[实用新型]易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有机垃圾处理装置，更具体地说，本实用新型涉及一种以易腐性有机垃圾为原料的高固体两相三段厌氧消化产沼气的装置。

技术背景

易腐性有机垃圾主要指生活和生产过程中产生易腐败和易生物降解的废弃物，包括厨余垃圾、泔脚、蔬菜、水果和肉类加工废弃物等。由于城市化进程的加快以及生活水平的提高，易腐性有机垃圾不仅在绝对产量上显著增加，而且在城市生后垃圾中的所占的比例也大幅提高，目前该部分垃圾占城市生活垃圾总量的50％以上。易腐性有机垃圾最大的特点是水分含量和有机质含量较高，水分含量一般在70％以上，有机质含量以干基计一般在90％以上。上述特点使得目前的主要城市生活垃圾处理技术均存在一些问题，例如，较高的有机质含量导致在填埋过程中产生大量污染地下水和土壤圈的渗滤液以及无序排放的温室气体甲烷；而较高的水分含量导致焚烧处理时需要添加大量额外的辅助燃料。实际上，如今的卫生填埋对选址要求较高，且占地面地较大，在许多大城市，已经很难找到适合卫生填埋的场地；对于焚烧处理，由于存在二次污染等问题，目前政府和民众对焚烧处理也持谨慎的态度。因此，迫切需要开发一种新的无二次污染且占地面积小的处理方式。对易腐性有机垃圾的有效处理能够为城市生活垃圾处理做出很大贡献。高水分含量和高有机质含量的特点使得易腐性有机垃圾更适于进行厌氧消化处理，而且在处理垃圾的同时能获得清洁可再生能源(沼气)。

有机质厌氧消化产甲烷过程包括4个步骤：胞外水解、产酸、产乙酸和产甲烷。胞外水解步骤指在多聚糖酶、淀粉酶、纤维素酶、蛋白质酶和脂肪酶的作用下，将多糖、淀粉、膳食纤维、蛋白质和脂类水解为单糖、氨基酸、甘油和长链脂肪酸；产酸步骤指水解产生的小分子化合物在产酸菌的作用下分解为更简单的乙酸、丙酸、丁酸、丙酮酸、乳酸、戊酸、乙醇及少量的二氧化碳和氢气；产乙酸步骤指产酸步骤的有机酸产物(除乙酸外)进一步转化为乙酸、二氧化碳和氢气的过程；产甲烷步骤指乙酸生成甲烷和二氧化碳以及二氧化碳和氢气生成甲烷的过程。高效稳定的厌氧消化产甲烷工艺需要保证水解产酸过程和产乙酸产甲烷过程之间的平衡，水解产酸过程产生的小分子有机酸能够及时被产甲烷过程利用，避免有机酸积累从而抑制发酵系统内的微生物，尤其是对产甲烷菌的抑制，因为产甲烷菌对有机酸的耐受浓度较低，有机酸浓度累积到13000mg/L时就会完全抑制产甲烷活性。

易腐性有机垃圾主要成分为多糖、淀粉、膳食纤维、蛋白质，它们属于容易水解酸化的物质，在厌氧消化过程中水解产酸速率较快，与之相比，产甲烷过程是整个厌氧消化过程的限速步骤，导致易腐性有机垃圾进行厌氧消化处理时容易产生有机酸抑制。为了避免有机酸抑制，传统的单相厌氧消化只能在较低的发酵原料浓度(低于4％)下完成，而对于像厨余垃圾这类的易腐性有机垃圾，其总固体含量一般为15％～25％。此时，不仅需要消耗大量的水用于调低原料浓度，而且较低的原料浓度大大降低了易腐性有机垃圾厌氧消化处理效率及产沼气能力。因此，开发无抑制高效厌氧消化产沼气工艺成为易腐性有机垃圾减量化和能源化处理的关键。

发明内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种以易腐性有机垃圾为原料的高固体两相三段厌氧消化产沼气的装置，以提高厌氧消化稳定性、处理效率及产沼气能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型装置包括水解产酸反应器、产甲烷反应器；水解产酸反应器底部和产甲烷反应器底部通过循环泵及管道连通；产甲烷反应器顶部和水解产酸反应器顶部通过管道连通；水解产酸反应器为固体渗滤床反应器，顶部设置布水器和喷淋头；中上部设置进料口，中下部设置多孔板和卸料口，底部设置排渣口，多孔板上面放置渗滤填料；产甲烷反应器由过滤填料床和纤维填料床组成，过滤填料床位于下部，纤维填料床位于上部；过滤床内放置过滤填料，纤维填料床内放置纤维填料架，纤维填料架上缠绕纤维填料。

所述渗滤填料为木块、或竹块、或塑料、或卵石、或它们的混合物，在多孔板上添加渗滤填料有助于形成渗滤液。

所述过滤填料为卵石、或陶瓷填料、或塑料填料、或它们的混合物，设置过滤床能够截留渗滤液中的颗粒有机物，避免堵塞纤维填料床。

所述纤维填料为软性纤维填料、或半软性纤维填料、或它们的组合，纤维填料能够附着产甲烷微生物，提高产甲烷反应器中的产甲烷微生物浓度，从而提高厌氧消化产沼气性能。

本实用新型还可以做如下改进：

过滤填料床顶部和底部分别设置过滤填料入口和出口，便于定期对过滤填料进行清洗和重新装填，以保证良好的过滤效果。