本發(fā)明涉及負(fù)壓驅(qū)動(dòng)消化液內(nèi)循環(huán)的畜禽糞便厭氧消化裝置，屬于固廢處理與資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

厭氧消化被廣泛的應(yīng)用于畜禽糞便的處理，畜禽糞便中有機(jī)氮含量較高，厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)高濃度的氨氮有可能抑制產(chǎn)甲烷微生物的活性，進(jìn)而影響厭氧消化的穩(wěn)定。工程中為保障消化過(guò)程的穩(wěn)定以及較高的甲烷產(chǎn)率，通常采用中溫（37℃左右）濕式（TS<10%）厭氧消化的策略避免高濃度畜禽糞便底物引起的“氨抑制”，濕式厭氧消化意味著消耗更多的水資源并且需要更大消化容積。干式混合物料厭氧消化近年來(lái)替代單一物料濕式厭氧消化成為新興的畜禽糞便處理技術(shù)，然而干式厭氧消化由于較差的傳質(zhì)性能易造成消化底物揮發(fā)性脂肪酸與氨氮的積累，抑制產(chǎn)甲烷菌的生物活性，進(jìn)而影響厭氧消化進(jìn)程的穩(wěn)定性。

固態(tài)物料兩相厭氧消化工藝是以畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等有機(jī)固體廢棄物為主要消化底物，固態(tài)物料在固相區(qū)域內(nèi)進(jìn)行水解酸化，液相區(qū)域的消化液通過(guò)噴淋、浸泡等方式將水解酸化產(chǎn)生的可溶性有機(jī)組分溶解并回流至液相區(qū)域集中產(chǎn)生沼氣，這種固液相分離的消化方式利用了濕式厭氧消化的優(yōu)勢(shì)解決了干式厭氧消化的缺陷，實(shí)現(xiàn)了高含固率底物的厭氧消化，并可獲得較高的產(chǎn)甲烷效率，同時(shí)也克服了單相厭氧消化在底物濃度過(guò)高時(shí)傳質(zhì)差、甲烷產(chǎn)率低及消化過(guò)程不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。在集約化養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城鎮(zhèn)地區(qū)，固液相分離的厭氧消化方式消化底物限制較少，且消化過(guò)程中無(wú)污染物排放，非常適合處理養(yǎng)殖業(yè)干清糞便工藝產(chǎn)生的畜禽糞便以及廢棄的農(nóng)業(yè)作物秸稈與農(nóng)村生活垃圾，推廣前景十分廣闊，必將成為固態(tài)有機(jī)廢棄物能源化利用的首選工藝，目前我國(guó)急需發(fā)展采用這種消化方式的自動(dòng)化裝置以解決固態(tài)有機(jī)廢棄物利用率低及工藝落后的局面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有畜禽糞便固態(tài)物料厭氧消化裝置采用單相批式消化方式存在的傳質(zhì)性能差、能耗高、甲烷產(chǎn)率低、消化過(guò)程不穩(wěn)定及進(jìn)出料困難的問(wèn)題，提供一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)消化液內(nèi)循環(huán)的畜禽糞便厭氧消化裝置。

該裝置內(nèi)氣相、固相與液相區(qū)域分別位于罐體的上層、中層與下層，液相區(qū)域內(nèi)的消化液在中溫條件下以濕式厭氧消化的形式高效產(chǎn)甲烷，消化液在負(fù)壓儲(chǔ)液裝置負(fù)壓的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)管路提升至裝置頂部之后，在重力作用下經(jīng)布液裝置均勻噴灑至固相區(qū)域固體物料的上表面，固相區(qū)域消化底物水解酸化的可溶性有機(jī)組分隨消化液淋溶至下部液相區(qū)域，在篩板的截濾下消化液與固相消化底物分離，消化液進(jìn)入液相區(qū)域，在產(chǎn)甲烷菌的作用下繼續(xù)產(chǎn)生沼氣，沼氣匯集至上部的氣相區(qū)域，經(jīng)過(guò)處理可被收集利用。厭氧消化結(jié)束后，消化液由底部的排液口排出，可旋轉(zhuǎn)的消化罐體即可翻轉(zhuǎn)傾倒沼渣，繼續(xù)填料便可開(kāi)始新的厭氧消化反應(yīng)過(guò)程。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了畜禽糞便固態(tài)物料的穩(wěn)定厭氧消化，相對(duì)于濕式單相厭氧消化，可在緊湊的空間內(nèi)消化更高含量的畜禽糞便，消化液淋溶的方式使固相中的可溶性有機(jī)組分盡可能多的進(jìn)入液相區(qū)域內(nèi)參與厭氧消化反應(yīng)，提高了產(chǎn)甲烷效率并改善傳質(zhì)。該裝置同時(shí)解決了畜禽糞便固態(tài)物料在干式厭氧消化過(guò)程中傳質(zhì)性能差、物料混勻困難、攪拌控溫耗能大、產(chǎn)甲烷效率低、消化過(guò)程不穩(wěn)定且可控性差的問(wèn)題，保證厭氧消化的高效穩(wěn)定運(yùn)行。負(fù)壓驅(qū)動(dòng)的消化液循環(huán)方式也可以減少采用循環(huán)泵對(duì)產(chǎn)甲烷菌的物理?yè)p傷，保障應(yīng)用過(guò)程中的操作安全。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施方式一所述的一種負(fù)壓驅(qū)動(dòng)消化液內(nèi)循環(huán)的畜禽糞便厭氧消化裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，將要處理的畜禽糞便與木質(zhì)纖維素類(lèi)固體廢棄物進(jìn)行初步預(yù)處理，將農(nóng)業(yè)作物秸稈破碎至粒徑為0.2~0.5mm左右，將粉碎后的農(nóng)業(yè)作物秸稈與畜禽糞便以1:2的質(zhì)量比摻雜混勻后填入固相儲(chǔ)料罐（13），為防止過(guò)量淋溶消化液溢流，固相儲(chǔ)料罐的有效容積取70%~80%。接種劑（沼液）依據(jù)消化底物的裝填量計(jì)算，接種劑:消化底物為2~3（VS:VS），加入少量水以調(diào)整系統(tǒng)整體消化底物含固率為10%~15%，接種劑與水注入消化罐體（20）內(nèi)，加熱裝置（18）由控溫器（19）調(diào)控以穩(wěn)定消化罐體下部液相區(qū)域的消化溫度為37±1℃。固相儲(chǔ)料罐（13）內(nèi)的填料在篩板（15）的作用下，實(shí)現(xiàn)固液分離，為改善消化液滲透性能于篩板上部安裝攪拌裝置(14)。從篩板濾過(guò)的消化液進(jìn)入沼渣沉降池（17）后經(jīng)溢流板（16）溢出，在沼渣沉降池內(nèi)消化液中未被篩離的沼渣沉降至池底，并可由排渣口（23）定期清理，此過(guò)程可以防止消化液循環(huán)管路的堵塞。在罐體（20）底部的消化液在中溫條件下進(jìn)行濕式厭氧消化，當(dāng)壓力表（11）顯示罐內(nèi)壓力過(guò)大時(shí)，沼氣即可經(jīng)導(dǎo)氣管（7）與排氣口（3）于罐外收集。真空泵機(jī)（6）將負(fù)壓儲(chǔ)液箱（4）抽吸至負(fù)壓狀態(tài)后關(guān)閉防倒吸閥門(mén)（5），開(kāi)啟管路開(kāi)關(guān)（25），消化液在罐內(nèi)氣壓與儲(chǔ)液箱負(fù)壓的壓力差作用下，經(jīng)輸液管道（10）輸送至罐體上部，開(kāi)啟布液開(kāi)關(guān)（8）后消化液由重力作用經(jīng)布液轉(zhuǎn)頭（9）由外至內(nèi)均勻噴灑至固相儲(chǔ)物罐（13）上表面，消化液繼續(xù)在重力作用下淋溶至罐體底部，此過(guò)程中固相區(qū)域有機(jī)物質(zhì)水解酸化反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)入到下部的液相區(qū)域消化液中，繼續(xù)于罐體底部進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)，產(chǎn)生甲烷。消化反應(yīng)結(jié)束后，沼液經(jīng)排液口（24）排出，調(diào)節(jié)支架（21）上的鏈帶固定裝置（22），翻轉(zhuǎn)整個(gè)罐體打開(kāi)由合頁(yè)（12）連接的上下密封蓋板（1, 2）傾倒沼渣。