一種箱式厭氧干發酵反應器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于：它包括反應器主體、氣體收集裝置、沼液回流裝置、測溫裝置和保溫裝置；反應器主體包括發酵室、儲液室和填料儲存箱，發酵室和儲液室分別設置在反應器主體上部和下部，填料儲存箱設置在反應器主體內發酵室和儲液室之間；發酵室頂部活動設置一頂蓋，頂蓋上開設有沼氣出口、測溫孔和若干沼液入口；儲液室底部的側壁上開設沼液出口，沼液出口處設置固液分離裝置；氣體收集裝置通過沼氣出口與發酵室連接；沼液回流裝置通過沼液入口和沼液出口分別與發酵室和儲液室連接；測溫裝置通過測溫孔測量發酵室內的溫度，保溫裝置實時調節反應器主體內的溫度。
【專利說明】一種箱式厭氧干發酵反應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沼氣生產裝置，特別是關于一種禽畜糞便和秸桿的箱式厭氧干發酵反應器。
【背景技術】
[0002]厭氧干發酵是指干物質含量為20%?40%的原料經厭氧發酵生成沼氣的過程。厭氧干發酵制沼氣技術是處理禽畜糞便、農作物秸桿和城市垃圾等有機廢棄物的有效途徑，與濕發酵相比，它具有含水量較少、反應過程中不會產生污水、運行能耗低、能源效率高、發酵后的剩余物可直接作為有機肥利用等優點。現有的干發酵反應器雖然都能處理干物質濃度較高的禽畜糞便和秸桿等有機廢棄物，但由于傳質困難致使發酵過程中大面積酸化而導致沼氣產量低，且禽畜糞便作為發酵底物時容易導致氨抑制的發生。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠避免氨抑制發生且發酵效率高的箱式厭氧干發酵反應器。
[0004]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:它包括反應器主體、氣體收集裝置、沼液回流裝置、測溫裝置和保溫裝置；所述反應器主體包括發酵室、儲液室和填料儲存箱，所述發酵室設置在所述反應器主體上部，所述發酵室采用長方體結構，其頂部活動設置一頂蓋，所述頂蓋上開設有沼氣出口、測溫孔和若干沼液入口 ；所述儲液室設置在所述反應器主體下部，所述儲液室采用截面為直角三角形的三棱柱結構，其斜面作為所述反應器主體的底面，其底部的側壁上開設沼液出口 ；在所述儲液室內所述沼液出口處設置固液分離裝置；所述填料儲存箱設置在所述反應器主體內所述發酵室和儲液室之間，所述填料儲存箱內放滿填料，所述發酵室中的沼液能夠滲入所述儲液室中；所述氣體收集裝置通過所述沼氣出口與所述發酵室連接；所述沼液回流裝置通過所述沼液入口和所述沼液出口分別與所述發酵室和所述儲液室連接；所述測溫裝置通過所述測溫孔測量所述發酵室內的溫度，所述保溫裝置實時調節所述發酵室內的溫度；所述發酵室一側的外壁上設置一支撐板。
[0005]所述沼液回流裝置包括沼液輸液泵、沼液管道和噴淋裝置，所述沼液輸液泵設置在所述儲液室外側，所述沼液輸液泵的進口通過所述沼液管道與所述沼液出口連接，其出口通過所述沼液管道與所述噴淋裝置連接，所述噴淋裝置通過各所述沼液入口向所述發酵室中嗔淋沼液。
[0006]所述噴淋裝置包括一連通管和若干噴頭，所述連通管的一端與所述沼液管道連接，其他端與各噴頭連接，各噴頭通過相應所述沼液入口向所述發酵室中噴淋沼液。
[0007]所述固液分離裝置采用致密鐵絲網，使得所述儲液室內的沼液經所述固液分離裝置進一步過濾后從所述沼液出口流出。
[0008]所述填料儲存箱采用不銹鋼材質的鐵盒，其盒蓋和盒底上對應均勻開設若干孔。
[0009]在連接所述沼液輸液泵與噴淋裝置的所述沼液管道上設置一連接器，所述連接器的一端與所述沼液輸液泵的出口連接，其另一端與所述噴淋裝置的進口連接。
[0010]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:本發明由于設置了反應器主體、氣體收集裝置、沼液回流裝置和保溫裝置，反應器主體內的上部和下部分別設置發酵室和儲液室，且在發酵室和儲液室之間設置填料儲存箱，發酵室頂部活動設置一頂蓋，用于間歇性向發酵室中加料，頂蓋上開設有沼氣出口、測溫孔和若干沼液入口，儲液室底部的側壁上開設沼液出口，沼液出口處設置固液分離裝置，氣體收集裝置通過沼氣出口與發酵室連接；沼液回流裝置通過沼液入口和沼液出口分別與發酵室和儲液室連接；測溫裝置通過測溫孔測量發酵室內的溫度，保溫裝置用于維持反應器主體內的溫度；本發明通過上部發酵、下部滲濾、外部回流和頂部噴淋的一系列過程實現原料厭氧干發酵，外部回流和頂部噴淋過程能夠加速揮發性脂肪酸和氨氮的擴散，因此本發明能夠有效避免大面積酸化和氨抑制的發生，且發酵效率高。基于以上優點，本發明可以廣泛應用于禽畜糞便和秸桿等有機固體廢棄物的處理中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明箱式厭氧干發酵反應器的結構示意圖；
[0012]圖2是采用本發明箱式厭氧干發酵反應器進行混合發酵時pH和堿度的變化關系圖；其中，▼表示堿度，■表示pH(氫離子濃度指數)；
[0013]圖3是采用本發明箱式厭氧干發酵反應器進行混合發酵時pH和總酸的變化關系圖；其中，▼表示VFA/TIC(Total Inorganic Carbon,總無機碳)，■表示pH,.表示總VFA(Volatile Fatty Acid,揮發性脂肪酸)；
[0014]圖4是采用本發明箱式厭氧干發酵反應器進行混合發酵時氨氮的變化圖；其中，▼表示FAN (游離氨氮),■表示TAN (總氨氮)。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0016]如圖1所示，本發明箱式厭氧干發酵反應器包括反應器主體、氣體收集裝置、沼液回流裝置、測溫裝置(圖中未示出)和保溫裝置(圖中未示出)。其中，反應器主體包括發酵室1、儲液室2和填料儲存箱3。發酵室I設置在反應器主體上部，發酵室I采用長方體結構，其頂部活動設置一頂蓋11，頂蓋11上開設有沼氣出口 12、測溫孔13和若干沼液入口14。儲液室2設置在反應器主體下部，儲液室2采用截面為直角三角形的三棱柱結構，其斜面作為反應器主體的底面，其底部的側壁上開設沼液出口 21。在儲液室2內沼液出口 21處設置固液分離裝置22。固液分離裝置22采用致密鐵絲網，儲液室2內的沼液經固液分離裝置22進一步過濾后從沼液出口 21流出。位于反應器主體內，填料儲存箱3設置在發酵室I和儲液室2之間，填料儲存箱3采用不銹鋼材質的鐵盒，其中放滿填料，其盒蓋和盒底上對應均勻開設若干孔，使得所述發酵室中的沼液能夠攜帶少量沼渣順利的滲入儲液室2中。
[0017]氣體收集裝置通過沼氣出口 12與發酵室I連接。
[0018]沼液回流裝置通過沼液入口 14與發酵室I連接，并通過沼液出口 21與儲液室2連接。沼液回流裝置包括沼液輸液泵4、沼液管道5和噴淋裝置6。沼液輸液泵4設置在儲液室2外側，沼液輸液泵4的進口通過沼液管道5與沼液出口 21連接，其出口通過沼液管道5與噴淋裝置6連接，噴淋裝置6通過各沼液入口 14向發酵室I中噴淋沼液。其中，噴淋裝置6包括一連通管61和若干噴頭62，連通管61的一端與沼液管道5連接，其他端與各噴頭62連接，各噴頭62通過相應沼液入口 14向發酵室I中噴淋沼液。
[0019]測溫裝置通過測溫孔13測量發酵室I內的溫度，保溫裝置根據測得的溫度實時調節反應器主體內的溫度。為便于反應器主體固定放置，發酵室I 一側的外壁上設置一支撐板7。
[0020]為便于對沼液進行取樣，在連接沼液輸液泵4與噴淋裝置6的沼液管道5上設置一連接器8，連接器8的一端與沼液輸液泵4的出口連接，其另一端與噴淋裝置6的進口連接。
[0021]本發明箱式厭氧干發酵反應器的工作過程為:打開發酵室頂蓋11，將經過預處理的原料加入發酵室I中。原料在發酵室I中發酵后，發酵室I中的沼液經填料儲存箱3上開設的孔和填料儲存箱3中填充的填料后滲入儲液室2中，沼液從儲液室2底部的斜面上慢慢流向儲液室2底部，沼液向儲液室2底部流動的過程中一些沼渣滯留在斜面上。儲液室2底部的沼液通過固液分離裝置22進一步過濾后從沼液出口 21流出，沼液輸液泵4將流出的沼液通過沼液管道5泵入噴淋裝置6中，噴淋裝置6將回流的沼液通過沼液入口 14噴淋到發酵室I內。氣體收集裝置通過沼氣出口 12收集厭氧發酵所產生的沼氣。發酵室I中的原料在發酵結束后大部分可用作有機肥料，小部分留作下一次發酵時接種使用。
[0022]下面結合實例對本發明作進一步說明，但本發明并不限于以下實例。
[0023]以北京昌平地區農家的雞糞與秸桿為研究對象，采用如圖1所示的裝置結構，經過預處理的原料放入發酵室1，此時加入儲液室2的沼液特征為:pH7，COD (ChemicalOxygen Demand,化學需氧量)8.95g/L,總氨氮1.12g/L,在35± 1°C的條件下運行。如圖2、圖3和圖4所示，當pH及堿度開始下降時，酸的濃度開始迅速增加，氨氮也在緩慢增加，此時加大沼液的回流量，以此加快酸的擴散。此后氨氮含量一直處于較穩定狀態，整個反應過程的氨氮含量最多為3.58g/L,在發酵中期,氨氮含量都穩定在3.5±0.lg/L,氨抑制較小。
[0024]上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構、連接方式和方法步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
【權利要求】
1.一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:它包括反應器主體、氣體收集裝置、沼液回流裝置、測溫裝置和保溫裝置；所述反應器主體包括發酵室、儲液室和填料儲存箱，所述發酵室設置在所述反應器主體上部，所述發酵室采用長方體結構，其頂部活動設置一頂蓋，所述頂蓋上開設有沼氣出口、測溫孔和若干沼液入口 ；所述儲液室設置在所述反應器主體下部，所述儲液室采用截面為直角三角形的三棱柱結構，其斜面作為所述反應器主體的底面，其底部的側壁上開設沼液出口 ；在所述儲液室內所述沼液出口處設置固液分離裝置；所述填料儲存箱設置在所述反應器主體內所述發酵室和儲液室之間，所述填料儲存箱內放?兩填料，所述發酵室中的沼液能夠滲入所述儲液室中； 所述氣體收集裝置通過所述沼氣出口與所述發酵室連接；所述沼液回流裝置通過所述沼液入口和所述沼液出口分別與所述發酵室和所述儲液室連接；所述測溫裝置通過所述測溫孔測量所述發酵室內的溫度，所述保溫裝置實時調節所述發酵室內的溫度；所述發酵室一側的外壁上設置一支撐板。
2.如權利要求1所述的一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:所述沼液回流裝置包括沼液輸液泵、沼液管道和噴淋裝置，所述沼液輸液泵設置在所述儲液室外側，所述沼液輸液泵的進口通過所述沼液管道與所述沼液出口連接，其出口通過所述沼液管道與所述噴淋裝置連接，所述噴淋裝置通過各所述沼液入口向所述發酵室中噴淋沼液。
3.如權利要求2所述的一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:所述噴淋裝置包括一連通管和若干噴頭，所述連通管的一端與所述沼液管道連接，其他端與各噴頭連接，各噴頭通過相應所述沼液入口向所述發酵室中噴淋沼液。
4.如權利要求1或2或3所述的一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:所述固液分離裝置采用致密鐵絲網，使得所述儲液室內的沼液經所述固液分離裝置進一步過濾后從所述沼液出口流出。
5.如權利要求1或2或3所述的一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:所述填料儲存箱采用不銹鋼材質的鐵盒，其盒蓋和盒底上對應均勻開設若干孔。
6.如權利要求2或3所述的一種箱式厭氧干發酵反應器，其特征在于:在連接所述沼液輸液泵與噴淋裝置的所述沼液管道上設置一連接器，所述連接器的一端與所述沼液輸液泵的出口連接，其另一端與所述噴淋裝置的進口連接。
【文檔編號】C12M1/107GK104371915SQ201410655405
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】江皓, 沈怡, 浦鵬, 周紅軍, 張松林 申請人:中國石油大學(北京), 北京中石大新能源研究院有限公司