复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置及其方法_2

文档序号:8355637阅读:来源:国知局
商得到快速的投资回报,把环保治理项目变 成能源工厂,实现生物天然气的产业化发展。本发明具有装置长期运行稳定、对氨氮、酸碱 及挥发性有机酸(VFA)的耐受能力强,产气率高的优点。
【附图说明】
[0046] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 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,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可 W根据该些附图获得其他的附图。
[0047] 图1为本发明实施例提供的厌氧发酵制备沼气的装置的结构示意图。
[0048] 附图标记:
[0049] 1. 1-第一一级厌氧发酵罐,1. 2-第一换热器,1. 3-第一一级物料粟,1. 4-第一破 碎机,1.5-第一二级物料粟;
[0050] 2. 1-第二一级厌氧发酵罐,2. 2-第二换热器,2. 3-第二一级物料粟,2. 4-第二破 碎机,2. 5-第二二级物料粟;
[0051] 3-二级厌氧发酵罐;
[00閲 4-热水锅炉;
[005引 5-沼液粟;
[0054] 6-揽拌器。
【具体实施方式】
[0055] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例 中的附图,对本发明实施例中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。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述 的元素和特征可W与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当 注意,为了清楚的目的,附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的 部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造 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。
[0056] 参见图1,一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置,包括:第一一级 厌氧发酵罐1. 1和第二一级厌氧发酵罐2. 1 ;
[0057] 第一一级厌氧发酵罐1. 1连接第一换热器1. 2 -端,第一换热器1. 2的另一端分 别连接第一一级厌氧发酵罐1. 1和二级厌氧发酵罐3 ;
[0058] 第二一级厌氧发酵罐2. 1连接第二换热器2. 2 -端,第二换热器2. 2的另一端分 别连接第二一级厌氧发酵罐2. 1和二级厌氧发酵罐3 ;
[0059] 二级厌氧发酵罐3上设有沼气输送接口。
[0060] 采用本发明的厌氧发酵制备沼气的装置,对复合物料的分类调制及水解酸化,特 别对第二类物料,由于蛋白质及脂肪含量高,需要得到充分的水解酸化将有机物水解为氨 基酸、甘油及脂肪酸从而进一步水解为小分子物质有利于下一步的发酵。提高了厌氧发酵 的产气率。
[0061] 优选地,第一一级厌氧发酵罐1. 1连接第一一级物料粟1. 3,第一一级厌氧发酵罐 1. 1通过第一破碎机1. 4连接第一二级物料粟1. 5,第一二级物料粟1. 5连接第一换热器 1. 2的一端;
[0062] 第二一级厌氧发酵罐2. 1连接第二一级物料粟2. 3,第二一级厌氧发酵罐2. 1通过 第二破碎机2. 4连接第二二级物料粟2. 5,第二二级物料粟2. 5连接第二换热器2. 2的一 玉山 乂而。
[0063] 二级物料粟的进料前还考虑设置破碎机使物料进一步充分粉碎,确保物料与发酵 菌群的充分接触,二级物料粟W序批式进料方式运行,在非进料时间段,二级物料粟考虑物 料循环回一级发酵罐,在进料时间段通过二级物料粟进料入二级厌氧发酵罐,通过该种方 式确保一级及二级厌氧发酵罐通过加热物料来保持罐体的温度。
[0064] 优选地,第一换热器1. 2和第二换热器2. 2均为管式换热器,第一换热器1. 2和第 二换热器2. 2分别连接热水锅炉4。
[0065] 本发明采用发酵罐的外加热系统,通过管式换热器给物料加热,传统的发酵罐采 用内设环状循环水管来保证发酵罐的温度,发酵罐的热水管线会结垢导致传导热能力减 弱,长期运行需要加大系统供热量,如果进行维修,清洗结垢必须关停系统,罐体清空才能 完成,维护成本高,采用外加热系统,物料通过管式换热器被加热,通过加热进料来保持发 酵罐内的温度。管式换热器的清洗方便同时考虑备用管式换热器,系统维护检修时系统仍 然能够正常运行。
[0066] 优选地,二级厌氧发酵罐3还连接有沼液粟5,沼液粟5用于将发酵完全的沼液输 送到沼液处理单元。
[0067] 优选地,第一一级厌氧发酵罐1. 1、第二一级厌氧发酵罐2. 1和二级厌氧发酵罐3 均包括设置在罐体顶部的揽拌器6。
[0068] 本发明通过序批式进料与出料方式,同时伴随揽拌器的同频率的开停可增加发酵 罐的抗冲击负荷能力,与发酵菌群反应充分,系统运行更稳健。
[0069] 下面通过具体的实施例对本发明的厌氧发酵制备沼气的方法进行进一步的说 明:
[0070] 实施例1
[0071] 本发明还提供一种厌氧发酵制备沼气的方法,包括W下步骤:
[0072] 参见图1,(1)将物料分为两类,物料根据是否为发酵后的废物分成两大类:
[0073] 第一类物料为被发酵过的废物;为牛粪+猪粪,该种物料由于已经经过了厌氧消 化,所W物料对酸碱的缓冲能力强而且容易被再次水解。
[0074] 第二类物料为没被厌氧发酵的产物;具体为餐厨垃圾;
[00巧](2)对分类的物料分别进行预处理:
[0076] 第一类物料经罐车运到物料储池经格栅、破碎机、沉砂池等预处理设备去除物料 中砂石、木块、塑料等,预处理部分的设备根据实际情况而定。
[0077] 第二类物料经罐车运到物料储池经格栅、分选机、破碎机、沉砂池等预处理设备去 除物料中砂石、木块、塑料等,预处理部分的设备根据工程中的具体物料情况而定。
[0078] (3)经预处理后的第一类物料通过第一一级物料粟1. 3提升进入第二一级厌氧发 酵罐1. 1,控制第一一级厌氧发酵罐1. 1内的温度在45-55C范围内,并揽拌器进行揽拌,在 第一一级厌氧发酵罐1. 1内停留3天,然后经第一破碎机1. 4破碎,再经第一二级物料粟 1. 5输送到第一换热器1. 2加热,得到一级处理物料;
[0079] 经预处理后的第二类物料第二一级物料粟2. 3提升进入第二一级厌氧发酵罐 2. 1,控制第二一级厌氧发酵罐2. 1内的温度在50-55C范围内,并揽拌器进行揽拌,在第 二一级厌氧发酵罐1. 1内停留6天,然后经第二破碎机2. 4破碎,再经第二二级物料粟2. 5 输送到第二换热器2. 2加热,得到二级处理物料;
[0080] 本发明的第一一级厌氧发酵罐和第二一级厌氧发酵罐是设置有顶式揽拌器全混 合发酵罐,一级厌氧发酵罐的功能对物料起到调制及水解酸化的作用,物料的水解酸化在 一级厌氧发酵罐内完成,第一类物料是已经被发酵过的原料,水解酸化时间要求短,物料本 身有很好的对酸碱的缓冲能力抑值在水解酸化阶段抑值在6-7,对后续的二级厌氧发酵不 产生过大的抑冲击。第二类物料是没有被发酵过的物料,在水解酸化后pH降到3-5,物料 中的糖、脂肪及蛋白质可W被分解为氨基酸、甘油及脂肪酸从而进一步水解为小分子物质 有利于下一步的发酵。经调制及酸化后的第一类物料和第二类物料经二级物料粟提升经破 碎机及管式换热器,将物料加热满足高温厌氧温度条件进入二级厌氧发酵罐。
[0081] (4)第一处理物料W预定进料时间送入二级厌氧发酵罐,预定进料时间为15分 钟,然后再W预定回流时间将物料输送回第一一级厌氧发酵罐1. 1,预定回流时间为15分 钟;所述预定进料时间与预定回流时间交替进行;即送入二级厌氧发酵罐3和回流到第 二一级厌氧发酵罐1. 1交替进行;
[0082] 第二处理物料W预定进料时间送入二级厌氧发酵罐,预定进料时间为30分钟, 然后再W预定回流时间将物料输送回第二一级厌氧发酵罐2. 1,预定回流时间为30分钟; 同样地,所述预定进料时间与预定回流时间交替进行;即送入二级厌氧发酵罐和回流到第 二一级厌氧发酵罐2. 1交替进行;
[0083] 本发明的二级物料粟采用序批式进料方式,第一处理物料W 15分钟为进料时间 由第一二级物料粟送入二级厌氧发酵罐,随后15分钟为回流时间由第一二级物料粟将物 料输送回第一一级厌氧发酵罐,时间交替进行。第二处理物料也采用序批式进料方式,进料 方式与第一处理物料方式相同,第二处理物料进料及循环回料时间各为30分钟。
[0084] (5)对二级厌氧发酵罐3内的物料进行揽拌,并控制二级厌氧发酵罐3内的温度为 52C及水利停留时间为15天,收集二级厌氧发酵罐3产生的沼气。
[0085] 二级厌氧发酵罐产生的沼气经管道输送进入后续处理,用于发电或将沼气纯化为 生物天
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