CN101381674B - 一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备及方法，设备包括：所述立式消化罐上设有进料口和出气口，立式消化灌底部设有出料口；所述进料储槽通过管路、接种混合槽和输送泵与所述立式消化罐的进料口连接；所述立式消化罐的出料口通过控制阀与所述接种混合槽连接；所述立式消化罐下部设有沼液排放管，所述沼液排放管通过管路依次经pH值在线监测计、回流泵与立式消化罐上部设置的喷淋装置连接，所述碱液储槽通过管路、控制阀与回流泵连接。本发明克服了普通干式厌氧消化系统均质混合困难和容易酸化等缺点。适用于生活有机垃圾、餐厨垃圾、禽畜粪便、农业废弃物、园林垃圾、污水污泥等有机废物的处理。

Description

一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备及方法

技术领域

本发明涉及一种有机固体废物处理技术，尤其是涉及一种能够在高含固率条件下，通过厌氧消化技术降解有机固体废物并产生清洁能源沼气的设备及方法，属于固体废物处理技术和生物质能技术领域。

背景技术

在日常生活和生产活动中会产生大量的有机固体废物，主要包括生活有机垃圾、餐厨垃圾、禽畜粪便、农业废弃物、园林垃圾、污水污泥等等。这些有机废物若不得到有效的处理，则易对环境造成不良的影响。

采用厌氧消化技术处理有机固体废物，不但可以实现对废物的无害化处理，而且还可以回收沼气(80～400m3/t固体废物)，产生的沼气可以用来产热、发电、供应天然气或作为汽车燃料，能够减少温室气体的排放，完全符合清洁发展机制。此外产生的沼渣和沼液是优质的有机肥料，可以施用于农田，改良土壤，增加肥效。

现有的有机固体废物处理技术按固体含量多少分为湿式厌氧消化与干式厌氧消化，湿式厌氧消化系统内物料的含固率为小于15％，干式厌氧消化系统内物料的含固率为15～50％。湿式系统开发的时间早，工艺技术相对成熟，目前较多成功应用的工程实例，如我国农村的沼气池就是一个典型的代表。但同干式厌氧系统相比，湿式厌氧系统具有许多缺点：如(1)湿式厌氧消化系统的设备体积是干式的2～3倍，因此占地面积大、投资高、能耗大、运行费用高；(2)湿式厌氧消化系统处理过程中容易产生浮渣和沉淀，影响消化系统的正常运行；(3)湿式厌氧消化系统对进料的预处理要求更高；(4)消化处理后固液分离困难，且有大量的废水需要进行处理。而现有的干式厌氧消化系统的缺点是物料混合困难，发酵物料容易发生酸化。

发明内容

为克服上述存在的问题，本发明实施方式提供一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备，该设备包括：进料储槽、立式消化罐、出料口、接种混合槽、输送泵、沼液排放管、pH值在线监测计、回流泵、喷淋装置、碱液储槽、进料口和出气口；

其中，所述立式消化罐上设有进料口和出气口，立式消化灌底部设有出料口；

所述进料储槽通过管路、接种混合槽和输送泵与所述立式消化罐的进料口连接；

所述立式消化罐的出料口通过控制阀与所述接种混合槽连接；

所述立式消化罐下部设有沼液排放管，所述沼液排放管通过管路依次经pH值在线监测计、回流泵与立式消化罐上部设置的喷淋装置连接；

所述碱液储槽通过管路、控制阀和回流泵连接。

所述立式消化罐的罐体由上部圆筒和下部圆锥构成，立式消化罐罐体的高径比为2～3∶1，下部圆锥的顶角为60±5°。

所述沼液排放管设置在立式消化罐的下部圆锥罐体上。

所述设备还包括：水封罐和沼气储柜，所述立式消化罐上的出气口通过管路经水封罐与沼气储柜连接。

所述出料口通过控制阀与出料管连接，用于排出发酵消化处理后的残渣。

本发明实施方式还提供一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理方法，其特征在于，该方法包括：采用上述的设备，将所述设备的进料储槽中待处理的有机废物物料，通过接种混合槽与立式消化罐中的发酵物料混合接种后，输送至立式消化罐中，接种后物料在立式消化罐内进行干式厌氧反应，反应过程中物料在罐内从上至下呈推流形式移动；

将立式消化罐底部收集的沼液通过回流泵送至立式消化罐的顶部喷洒装置，通过喷淋装置将沼液均匀的喷洒到物料上，在回流泵输送前对沼液的pH值进行检测，若沼液的pH值下降到6以下时，向沼液中添加碱液调节其pH值为7～8；

发酵后的物料从立式消化罐底部出料口排出，一部分排出物料与进入的物料混合后完成接种，另一部分经过固液分离后，进行后续深度处理。

所述消化处理的有机废物物料的含固率为15～40％；所述喷淋装置的喷洒量为50～200L/m²d；所述向沼液中添加的碱液为NaHCO₃、Na₂CO₃、石灰溶液。

所述立式消化罐在30℃～40℃的中温或50℃～65℃的高温条件下进行操作。

所述对进入物料进行接种包括：将发酵后的物料作为接种物，进料与接种物在消化罐外的接种混合槽中进行充分混合，所述接种物与进入物料的混合质量比为4～10∶1。

由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过立式消化罐与输送泵、沼液回流泵等组成的设备利用厌氧消化技术处理有机固体废物，不但可以实现对废物的无害化处理，而且还可以回收沼气。它具有：①克服了传统干式厌氧消化系统均质混合困难和容易酸化的缺点；②设备占地面积小、能耗底，投资省，运行费用小；③设备内部不用设置搅拌设备，结构简单，易于制造安装，便于维护管理；④单位立式消化罐容积产气率高；⑤能够用于对含固率在15～40％的物料进行厌氧消化处理；⑥无浮渣和沉淀物产生。

附图说明

图1为本发明实施例的消化处理设备结构连接示意图；

图2为本发明实施例的消化处理工艺流程图；

图中标记分别为：1.进料储槽；2.立式消化罐；3.出料口；4.接种混合槽；5.输送泵；6.沼液排放管；7.pH值在线监测计；8.回流泵；9.喷淋装置；10.碱液储槽；11.进料口；12.出气口；13.水封罐；14.沼气储柜。

具体实施方式

本发明实施方式提供一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备，和利用该设备消化处理有机废物的消化处理方法，该设备包括：进料储槽、立式消化罐、出料口、接种混合槽、输送泵、沼液排放管、pH值在线监测计、回流泵、喷淋装置、碱液储槽、进料口和出气口；其中，所述立式消化罐上设有进料口和出气口，消化灌底部设有出料口，所述进料储槽通过管路、接种混合槽和输送泵与所述立式消化罐的进料口连接；所述立式消化罐的出料口通过控制阀与所述接种混合槽连接；所述立式消化罐下部设置的沼液排放管通过管路依次经pH值在线监测计、回流泵与消化罐上部设置的喷洒装置连接，所述碱液储槽通过管路、控制阀和回流泵连接。该设备结构简单，可以对有机废物进行干式厌氧消化处理，并产生沼气。

为便于理解，下面将结合附图和具体实施例对本发明实施方式作一步说明。

实施例

本实施例提供一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备，该设备结构如图1所示，具体包括：进料储槽1、立式消化罐2、出料口3、进料与接种物混合槽4、物料输送泵5、沼液排放管6、沼液pH值在线监测计7、沼液回流泵8、沼液喷淋装置9、碱液储槽10、进料口11和出气口12；

其中，所述立式消化罐的罐体由上部圆筒和下部圆锥构成，上部圆筒与下部圆锥的高径比为2～3∶1，下部圆锥的顶角为60±5°，罐体顶部设有进料口和出气口，消化灌底部设有出料口；这种结构的罐体，可以省去设置搅拌装置，使罐内的物料在重力作用下从上至下呈推流形式移动，节省了能耗，也减少了设备的故障率；

所述进料储槽通过管路、进料与接种物混合槽和输送物料的输送泵与所述立式消化罐的进料口连接；

所述立式消化罐的出料口通过控制阀与所述接种混合槽连接；上述结构可以保证在物料进料时，先对进料进行接种，再通过输送泵送入立式消化罐内，保证后续在立式消化罐内的发酵效果；

所述立式消化罐下部圆锥部分上设有排放沼液的沼液排放管，所述沼液排放管通过管路依次经检测沼液pH值的pH值在线监测计、回流泵与消化罐上部设置的喷洒沼液的喷洒装置连接，所述碱液储槽的供液口通过管路、控制阀连接在pH值在线监测计7和回流泵8之间的管路上。上述结构保证了在发酵过程中，通过循环喷洒沼液的方式，加速对有机废物物料的消化处理，并且通过pH值在线监测计对回流喷洒用的沼液的pH值进行监测，通过检测可以发现沼液是否酸化，若发现酸化，则通过补入碱液的方式调节，保证了发酵过程中物料不会酸化；

其中，所述设备还包括：水封罐和沼气储柜，立式消化罐的罐体上的所述出气口通过管路经水封罐与沼气储柜连接，方便对消化物料发酵过程中产生的沼气进行储存，所述立式消化罐上的出料口通过控制阀同时与出料管连接，用于排出发酵消化处理后的残渣。

利用上述设备对有机废物进行消化处理的过程如图2所示，先对有机废物物料进行预处理(包括分拣、粉碎、调节含水率等)，将预处理后的物料进入进料储槽1后，将发酵后的物料B作为接种物，使进料A与接种物B在消化罐外的接种混合槽4中进行充分混合，克服了传统干式厌氧消化系统均质混合困难和容易酸化的缺点，即将立式消化罐的出料口排出的一部分发酵后物料与进入的物料按照一定的比例(一般按质量比为4～10∶1)在接种混合槽中进行充分混合(出料口排出的另一部分物料经过固液分离后，进行后续深度处理，如进行肥料的制作等)，由输送泵5将混合接种后的物料C经进料口11送入立式消化罐内，进行厌氧消化处理；

在消化发酵过程中，将立式消化罐内产生的沼液D经沼液排放管、在线pH值检测计7、回流泵8回送至立式消化罐2顶部，通过喷淋装置9将沼液均匀的喷洒到物料上(所述喷淋装置的喷洒沼液的量一般为50～200L/m²d)；在回流泵8回流输送前，将沼液经在线pH值检测计7检测沼液的pH值，若沼液的pH值下降到6以下时，可以确认消化罐2内的物料处于酸化状态，此时可以通过碱液储槽10向沼液中添加碱液(如：可以采用NaHCO₃、Na₂CO₃、石灰等溶液)，提高沼液的pH值(一般使沼液pH值达到7～8)，然后再进行喷洒，以保证发酵罐内厌氧降解作用的正常进行。厌氧消化产生的沼气E由出气口12排出，流经水封罐13后进入沼气储柜14储存供后续使用。

利用上述设备处理有机废物物料时，可以在中温(30℃～40℃)或高温(50℃～65℃)条件下进行操作，可以处理含固率为15～40％有机废物物料。

综上所述，本发明实施例中通过对处理的有机废物物料先接种后输送到立式消化罐中进行处理，在厌氧消化过程中，通过循环喷洒沼液来加速物料的反应，并且回流沼液前对沼液的pH值进行检测，保证了立式消化罐内的物料不会酸化。该设备结构简单，节省能耗，可以保证对有机废物的处理效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理设备，其特征在于，该设备包括：进料储槽(1)、立式消化罐(2)、出料口(3)、接种混合槽(4)、输送泵(5)、沼液排放管(6)、pH值在线监测计(7)、回流泵(8)、喷淋装置(9)、碱液储槽(10)、进料口(11)和出气口(12)；

其中，所述立式消化罐(2)上设有进料口(11)和出气口(12)，立式消化灌(2)底部设有出料口(3)；

所述进料储槽(1)通过管路、接种混合槽(4)和输送泵(5)与所述立式消化罐(2)的进料口(11)连接；

所述立式消化罐(2)的出料口(3)通过控制阀与所述接种混合槽(4)连接；

所述立式消化罐(2)下部设有沼液排放管(6)，所述沼液排放管(6)通过管路依次经pH值在线监测计(7)、回流泵(8)与立式消化罐(2)上部设置的喷淋装置(9)连接；

所述碱液储槽(10)通过管路、控制阀和回流泵(8)连接；

所述立式消化罐(2)的罐体由上部圆筒和下部圆锥构成，立式消化罐(2)罐体的高径比为2～3∶1，下部圆锥的顶角为60±5°；

所述设备还包括：水封罐(13)和沼气储柜(14)，所述立式消化罐(2)上的出气口(12)通过管路经水封罐(13)与沼气储柜(14)连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述沼液排放管(6)设置在立式消化罐的下部圆锥罐体上。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述出料口(3)通过控制阀与出料管连接，用于排出发酵消化处理后的残渣。

4.一种立式无搅拌有机废物干式厌氧消化处理方法，其特征在于，该方法包括：采用上述权利要求1～3中任一项所述的设备，将所述设备的进料储槽中待处理的有机废物物料，通过接种混合槽与立式消化罐中的发酵物料混合接种后，输送至立式消化罐中，接种后物料在立式消化罐内进行干式厌氧反应，反应过程中物料在罐内从上至下呈推流形式移动；

将立式消化罐底部收集的沼液通过回流泵送至立式消化罐的顶部喷淋装置，通过喷淋装置将沼液均匀的喷洒到物料上，在回流泵输送前对沼液的pH值进行检测，若沼液的pH值下降到6以下时，向沼液中添加碱液调节其pH值为7～8；

发酵后的物料从立式消化罐底部出料口排出，一部分排出物料与进入的物料混合后完成接种，另一部分经过固液分离后，进行后续深度处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述消化处理的有机废物物料的含固率为15～40％；所述喷淋装置的喷洒量为50～200L/m²d；所述向沼液中添加的碱液为NaHCO₃、Na₂CO₃或石灰溶液。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述立式消化罐在30℃～40℃的中温或50℃～65℃的高温条件下进行操作。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对进入物料进行接种包括：将发酵后的物料作为接种物，进入物料与接种物在消化罐外的接种混合槽中进行充分混合，所述接种物与进入物料的混合质量比为4～10∶1。

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