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智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統及工藝的制作方法

文檔序號:12410677閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,包括水解酸化相發酵裝置、產甲烷相發酵裝置和PLC智能控制器,其特征在于:所述水解酸化相發酵裝置和產甲烷相發酵裝置之間設置酸化物料儲存固液分離裝置,所述酸化物料儲存固液分離裝置下部設有酸化液進料口,上部設有酸化液出料口,底部設有殘渣出料口,所述酸化液進料口與水解酸化相發酵裝置的出料口之間設有連接管路并在該連接管路上設有酸化液進料泵,所述殘渣出料口與水解酸化相發酵裝置的進料口之間設有連接管路并在該連接管路上設有殘渣回流泵,所述酸化液出料口與產甲烷相發酵裝置的進料口之間設有連接管路并在該連接管路上設有產甲烷相進料泵,所述水解酸化相發酵裝置、酸化物料儲存固液分離裝置和產甲烷相發酵裝置頂部均設有出氣口,所述出氣口利用管線與集氣罐連接,所述集氣罐另連接氣體流量計。

2.根據權利要求1所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述水解酸化相發酵裝置、酸化物料儲存固液分離裝置與產甲烷相發酵裝置的體積比為2-4:1:1。

3.根據權利要求1所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述水解酸化相發酵裝置采用雙層螺旋連續攪拌釜式裝置,其底部設有進料口且該進料口采用三通電磁閥,除與水解酸化相發酵裝置直接相連的端口外,其中一個進料端口外側利用管線連接有機廢棄物進料泵,另一個進料端口外側與所述殘渣回流泵所在連接管路相連,所述PLC智能控制器通過控制有機廢棄物進料泵和殘渣回流泵調整進料負荷與沉渣回料負荷,所述水解酸化相發酵裝置的上部設有出料口,所述水解酸化相發酵裝置內部設置雙層螺旋電動攪拌器、熱電偶加熱器、溫度傳感器、pH計及氧化還原電位計。

4.根據權利要求1所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述產甲烷相發酵裝置的徑高比為1:5-8,底部設有進料口且該進料口采用三通電磁閥,除與產甲烷相發酵裝置直接相連的端口外,其中一個端口作為進料端口與產甲烷相進料泵所在連接管路相連,另一個作為出料端口利用管線連接沼液循環泵,所述產甲烷相發酵裝置的上部設有沼液回流口,所述沼液回流口內側連接回流分散器,外側與所述沼液循環泵的出口管線相連,所述PLC智能控制器通過控制產甲烷相進料泵和沼液循環泵調整進料負荷與沼液回流量,所述產甲烷相發酵裝置內部對應回流分散器下方位置設有可拆分的載體承托裝置,所述產甲烷相發酵裝置內另設有pH計及氧化還原電位計。

5.根據權利要求4所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述回流分散器為倒置漏斗狀,底面均勻設置多孔圓形沼液噴淋口,直徑為產甲烷相發酵裝置直徑的3/5-4/5。

6.根據權利要求4所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述可拆分的載體承托裝置位于距產甲烷相發酵裝置頂部的2/3處,承托的載體高度為產甲烷相發酵裝置高度的1/5-1/3,所述可拆分的載體承托裝置的上、下底面均勻設置多個通孔,用于固定軟質填料。

7.根據權利要求3所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述水解酸化相發酵裝置的雙層螺旋電動攪拌器的上、下兩層攪拌槳位于距水解酸化相發酵裝置頂部的1/3與2/3處,所述攪拌槳由等間隙平行柵條組成,攪拌頻次由PLC智能控制器自動控制。

8.根據權利要求1所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述水解酸化相發酵裝置的外部設有聚氨酯保溫層,厚度為2-5cm。

9.根據權利要求1所述的智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵系統,其特征在于:所述水解酸化相發酵裝置和產甲烷相發酵裝置分別設有多個高度不同的取樣口。

10.一種智能控制兩相厭氧生物膜沼氣發酵工藝,其特征在于,包括如下步驟:

步驟1、先將單一有機廢物發酵原料或多種有機廢物混合發酵原料中混入的沙粒分離出去,再與粉碎后的秸稈混合,最后調整混合物料的總固體濃度(TS%)為6%-12%、碳氮比(C/N)為20-30:1;向水解酸化相發酵裝置中投入酸化相接種物,所述酸化相接種物為中溫發酵沼氣池沼液,接入量為水解酸化相發酵裝置總容積的30%,然后將混合物料泵入到水解酸化相發酵裝置中至設定容量;通過酸堿中和原理調整混合物料的初始pH值在7.0-7.5之間,并加熱混合物料至30-35℃后啟動連續發酵運行模式,水解酸化相發酵裝置定時定量排放酸化物料至儲存固液分離裝置,同時補入與排放物料等量的新鮮混合物料,在此過程中,進料負荷為0.5-1.0kgVS/m3d,物料停留時間為35-40天,利用攪拌器每3h以120-150rpm/min攪拌8-10min;

步驟2、當水解酸化相發酵裝置中混合物料pH值降至6.5以下,同時通過取樣測定短鏈揮發性脂肪酸以乙酸和丁酸為主要末端液相發酵產物時,由PLC智能控制器反饋pH值變化,提高進料負荷至2.0-2.5kgVS/m3d,物料停留時間縮短至25-30天,攪拌器每3h以120-150rpm/min攪拌8-10min;

步驟3、酸化物料的儲存固液分離裝置將分離出的酸化液以連續進料的方式泵入產甲烷相發酵裝置,進料負荷為1.5-2.5kgVS/m3d,產甲烷接種物取自城市污水處理廠厭氧反應器中的厭氧顆粒污泥,保持產甲烷相發酵裝置中發酵溫度不低于25℃,停留時間25-30天,物料回流比為30~50%,水解酸化相發酵裝置、酸化物料的儲存固液分離裝置和產甲烷相發酵裝置產生的沼氣分別收集于集氣罐。

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