本發(fā)明涉及一種酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的裝置及方法。
背景技術(shù)：
循環(huán)經(jīng)濟是人類經(jīng)濟發(fā)展過程中的最優(yōu)化模式，它改變了傳統(tǒng)經(jīng)濟的線性發(fā)展模式，呈現(xiàn)“資源-產(chǎn)品-再生資源”的反饋式閉環(huán)流程，通過低開采、高利用、低排放的方式以最小的資源和環(huán)境成本，取得最大的經(jīng)濟社會效益。
白酒是我國的利稅大戶，行業(yè)合計每年上繳的利稅可達(dá)1000多億元。近年來白酒的生產(chǎn)在不斷擴大，酒糟的數(shù)量也急劇增加，每年產(chǎn)生的酒糟量約9866萬噸。對酒糟進行綜合利用既可減輕環(huán)境污染，又可產(chǎn)生經(jīng)濟效益，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
利用酒糟廢水進行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣是減少酒糟的水資源污染、實現(xiàn)酒糟循環(huán)利用的重要措施。在早期發(fā)酵工藝中，存在處理效率低、出水水質(zhì)差等缺點，特別是在處理玉米等含蛋白質(zhì)和高級脂肪酸較多的酒糟液時，效果不佳。隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，研究者們通過將固液分離和高效反應(yīng)器相結(jié)合，不僅提高了處理效率和處理效果，還能制備出沼氣，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
目前，酒糟廢水處理最常用的反應(yīng)器為UASB反應(yīng)器、EGSB反應(yīng)器、ABR反應(yīng)器和IC反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，運行費用低，處理效率高，但其運行條件和控制要求較高，處理懸浮物濃度較高的廢水時易發(fā)生堵塞和短流，低溫和低濃度條件下處理效能過低，負(fù)荷較高時易產(chǎn)生污泥流失，初次啟動和形成穩(wěn)定顆粒污泥用時較長，對水質(zhì)和負(fù)荷的突變敏感，耐沖擊負(fù)荷能力差；EGSB反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷和高徑比，操作簡單，節(jié)省能耗，抗沖擊負(fù)荷能力強，具有pH值緩沖能力，出水穩(wěn)定性好，但其運行條件和控制要求較高，因懸浮固體通過顆粒污泥床時會很快隨出水被沖出，難以得到降解，故不適用于處理固體物含量高的廢水；ABR反應(yīng)器對沖擊負(fù)荷及進水中的有毒物質(zhì)具有很好的緩沖適應(yīng)能力，不短流，不堵塞，無需攪拌，易啟動，但較難實現(xiàn)均勻布水，易產(chǎn)生溝流和死角，對運行中的活性污泥要求高，要對接種馴化的污泥培養(yǎng)出顆粒厭氧污泥才能啟動運行；IC反應(yīng)器占地少，容積負(fù)荷高，抗沖擊能力強，抗低溫能力強，具有pH值緩沖能力，出水穩(wěn)定性好，啟動周期短，操作管理簡單，適用于處理有機高濃度廢水，但其內(nèi)循環(huán)中泥水混合液的提升管和回流管易堵塞，造成內(nèi)循環(huán)癱瘓，影響不溶性有機物的去除效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的裝置及方法。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
一種酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的裝置，其包括通過管道依次連接的混合罐、循環(huán)泵和反應(yīng)罐，還包括用于將反應(yīng)罐第二反應(yīng)室內(nèi)的含部分污泥的酒糟廢水回流至混合罐的回流管；所述反應(yīng)罐本體內(nèi)從下至上依次設(shè)置有布水器、第一反應(yīng)室、第一級三相分離器、第二反應(yīng)室、第二級三相分離器、導(dǎo)流管、排水口和排氣口；所述混合罐本體內(nèi)從下至上依次設(shè)置有加熱裝置、排空口、攪拌器和進料口。
所述混合罐還設(shè)置有pH測量儀、溫度測量儀和液位顯示管。
所述布水器為漏斗狀。
采用本發(fā)明的裝置進行酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，包括以下步驟：
1)將酒糟廢水由進料口加入混合罐，與罐內(nèi)原有的料液和從反應(yīng)罐第二反應(yīng)室回流的含部分污泥的酒糟廢水充分混合均勻，控制溫度和pH值，進行水解和酸化；
2)通過循環(huán)泵將混合罐內(nèi)料液泵入反應(yīng)罐，料液經(jīng)布水器均勻分布，在循環(huán)泵的壓力沖擊和發(fā)酵產(chǎn)生的氣體的共同作用下，料液與第一反應(yīng)室的厭氧污泥充分混合，發(fā)生厭氧發(fā)酵反應(yīng)，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)第一級三相分離器分離后上升至第二級三相分離器，大部分污泥由第一級三相分離器截留在第一反應(yīng)室，其余污泥與料液繼續(xù)進入第二反應(yīng)室，在第二反應(yīng)室中進一步發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)第二級三相分離器分離后上升至反應(yīng)罐頂部，通過排氣口排出和收集，料液與污泥經(jīng)第二級三相分離器發(fā)生固液分離，污泥被截留在第二反應(yīng)室，一部分料液通過排水口排出，其余料液通過回流管回流至混合罐。
所述混合罐內(nèi)的溫度為30～40℃，pH值為6.5～7.5。
所述反應(yīng)罐內(nèi)的溫度為33～37℃，pH值為6.8～7.5。
所述反應(yīng)罐的第一反應(yīng)室內(nèi)料液的上升流速為10～20m/h。
所述反應(yīng)罐的第二反應(yīng)室內(nèi)料液的上升流速為2～10m/h。
所述循環(huán)泵始終處于開啟狀態(tài)。
所述酒糟廢水的進料方式為間歇式或連續(xù)式。
本發(fā)明的有益效果是：
1）設(shè)置兩級三相分離器，增強泥水分離效果，使反應(yīng)器保持高污泥濃度，進水有機負(fù)荷遠(yuǎn)超過普通厭氧反應(yīng)器，非常適用于高濃度酒糟廢水（COD≥2000mg/L）的處理；
2）反應(yīng)罐內(nèi)的布水器呈漏斗狀，布水均勻，上升流速快，傳質(zhì)效果好，厭氧顆粒污泥在第一反應(yīng)室內(nèi)呈膨化狀態(tài)，不會產(chǎn)生溝流和死角；
3）通過設(shè)置混合罐形成外循環(huán)，使上層污泥和部分上清液回流，一方面可以減少污泥流失，為反應(yīng)器快速啟動提供條件，另一方面可利用COD轉(zhuǎn)化的堿度，對pH值起到緩沖作用，使反應(yīng)器內(nèi)pH值保持最佳狀態(tài)，減少進水的投堿量；
4）廢水先經(jīng)過含少量污泥的混合罐再進入反應(yīng)罐，可預(yù)先進行水解和酸化，將不溶性有機物水解成可溶性有機物，再將可溶性的大分子有機物轉(zhuǎn)化成脂肪酸和醇類等，從而縮短反應(yīng)罐內(nèi)的產(chǎn)甲烷進程，實現(xiàn)較短的停留時間和良好的產(chǎn)甲烷效果，同時不影響有機物的去除效果；
5）可避免因堵塞引起的短流，裝置運行穩(wěn)定，控制條件簡單，外排污泥量少，減輕了污泥處理的負(fù)擔(dān)，同時可產(chǎn)生甲烷含量60%以上的沼氣，實現(xiàn)了資源的循環(huán)再利用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)識說明：1、混合罐；11、加熱裝置；12、排空口； 13、攪拌器；14、進料口；15、pH測量儀；16、溫度測量儀；17、液位顯示管；2、循環(huán)泵；3、反應(yīng)罐；31、布水器；32、第一反應(yīng)室；33、第一級三相分離器；34、第二反應(yīng)室；35、第二級三相分離器；36、排水口；37、排氣口；38、導(dǎo)流管；4、回流管。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的解釋和說明。
由圖1可知，一種酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的裝置，其包括通過管道依次連接的混合罐1、循環(huán)泵2和反應(yīng)罐3，還包括用于將反應(yīng)罐3第二反應(yīng)室34內(nèi)的含部分污泥的酒糟廢水回流至混合罐1的回流管4；所述反應(yīng)罐3本體內(nèi)從下至上依次設(shè)置有布水器31、第一反應(yīng)室32、第一級三相分離器33、第二反應(yīng)室34、第二級三相分離器35、導(dǎo)流管38、排水口36和排氣口37；所述混合罐1本體內(nèi)從下至上依次設(shè)置有加熱裝置11、排空口12、攪拌器13和進料口14。
優(yōu)選的，所述混合罐1還設(shè)置有pH測量儀15、溫度測量儀16和液位顯示管17。
優(yōu)選的，所述布水器31為漏斗狀。
采用本發(fā)明的裝置進行酒糟發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，包括以下步驟：
1)將酒糟廢水由進料口加入混合罐，與罐內(nèi)原有的料液和從反應(yīng)罐第二反應(yīng)室回流的含部分污泥的酒糟廢水充分混合均勻，控制溫度和pH值，進行水解和酸化；
2)通過循環(huán)泵將混合罐內(nèi)料液泵入反應(yīng)罐，料液經(jīng)布水器均勻分布，在循環(huán)泵的壓力沖擊和發(fā)酵產(chǎn)生的氣體的共同作用下，料液與第一反應(yīng)室的厭氧污泥充分混合，發(fā)生厭氧發(fā)酵反應(yīng)，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)第一級三相分離器分離后上升至第二級三相分離器，大部分污泥由第一級三相分離器截留在第一反應(yīng)室，其余污泥與料液繼續(xù)進入第二反應(yīng)室，在第二反應(yīng)室中進一步發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)第二級三相分離器分離后上升至反應(yīng)罐頂部，通過排氣口排出和收集，料液與污泥經(jīng)第二級三相分離器發(fā)生固液分離，污泥被截留在第二反應(yīng)室，一部分料液通過排水口排出，其余料液通過回流管回流至混合罐。
優(yōu)選的，所述混合罐內(nèi)的溫度為30～40℃，pH值為6.5～7.5。
優(yōu)選的，所述反應(yīng)罐內(nèi)的溫度為33～37℃，pH值為6.8～7.5。
優(yōu)選的，所述反應(yīng)罐的第一反應(yīng)室內(nèi)料液的上升流速為10～20m/h。
優(yōu)選的，所述反應(yīng)罐的第二反應(yīng)室內(nèi)料液的上升流速為2～10m/h。
優(yōu)選的，所述循環(huán)泵始終處于開啟狀態(tài)。
優(yōu)選的，所述酒糟廢水的進料方式為間歇式或連續(xù)式，并根據(jù)容積負(fù)荷（15～30kgCOD/(m3·d)）和酒糟廢水的COD計算進料體積。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。