本發(fā)明涉及有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)：

隨著一次石化能源的日漸枯竭，可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)。利用厭氧發(fā)酵技術(shù)將各類有機(jī)廢物，如畜禽糞便、生活垃圾、污水污泥及農(nóng)產(chǎn)品加工廢物等轉(zhuǎn)化為生物燃?xì)饧淄?，不僅可以改善生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)于國(guó)家能源安全和補(bǔ)充能源供應(yīng)均具有重要意義。我國(guó)沼氣能源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用經(jīng)歷了戶用模式、中小型沼氣工程和大型沼氣工程的發(fā)展階段，在我國(guó)南方取得了良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用效果。然而，在我國(guó)北方寒冷地區(qū)，各種沼氣應(yīng)用技術(shù)受低溫影響，致使厭氧發(fā)酵系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，產(chǎn)氣率低，極大制約了其推廣與應(yīng)用。

高寒地區(qū)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)難以穩(wěn)定運(yùn)行，根本原因是低溫或溫度震蕩導(dǎo)致沼氣發(fā)酵微生物代謝能力降低，尤其厭氧發(fā)酵裝置仍依靠傳統(tǒng)工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理粗放，未能提供適宜的厭氧消化微環(huán)境。為克服上述問(wèn)題，近年來(lái)開(kāi)發(fā)了一系列保溫發(fā)酵罐、輔助增溫設(shè)備，以及多種嗜低溫厭氧菌、沼氣發(fā)酵促進(jìn)劑等技術(shù)措施，但仍存在沼氣工程冬季運(yùn)行與工藝調(diào)控上無(wú)法保障高效穩(wěn)定的沼氣產(chǎn)率的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種解決上述低溫狀態(tài)下沼氣產(chǎn)率低且產(chǎn)率不穩(wěn)定的問(wèn)題的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及工藝，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)單，基于生物相分離技術(shù)，準(zhǔn)確控制系統(tǒng)進(jìn)、出料有機(jī)負(fù)荷、溫度、機(jī)械攪拌及沼液回流負(fù)荷等運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物低溫高效沼氣的制備。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，包括水解酸化相發(fā)酵裝置、產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置和PLC智能控制器，其特征在于：所述水解酸化相發(fā)酵裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置之間設(shè)置酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置，所述酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置下部設(shè)有酸化液進(jìn)料口，上部設(shè)有酸化液出料口，底部設(shè)有殘?jiān)隽峡?，所述酸化液進(jìn)料口與水解酸化相發(fā)酵裝置的出料口之間設(shè)有連接管路并在該連接管路上設(shè)有酸化液進(jìn)料泵，所述殘?jiān)隽峡谂c水解酸化相發(fā)酵裝置的進(jìn)料口之間設(shè)有連接管路并在該連接管路上設(shè)有殘?jiān)亓鞅?，所述酸化液出料口與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的進(jìn)料口之間設(shè)有連接管路并在該連接管路上設(shè)有產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵，所述水解酸化相發(fā)酵裝置、酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置頂部均設(shè)有出氣口，所述出氣口利用管線與集氣罐連接，所述集氣罐另連接氣體流量計(jì)。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置、酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的體積比為2-4：1：1。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置采用雙層螺旋連續(xù)攪拌釜式裝置，其底部設(shè)有進(jìn)料口且該進(jìn)料口采用三通電磁閥，除與水解酸化相發(fā)酵裝置直接相連的端口外，其中一個(gè)進(jìn)料端口外側(cè)利用管線連接有機(jī)廢棄物進(jìn)料泵，另一個(gè)進(jìn)料端口外側(cè)與所述殘?jiān)亓鞅盟谶B接管路相連，所述PLC智能控制器通過(guò)控制有機(jī)廢棄物進(jìn)料泵和殘?jiān)亓鞅谜{(diào)整進(jìn)料負(fù)荷與沉渣回料負(fù)荷，所述水解酸化相發(fā)酵裝置的上部設(shè)有出料口，所述水解酸化相發(fā)酵裝置內(nèi)部設(shè)置雙層螺旋電動(dòng)攪拌器、熱電偶加熱器、溫度傳感器、pH計(jì)及氧化還原電位計(jì)。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的徑高比為1：5-8，底部設(shè)有進(jìn)料口且該進(jìn)料口采用三通電磁閥，除與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置直接相連的端口外，其中一個(gè)端口作為進(jìn)料端口與產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵所在連接管路相連，另一個(gè)作為出料端口利用管線連接沼液循環(huán)泵，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置的上部設(shè)有沼液回流口，所述沼液回流口內(nèi)側(cè)連接回流分散器，外側(cè)與所述沼液循環(huán)泵的出口管線相連，所述PLC智能控制器通過(guò)控制產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵和沼液循環(huán)泵調(diào)整進(jìn)料負(fù)荷與沼液回流量，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置內(nèi)部對(duì)應(yīng)回流分散器下方位置設(shè)有可拆分的載體承托裝置，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置內(nèi)另設(shè)有pH計(jì)及氧化還原電位計(jì)。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述回流分散器為倒置漏斗狀，底面均勻設(shè)置多孔圓形沼液噴淋口，直徑為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置直徑的3/5-4/5。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述可拆分的載體承托裝置位于距產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置頂部的2/3處，承托的載體高度為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置高度的1/5-1/3，所述可拆分的載體承托裝置的上、下底面均勻設(shè)置多個(gè)通孔，用于固定軟質(zhì)填料。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置的雙層螺旋電動(dòng)攪拌器的上、下兩層攪拌槳位于距水解酸化相發(fā)酵裝置頂部的1/3與2/3處，所述攪拌槳由等間隙平行柵條組成，攪拌頻次由PLC智能控制器自動(dòng)控制。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置的外部設(shè)有聚氨酯保溫層，厚度為2-5cm。

上述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，所述水解酸化相發(fā)酵裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置分別設(shè)有多個(gè)高度不同的取樣口。

一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵工藝，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、先將單一有機(jī)廢物發(fā)酵原料或多種有機(jī)廢物混合發(fā)酵原料中混入的沙粒分離出去，再與粉碎后的秸稈混合，最后調(diào)整混合物料的總固體濃度(TS％)為6％-12％、碳氮比(C/N)為20-30：1；向水解酸化相發(fā)酵裝置中投入酸化相接種物，所述酸化相接種物為中溫發(fā)酵沼氣池沼液，接入量為水解酸化相發(fā)酵裝置總?cè)莘e的30％，然后將混合物料泵入到水解酸化相發(fā)酵裝置中至設(shè)定容量；通過(guò)酸堿中和原理調(diào)整混合物料的初始pH值在7.0-7.5之間，并加熱混合物料至30-35℃后啟動(dòng)連續(xù)發(fā)酵運(yùn)行模式，水解酸化相發(fā)酵裝置定時(shí)定量排放酸化物料至儲(chǔ)存固液分離裝置，同時(shí)補(bǔ)入與排放物料等量的新鮮混合物料，在此過(guò)程中，進(jìn)料負(fù)荷為0.5-1.0kgVS/m³d，物料停留時(shí)間為35-40天，利用攪拌器每3h以120-150rpm/min攪拌8-10min；

步驟2、當(dāng)水解酸化相發(fā)酵裝置中混合物料pH值降至6.5以下，同時(shí)通過(guò)取樣測(cè)定短鏈揮發(fā)性脂肪酸以乙酸和丁酸為主要末端液相發(fā)酵產(chǎn)物時(shí)，由PLC智能控制器反饋pH值變化，提高進(jìn)料負(fù)荷至2.0-2.5kgVS/m³d，物料停留時(shí)間縮短至25-30天，攪拌器每3h以120-150rpm/min攪拌8-10min；

步驟3、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置將分離出的酸化液以連續(xù)進(jìn)料的方式泵入產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置，進(jìn)料負(fù)荷為1.5-2.5kgVS/m³d，產(chǎn)甲烷接種物取自城市污水處理廠厭氧反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥，保持產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置中發(fā)酵溫度不低于25℃，物料停留時(shí)間25-30天，物料回流比為30％～50％，水解酸化相發(fā)酵裝置、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置產(chǎn)生的沼氣分別收集于集氣罐。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝操作簡(jiǎn)單，分別提供水解產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌各自適宜代謝的生態(tài)條件，強(qiáng)化了產(chǎn)甲烷效能；對(duì)各類有機(jī)固體廢物適應(yīng)能力強(qiáng)，有效解決物料水解產(chǎn)酸過(guò)程結(jié)殼，以及有效緩解揮發(fā)酸或氨的積累對(duì)甲烷過(guò)程的抑制作用，通過(guò)PLC智能控制器可準(zhǔn)確控制進(jìn)、出料負(fù)荷，沼液回流量，水解產(chǎn)酸相溫度與攪拌強(qiáng)度等工藝參數(shù)，顯著提高了產(chǎn)甲烷相低溫沼氣轉(zhuǎn)化效率與運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物低溫高效沼氣的制備。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明以牛糞為發(fā)酵底物的水解酸化相發(fā)酵裝置的揮發(fā)性脂肪酸變化示意圖。

圖中：1.水解酸化相發(fā)酵裝置、2.進(jìn)料口、3.pH計(jì)、4.氧化還原電位計(jì)、5.雙層螺旋電動(dòng)攪拌器、6.攪拌槳、7.熱電偶加熱器、8.機(jī)廢棄物進(jìn)料泵、9.取樣口、10.出料口、11.出氣口、12.集氣罐、13.氣體流量計(jì)、14.PLC智能控制器、15.殘?jiān)亓鞅谩?6.酸化液進(jìn)料泵、17.儲(chǔ)存固液分離裝置、18.酸化液進(jìn)料口、19.殘?jiān)隽峡凇?0.出氣口、21.集氣罐、22.氣體流量計(jì)、23.酸化液出料口、24.產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵、25.進(jìn)料口、26.pH計(jì)、27.氧化還原電位計(jì)、28.產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置、29.出氣口、30.沼液回流口、31.回流分散器、32.載體承托裝置、33.取樣口、34.沼液循環(huán)泵、35.集氣罐、36.氣體流量計(jì)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1所示，該智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，由水解酸化相發(fā)酵裝置1、產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28、連接于水解酸化相發(fā)酵裝置1和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28之間的酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置17以及PLC智能控制器14組成。所述水解酸化相發(fā)酵裝置1、酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置17與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的體積比為4：1：1。

其中，所述酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置17下部設(shè)有酸化液進(jìn)料口18，上部設(shè)有酸化液出料口23，頂部設(shè)有出氣口20，底部設(shè)有殘?jiān)隽峡?9。所述酸化液進(jìn)料口18與水解酸化相發(fā)酵裝置1的出料口10之間設(shè)有連接管路并在該連接管路上設(shè)有酸化液進(jìn)料泵16，所述殘?jiān)隽峡?9與水解酸化相發(fā)酵裝置1的進(jìn)料口2之間設(shè)有連接管路并在該連接管路上設(shè)有殘?jiān)亓鞅?5，所述酸化液出料口23與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的進(jìn)料口25之間設(shè)有連接管路并在該連接管路上設(shè)有產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵24。所述出氣口20利用管線與集氣罐21連接，所述集氣罐21另連接氣體流量計(jì)22。

所述水解酸化相發(fā)酵裝置1采用雙層螺旋連續(xù)攪拌釜式裝置，其底部設(shè)有進(jìn)料口2且該進(jìn)料口2采用三通電磁閥，除與水解酸化相發(fā)酵裝置1直接相連的端口外，其中一個(gè)進(jìn)料端口外側(cè)利用管線連接有機(jī)廢棄物進(jìn)料泵8，另一個(gè)進(jìn)料端口外側(cè)與所述殘?jiān)亓鞅?5所在連接管路相連，所述PLC智能控制器14通過(guò)控制有機(jī)廢棄物進(jìn)料泵8和殘?jiān)亓鞅?5調(diào)整進(jìn)料負(fù)荷與沉渣回料負(fù)荷。所述水解酸化相發(fā)酵裝置1的上部設(shè)有出料口10，所述水解酸化相發(fā)酵裝置1內(nèi)部設(shè)置雙層螺旋電動(dòng)攪拌器5、熱電偶加熱器7、溫度傳感器、pH計(jì)3及氧化還原電位計(jì)4，頂部設(shè)有出氣口11且出氣口11利用管線連接集氣罐12，集氣罐12另連接有氣體流量計(jì)13。所述雙層螺旋電動(dòng)攪拌器5的上、下兩層攪拌槳6位于距水解酸化相發(fā)酵裝置1頂部的1/3與2/3處，所述攪拌槳6由等間隙平行柵條組成，攪拌頻次由PLC智能控制器14自動(dòng)控制。所述水解酸化相發(fā)酵裝置1的外部設(shè)有聚氨酯保溫層，厚度為2cm。

所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的徑高比為1：5，底部設(shè)有進(jìn)料口25且該進(jìn)料口25采用三通電磁閥，除與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28直接相連的端口外，其中一個(gè)端口作為進(jìn)料端口與產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵24所在連接管路相連，另一個(gè)作為出料端口利用管線連接沼液循環(huán)泵34，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的上部設(shè)有沼液回流口30，所述沼液回流口30內(nèi)側(cè)連接回流分散器31，所述回流分散器31為倒置漏斗狀，底面均勻設(shè)置多孔圓形沼液噴淋口，直徑為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28直徑的3/5。所述沼液回流口30外側(cè)與所述沼液循環(huán)泵34的出口管線相連，所述PLC智能控制器14通過(guò)控制產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵24和沼液循環(huán)泵34調(diào)整進(jìn)料負(fù)荷與沼液回流量。所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28內(nèi)部對(duì)應(yīng)回流分散器31下方位置設(shè)有可拆分的載體承托裝置32，所述可拆分的載體承托裝置32位于距產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28頂部的2/3處，承托的載體高度為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28高度的1/5，所述可拆分的載體承托裝置32的上、下底面均勻設(shè)置多個(gè)通孔，用于固定軟質(zhì)填料。所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28頂部設(shè)有出氣口29且出氣口29利用管線連接集氣罐35，集氣罐35另連接有氣體流量計(jì)36，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28內(nèi)另設(shè)有pH計(jì)26及氧化還原電位計(jì)27。所述水解酸化相發(fā)酵裝置1和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28分別設(shè)有多個(gè)高度不同的取樣口9、33。

利用上述系統(tǒng)的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵工藝，包括如下步驟：

步驟1、先將牛糞中混入的沙粒分離出去，再與粉碎后的秸稈混合，最后加水調(diào)整混合物料的總固體濃度(TS％)為6％、碳氮比(C/N)為20：1。向水解酸化相發(fā)酵裝置1中投入酸化相接種物，所述酸化相接種物為35℃的中溫發(fā)酵沼氣池沼液，接入量為水解酸化相發(fā)酵裝置總?cè)莘e的30％，然后將混合物料通過(guò)有機(jī)廢棄物進(jìn)料泵8泵入到水解酸化相發(fā)酵裝置1中至設(shè)定容量。通過(guò)酸堿中和原理調(diào)整混合物料的初始pH值至7.0，并加熱混合物料至35℃后啟動(dòng)連續(xù)發(fā)酵運(yùn)行模式，水解酸化相發(fā)酵裝置1定時(shí)定量排放酸化物料至儲(chǔ)存固液分離裝置17，同時(shí)補(bǔ)入與排放物料等量的牛糞和粉碎后的秸稈混合物料，在此過(guò)程中，進(jìn)料負(fù)荷為0.5kgVS/m³d，物料停留時(shí)間為40天，利用攪拌器每3h以120rpm/min攪拌8min。

步驟2、當(dāng)水解酸化相發(fā)酵裝置1中混合物料pH值降至6.5以下，同時(shí)通過(guò)取樣口9取樣測(cè)定短鏈揮發(fā)性脂肪酸以乙酸和丁酸為主要末端液相發(fā)酵產(chǎn)物時(shí)(參見(jiàn)圖2)，由PLC智能控制器14反饋pH值變化，提高進(jìn)料負(fù)荷至2.0kgVS/m³d，物料停留時(shí)間縮短至30天，攪拌器每3h以120rpm/min攪拌8min。

步驟3、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置17將分離出的酸化液以連續(xù)進(jìn)料的方式通過(guò)產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵24泵入產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28，進(jìn)料負(fù)荷為1.5kgVS/m³d，產(chǎn)甲烷接種物取自城市污水處理廠厭氧反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥，保持產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28中發(fā)酵溫度不低于25℃，物料停留時(shí)間25天，物料回流比為30％，水解酸化相發(fā)酵裝置1、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置17和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28產(chǎn)生的沼氣分別收集于對(duì)應(yīng)的集氣罐并通過(guò)氣體流量計(jì)計(jì)量。

實(shí)施例2

該智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，水解酸化相發(fā)酵裝置1、酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置17與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的體積比為4：1：1。述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的徑高比為1：8，所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28內(nèi)的可拆分的載體承托裝置32位于距產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28頂部的2/3處，承托的載體高度為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28高度的1/3。其他同實(shí)施例1。

利用上述系統(tǒng)的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵工藝，包括如下步驟：

步驟1、先將豬糞和污水污泥中混入的沙粒分離出去，再與粉碎后的秸稈混合，最后加水調(diào)整混合物料的總固體濃度(TS％)為10％、碳氮比(C/N)為25：1。向水解酸化相發(fā)酵裝置1中投入酸化相接種物，所述酸化相接種物為30℃的中溫發(fā)酵沼氣池沼液，接入量為水解酸化相發(fā)酵裝置1總?cè)莘e的30％，然后將混合物料通過(guò)有機(jī)廢棄物進(jìn)料泵8泵入到水解酸化相發(fā)酵裝置1中至設(shè)定容量。通過(guò)酸堿中和原理調(diào)整混合物料的初始pH值至7.2，并加熱混合物料至30℃后啟動(dòng)連續(xù)發(fā)酵運(yùn)行模式，水解酸化相發(fā)酵裝置1定時(shí)定量排放酸化物料至儲(chǔ)存固液分離裝置17，同時(shí)補(bǔ)入與排放物料等量的豬糞、污水污泥和粉碎后的秸稈混合物料，在此過(guò)程中，進(jìn)料負(fù)荷為0.8kgVS/m³d，物料停留時(shí)間為35天，利用攪拌器每3h以140rpm/min攪拌9min。殘?jiān)亓鞅?5將部分沉渣泵入水解酸化相發(fā)酵裝置1中。

步驟2、當(dāng)水解酸化相發(fā)酵裝置1中混合物料pH值降至6.5以下，同時(shí)通過(guò)取樣口9取樣測(cè)定短鏈揮發(fā)性脂肪酸以乙酸和丁酸為主要末端液相發(fā)酵產(chǎn)物時(shí)，由PLC智能控制器14反饋pH值變化，提高進(jìn)料負(fù)荷至2.3kgVS/m³d，物料停留時(shí)間縮短至25天，攪拌器每3h以140rpm/min攪拌9min。

步驟3、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置17將分離出的酸化液以連續(xù)進(jìn)料的方式通過(guò)產(chǎn)甲烷相進(jìn)料泵24泵入產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28，進(jìn)料負(fù)荷為2kgVS/m³d，產(chǎn)甲烷接種物取自城市污水處理廠厭氧反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥，保持產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28中發(fā)酵溫度不低于25℃，物料停留時(shí)間28天，物料回流比為40％，水解酸化相發(fā)酵裝置1、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置17和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28產(chǎn)生的沼氣分別收集于對(duì)應(yīng)的集氣罐并通過(guò)氣體流量計(jì)計(jì)量。

實(shí)施例3

該智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，水解酸化相發(fā)酵裝置1、酸化物料儲(chǔ)存固液分離裝置17與產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的體積比為3：1：1。所述產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28的徑高比為1：6，回流分散器31的直徑為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28直徑的4/5，可拆分的載體承托裝置32位于距產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28頂部的2/3處，承托的載體高度為產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28高度的1/4。其他同實(shí)施例1。

利用上述系統(tǒng)的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發(fā)酵工藝，包括如下步驟：

步驟1、先將雞糞中混入的沙粒分離出去，再與粉碎后的秸稈混合，最后調(diào)整混合物料的總固體濃度(TS％)為12％、碳氮比(C/N)為30：1。向水解酸化相發(fā)酵裝置1中投入酸化相接種物，所述酸化相接種物為中溫發(fā)酵沼氣池沼液，接入量為水解酸化相發(fā)酵裝置1總?cè)莘e的30％，然后將混合物料泵入到水解酸化相發(fā)酵裝置1中至設(shè)定容量。通過(guò)酸堿中和原理調(diào)整混合物料的初始pH值至7.5，并加熱混合物料至33℃后啟動(dòng)連續(xù)發(fā)酵運(yùn)行模式，水解酸化相發(fā)酵裝置1定時(shí)定量排放酸化物料至儲(chǔ)存固液分離裝置17，同時(shí)補(bǔ)入與排放物料等量的新鮮混合物料，在此過(guò)程中，進(jìn)料負(fù)荷為1.0kgVS/m³d，物料停留時(shí)間為38天，利用攪拌器每3h以150rpm/min攪拌10min。

步驟2、當(dāng)水解酸化相發(fā)酵裝置1中混合物料pH值降至6.5以下，同時(shí)通過(guò)取樣測(cè)定短鏈揮發(fā)性脂肪酸以乙酸和丁酸為主要末端液相發(fā)酵產(chǎn)物時(shí)，由PLC智能控制器14反饋pH值變化，提高進(jìn)料負(fù)荷至2.5kgVS/m³d，物料停留時(shí)間縮短至28天，攪拌器每3h以150rpm/min攪拌10min。

步驟3、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置17將分離出的酸化液以連續(xù)進(jìn)料的方式泵入產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28，進(jìn)料負(fù)荷為2.5kgVS/m³d，產(chǎn)甲烷接種物取自城市污水處理廠厭氧反應(yīng)器中的厭氧顆粒污泥，保持產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28中發(fā)酵溫度不低于25℃，物料停留時(shí)間30天，物料回流比為50％，水解酸化相發(fā)酵裝置1、酸化物料的儲(chǔ)存固液分離裝置17和產(chǎn)甲烷相發(fā)酵裝置28產(chǎn)生的沼氣分別收集于對(duì)應(yīng)的集氣罐并通過(guò)氣體流量計(jì)計(jì)量。