本實用新型屬于厭氧發酵系統領域，涉及一種環中環一體化厭氧發酵反應裝置。

背景技術：

通常情況下，兩級厭氧發酵工藝由兩個發酵池串聯運行，物料首先進入一級發酵池，然后再排入二級發酵池。一級發酵池中設置攪拌和加熱以及機器設備，沼液中的有機物分解主要在一級發酵池中完成，二級發酵池不設攪拌和加熱，而是利用一級發酵池排出沼液余熱繼續發酵。

由于兩級發酵池串聯會導致占地面積較大，項目投資較大；輸送管路較長，容易發生物料堵塞；由于池壁表面散熱面積較大，保溫性能較差；且傳統的發酵罐采用中心攪拌或單向多點攪拌，處理物料含固率在8%以下，當物料含固率高于8%時，會導致攪拌的均勻性較差，容易形成死角；當需要維護時，需要完全停止厭氧系統，清空罐體，維護完畢后，系統需要重新啟動，是目前厭氧發酵系統中的共同缺陷。

技術實現要素：

本實用新型要解決的問題是節省發酵系統的占地面積，縮短管道長度，保證發酵罐體內物料的流動性，使發酵罐內物料攪拌均勻，并能實現各發酵罐內各自物料自循環以及各個發酵罐之間的物料調配。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種環中環一體化厭氧發酵反應裝置，包括：

第一勻漿池51和第二勻漿池78，用于將原始物料進行初步的混合，第一勻漿池51包括與其頂部的勻漿池沼氣產氣區相連通的第一勻漿池回流管58和與其底部連通的第一勻漿池出料管44，第二勻漿池78包括與其頂部的勻漿池沼氣產氣區相連通的第二勻漿池回流管79和與其底部連通的第二勻漿池出料管80；

外環發酵罐1，用于將勻漿池混合均勻后的物料進行第一級發酵，其包括與外環發酵罐1的頂部的外環沼氣產氣區3相連通的外環進料管64、與外環發酵罐1的底部連通的外環出料口40以及設置在外環發酵罐1內部的外環加熱管26；

設置在外環發酵罐1內部的內環發酵罐19，用于將外環發酵罐1內完成第一級發酵的物料進行第二級發酵，其包括覆蓋在內環發酵罐19頂端并與內環物料液位7間形成內環沼氣產氣區8的沼氣儲氣柜6、與內環發酵罐19的頂部的內環沼氣產氣區8相連通的內環進料管9、與內環發酵罐19的底部連通的內環出料口41以及設置在內環發酵罐19內部的內環加熱管36，內環發酵罐19的外壁設置在內環發酵罐19與外環發酵罐1之間，用于形成內環發酵罐19的發酵空間和外環發酵罐1的發酵空間；

環中環加熱進水管61，其分別與外環加熱管26和內環加熱管36連通，用于向外環加熱管26和內環加熱管36內通入用于加熱的熱水；

環中環加熱出水管62，其分別與外環加熱管26和內環加熱管36連通，用于接收外環加熱管26和內環加熱管36排出的熱水；

第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76，第一混合流體輸送泵42包括第一混合流體輸送泵出料口43，第二混合流體輸送泵76包括第二混合流體輸送泵出料口77，第一混合流體輸送泵出料口43與第二混合流體輸送泵出料口77之間通過管道連通，其中，第一勻漿池回流管58和第二勻漿池回流管79的進料口分別與第一混合流體輸送泵出料口43相連通，第一勻漿池出料管44和第二勻漿池出料管80分別與第一混合流體輸送泵42的進料口相連通；外環出料口40和內環出料口41分別與第二混合流體輸送泵76的進料口相連通，內環進料管9和外環進料管64分別與第二混合流體輸送泵出料口77相連通。

進一步地，第一勻漿池回流管58、第二勻漿池回流管79、內環進料管9和外環進料管64上均設置有流量調節閥，用于控制管路內的物料流量。

進一步地，第一混合流體輸送泵出料口43和第二混合流體輸送泵出料口77之間的連通管道上設置有流量調節閥，用于控制第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76之間的物料流動。

進一步地，第一勻漿池51和第二勻漿池78分別還包括設置在勻漿池內部的勻漿池攪拌裝置，其包括固定在勻漿池底部的勻漿池攪拌器固定底板46、能轉動地安裝在勻漿池攪拌器固定底板46上的勻漿池攪拌器導桿45以及能滑動地安裝在勻漿池攪拌器導桿45上的勻漿池攪拌器47。

進一步地，外環發酵罐1還包括多個設置在外環發酵罐1內部并沿外環發酵罐1圓周方向分布的外環攪拌裝置，其包括固定在外環發酵罐1底部的外環攪拌導桿固定底板34、能轉動地安裝在外環攪拌導桿固定底板34上的外環攪拌器導桿24以及能滑動地安裝在外環攪拌器導桿24上的外環攪拌器25。

進一步地，內環發酵罐19還包括多個設置在內環發酵罐19內部并沿內環發酵罐19圓周方向分布的內環攪拌裝置，其包括固定在內環發酵罐19底部的內環攪拌導桿固定底板37、能轉動地安裝在內環攪拌導桿固定底板37上的內環攪拌器導桿15以及能滑動地安裝在內環攪拌器導桿15上的內環攪拌器16；內環攪拌裝置位于內環發酵罐19的中心和其內側壁之間。

進一步地，還包括設置在勻漿池頂端的勻漿池服務平臺54，用于控制勻漿池攪拌裝置和作為勻漿池內沼氣的出口通道。

進一步地，還包括設置在外環發酵罐1頂端的外環服務平臺21，用于控制外環發酵罐1內設置的外環攪拌裝置和作為外環發酵罐內沼氣的出口通道。

進一步地，還包括設置在內環發酵罐19頂端的內環服務平臺12，用于控制內環發酵罐1內設置的內環攪拌裝置和作為內環發酵罐內沼氣的出口通道。

有益效果：

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：

1）節省占地面積，減少土地成本。

2）物料進料和出料的管路可以明顯縮短，減少管道成本，降低管道堵塞的風險。

3）外環發酵罐1外壁通常帶有保溫層，內環發酵罐19外壁與外環發酵罐1內壁共壁，系統的散熱面積小，保溫效果好，可以明顯節省能耗。

4）外環發酵罐1與內環發酵罐19兩級發酵系統改變了傳統中心攪拌的形式，采用多點式潛水攪拌系統，外環發酵罐1的罐體結構為環狀，當攪拌器進行攪拌時，外環發酵罐內將形成環形推流式流態，同時也存在完全混合式流態，因此外環發酵罐1內為推流式和完全混合式流態并存的形式；內環發酵罐19內為完全混合式流態。上述形成的流態使攪拌更加充分、均勻，有效避免出現死角。

5）外環發酵罐1、內環發酵罐19、第一勻漿池51和/或第二勻漿池78通過第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76調配物料，工藝可以實現靈活調整。系統出現問題時，不必清空罐體，生物系統恢復較快。

6）通過第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76實現各個罐體獨立自循環：勻漿池通過勻漿池出料口到勻漿池回流口；外環發酵罐通過外環出料口到外環進料口；內環發酵罐通過內環出料口到內環進料管。目的是使沉淀在各個罐體底部的高含固率物料被泵送到液面頂部，促使罐體底部沉淀物料與頂部物料均勻混合。

7）通過第一混合流體輸送泵42和/或第二混合流體輸送泵76將外環發酵罐1或內環發酵罐19內的發酵液輸送到勻漿池，將部分已經發酵過的沼液回流至勻漿池，對高濃度物料進行稀釋。同時，回流的厭氧菌和較高溫度的沼液也可以促進水解作用。

8）通過第一混合流體輸送泵42和/或第二混合流體輸送泵76將勻漿池的物料直接輸送到內環發酵罐19，當勻漿池負荷較高時，可將部分已水解后物料直接泵送至內環發酵罐19，使內環中大量的厭氧菌得到充足的營養物質。

附圖說明

圖1為本實用新型的環中環一體化厭氧發酵反應裝置示意圖；

圖2為本實用新型的環中環一體化厭氧發酵反應裝置俯視圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本實用新型實施例的附圖，對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；谒枋龅谋緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本實用新型所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本實用新型中所述的流態是指流體在管內流動的形態。

本實用新型附圖中的附圖標記為：外環發酵罐1，外環沼氣產氣區3，沼氣儲氣柜6，內環沼氣產氣區8，內環進料管9，內環儲氣柜中心柱11，內環服務平臺12，環中環產氣管道14，內環攪拌導桿15，內環攪拌器16，內環發酵罐19，外環服務平臺20，外環保溫層23，外環攪拌器導桿24，外環攪拌器25，外環攪拌導桿固定底板34，內環攪拌導桿固定底板，內環儲氣柜中心柱底座38，外環出料口40，內環出料口41，第一混合流體輸送泵42，第一混合流體輸送泵出料口43，第一勻漿池出料管44，勻漿池攪拌器導桿45，勻漿池攪拌器固定底板46，勻漿池攪拌器47，勻漿池51，勻漿池沼氣產氣區53，勻漿池服務平臺54，勻漿池產氣管道57，勻漿池回流管58，勻漿池進料口59，環中環加熱進水管61，環中環加熱出水管62，外環進料管64，第二混合流體輸送泵76，第二混合流體輸送泵出料口77，第二勻漿池78，第二勻漿池回流管79，第二勻漿池出料管80。

如圖1和2所示，本實用新型的環中環一體化厭氧發酵反應裝置，包括：

第一勻漿池51和第二勻漿池78，用于將原始物料進行初步的混合，第一勻漿池51包括與其頂部的勻漿池沼氣產氣區相連通的第一勻漿池回流管58和與其底部連通的第一勻漿池出料管44，第二勻漿池78包括與其頂部的勻漿池沼氣產氣區相連通的第二勻漿池回流管79和與其底部連通的第二勻漿池出料管80；

外環發酵罐1，用于將勻漿池混合均勻后的物料進行第一級發酵，其包括與外環發酵罐1的頂部的外環沼氣產氣區3相連通的外環進料管64、與外環發酵罐1的底部連通的外環出料口40以及設置在外環發酵罐1內部的外環加熱管26；

設置在外環發酵罐1內部的內環發酵罐19，用于將外環發酵罐1內完成第一級發酵的物料進行第二級發酵，其包括覆蓋在內環發酵罐19頂端并與內環物料液位7間形成內環沼氣產氣區8的沼氣儲氣柜6、與內環發酵罐19的頂部的內環沼氣產氣區8相連通的內環進料管9、與內環發酵罐19的底部連通的內環出料口41以及設置在內環發酵罐19內部的內環加熱管36，內環發酵罐19的外壁設置在內環發酵罐19與外環發酵罐1之間，用于形成內環發酵罐19的發酵空間和外環發酵罐1的發酵空間；

環中環加熱進水管61，其分別與外環加熱管26和內環加熱管36連通，用于向外環加熱管26和內環加熱管36內通入用于加熱的熱水；

環中環加熱出水管62，其分別與外環加熱管26和內環加熱管36連通，用于接收外環加熱管26和內環加熱管36排出的熱水；

第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76，第一混合流體輸送泵42包括第一混合流體輸送泵出料口43，第二混合流體輸送泵76包括第二混合流體輸送泵出料口77，第一混合流體輸送泵出料口43與第二混合流體輸送泵出料口77之間通過管道連通，其中，第一勻漿池回流管58和第二勻漿池回流管79的進料口分別與第一混合流體輸送泵出料口43相連通，第一勻漿池出料管44和第二勻漿池出料管80分別與第一混合流體輸送泵42的進料口相連通；外環出料口40和內環出料口41分別與第二混合流體輸送泵76的進料口相連通，內環進料管9和外環進料管64分別與第二混合流體輸送泵出料口77相連通。

為了控制管路內的物料流量，在第一勻漿池回流管58、第二勻漿池回流管79、內環進料管9和外環進料管64上均設置有流量調節閥。

為了控制第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76之間的物料流動，第一混合流體輸送泵出料口43和第二混合流體輸送泵出料口77之間的連通管道上設置有流量調節閥。

第一勻漿池51和第二勻漿池78分別還包括設置在勻漿池內部的勻漿池攪拌裝置，其包括固定在勻漿池底部的勻漿池攪拌器固定底板46、能轉動地安裝在勻漿池攪拌器固定底板46上的勻漿池攪拌器導桿45以及能滑動地安裝在勻漿池攪拌器導桿45上的勻漿池攪拌器47。

外環發酵罐1還包括多個設置在外環發酵罐1內部并沿外環發酵罐1圓周方向分布的外環攪拌裝置，其包括固定在外環發酵罐1底部的外環攪拌導桿固定底板34、能轉動地安裝在外環攪拌導桿固定底板34上的外環攪拌器導桿24以及能滑動地安裝在外環攪拌器導桿24上的外環攪拌器25。

內環發酵罐19還包括多個設置在內環發酵罐19內部并沿內環發酵罐19圓周方向分布的內環攪拌裝置，其包括固定在內環發酵罐19底部的內環攪拌導桿固定底板37、能轉動地安裝在內環攪拌導桿固定底板37上的內環攪拌器導桿15以及能滑動地安裝在內環攪拌器導桿15上的內環攪拌器16；內環攪拌裝置位于內環發酵罐19的中心和其內側壁之間。

還包括設置在勻漿池頂端的勻漿池服務平臺54，用于控制勻漿池攪拌裝置和作為勻漿池內沼氣的出口通道。

還包括設置在外環發酵罐1頂端的外環服務平臺21，用于控制外環發酵罐1內設置的外環攪拌裝置和作為外環發酵罐內沼氣的出口通道。

還包括接設置在內環發酵罐19頂端的內環服務平臺12，用于控制內環發酵罐1內設置的內環攪拌裝置和作為內環發酵罐內沼氣的出口通道。

環中環兩級一體化厭氧發酵反應裝置。第一級為外環發酵罐，外環發酵罐1要進行保溫處理。第二級為內環發酵罐19，內環發酵罐19可以做頂蓋或者沼氣儲氣柜6。在厭氧發酵過程中，物料通過泵送系統將物料從勻漿池底部的勻漿池出料口，輸送到頂部外環進料口64進入到外環發酵罐1，通過外環攪拌器25的推流攪拌，形成環形的流態，充分發酵產氣。在停留足夠的時間后系統會通過泵送系統將物料從外環發酵罐1的底部外環出料口40送入內環發酵罐19頂部內環進料管9，內環發酵罐19是完全混合式設計，在外環發酵罐1 一級發酵罐沒有發酵完全的物料在內環發酵罐19繼續發酵產氣，達到充分發酵產氣的效果。物料從勻漿池到外環發酵罐1，從外環發酵罐1到內環發酵罐19，從內環發酵罐19到沼渣沼液排放口71，均通過泵送系統進行輸送，且流態均為上進下出。泵送系統包括第一混合流體輸送泵42和第二混合流體輸送泵76。

作為一種優選方式，外環發酵罐1的頂部低于內環發酵罐19的頂部，外環發酵罐1的頂部可以選擇為混凝土或鋼頂，內環發酵罐19的頂部可以為敞開式，并在內環發酵罐19的頂部密封安裝一體化儲氣柜6。

外環服務平臺、內環服務平臺和勻漿池服務平臺是發酵系統中唯一對設備進行不停車維護的進出通道，并且是發酵系統中唯一的沼氣安全出氣通道。

設置在外環發酵罐1頂部的外環服務平臺20和內環發酵罐19頂部的內環服務平臺12，在環中環厭氧發酵系統正常生產運行工況下對罐體內攪拌器進行檢查和維護時，通過將攪拌器起吊到服務平臺內部進行檢修即可，將攪拌器起吊到服務平臺內部時，服務平臺底部可以通過密封門將服務平臺與發酵罐進行隔離，攪拌器的檢查和維護工作在服務平臺內部進行即可。

外環發酵罐1內的物料在攪拌器的推力下，始終保持環繞內環罐體的外壁運動。

根據地區氣候差異，本實用新型的環中環一體化厭氧發酵反應裝置可以分為全地下、半地下、全地上建造。

上述實施例僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本實用新型權利要求進行改進和等同替換后的技術方案，均落入本實用新型的保護范圍。