一種用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提供一種用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置，尤其涉及一種用于發(fā)酵經(jīng)過超高壓垃圾壓榨機(jī)分質(zhì)處理后的城市生活垃圾濕組分的兩段式沼氣發(fā)酵裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超高壓垃圾壓榨技術(shù)可以將城市生活垃圾一次性分質(zhì)處理成干組分(含水量低于25%的干物質(zhì))和濕組分(含水量高達(dá)60%的半固體)。干組分主要有塑料、紙板、木頭、廢棄衣物以及一些惰性材料，適用于焚燒發(fā)電；濕組分是壓榨分質(zhì)處理產(chǎn)生的半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物細(xì)胞漿料，它主要由垃圾攜帶的水分和經(jīng)超高壓壓榨破碎的餐廚垃圾、果蔬垃圾、牲畜糞便、園林垃圾等生物質(zhì)廢棄物細(xì)胞內(nèi)含物組成。濕組分若通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣并發(fā)電，可以達(dá)到最大限度提高垃圾的利用率，產(chǎn)生較高的能源再生率，從而達(dá)到推動垃圾發(fā)電這一生物質(zhì)新能源行業(yè)的目的。
[0003]傳統(tǒng)的沼氣發(fā)酵為單段的完全混合式發(fā)酵，即所有的發(fā)酵基質(zhì)被投放在一個發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵。由于有機(jī)物發(fā)酵依次要經(jīng)過水解酸化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個階段，每一個階段又各有其獨(dú)特的微生物菌群起作用，分別為水解酸化菌、產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌，產(chǎn)甲烷菌為嚴(yán)格專性厭氧菌，其對環(huán)境的要求十分苛刻，且酸化階段產(chǎn)生的氫氣會抑制甲烷生成。單段式沼氣發(fā)酵過程很難為參與發(fā)酵的所有微生物都提供良好的生長條件。如果整個發(fā)酵系統(tǒng)是連續(xù)進(jìn)料，勢必會導(dǎo)致脂肪酸的產(chǎn)生與利用之間的平衡問題和生長處于劣勢的甲烷生成菌被沖出的問題，并出現(xiàn)沼氣發(fā)酵過程啟動慢、穩(wěn)定性差、處理周期長及容易造成酸中毒和產(chǎn)沼氣量少的問題。
[0004]部分沼氣發(fā)酵采用了兩段式發(fā)酵裝置，專利號CN103421687(兩段式半固態(tài)生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及裝置)采用了兩段式發(fā)酵，但是在該裝置中，半固態(tài)生物質(zhì)發(fā)酵前缺少凈化、進(jìn)入發(fā)酵罐前漿料與甲烷菌混合不充分、發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵不充分等，以上問題導(dǎo)致發(fā)酵效率低，沼氣產(chǎn)量低。另外，發(fā)酵罐采用的支架安裝方式，導(dǎo)致操作困難、安裝困難、地面局部承載壓力大等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置，包括濕組分貯槽、酸化罐、旋流除砂系統(tǒng)、接種混合器、雙體型發(fā)酵罐。其中，濕組分貯槽用于半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的加料;連接濕組分貯槽的酸化罐，用于半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的水解酸化;連接酸化罐的接種混合器，用于將回流沼液中的甲烷菌均勻混合在酸化液中；連接接種混合器的雙體型沼氣發(fā)酵罐，用于半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的發(fā)酵，其罐體內(nèi)設(shè)置豎直隔板將罐體分隔成主發(fā)酵罐和熟化罐。
[0006]優(yōu)選地，雙體型沼氣發(fā)酵罐內(nèi)的罐體內(nèi)徑四分之三處設(shè)置豎直隔板，將罐體分隔成容量較大的主發(fā)酵罐和容量較小的熟化罐。
[0007]優(yōu)選地，酸化罐和接種混合器之間連接有旋流除砂系統(tǒng)，用于將半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物中夾雜的泥沙除去。
[0008]優(yōu)選地，旋流除砂系統(tǒng)中除砂罐的罐體上端為圓柱形，罐體下端為圓錐形，旋流除砂系統(tǒng)的進(jìn)料口開設(shè)于上端圓柱形罐體的側(cè)壁，出料口開設(shè)于上端圓柱形罐體頂端的中心部位。
[0009]優(yōu)選地，接種混合器中間為圓筒形罐體，其左右兩端連接有圓錐形的進(jìn)料口和出料口，混合單元位于混合器罐體內(nèi)部，用于將回流沼液與酸化液均勻混合。
[0010]優(yōu)選地，雙體型發(fā)酵罐采用平底的圓柱形罐體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在罐體內(nèi)的豎直隔板高度是罐體內(nèi)部高度的百分之九十。
[0011 ]優(yōu)選地，雙體型發(fā)酵罐的發(fā)酵物料進(jìn)料口和發(fā)酵后的沼液出口分別位于所述主發(fā)酵罐和熟化罐罐壁的最下部;發(fā)酵罐罐體內(nèi)設(shè)置向罐體內(nèi)曝氣的壓縮沼氣配氣管。
[0012]優(yōu)選地，雙體型發(fā)酵罐中的進(jìn)料裝置安裝在主發(fā)酵罐底部同一水平面上，由均勻分布的多個分進(jìn)料管組成。
[0013]優(yōu)選地，發(fā)酵罐的沼氣出口與所述壓縮沼氣配氣管連接，發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生的沼氣一部分通過所述壓縮沼氣配氣管回到所述發(fā)酵罐。
[0014]本實(shí)用新型提供的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置，半固態(tài)發(fā)酵料形成先進(jìn)先出、后進(jìn)后出的活塞流式，達(dá)到連續(xù)進(jìn)料的目的。其中，旋流除砂系統(tǒng)采用酸化料和泥沙逆流設(shè)計，泥沙去除率高;接種混合器運(yùn)用混合單元充分混合酸化料和回流的發(fā)酵后的沼液，接種效果好，有效提高發(fā)酵效率;發(fā)酵罐采用平底式設(shè)計，降低對地基承載能力的要求，降低基礎(chǔ)建造費(fèi)用;雙體型設(shè)計便于達(dá)到活塞流式效果，壓縮后的沼氣進(jìn)入發(fā)酵罐底流化床瀑氣管，實(shí)現(xiàn)攪拌功能，進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)酵。本實(shí)用新型還具備設(shè)備簡單，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型涉及的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型涉及的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的酸化罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型涉及的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的旋流除砂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型涉及的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的接種混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5A為本實(shí)用新型涉及的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的雙體型發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5B為圖5A中雙體型發(fā)酵罐的剖視圖A-A;
[0021]圖5C為圖5A中雙體型發(fā)酵罐B處的放大圖；
[0022]圖6為本實(shí)用新型涉及的用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置的雙體型發(fā)酵罐進(jìn)出料設(shè)備布置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面根據(jù)附圖所示實(shí)施方式闡述本實(shí)用新型。此次公開的實(shí)施方式可以認(rèn)為在所有方面均為例示，不具限制性。本實(shí)用新型的范圍不受以下實(shí)施方式的說明所限，僅由權(quán)利要求書的范圍所示，而且包括與權(quán)利要求范圍具有同樣意思及權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變形。
[0024]本實(shí)用新型涉及一種用于處理半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的兩段式沼氣發(fā)酵裝置，包括濕組分貯槽1、酸化罐2、旋流除砂系統(tǒng)3、接種混合器4、雙體型發(fā)酵罐5。其中，濕組分貯槽I用于半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的加料;連接濕組分貯槽I的酸化罐2，用于半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的水解酸化;連接酸化罐2的接種混合器4，用于將回流沼液中的甲烷菌均勻混合在酸化液中；連接接種混合器4的雙體型沼氣發(fā)酵罐5，用于半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物的發(fā)酵，其罐體內(nèi)設(shè)置豎直隔板52將罐體分隔成主發(fā)酵罐512和熟化罐51。具體的:
[0025]濕組分貯槽I包括進(jìn)料槽和螺桿栗，半固態(tài)生物質(zhì)廢棄物被加入進(jìn)料槽并由螺桿栗栗入酸化罐2。
[0026]酸化罐罐體25的頂部設(shè)置進(jìn)料口24，進(jìn)料管22連接進(jìn)料口 24，用于進(jìn)料，罐內(nèi)中部安裝有用于調(diào)節(jié)酸化料溫度達(dá)到適宜的水解酸化溫度的溫度調(diào)節(jié)器23，罐體下部設(shè)置有集料槽26，用于收集酸化后的濕組分，集液槽26底部設(shè)置有閥門28控制出料流量，酸化罐2下部設(shè)置有渣漿栗210及出料管29，渣漿栗210用于將物料栗入旋流除砂系統(tǒng)3，整個罐體借助支架21與地面連接、借助固定架27支撐穩(wěn)固。
[0027]旋流除砂系統(tǒng)3的進(jìn)料端設(shè)置有進(jìn)料栗36和進(jìn)料口31，進(jìn)料栗36用于給物料流加速，與進(jìn)料口 31相接的圓柱形旋流分離腔32，用于形成高速旋轉(zhuǎn)的物料流，旋流分離腔32上端連接圓筒形出料口 35，下端連接圓錐臺形集砂室33，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的物料流與圓錐臺形集砂室33腔壁接觸時，物料流中混有的泥沙失去慣性而靠自身的重力沿罐腔體壁面下落沉進(jìn)入圓錐臺形集砂室33中，掉進(jìn)集砂斗并通過卸砂閥34排出，而旋轉(zhuǎn)下降的料流在接近圓錐形集砂室33下部時，在出料口與除砂罐之間的壓差作用下，內(nèi)轉(zhuǎn)而沿除砂罐的軸心線向上，形成上升的內(nèi)旋流由除砂罐的進(jìn)入儲料罐37，通過出料栗38輸送到接種混合器4。
[0028]接種混合器4設(shè)置有罐體43和混合單元44，罐體43上設(shè)置圓錐形進(jìn)料口 41、發(fā)酵后沼液進(jìn)口 42和圓錐形出料口 45。進(jìn)料口 41連接旋流除砂系統(tǒng)3的出料栗38，接收除砂