一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)和利用其進(jìn)行泥消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)和利用其進(jìn)行泥消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前世界范圍內(nèi)，對(duì)污泥處置方法一般有農(nóng)用、填埋、投海、焚燒等，例如:美國(guó)和英國(guó)以農(nóng)用為主，西歐以污泥填埋為主，日本以焚燒為主，澳大利亞以污泥填埋和投海為主。而污泥農(nóng)用法占地面積大，選址較困難，管理復(fù)雜，可能會(huì)有臭味產(chǎn)生，并且對(duì)重金屬、病原菌以及其他有害物質(zhì)有一定的要求。污泥填埋法雖然管理較容易，但是對(duì)污泥的資源化利用少，對(duì)填埋場(chǎng)的土壤也有一定的污染。污泥焚燒法的處理成本高，并且焚燒后的產(chǎn)生的氣體會(huì)對(duì)大氣造成一定的污染。對(duì)于我國(guó)的污泥處置，全國(guó)每年污泥產(chǎn)生量接近2200萬(wàn)噸，其中有80%沒(méi)有得到妥善處理。絕大部分污泥都是送往城市垃圾處理廠簡(jiǎn)單填埋，甚至在露天簡(jiǎn)單堆放。這些數(shù)量巨大的污泥將成為未來(lái)急需處理的難題。
[0003]對(duì)有機(jī)垃圾而言，主要處理處置方式包括衛(wèi)生填埋、高溫好氧堆肥、固態(tài)發(fā)酵、厭氧發(fā)酵等，其中利用有機(jī)垃圾作為厭氧發(fā)酵技術(shù)的原料，即可獲得清潔的能源，又能減少污染物的排放，是目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)大規(guī)模有機(jī)垃圾處理利用的主要方向。根據(jù)原料的形態(tài)，厭氧發(fā)酵主要分為濕式發(fā)酵和干式發(fā)酵。濕式發(fā)酵的固體含量約在15%以下，發(fā)酵物料呈流動(dòng)液體，便于通過(guò)管道輸送物料，產(chǎn)沼氣最充分，物料發(fā)酵均勻，易實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料，但是濕式發(fā)酵必須先將固體有機(jī)垃圾粉碎制漿，并且在濕法工藝中存在浮渣、沉淀等問(wèn)題。干式發(fā)酵原料總固體含量約多20%，物料呈現(xiàn)固態(tài)，體積大，有機(jī)物分解不均勻，難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有體積小，設(shè)計(jì)合理，可連續(xù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明還提供一種利用所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣的方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，包括發(fā)酵倉(cāng)，所述發(fā)酵倉(cāng)為密封結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部安裝有水平攪拌裝置，發(fā)酵倉(cāng)水平方向上的兩端分別為進(jìn)料端和出料端，發(fā)酵倉(cāng)的頂部安裝有沼氣管，發(fā)酵倉(cāng)靠近進(jìn)料端的頂部設(shè)有進(jìn)料口，進(jìn)料口分別與進(jìn)料螺旋輸送裝置和污泥輸送管路連接，進(jìn)料口的下方、發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)部安裝有對(duì)物料進(jìn)行攪拌和混合裝置，出料端設(shè)有出料口，出料口連接有螺旋輸送裝置，出料端一側(cè)設(shè)有回流管路，回流管路的另一端與進(jìn)料端相連。
[0008]作為優(yōu)選，回流管路上安裝有循環(huán)泵。
[0009]為了避免發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡堵住氣體的出口，發(fā)酵倉(cāng)靠近進(jìn)料端的頂部還安裝有浮渣探測(cè)器和沖洗水管路，沖洗水管路上安裝有與該浮渣探測(cè)器信號(hào)連接的電磁閥。當(dāng)浮渣探測(cè)器探測(cè)到發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的氣泡達(dá)到一定高度時(shí)，會(huì)傳輸信號(hào)給電磁閥，自動(dòng)控制電磁閥開啟，沖洗水經(jīng)沖洗水管路進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)，噴淋以打破氣泡。
[0010]作為優(yōu)選，所述發(fā)酵倉(cāng)為圓柱體或長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其安裝時(shí)整體傾斜使發(fā)酵倉(cāng)頂部與水平方向呈0.2-10°夾角，此時(shí)發(fā)酵倉(cāng)的進(jìn)料端一側(cè)留有呈楔形的空氣層。發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣聚集于空氣層，通過(guò)預(yù)留的氣體出口可排出發(fā)酵倉(cāng)，便于對(duì)沼氣的收集與利用，同時(shí)，將氣體聚集于空氣層，便于對(duì)浮渣的探測(cè)及消除，保障系統(tǒng)安全順利運(yùn)行。
[0011]作為優(yōu)選，螺旋輸送裝置帶有濾網(wǎng)，螺旋輸送裝置將發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)降解反應(yīng)剩余的較大顆粒沼渣過(guò)濾攔截，排出發(fā)酵倉(cāng)外。
[0012]作為優(yōu)選，沼氣管上依次連接水封、礫石過(guò)濾器。
[0013]一種利用所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行泥消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣的方法，該方法包括如下過(guò)程:
[0014]①固體有機(jī)垃圾經(jīng)進(jìn)料螺旋輸送裝置進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，與污泥輸送管路來(lái)的污泥混合；
[0015]②發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)軸向水平安裝有攪拌裝置，可進(jìn)行緩慢翻動(dòng)，保持物料的均勻混合狀態(tài)并防止局部堆積，混合物料在水平攪拌裝置的翻動(dòng)作用下自進(jìn)料端向出料端橫向推移，并在35-60°C的溫度下進(jìn)行厭氧發(fā)酵，固體物質(zhì)逐漸減少，經(jīng)過(guò)一個(gè)發(fā)酵周期，混合物料移動(dòng)至出料端；
[0016]③出料端的螺旋輸送裝置可將發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)降解反應(yīng)剩余的較大顆粒沼渣過(guò)濾攔截，排出發(fā)酵倉(cāng)外，而濾后的沼液經(jīng)回流管路回流至發(fā)酵倉(cāng)的進(jìn)料端，為發(fā)酵倉(cāng)整個(gè)周期的運(yùn)行提供了穩(wěn)定的菌種；
[0017]④產(chǎn)生的沼氣由發(fā)酵倉(cāng)頂部的沼氣管排出，進(jìn)行收集利用。
[0018]本發(fā)明是將有機(jī)物質(zhì)如有機(jī)垃圾或者玉米秸桿等混合污水處理系統(tǒng)的污泥或脫水后的污泥，在適宜的水分、溫度和厭氧的條件下，通過(guò)微生物的分解代謝，最終產(chǎn)生沼氣并將沼氣及共生產(chǎn)品回收再利用的發(fā)明技術(shù)。
[0019]本發(fā)明將有機(jī)垃圾與污泥混合，在緩慢的水平攪拌中進(jìn)行厭氧發(fā)酵，與現(xiàn)有的厭氧發(fā)酵工藝最大的區(qū)別在于既無(wú)需將有機(jī)垃圾粉碎制漿，又保證了固態(tài)物料在系統(tǒng)內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)間停留，可連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)可利用沼液的回流保證發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)部的菌種與物料混合。該工藝不僅可以降低有機(jī)垃圾粉碎制漿的成本，還可以充分利用沼液的回流，保持發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)環(huán)境的平衡，減少發(fā)酵倉(cāng)體積。
[0020]由于發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)物料攪拌均勻，溫度穩(wěn)定，系統(tǒng)可充分產(chǎn)生沼氣，沼氣可經(jīng)過(guò)礫石過(guò)濾器和脫硫塔凈化后，存入沼氣柜，凈化后用于發(fā)電，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的余熱又可用于發(fā)酵倉(cāng)的增溫和保溫，不需要外加能源，保證設(shè)施常年穩(wěn)定運(yùn)行。
[0021]本發(fā)明方法結(jié)合干式厭氧發(fā)酵與濕式厭氧發(fā)酵的優(yōu)勢(shì):(I)相比濕式厭氧發(fā)酵，該方法運(yùn)行成本小，不需要制漿工藝，不存在浮渣、沉淀等問(wèn)題；(2)相比干式厭氧發(fā)酵，該方法可連續(xù)進(jìn)料，同時(shí)降低了序批式進(jìn)料過(guò)程中存在的人員安全風(fēng)險(xiǎn)。該方法既能穩(wěn)定運(yùn)行，充分產(chǎn)氣，連續(xù)進(jìn)出料，又能減少體積，減少成本，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用熱、電聯(lián)產(chǎn)型的工藝，在最大程度上，達(dá)到有機(jī)垃圾的“減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化”，實(shí)現(xiàn)以下處理目標(biāo):(I)減少有機(jī)垃圾體積，(2)穩(wěn)定有機(jī)垃圾性質(zhì)，(3)提高脫水效果，(4)利用產(chǎn)生的沼氣，(5)消除惡臭，(6)提高衛(wèi)生質(zhì)量，(7)達(dá)到能量高效轉(zhuǎn)化、資源綜合利用。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明