处理去除粒径较大的骨头、果皮、塑料袋等。经分选餐厨垃圾用搅拌机将其破碎混匀后与回流沼液进行混合，进入混合进料装置5，调节发酵料液pH至6-6.5。经调节发酵料液经阀门6、栗3和流量计2进入一号发酵罐26进行发酵。发酵料液在一号发酵罐26中水力停留时间为1天。一号发酵罐26所产发酵液经发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2进入二号发酵罐27进行发酵。发酵液在二号发酵罐27中水力停留时间为8天。二号发酵罐27所产发酵液经发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2进入三号发酵罐28进行发酵。同时，一号发酵罐26和二号发酵罐27所产发酵残渣经残渣排放口 12、阀门6、栗3和流量计2进入三号发酵罐28进行发酵。三号发酵罐28所产发酵残渣经残渣排放口 12、阀门6和流量计2排放至沼渣处理系统13。发酵液在三号发酵罐28中水力停留时间为30天。三号发酵罐28所产发酵液经发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2进入固液分离器14进行固液分离。固液分离器14所产沼渣经阀门6、栗3和流量计2排放至沼渣处理系统13。固液分离器14所产沼液经阀门6、栗3和流量计2进入发酵液脱氮系统。发酵液脱氮系统中反应器15内发酵液pH值控制在8.0-8.5，镁与磷的摩尔比控制在1.0:1 -1.3:1之间。发酵液在脱氮系统中水力停留时间为4-8小时。风机流量控制在l_10L/m3发酵液/h。经发酵液脱氮系统处理的沼液一部分回流至混合进料装置5进料处与发酵原料混合。发酵原料进料负荷为6gVS/L-—号发酵罐/d。回流沼液与发酵原料体积比为0.2:1-1.5:1。另外一部分沼液通过阀门6、栗3和流量计2进入沼液排放管道25。发酵体系氢气和甲烷产率分别为240-340ml/gVS和640-950ml/gVS。鸟粪石回收率为260-370mg/L-沼液。外排沼液中氨氮浓度低于2400mg/L。
[0039]实施例2
[0040]结合图1说明本实施方式，本实施方式中经发酵液脱氮系统处理的沼液一部分等量回流至一号发酵罐26、二号发酵罐27和三号发酵罐28前端与发酵液混合后分别进入不同反应器进行发酵。整个发酵体系餐厨垃圾进料负荷提高到实施例1的1.2倍。其他连接与操作参数与实施例1相同。发酵体系氢气和甲烷产率分别为220-330ml/gVS和610-900ml/gVS。鸟奠石回收率为280-4000mg/L-沼液。夕卜排沼液中氨氮浓度低于2700mg/L。
[0041 ] 实施例3
[0042]结合图2说明本实施方式，本实施方式中一号发酵罐26所产发酵液经发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2进入三号发酵罐28进行发酵。同时，一号发酵罐26所产发酵残渣经残渣排放口 12、阀门6、栗3和流量计2进入三号发酵罐28进行发酵。三号发酵罐28所产发酵残渣经残渣排放口 12、阀门6和流量计2排放至沼渣处理系统13。发酵液在三号发酵罐28中水力停留时间为35天。三号发酵罐28所产发酵液经发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2进入固液分离器14进行固液分离。其他连接与操作参数与实施例1相同。发酵体系氢气和甲烷产率分别为50-90ml/gVS和550-860ml/gVS。鸟粪石回收率为270_400mg/L-沼液。外排沼液中氨氮浓度低于2500mg/L。
[0043]实施例4
[0044]结合图3说明本实施方式，本实施方式中发酵料液在三号发酵罐28中水力停留时间为45天。三号发酵罐28所产发酵液经发酵液排放口 11、阀门6、栗3和流量计2进入固液分离器14进行固液分离。三号发酵罐28所产发酵残渣经残渣排放口 12、阀门6和流量计2排放至沼渣处理系统13。其他连接与操作参数与实施例1相同。发酵体系氢气和甲烷产率分别为10-70ml/gVS和460-750ml/gVS。鸟奠石回收率为260-390mg/L-沼液。夕卜排沼液中氨氮浓度低于 3700mg/L。
[0045]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统(13)、固液分离系统、发酵液脱氮系统和沼液回流系统； 其中，进料系统由生物质预处理装置(1)、混合进料装置(5)、流量计(2)和栗(3)组成，生物质预处理装置(1)和混合进料装置(5)之间设置流量计(2)和栗(3); 多阶段发酵系统包括一号发酵罐(26)、二号发酵罐(27)、三号发酵罐(28)以及管道、栗(3)、阀门(6)和流量计(2);—号发酵罐(26)和二号发酵罐(27)的发酵液排放口(11)通过调整阀门(6)开关串联或并联地与三号发酵罐(28)的进料栗(3)连接;多阶段发酵系统所产发酵残渣通过残渣排放口(12)排放至沼渣处理系统(13);多阶段发酵系统所产发酵液通过发酵液排放口(11)、阀门(6)、栗(3)和流量计(2)排放至固液分离系统;一号发酵罐(26)和二号发酵罐(27)所产发酵残渣通过残渣排放口(12)和沼渣管道输送至三号发酵罐(28)前端进料口处与发酵液混合后进入三号发酵罐(28)或通过沼渣管道和阀门(6)连接至放空管道(24); 固液分离系统由固液分离器(14)、阀门(6)、栗(3)和流量计(2)组成，固液分离器(14)进料口设置流量计(2)和栗(3)，沼渣出口和沼液出口都连接阀门(6)和栗(3);固液分离系统所产沼液通过阀门(6)、栗(3)和流量计(2)排放至发酵液脱氮系统；固液分离系统所产沼渣通过阀门(6)、栗(3)和流量计(2)排放至沼渣处理系统(13); 发酵液脱氮系统由反应器(15)、空气栗(16)、带可更换钢网的曝气装置(17)、搅拌装置(18)、水质调节装置和鸟粪石回收槽(22)组成，水质调节装置由水质及水位监测探头(4)、水质控制器(19)、栗(3)、镁离子溶液储槽(20)和氢氧化钠溶液(21)组成，带可更换钢网的曝气装置(17)和搅拌装置(18)位于反应器(15)内部，水质控制器(19)与水质及水位监测探头(4)相连，且水质及水位监测探头(4)位于反应器(15)内部，镁离子溶液储槽(20)和氢氧化钠溶液(21)通过栗(3)与反应器(15)相连，鸟粪石回收槽(22)通过栗(3)与反应器(15)相连； 沼液回流系统由沼液管道、栗(3)、流量计(2)和阀门(6)组成，沼液回流系统根据需要将处理后沼液通过栗(3)，流量计(2)和阀门(6)回流至混合进料装置(5)、一号发酵罐(26)、二号发酵罐(27)、三号发酵罐(28)前端进料口处与原发酵液混合后进行反应。2.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述一号发酵罐(26)、二号发酵罐(27)和三号发酵罐(28)内部均设置水质及水位监测探头(4)、循环水栗(7)、发酵液收集导流管(8)，外部设置检修口(9)、气压表(10)、发酵液排放口(11)和沼气收集管道(23)。3.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述进料系统的混合进料装置(5)的出料口一端通过阀门(6)连接至放空管道(24)，另一端通过阀门(6)、栗(3)和流量计(2)连接多阶段发酵系统。4.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述多阶段发酵系统中循环水栗(7)间歇运行。5.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述发酵液脱氮系统中，反应器(15)中的镁离子浓度及pH值通过水质控制器(19)监测，通过栗(3)投加镁离子溶液储槽(20)中所储溶液和氢氧化钠溶液(21)进行调整;其中，镁离子溶液储槽(20)中所储溶液为氯化镁、磷酸镁、磷酸氢镁、磷酸二氢镁、氢氧化镁、碳酸镁或碳酸氢镁中的一种。6.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述发酵液脱氮系统中阀门(6)间歇开启，空气栗(16)间歇运行且不与搅拌装置(18)同时运行。7.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述带可更换钢网的曝气装置(17)中的不锈钢网定期更换，更换周期为12-72小时。8.根据权利要求1所述的一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，其特征在于:所述沼液回流系统所连沼液排放管道(25)中沼液排放量根据水质及水位监测探头(4)所监测反应器(15)中水位数据，由水质控制器(19)自动调节阀门(6)的开闭状态进行调控。
【专利摘要】本发明提供一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置，属于生物质资源化技术领域。该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统、固液分离系统、发酵液脱氮系统、沼液回流系统和沼液及沼渣管道、泵、阀门和流量计。其中，进料系统包括生物质预处理装置和混合进料装置；多阶段发酵系统由若干发酵罐串联或并联而成；发酵液脱氮系统由反应器、带可更换钢网的曝气装置、搅拌装置、水质调节装置和鸟粪石回收槽组成；沼液回流系统由沼液管道、泵、阀门和流量计组成。本发明所述装置具有可回收鸟粪石晶体、有效降低回流发酵液中氨氮浓度、缓解发酵体系氨抑制效应、提高发酵体系性能的特点，可应用于生物质的厌氧发酵。
【IPC分类】C12M1/36, C12M1/02, C12M1/04, C12M1/107, C12M1/34
【公开号】CN105483000
【申请号】CN201511029453
【发明人】吴川福, 于淼, 郭延, 戴婉琴, 汪群慧
【申请人】北京科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月31日