，减少成本，可以克服现有技术的不足。
[0022]本发明的有益效果是:本发明采用热、电联产型的工艺，在最大程度上，达到有机垃圾的“减量化、稳定化、无害化、资源化”，实现以下处理目标:(I)减少有机垃圾体积，(2)稳定有机垃圾性质，(3)提高脱水效果，(4)利用产生的沼气，(5)消除恶臭，(6)提高卫生质量，(7)达到能量高效转化、资源综合利用。
【附图说明】
[0023]图1是本发明