乾濕兩用厭氧發酵裝置的製作方法

2023-05-01 07:31:46

專利名稱：乾濕兩用厭氧發酵裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種發酵裝置，具體地說，是一種可乾濕兩用厭氧發酵裝置。
背景技術：
近年來，有機廢棄物厭氧發酵技術不斷發展，所涉及的發酵原料不斷擴展，其中針對發酵原料的不同，發酵工藝粗略說有兩種，即乾式發酵和溼式發酵。溼式厭氧發酵技術是傳統的針對大多數物料的一種通用型工藝，設備發展也已較為成熟，而乾式厭氧發酵技術是近幾年來研究的熱點，其特點是發酵物料固含率高(20%-40%)，該技術與常規溼式厭氧發酵技術相比，具有有機負荷和產氣率高、佔地面積少、能耗低、發酵產物後處理系統簡單等優點。溼式厭氧發酵和乾式厭氧發酵都分為常溫發酵、中溫發酵、高溫發酵，其中乾式厭氧發酵一般要求是中溫(30°C -38°C)或者高溫(50°C-6(TC)。厭氧微生物，尤其是產甲烷菌對溫度的波動非常敏感，通常要求厭氧發酵系統溫度的波動幅度不超過士 2°C。恆定的發酵溫度對於乾式發酵和溼式發酵都極為重要，溼式發酵由於含固率低，物料以液體為主，溫度控制相對簡易，而乾式厭氧發酵系統內物料含固率較高，流動性差，物料之間的傳熱效果較差，因此確保整個厭氧發酵系統內物料的溫度保持均勻恆定是乾式厭氧發酵系統高效運行的一個重要條件。再者，保持均勻恆定的發酵溫度下，控制恆定的TS濃度對於沼氣工程的產氣率是一個新的制約因素。目前開發的有機廢棄物厭氧發酵工藝仍存在以下問題發酵裝置針對性強，大多數是針對溼式發酵的工藝及裝置，工藝控制條件複雜，發酵所需的設施過於龐大，不利於管理；產生一定量的沼渣、沼液，需要配套的處理設施；能耗高，運行成本高，不利於實現工程化、規模化、市場化。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種發酵原料範圍廣，針對性強，能用於乾濕兩用有機廢棄物發酵的裝置。本實用新型的技術方案如下一種乾濕兩用厭氧發酵裝置，包括發酵罐、攪拌器， 該發酵罐頂部設置有沼氣出口，其關鍵在於所述發酵罐由上到下依次設置有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和TS濃度傳感器，所述發酵罐外設置有熱交換器和熱循環泵，該熱交換器與熱循環泵經管道串聯與發酵罐形成循環閉合的迴路。溫度傳感器用於檢測溫度， 然後由外部的控制器指令熱循環泵對發酵罐內物料進行加熱或停止加熱，保證溫度的恆定，沼氣自沼氣出口排出。上述攪拌器位於發酵罐底部為側式的攪拌器，所述發酵罐頂部還設置有立式攪拌器。新物料自發酵罐的底部泵入，經側式的攪拌器攪拌與罐內菌類物質充分混合。所述立式攪拌器，一方面攪拌罐體物料，使物料充分混合；另一方面可以防止發酵料液上層結殼。上述熱交換器進口端與發酵罐料液回流管外端相連，該熱交換器出口端通過管道串聯熱循環泵再與發酵罐連通形成循環閉合的迴路。需要加熱時，發酵罐料液經回流管送出加熱，再經熱循環泵送入不斷循環達到加熱的目的。上述發酵罐外圓周面包裹有太陽能熱交換器。太陽能熱交換器連接外部的太陽能集熱器，作為熱量補充，在有太陽時儲存熱量。上述太陽能熱交換器外表面附有保溫層。上述發酵罐底部進料口連接有自動進料器。根據TS濃度傳感器得到的TS濃度， 通過外部的控制器來控制自動進料器進料，保證物料的TS濃度保持一個恆定值。上述發酵罐頂部和底部分別設置有上出料口和下出料口。分別用於排出沼渣和沼液。上述發酵罐頂部經管道連接有壓力保護器。當壓力過大時壓力保護器經管道與發酵罐連通以平衡壓力。有益效果本實用新型使用的發酵原料範圍廣，針對性強，同時適用於各類有機廢棄物的乾式發酵和溼式發酵；採用物料由發酵罐底部餵入方式，同時配合機械攪拌，使物料達到充分的混合，避免了物料由頂部加入，混合不均，發酵料液頂部易結殼的現象；採用自動增溫保溫設備，提高了系統的效率，增加了產氣量；發酵過程中無需添加其他原料，如水、 添加劑等，節約成本；裝置整體結構科學、合理、結構簡單，易維護，故障率低，運行成本低。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是為圖1的左視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明如圖1、圖2所示，一種乾濕兩用厭氧發酵裝置，發酵罐6頂部設置有沼氣出口 7和立式攪拌器19，立式攪拌器19位於發酵罐6頂部中央，伸入到罐體內，由電機控制。發酵罐 6頂部經管道還連接有壓力保護器9。發酵罐6底部為側式的攪拌器1，發酵罐6底部進料口連接有自動進料器18。發酵罐6頂部和底部分別設置有上出料口 21和下出料口 23。所述發酵罐6外圓周面包裹有太陽能熱交換器5。所述發酵罐6由上到下依次設置有第一溫度傳感器4、第二溫度傳感器3和TS濃度傳感器2，所述發酵罐6外設置有熱交換器12和熱循環泵14，該熱交換器12與熱循環泵14經管道串聯，熱交換器12進口端與發酵罐6料液回流管外端相連，該熱交換器12出口端通過管道串聯熱循環泵14再與發酵罐6連通形成循環閉合的迴路。外部還連接有控制器和太陽能集熱器。運行時控制器給出指令，通過進料泵將粉碎後滯留於預處理池的原料由發酵裝置底部泵入發酵罐6內。新進物料通過側式的攪拌器1攪拌後與發酵罐6罐體內原有物料混合，立式攪拌器19對物料再次攪拌，防止料液上部結殼的同時使新進物料與發酵罐6內菌類物質進行充分的混合，開始發酵反應，攪拌器19與側式的攪拌器1同時攪拌，達到立體式攪拌、混合的作用。厭氧發酵過程中，通過TS濃度傳感器2檢測發酵罐6內的料液濃度， 當料液TS濃度高於或低於最適濃度時，傳感器發出信號，控制系統將信號轉換為指令，提示自動進料器開始工作，同時開始排料，立式攪拌器19和側式的攪拌器1同時工作，調節發酵罐物料TS濃度，當TS濃度恢復在最適發酵範圍內時，控制系統根據TS濃度傳感器2給出的信號停止進料，同時停止出料。當發酵罐內溫度低於設定溫度時，第一溫度傳感器4、第二溫度傳感器3發出信號，控制系統開啟熱循環泵14對發酵罐內物料進行加熱。發酵過程產生的沼氣通過沼氣出口 7通入儲氣櫃或直接供給農戶使用，其中沼氣也可以用來給換熱器提供熱量。因各種因素導致沼氣產出量不穩定時，罐體內壓力隨之發生一定的變化，此時本裝置專用的壓力保護器9會對罐體實施保護作用，保證罐體內壓力的正常。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種乾濕兩用厭氧發酵裝置，包括發酵罐(6)、攪拌器(1)，該發酵罐(6)頂部設置有沼氣出口(7)，其特徵在於所述發酵罐(6)由上到下依次設置有第一溫度傳感器(4)、第二溫度傳感器(3 )和TS濃度傳感器(2 )，所述發酵罐(6 )外設置有熱交換器(12)和熱循環泵 (14)，該熱交換器(12)與熱循環泵(14)經管道串聯與發酵罐(6)形成循環閉合的迴路。
2.根據權利要求1所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述攪拌器(1)位於發酵罐(6)底部為側式的攪拌器(1)，所述發酵罐(6)頂部還設置有立式攪拌器(19)。
3.根據權利要求1所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述熱交換器(12)進口端與發酵罐(6)料液回流管外端相連，該熱交換器(12)出口端通過管道串聯熱循環泵(14) 再與發酵罐(6)連通形成循環閉合的迴路。
4.根據權利要求1所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述發酵罐(6)外圓周面包裹有太陽能熱交換器(5)。
5.根據權利要求4所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述太陽能熱交換器(5) 外表面附有保溫層。
6.根據權利要求1所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述發酵罐(6)底部進料口連接有自動進料器(18)。
7.根據權利要求1所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述發酵罐(6)頂部和底部分別設置有上出料口(21)和下出料口(23)。
8.根據權利要求1所述乾濕兩用厭氧發酵裝置，其特徵在於所述發酵罐(6)頂部經管道連接有壓力保護器(9)。
專利摘要本實用新型公開了一種乾濕兩用厭氧發酵裝置，所述發酵罐(6)由上到下依次設置有第一溫度傳感器(4)、第二溫度傳感器(3)和TS濃度傳感器(2)，所述發酵罐(6)外設置有熱交換器(12)和熱循環泵(14)，該熱交換器(12)與熱循環泵(14)經管道串聯與發酵罐(6)形成循環閉合的迴路。本實用新型使用的發酵原料範圍廣，針對性強，同時適用於各類有機廢棄物的乾式發酵和溼式發酵；採用物料由發酵罐底部餵入方式，同時配合機械攪拌，使物料達到充分的混合，避免了物料由頂部加入，混合不均，發酵料液頂部易結殼的現象；採用自動增溫保溫設備，提高了系統的效率，增加了產氣量；發酵過程中無需添加其他原料，如水、添加劑等，節約成本；裝置整體結構科學、合理、結構簡單，易維護，故障率低，運行成本低。
文檔編號C12M1/00GK202017007SQ201120103329

公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者劉洋, 唐寧, 崔晉波, 李平, 李萍, 楊玉鵬, 蔡鳴, 韋秀麗, 高立洪 申請人:重慶市農業科學院