專利名稱：一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及廢棄物處理領域，尤其涉及一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置。
背景技術：
有機固體廢棄物，如城市生活垃圾、秸桿、畜禽糞便等，數量巨大，且增長迅速。據統計，2007年全國城鎮生活垃圾I. 5億噸，并以每年9%的速度遞增；畜禽糞便13. 2億噸，農作物秸桿每年8億噸。這些固體廢棄物中可降解部分較多 ，蘊含大量的生物質能。經過適當的處理，不僅可以減少對環境的危害，還可回收材料和能源，實現垃圾“減量化、資源化、無害化”的處理。厭氧消化法作為一種有效的有機固體廢棄物的處理手段，不僅可以生產有機酸、乙醇等高附加值的產品，生成氫氣、甲烷等能源產物，還可減少溫室氣體和其他有害氣體的排放。厭氧消化過程通常分為酸化過程和產甲烷過程兩個階段，傳統工藝中這兩個階段在單個反應器中進行，由于產酸菌和產甲烷菌在生存環境和營養需求上的差異，二者都無法處于最佳的生理狀態，因而發酵效率不高。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明的目的在于提供一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，以克服現有技術中因厭氧消化過程的兩個階段在單個反應器中進行而造成的發酵效率不高的缺陷。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本發明實施例提供一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，包括相互獨立的產酸反應器和產甲烷反應器，所述產甲烷反應器上設有集氣裝置；產酸反應器和產甲烷反應器之間進行滲濾液循環。優選的，產酸反應器中的主反應器為旋轉鼓式反應器，所述旋轉鼓式反應器內含有可對基質進行預處理的粉碎球。優選的，產甲烷反應器分為三層，每層均含有出氣孔和出料孔；所述出氣孔與集氣裝置連接。優選的，所述產甲烷反應器各層之間通過法蘭相連并配以橡膠墊圈用來密封各層反應器，法蘭內置凹槽，凹槽上置有布滿小孔的有機玻璃板。優選的，本發酵裝置還包括旋轉系統，所述旋轉系統包括電動機、微電腦時控開關、支架和滑輪，所述滑輪位于產酸反應器下，所述電動機固定在支架最下方，電動機在微電腦時控開關的控制下通過滑輪帶動產酸反應器進行間歇性轉動運動。優選的，本發酵裝置還包括保溫箱，所述產酸反應器和產甲烷反應器位于保溫箱內；保溫箱一側含有可上下推拉的門。優選的，所述保溫箱內設有用于控制保溫箱內溫度的溫控裝置，所述溫控裝置包括暖風機、溫度控制器和溫度傳感器。優選的，所述集氣裝置包括硅膠導氣管和鋁箔集氣袋；所述硅膠導氣管與出氣孔連通。優選的，所述產酸反應器為有機玻璃制成的柱狀結構，所述產酸反應器的兩端均設有開口。優選的，本發酵裝置還包括用來控制旋轉鼓式反應器間歇性轉動時間的時控裝置。(三)有益效果
本發明實施例提供的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，通過采用獨立的產酸反應器和產甲烷反應器，使厭氧消化過程的酸化過程和產甲烷過程分別在產酸反應器和產甲烷反應器中進行，從而各自形成產酸菌和產甲烷菌的最佳生存條件，大幅度提高固體有機廢棄物的處理能力和反應器運行穩定性。同時采用滲濾液回流，能高效地提高微生物的活性和營養的利用效率，以促進傳質，防止反應器中出現滯留區域。
圖I是本發明實施例兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置的示意圖；圖2是本發明實施例兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置中產酸反應器和產甲烷反應器之間進行滲濾液循環的示意圖。圖中，I :溫度控制器；2 :時控裝置；3 :溫度傳感器；4 :產酸反應器；5 :電動機；6 出料孔:暖風機；8 :產甲烷反應器；9 :出氣孔；10 :保溫箱。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例僅用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。如圖I、圖2所示，本發明本實施例提供的一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，包括該裝置包括相互獨立的產酸反應器4和產甲烷反應器8，所述產甲烷反應器8上設有集氣裝置，所述產酸反應器4和產甲烷反應器8中分別進行厭氧消化過程的酸化階段和產甲烷階段。產酸反應器4和產甲烷反應器8之間進行滲濾液循環，所述滲濾液循環是指從產酸反應器4中取出酸相滲濾液，加到產甲烷反應器8中，并從產甲烷反應器8中取出產甲烷滲濾液，返回到產酸反應器4中，如此循環。具體的，產酸反應器4的主反應器是旋轉鼓式反應器，該旋轉鼓式反應器是由有機玻璃制作而成的柱狀結構，兩側均設有開口 ；其內部添有氧化鋁粉碎球若干，粉碎球可在酸化過程中對底物進行粉碎預處理。有機固體廢棄物被粉碎球粉碎成小顆粒后加大了發酵原料和微生物的接觸面積，有利于保證發酵過程中有足夠的微生物和營養的供給，從而進一步地加快發酵過程，提高發酵效率。具體的，所述產甲烷反應器8是有機玻璃制作而成的立式柱狀結構。所述產甲烷反應器8可為一層或多層，優選為三層，每層均含有出氣孔9和出料孔6。發酵產生的氣體通過出氣孔9進入鋁箔集氣袋中，通過出料孔6可將產甲烷反應器8中的滲濾液取出后加到產酸反應器4中。此外，產甲烷反應器8各層之間通過法蘭相連并配以橡膠墊圈用來密封各層反應器，法蘭內置淺槽，淺槽上置有布滿小孔的有機玻璃板。所述有機玻璃板上的小孔是為了保證添加的產酸反應器4中的滲濾液能逐漸滲透到產甲烷反應器8的下層，防止直接加入會大幅改變產甲烷反應器8中的pH。具體的，集氣裝置包括硅膠導氣管和鋁箔集氣袋，硅膠導氣管一端與出氣孔9連接，另一端與鋁箔集氣袋連接，所述連接均為密封連接，以防止漏氣，發酵過程產生的甲烷等氣體收集在鋁箔集氣袋中。另外，本發酵裝置還包括旋轉系統，所述旋轉系統包括電動機5、微電腦時控開關、支架和滑輪，所述滑輪位于產酸反應器4下，電動機5固定在支架最下方，電動機5在微電腦時控開關的控制下通過滑輪帶動產酸反應器4進行間歇性轉動運動。旋轉系統的主要作用是使產酸反應器4進行旋轉，從而帶動其內部的粉碎球對底物進行粉碎預處理。
另外，本發酵裝置還包括保溫箱10，其內有產酸反應器4和產甲烷反應器8，保溫箱10主要用來對產酸反應器4和產甲烷反應器8保溫，以使微生物在較適宜的條件下發酵，一般情況下，溫室的溫度保持在30°C -35°C之間。所述保溫箱10 —側含有可上下推拉的門，打開門可以進出發酵原料和菌種。另外，本發酵裝置還包括溫控裝置，溫控裝置用來控制產酸反應器4和產甲烷反應器8中的溫度，所述溫控裝置包括暖風機7、溫度控制器I和溫度傳感器3，溫度控制器I通過控制暖風機7的開啟和關閉來維持保溫箱內的溫度在適宜的范圍內。另外，本發酵裝置還包括時控裝置2，其可對旋轉鼓式反應器的間歇性轉動時間進行自動控制，提高自動化程度，減少操作人員的負擔。由于本發明所述裝置設有獨立的產酸反應器4和產甲烷反應器8，從而將厭氧消化過程的酸化過程和產甲烷過程分在兩個容器中進行，各自形成產酸菌和產甲烷菌的最佳生存條件，大幅度提高固體有機廢棄物的處理能力和反應器的運行穩定性。此外，在產酸反應器4和產甲烷反應器8之間進行滲濾液循環，能夠將基質水解酸化產生的有機酸移出反應器，并進入甲烷相進行降解，同時經甲烷相處理過的產酸相滲濾液再返回產酸相，這樣不僅提供一個水環境保證微生物和營養的供給，還可以有效地提高微生物活性和營養的利用效率從而縮短固體廢棄物的降解時間。下面具體說明本發明實施例有機固體廢棄物發酵裝置的操作方法首先，將需要處理的廢棄物放入產酸反應器4中并接種厭氧菌，在產甲烷反應器8中接種厭氧菌；然后，分別啟動產酸反應器4和產甲烷反應器8，使其穩定運行；穩定器過后，從產酸反應器4中取出酸相滲濾液，加到產甲烷反應器8上層，并從產甲烷反應器8下層取出產甲烷滲濾液，返回產酸反應器4，并不斷收集產生的氣體；最后，待發酵過程完成后，關閉產酸反應器4和產甲烷反應器8。實施例I以豆腐廠廢棄物為發酵基質，厭氧消化污泥為接種菌，進行中溫(35°C)厭氧發酵。豆腐廠廢棄物和厭氧消化污泥的性質如下表所示。表I廢棄物的成分和理化特性
權利要求
1.一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，包括相互獨立的產酸反應器和產甲烷反應器，所述產甲烷反應器上設有集氣裝置；產酸反應器和產甲烷反應器之間進行滲濾液循環。
2.如權利要求I所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，產酸反應器中的主反應器為旋轉鼓式反應器，所述旋轉鼓式反應器內含有可對基質進行預處理的粉碎球。
3.如權利要求I所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，產甲烷反應器分為三層，每層均含有出氣孔和出料孔；所述出氣孔與集氣裝置連接。
4.如權利要求3所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，所述產甲烷反應器各層之間通過法蘭相連并配以橡膠墊圈用來密封各層反應器，法蘭內置凹槽，凹槽上置有布滿小孔的有機玻璃板。
5.如權利要求I所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，還包括·旋轉系統，所述旋轉系統包括電動機、微電腦時控開關、支架和滑輪，所述滑輪位于產酸反應器下，所述電動機固定在支架最下方，電動機在微電腦時控開關的控制下通過滑輪帶動產酸反應器進行間歇性轉動運動。
6.如權利要求I所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，還包括保溫箱，所述產酸反應器和產甲烷反應器位于保溫箱內；保溫箱一側含有可上下推拉的門。
7.如權利要求6所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，所述保溫箱內設有用于控制保溫箱內溫度的溫控裝置，所述溫控裝置包括暖風機、溫度控制器和溫度傳感器，暖風機的開啟和關閉由溫度控制器控制。
8.如權利要求3所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，所述集氣裝置包括硅膠導氣管和鋁箔集氣袋；其中，硅膠導氣管與出氣孔連通。
9.如權利要求1-8任一項所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，所述產酸反應器為有機玻璃制成的柱狀結構，產酸反應器的兩端均設有開口。
10.如權利要求2所述的兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置，其特征在于，還包括用來控制旋轉鼓式反應器間歇性轉動時間的時控裝置。
全文摘要
本發明涉及廢棄物處理領域，尤其涉及一種兩相式高濃度有機固體廢棄物發酵裝置。該裝置包括相互獨立的產酸反應器和產甲烷反應器，所述產甲烷反應器上設有集氣裝置；產酸反應器和產甲烷反應器之間進行滲濾液循環。本發明所述有機固體廢棄物處理裝置，通過采用獨立的產酸反應器和產甲烷反應器，使厭氧消化過程的酸化過程和產甲烷過程分別在產酸反應器和產甲烷反應器中進行，從而各自形成產酸菌和產甲烷菌的最佳生存條件，大幅度提高固體有機廢棄物的處理能力和反應器運行穩定性。同時采用滲濾液回流，能高效的處理地提高微生物活性和營養的利用效率，以促進傳質，防止反應器中出現滯留區域。
文檔編號C12M1/107GK102952749SQ201210351038
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者蔣偉忠, 盧驚文, 劉爽, 張琛, 吳靖宇, 汪志凌 申請人:中國農業大學