公布日：2022.09.02
申請日：2022.07.06
分類號：C12M1/38(2006.01)I;C12M1/36(2006.01)I;C12M1/34(2006.01)I;C12M1/12(2006.01)I;C12M1/107(2006.01)I;C12M1/02(2006.01)I;C12M1/00(2006.01)I;
C12P5/02(2006.01)I;C05F9/02(2006.01)I;C05F9/04(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)及厭氧發(fā)酵方法，該厭氧發(fā)酵系統(tǒng)包括通過管道依次連接的均質調(diào)節(jié)池、厭氧裝置、沼液暫存池以及污泥脫水系統(tǒng)。本發(fā)明中的均質調(diào)節(jié)池和厭氧裝置均設置有兩個，可以設定為一備一用或者同時工作的狀態(tài)，提高調(diào)節(jié)與厭氧發(fā)酵的效率。同時厭氧裝置包括厭氧反應器主體、回流裝置、氣體收集裝置以及排污管，在厭氧反應器主體中投放菌種，可以進行厭氧處理，再經(jīng)過回流裝置對發(fā)酵液進行回流和分相處理，分離出固體、液體和氣體，通過氣體收集裝置收集沼氣，實現(xiàn)廚余垃圾的厭氧發(fā)酵處理效果。本發(fā)明能最大效率地實現(xiàn)餐廚垃圾的無害化處理和資源化利用。
權利要求書
1.一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，包括通過管道依次連接的均質調(diào)節(jié)池、厭氧裝置、沼液暫存池以及污泥脫水系統(tǒng)；所述厭氧裝置包括并聯(lián)的兩個厭氧反應器，所述兩個厭氧反應器均包括：厭氧反應器主體、回流裝置、氣體收集裝置以及排污管，所述厭氧反應器主體內(nèi)部設置有攪拌結構，所述厭氧反應器主體底部設置有控制系統(tǒng)，所述回流裝置一端與所述厭氧反應器主體的出料端連通，另一端與厭氧反應器主體的進料端連通；所述回流裝置與所述氣體收集裝置通過排氣管連通，所述排污管設置于所述厭氧反應器主體的下部一端處，所述厭氧反應器主體的下部還設置有排水管，所述排水管與所述沼液暫存池連通；所述回流裝置包括與所述厭氧反應器主體的出料端連通的蛇形回流管道和連通所述蛇形回流管道和所述厭氧反應器主體進料端的三相分離器，所述蛇形回流管道的底面通過設置有第二單向閥門的管道與厭氧反應器主體相通；所述均質調(diào)節(jié)池并聯(lián)設置有兩個，所述均質調(diào)節(jié)池中并排設置有攔截裝置，所述均質調(diào)節(jié)池底部設置有第二攪拌結構，所述均質調(diào)節(jié)池與所述厭氧裝置通過管道連接；所述攔截裝置活動設置于所述均質調(diào)節(jié)池內(nèi)部，所述攔截裝置包括兩組攔截組件，每組攔截組件包括6-10個攔截管，所述攔截管上方設置有帶閥門的進水管道，所述進水管道與外部的預處理系統(tǒng)連通，所述閥門與所述攔截管一一對應。
2.如權利要求1所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括電性連接的溫度傳感器、加熱器和控制器，還包括電性連接的pH檢測計、加藥裝置和控制器，所述加藥裝置設置于所述厭氧反應器主體的上部。
3.如權利要求1所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述均質調(diào)節(jié)池底部傾斜設置，所述攪拌結構橫向固定于所述均質調(diào)節(jié)池側壁，所述均質調(diào)節(jié)池上部設置有帶閥門的加藥管，所述均質調(diào)節(jié)池上設置有透明觀察窗。
4.如權利要求1所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述攔截管管體為網(wǎng)狀結構，所述攔截管上端與下端均設置有可拆卸的篩網(wǎng)。
5.采用權利要求1-4任一項所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進行厭氧發(fā)酵的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)發(fā)酵前處理將廚余垃圾廢水經(jīng)預處理系統(tǒng)進行預處理，去除其中的固渣、油和懸浮物；(2)厭氧發(fā)酵處理并聯(lián)兩個厭氧裝置和兩個均質調(diào)節(jié)池，將經(jīng)預處理系統(tǒng)處理后的廢水投入兩個均質調(diào)節(jié)池中，經(jīng)攔截裝置處理后攪拌均勻，調(diào)整均質調(diào)節(jié)池中的物料含水率為80-90％，所述均質調(diào)節(jié)池工作時采用一備一用的模式；將均質調(diào)節(jié)池處理后的廢水從厭氧裝置的進料端投入?yún)捬醴磻髦黧w中，同時通過控制系統(tǒng)對廢水進行加熱處理，保持溫度并向厭氧反應器主體中添加攜帶菌種的污泥，使廢水在高溫下通過投加的進行厭氧發(fā)酵，所述厭氧裝置工作時保持一備一用或同時使用的模式；(3)發(fā)酵后處理將經(jīng)厭氧裝置處理后的廢水依次排入沼液暫存池、污泥脫水系統(tǒng)，對厭氧裝置投入清潔劑并進行反洗，即可。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述反洗具體包括：關閉厭氧裝置的進水端，將高壓水從厭氧裝置的排水管泵入?yún)捬跹b置中，攪拌均勻后，再將處理后的污水排空，即可。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述厭氧發(fā)酵的溫度為40～60℃，所述厭氧發(fā)酵的pH值保持在7.0～8.0。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，厭氧發(fā)酵的運行周期分為加熱階段、厭氧發(fā)酵階段、抽吸階段以及分離階段，所述加熱階段、厭氧發(fā)酵階段、抽吸階段以及分離階段的運行時間分別為1～2h、5～10d、10～24h和10～24h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)及厭氧發(fā)酵方法，可以針對餐廚垃圾進行系統(tǒng)化處理，既可以將廚余垃圾轉化為有機肥和甲烷氣體，實現(xiàn)資源的回收利用；同時通過改進的厭氧裝置和均質調(diào)節(jié)池結構，實現(xiàn)高效率的轉化工作，使餐廚垃圾可以工業(yè)化處理。
為達上述目的，本發(fā)明提供了一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，包括通過管道依次連接的均質調(diào)節(jié)池、厭氧裝置、沼液暫存池以及污泥脫水系統(tǒng)；
厭氧裝置包括并聯(lián)的厭氧反應器一和厭氧反應器二，厭氧反應器一與厭氧反應器二結構相同，均包括：厭氧反應器主體、回流裝置、氣體收集裝置以及排污管，厭氧反應器主體內(nèi)部設置有攪拌結構，厭氧反應器主體底部設置有控制系統(tǒng)，回流裝置一端與厭氧反應器主體的出料端連通，另一端與厭氧反應器主體的進料端連通；回流裝置與氣體收集裝置通過排氣管連通，排污管設置于厭氧反應器主體的下部一端處，厭氧反應器主體的下部還設置有排水管，排水管與沼液暫存池連通；
均質調(diào)節(jié)池為并聯(lián)的兩個，包括并聯(lián)的均質調(diào)節(jié)池一和均質調(diào)節(jié)池二，均質調(diào)節(jié)池中并排設置有攔截裝置，均質調(diào)節(jié)池底部設置有攪拌結構，均質調(diào)節(jié)池與厭氧裝置通過管道連接。
進一步地，控制系統(tǒng)包括電性連接的溫度傳感器、加熱器和控制器，還包括電性連接的pH檢測計、加藥裝置和控制器，加藥裝置設置于厭氧反應器主體的上部。
進一步地，回流裝置包括與厭氧反應器主體的出料端連通的蛇形回流管道，包括連通蛇形回流管道和厭氧反應器主體進料端的三相分離器。
進一步地，均質調(diào)節(jié)池底部傾斜設置，攪拌結構橫向固定于均質調(diào)節(jié)池側壁，均質調(diào)節(jié)池上部設置有帶閥門的加藥管，均質調(diào)節(jié)池上設置有透明觀察窗。
進一步地，攔截裝置活動設置于均質調(diào)節(jié)池內(nèi)部，攔截裝置設置有兩組攔截組件，每組包括6-10個攔截管，攔截管上方設置有帶閥門的進水管道，進水管道與預處理系統(tǒng)連通，閥門與攔截管一一對應。
進一步地，攔截管管體為網(wǎng)狀結構，攔截管上端與下端均設置有可拆卸的篩網(wǎng)。
本發(fā)明還提供了一種采用厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進行厭氧發(fā)酵的方法，包括以下步驟：
(1)發(fā)酵前處理
將廚余垃圾廢水送至預處理系統(tǒng)進行預處理，去除其中的固渣、油和懸浮物；
(2)厭氧發(fā)酵處理
并聯(lián)兩個厭氧裝置和兩個均質調(diào)節(jié)池，將經(jīng)預處理系統(tǒng)處理后的廢水投入兩個均質調(diào)節(jié)池中，經(jīng)攔截裝置處理后攪拌均勻，調(diào)整均質調(diào)節(jié)池中的物料含水率為80-90％，均質調(diào)節(jié)池工作時采用一備一用的模式；
將均質調(diào)節(jié)池處理后的廢水從厭氧裝置的進料端投入?yún)捬醴磻髦黧w中，同時通過控制系統(tǒng)對廢水進行加熱處理，保持溫度并向厭氧反應器主體中添加攜帶菌種的污泥，使廢水在高溫下通過投加的進行厭氧發(fā)酵，厭氧裝置工作時保持一備一用或同時使用的模式；
(3)發(fā)酵后處理
將經(jīng)厭氧裝置處理后的廢水依次排入沼液暫存池、污泥脫水系統(tǒng)，對厭氧裝置投入清潔劑并進行反洗，即可。
進一步地，反洗具體包括：關閉厭氧裝置的進水端，將高壓水從厭氧裝置的排水管泵入?yún)捬跹b置中，攪拌均勻后，再將處理后的污水排空，即可。
進一步地，厭氧發(fā)酵的溫度為40～60℃，厭氧發(fā)酵的pH值保持在7.0～8.0。
進一步地，厭氧發(fā)酵的運行周期分為加熱階段、厭氧發(fā)酵階段、抽吸階段以及分離階段，加熱階段、厭氧發(fā)酵階段、抽吸階段以及分離階段的運行時間分別為1～2h、5～10d、10～24h和10～24h。
綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明提供了一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，涵蓋了對餐廚垃圾的預處理、均質處理、厭氧發(fā)酵以及回收等過程，可以實現(xiàn)對餐廚垃圾的系統(tǒng)化轉化，既可以解決餐廚垃圾的堆積，又可以將餐廚垃圾轉化為可回收的甲烷、沼渣、沼液等資源，實現(xiàn)環(huán)境保護的目的。
2、本發(fā)明提供了一種厭氧發(fā)酵方法，通過與厭氧發(fā)酵系統(tǒng)配套使用，可以提高均質處理和厭氧發(fā)酵處理的效率，提高資源的轉化率，為餐廚垃圾的工業(yè)化轉化提供技術基礎。
3、本發(fā)明中的發(fā)酵方法對發(fā)酵溫度、pH值以及攪拌方式均做出調(diào)控，使其更有利于菌種生長、發(fā)酵和回收處理，具體的，本發(fā)明的溫度可以提高運行速率和產(chǎn)氣量，可以影響菌群的生長速率和對基質的代謝速率。具體的，本發(fā)明中厭氧發(fā)酵的產(chǎn)甲烷菌對pH值很敏感，當pH值低于6.5時不再活躍。隨著發(fā)酵反應的繼續(xù)，由于氮的消化使氨的濃度不斷上升，pH值也隨著上升，當穩(wěn)定產(chǎn)甲烷時，pH值-般維持在7.0～8.0之間。
4、本發(fā)明中的系統(tǒng)通過機械攪拌和發(fā)酵液回流攪拌兩種共同使用的方式，既保持了機械攪拌攪拌效果好的優(yōu)點，又可以防止過度攪拌破壞菌群的正常繁殖，還可以通過回流攪拌提高攪拌效率，同時進行三相分離。
（發(fā)明人：曾西;李云;楊文俊;何汶駿;祁彩紅;肖啟帆;李朋榮;何學林）
