一種生物質(zhì)廢棄物連續(xù)固態(tài)厭氧消化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)厭氧消化及有機(jī)廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)廢棄物連續(xù)固態(tài)厭氧消化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在人類生產(chǎn)和生活中每天產(chǎn)生大量有機(jī)廢棄物，目前70%以上的垃圾都是通過填埋方式處理。但是垃圾填埋會(huì)產(chǎn)生大量的滲浙液，通過降水、徑流等滲入地下污染水源；同時(shí)垃圾降解產(chǎn)生大量甲烷、硫化氫等有害氣體，嚴(yán)重污染周邊環(huán)境；并且填埋占地面積廣，是對有限的土地資源極大的浪費(fèi)；此外，填埋處理浪費(fèi)了相當(dāng)一部分可回收利用的生物質(zhì)能源。厭氧消化是處理有機(jī)廢棄物的有效途徑。厭氧消化是指在沒有溶解氧和硝酸鹽氮的條件下，微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)和腐殖質(zhì)的過程。它能夠利用有機(jī)廢棄物含水量高、有機(jī)物含量高的特點(diǎn)，在常溫、常壓下操作。厭氧消化能夠減少溫室氣體的排放，有研究表明，I噸生活垃圾采用厭氧消化方式比堆肥方式處理，產(chǎn)生的二氧化碳的量要少0.2t。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣熱值高，發(fā)電效率高。以我國2000年的垃圾量來估算，大約可以獲得25億m3左右的沼氣，其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。
[0003]固態(tài)厭氧消化是近年來研究熱點(diǎn)。固態(tài)厭氧消化基質(zhì)濃度高，相比液態(tài)厭氧消化，處理量大大提高，處理對象也從工業(yè)有機(jī)廢水拓展到固態(tài)有機(jī)廢棄物，比如農(nóng)林產(chǎn)品加工殘?jiān)?、城市生活垃圾、工業(yè)有機(jī)廢棄物等。固態(tài)厭氧消化后處理簡單，無廢水、廢渣的排放，有機(jī)負(fù)荷高，產(chǎn)氣率高，占地面積小，投資少，能耗低。因而越來越多的固態(tài)厭氧消化工藝應(yīng)運(yùn)而生。CN102174587A將混合消化原料的干物質(zhì)濃度從10%提高到40%，實(shí)現(xiàn)更廣區(qū)間的厭氧消化工程。CN202626179U公開了新型厭氧發(fā)酵裝置，避免了原料輸送時(shí)堵塞問題，使之運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。CN102839119A、CN202576427U通過改善反應(yīng)罐實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料、沼液循環(huán)大大提高了消化效率。
[0004]固態(tài)厭氧消化反應(yīng)罐取得了顯著進(jìn)步的同時(shí)，依然存在一些不足。由于基質(zhì)是固態(tài)，沒有或者幾乎沒有游離水，傳質(zhì)、傳熱效率低下，反應(yīng)罐進(jìn)料不均勻，料層有高有低，出料容易存在死角，消化周期長等問題是制約固態(tài)厭氧消化放大和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。此外，工藝控制條件復(fù)雜，發(fā)酵設(shè)施龐大，不利于管理；為保證混合攪拌均勻，導(dǎo)致能耗高、運(yùn)行成本高，不利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這些問題都限制了固態(tài)厭氧消化的快速發(fā)展與應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的生物質(zhì)廢棄物連續(xù)固態(tài)厭氧消化裝置。該裝置可控性強(qiáng)，能連續(xù)操作，料層厚度均勻，出料無死角，縮短消化周期，能夠有效處理有機(jī)廢棄物并回收其中的生物質(zhì)能源。
[0006]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種生物質(zhì)廢棄物連續(xù)固態(tài)厭氧消化裝置，所述裝置包括:帶進(jìn)料口、出料口和沼氣出口的反應(yīng)罐，位于反應(yīng)罐上方的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置，位于反應(yīng)罐上部的勻料耙和噴淋裝置，設(shè)置于反應(yīng)罐下部的螺旋器和刮料板，連接電動(dòng)機(jī)與螺旋器的中心軸和位于中心軸內(nèi)部的傳動(dòng)皮帶；設(shè)置于反應(yīng)罐底部的落料口和螺旋出料機(jī)，設(shè)置于螺旋出料機(jī)下方的溢流裝置，連接溢流裝置與噴淋裝置的循環(huán)泵和管路；在線監(jiān)測調(diào)控反應(yīng)的控制系統(tǒng)。
[0008]所述的進(jìn)料口及落料口分別設(shè)有進(jìn)料閥門和出料閥門，保證反應(yīng)罐的密封性，防止空氣進(jìn)入反應(yīng)罐。
[0009]所述的電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置均位于反應(yīng)罐體外的頂部，采用填料密封，填料定時(shí)更換，必要時(shí)可加入潤滑油增加其密閉性及填料的使用壽命。
[0010]所述的勻料耙為不銹鋼防腐材質(zhì)，在水平方向接有2?4個(gè)槳葉，每個(gè)槳葉分布5?10個(gè)豎直的耙板。優(yōu)選地，所述的耙板為倒三角形，與槳葉呈30?90°夾角。所述勻料耙的主要作用是將反應(yīng)罐內(nèi)的物料均勻攤平。
[0011]所述的噴淋裝置為不銹鋼防腐材質(zhì)，在水平方向接有2?4個(gè)槳葉，每個(gè)槳葉分布5?10個(gè)噴頭，噴頭可以是霧化噴嘴、扇形噴嘴或螺旋噴嘴，噴淋區(qū)域覆蓋整個(gè)反應(yīng)罐橫截面。所述噴淋裝置的主要作用是將滲濾液均勻噴灑在物料上，維持反應(yīng)罐內(nèi)厭氧消化條件均一、穩(wěn)定。
[0012]所述的勻料耙和噴淋裝置固定于中心軸上，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，水平旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，所述的勻料耙可以沿中心軸上下移動(dòng)，保證不同填充率時(shí)料層的平整。
[0013]所述的中心軸為中空結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)皮帶位于中心軸內(nèi)部。
[0014]所述的螺旋器和刮料板固定在中心軸上，由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置帶動(dòng)，使其在水平方向繞中心軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)螺旋器可以正/反向自轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，2?4個(gè)刮料板分布在中心軸底端。進(jìn)料時(shí)所述螺旋器正向旋轉(zhuǎn)同時(shí)公轉(zhuǎn)，推動(dòng)物料均勻分布，當(dāng)物料進(jìn)到高位時(shí)，所述勻料耙將物料耙平；出料時(shí)所述螺旋器反向旋轉(zhuǎn)，一方面減小公轉(zhuǎn)阻力，另一方面將物料集中到反應(yīng)罐中間，由刮料板將物料送入落料口。
[0015]所述反應(yīng)罐外部設(shè)置有換熱裝置。所述的換熱裝置包括多組換熱器，可以是電加熱也可以是水浴加熱，具有換熱、控溫的作用，保證反應(yīng)罐在30?80°C。
[0016]所述的溢流裝置設(shè)有濾網(wǎng)，防止大顆粒消化底物進(jìn)入管路，管路與循環(huán)泵連接，將滲濾液送入噴淋裝置。
[0017]所述的反應(yīng)罐內(nèi)側(cè)豎直均勻分布物位計(jì)和溫度監(jiān)測器。所述物位計(jì)和溫度監(jiān)測器的個(gè)數(shù)可選擇2?10個(gè)。所述的中心軸外側(cè)亦分布有溫度監(jiān)測器。所述溫度監(jiān)測器為溫度自動(dòng)檢測探頭，可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測溫度變化。
[0018]所述的反應(yīng)罐密閉效果良好。設(shè)有氧氣報(bào)警器，當(dāng)氧氣含量高于一定濃度后，將報(bào)警提示，并通入惰性氣體(如氮?dú)?排除反應(yīng)罐內(nèi)的氧氣。
[0019]所述的控制系統(tǒng)在線監(jiān)測料層高度、氧氣含量、溫度狀況，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)換熱裝置工作，并操控進(jìn)料、出料以及滲濾液循環(huán)過程。
[0020]本發(fā)明所述“可以”或“可”表示能夠。
[0021]與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]本發(fā)明裝置包括反應(yīng)罐、進(jìn)出料系統(tǒng)和滲濾液回流系統(tǒng)。所述的進(jìn)出料系統(tǒng)由罐體外部的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)頂部勻料耙、噴淋裝置和底部螺旋器圍繞中心軸公轉(zhuǎn)。所述底部螺旋器圍繞中心軸公轉(zhuǎn)的同時(shí)可正/反向自轉(zhuǎn)。所述的滲濾液回流系統(tǒng)由循環(huán)泵將滲濾液送入罐體上部的噴淋裝置，實(shí)現(xiàn)均勻噴灑。
[0023]本發(fā)明通過監(jiān)測反應(yīng)罐內(nèi)不同部位的溫度，采用多組換熱器實(shí)現(xiàn)對物料的均勻加熱，自動(dòng)控溫，保證厭氧消化過程中溫度恒定，一般不超過規(guī)定溫度的±2?:TC。厭氧消化起始階段，通過物位計(jì)監(jiān)測物料填充高度，利用勻料耙將物料堆填平整，提高反應(yīng)罐體積利用率。厭氧消化過程結(jié)束，需要將消化殘?jiān)瞥龇磻?yīng)罐，底部的螺旋器公轉(zhuǎn)的同時(shí)自轉(zhuǎn)，減小了料層阻力，將邊緣處殘?jiān)崂练磻?yīng)罐中心，利用刮料板將殘?jiān)浦料铝峡冢瑢?shí)現(xiàn)均勻出料，避免存在出料死角或者出料斷層。底部的螺旋出料機(jī)進(jìn)一步將消化殘?jiān)腿牒罄m(xù)處理階段。
[0024]本發(fā)明將投料到出料的全部工藝集中在一個(gè)設(shè)備里完成，避免了固態(tài)物料輸送粘結(jié)、堵塞的問題。本裝置的動(dòng)力系統(tǒng)在反應(yīng)罐上部，解決了多重動(dòng)密封難題，防止發(fā)酵液由于外滲而腐蝕電動(dòng)機(jī)等傳動(dòng)裝置。厭氧消化過程反應(yīng)罐內(nèi)始終保持正壓，滲濾液循環(huán)噴淋，保持反應(yīng)罐內(nèi)的濕度，為厭氧消化提供良好的環(huán)境。
[0025]本發(fā)明結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理、實(shí)用，可以做小規(guī)模研究，也可擴(kuò)大至300?600m3的工業(yè)應(yīng)用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明生物質(zhì)廢棄物連續(xù)固態(tài)厭氧消化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明勻料耙和噴淋裝置的俯視圖；
[0028]圖3是罐底出料結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中:1-反應(yīng)罐；2_進(jìn)料口 ；3_進(jìn)料閥門；4_電動(dòng)機(jī)；5_傳動(dòng)裝置；6_沼氣出口 ；7-勻料耙；8_噴淋裝置；9_中心軸；10_傳動(dòng)皮帶；11_螺旋器；12_刮料板；13_溫度監(jiān)測器；14-換熱裝置；15-落料口； 16-出料閥門；17-螺旋出料機(jī)；18-出料口； 19-濾網(wǎng)；20-溢流裝置；21_循環(huán)泵；22_管路；23_物位計(jì)；24_氧氣報(bào)警器；25_控制系統(tǒng)。
[0030]下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0033]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)廢棄物連續(xù)固態(tài)厭氧消化的裝置。反應(yīng)罐I為立式圓柱形罐體，上端蓋設(shè)置有進(jìn)料口 2、電動(dòng)機(jī)4、沼氣出口 6。電動(dòng)機(jī)4與傳動(dòng)裝置5連接，帶動(dòng)反應(yīng)罐I內(nèi)的勻料耙7、噴淋裝置8及螺旋器11和刮料板12。反應(yīng)罐I底部是落料口 15，落料口 15連接出料閥門16，螺旋出料機(jī)17將物料送入后續(xù)處理工序。此外，厭氧消化過程中的滲濾液通過溢流裝置20收集，經(jīng)過循環(huán)泵21泵入噴淋裝置8，實(shí)現(xiàn)滲濾液循環(huán)。整個(gè)反應(yīng)罐I外部設(shè)有換熱裝置14，維持恒定的反應(yīng)溫度。反應(yīng)罐I內(nèi)設(shè)有物位計(jì)23、溫度監(jiān)測器13及氧氣報(bào)警器24。所有的監(jiān)測及操控儀表均在控制系統(tǒng)25顯示、調(diào)控。所述的進(jìn)料口 2設(shè)有進(jìn)料閥門3，