公布日：2022.09.02
申请日：2022.07.06
分类号：C12M1/38(2006.01)I;C12M1/36(2006.01)I;C12M1/34(2006.01)I;C12M1/12(2006.01)I;C12M1/107(2006.01)I;C12M1/02(2006.01)I;C12M1/00(2006.01)I;
C12P5/02(2006.01)I;C05F9/02(2006.01)I;C05F9/04(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种厌氧发酵系统及厌氧发酵方法，该厌氧发酵系统包括通过管道依次连接的均质调节池、厌氧装置、沼液暂存池以及污泥脱水系统。本发明中的均质调节池和厌氧装置均设置有两个，可以设定为一备一用或者同时工作的状态，提高调节与厌氧发酵的效率。同时厌氧装置包括厌氧反应器主体、回流装置、气体收集装置以及排污管，在厌氧反应器主体中投放菌种，可以进行厌氧处理，再经过回流装置对发酵液进行回流和分相处理，分离出固体、液体和气体，通过气体收集装置收集沼气，实现厨余垃圾的厌氧发酵处理效果。本发明能最大效率地实现餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用。
权利要求书
1.一种厌氧发酵系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的均质调节池、厌氧装置、沼液暂存池以及污泥脱水系统；所述厌氧装置包括并联的两个厌氧反应器，所述两个厌氧反应器均包括：厌氧反应器主体、回流装置、气体收集装置以及排污管，所述厌氧反应器主体内部设置有搅拌结构，所述厌氧反应器主体底部设置有控制系统，所述回流装置一端与所述厌氧反应器主体的出料端连通，另一端与厌氧反应器主体的进料端连通；所述回流装置与所述气体收集装置通过排气管连通，所述排污管设置于所述厌氧反应器主体的下部一端处，所述厌氧反应器主体的下部还设置有排水管，所述排水管与所述沼液暂存池连通；所述回流装置包括与所述厌氧反应器主体的出料端连通的蛇形回流管道和连通所述蛇形回流管道和所述厌氧反应器主体进料端的三相分离器，所述蛇形回流管道的底面通过设置有第二单向阀门的管道与厌氧反应器主体相通；所述均质调节池并联设置有两个，所述均质调节池中并排设置有拦截装置，所述均质调节池底部设置有第二搅拌结构，所述均质调节池与所述厌氧装置通过管道连接；所述拦截装置活动设置于所述均质调节池内部，所述拦截装置包括两组拦截组件，每组拦截组件包括6-10个拦截管，所述拦截管上方设置有带阀门的进水管道，所述进水管道与外部的预处理系统连通，所述阀门与所述拦截管一一对应。
2.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述控制系统包括电性连接的温度传感器、加热器和控制器，还包括电性连接的pH检测计、加药装置和控制器，所述加药装置设置于所述厌氧反应器主体的上部。
3.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述均质调节池底部倾斜设置，所述搅拌结构横向固定于所述均质调节池侧壁，所述均质调节池上部设置有带阀门的加药管，所述均质调节池上设置有透明观察窗。
4.如权利要求1所述的厌氧发酵系统，其特征在于，所述拦截管管体为网状结构，所述拦截管上端与下端均设置有可拆卸的筛网。
5.采用权利要求1-4任一项所述的厌氧发酵系统进行厌氧发酵的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)发酵前处理将厨余垃圾废水经预处理系统进行预处理，去除其中的固渣、油和悬浮物；(2)厌氧发酵处理并联两个厌氧装置和两个均质调节池，将经预处理系统处理后的废水投入两个均质调节池中，经拦截装置处理后搅拌均匀，调整均质调节池中的物料含水率为80-90％，所述均质调节池工作时采用一备一用的模式；将均质调节池处理后的废水从厌氧装置的进料端投入厌氧反应器主体中，同时通过控制系统对废水进行加热处理，保持温度并向厌氧反应器主体中添加携带菌种的污泥，使废水在高温下通过投加的进行厌氧发酵，所述厌氧装置工作时保持一备一用或同时使用的模式；(3)发酵后处理将经厌氧装置处理后的废水依次排入沼液暂存池、污泥脱水系统，对厌氧装置投入清洁剂并进行反洗，即可。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反洗具体包括：关闭厌氧装置的进水端，将高压水从厌氧装置的排水管泵入厌氧装置中，搅拌均匀后，再将处理后的污水排空，即可。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述厌氧发酵的温度为40～60℃，所述厌氧发酵的pH值保持在7.0～8.0。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，厌氧发酵的运行周期分为加热阶段、厌氧发酵阶段、抽吸阶段以及分离阶段，所述加热阶段、厌氧发酵阶段、抽吸阶段以及分离阶段的运行时间分别为1～2h、5～10d、10～24h和10～24h。
发明内容
本发明的目的是提供一种厌氧发酵系统及厌氧发酵方法，可以针对餐厨垃圾进行系统化处理，既可以将厨余垃圾转化为有机肥和甲烷气体，实现资源的回收利用；同时通过改进的厌氧装置和均质调节池结构，实现高效率的转化工作，使餐厨垃圾可以工业化处理。
为达上述目的，本发明提供了一种厌氧发酵系统，包括通过管道依次连接的均质调节池、厌氧装置、沼液暂存池以及污泥脱水系统；
厌氧装置包括并联的厌氧反应器一和厌氧反应器二，厌氧反应器一与厌氧反应器二结构相同，均包括：厌氧反应器主体、回流装置、气体收集装置以及排污管，厌氧反应器主体内部设置有搅拌结构，厌氧反应器主体底部设置有控制系统，回流装置一端与厌氧反应器主体的出料端连通，另一端与厌氧反应器主体的进料端连通；回流装置与气体收集装置通过排气管连通，排污管设置于厌氧反应器主体的下部一端处，厌氧反应器主体的下部还设置有排水管，排水管与沼液暂存池连通；
均质调节池为并联的两个，包括并联的均质调节池一和均质调节池二，均质调节池中并排设置有拦截装置，均质调节池底部设置有搅拌结构，均质调节池与厌氧装置通过管道连接。
进一步地，控制系统包括电性连接的温度传感器、加热器和控制器，还包括电性连接的pH检测计、加药装置和控制器，加药装置设置于厌氧反应器主体的上部。
进一步地，回流装置包括与厌氧反应器主体的出料端连通的蛇形回流管道，包括连通蛇形回流管道和厌氧反应器主体进料端的三相分离器。
进一步地，均质调节池底部倾斜设置，搅拌结构横向固定于均质调节池侧壁，均质调节池上部设置有带阀门的加药管，均质调节池上设置有透明观察窗。
进一步地，拦截装置活动设置于均质调节池内部，拦截装置设置有两组拦截组件，每组包括6-10个拦截管，拦截管上方设置有带阀门的进水管道，进水管道与预处理系统连通，阀门与拦截管一一对应。
进一步地，拦截管管体为网状结构，拦截管上端与下端均设置有可拆卸的筛网。
本发明还提供了一种采用厌氧发酵系统进行厌氧发酵的方法，包括以下步骤：
(1)发酵前处理
将厨余垃圾废水送至预处理系统进行预处理，去除其中的固渣、油和悬浮物；
(2)厌氧发酵处理
并联两个厌氧装置和两个均质调节池，将经预处理系统处理后的废水投入两个均质调节池中，经拦截装置处理后搅拌均匀，调整均质调节池中的物料含水率为80-90％，均质调节池工作时采用一备一用的模式；
将均质调节池处理后的废水从厌氧装置的进料端投入厌氧反应器主体中，同时通过控制系统对废水进行加热处理，保持温度并向厌氧反应器主体中添加携带菌种的污泥，使废水在高温下通过投加的进行厌氧发酵，厌氧装置工作时保持一备一用或同时使用的模式；
(3)发酵后处理
将经厌氧装置处理后的废水依次排入沼液暂存池、污泥脱水系统，对厌氧装置投入清洁剂并进行反洗，即可。
进一步地，反洗具体包括：关闭厌氧装置的进水端，将高压水从厌氧装置的排水管泵入厌氧装置中，搅拌均匀后，再将处理后的污水排空，即可。
进一步地，厌氧发酵的温度为40～60℃，厌氧发酵的pH值保持在7.0～8.0。
进一步地，厌氧发酵的运行周期分为加热阶段、厌氧发酵阶段、抽吸阶段以及分离阶段，加热阶段、厌氧发酵阶段、抽吸阶段以及分离阶段的运行时间分别为1～2h、5～10d、10～24h和10～24h。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明提供了一种厌氧发酵系统，涵盖了对餐厨垃圾的预处理、均质处理、厌氧发酵以及回收等过程，可以实现对餐厨垃圾的系统化转化，既可以解决餐厨垃圾的堆积，又可以将餐厨垃圾转化为可回收的甲烷、沼渣、沼液等资源，实现环境保护的目的。
2、本发明提供了一种厌氧发酵方法，通过与厌氧发酵系统配套使用，可以提高均质处理和厌氧发酵处理的效率，提高资源的转化率，为餐厨垃圾的工业化转化提供技术基础。
3、本发明中的发酵方法对发酵温度、pH值以及搅拌方式均做出调控，使其更有利于菌种生长、发酵和回收处理，具体的，本发明的温度可以提高运行速率和产气量，可以影响菌群的生长速率和对基质的代谢速率。具体的，本发明中厌氧发酵的产甲烷菌对pH值很敏感，当pH值低于6.5时不再活跃。随着发酵反应的继续，由于氮的消化使氨的浓度不断上升，pH值也随着上升，当稳定产甲烷时，pH值-般维持在7.0～8.0之间。
4、本发明中的系统通过机械搅拌和发酵液回流搅拌两种共同使用的方式，既保持了机械搅拌搅拌效果好的优点，又可以防止过度搅拌破坏菌群的正常繁殖，还可以通过回流搅拌提高搅拌效率，同时进行三相分离。
（发明人：曾西;李云;杨文俊;何汶骏;祁彩红;肖启帆;李朋荣;何学林）
