[实用新型]一种无堵塞USR厌氧发酵设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及USR厌氧发酵设备，特别涉及一种无堵塞USR厌氧发酵设备。

背景技术

随着我国畜牧业的迅速发展，畜禽养殖特别是规模化畜禽养殖已成为我国农村面源污染的主要来源。在许多地区，畜禽污染物排放量已超过居民生活、乡镇工业等污染物排放总量。据资料表明，一个千头奶牛场可日产粪尿50吨；一个千头肉牛场，日产粪尿20吨；一个万头猪场，年产粪尿约3万吨，全年可向周围排放约100-160吨氮和20-33吨磷。

随着20世纪90年代初畜禽养殖场污染问题的出现，畜禽养殖场污染防治的科研工作和工程实践也相继展开。目前成功应用于畜禽废水处理的厌氧工艺有上流式厌氧污泥床(UASB)、全混式反应器(CSTR)、升流式固体反应器(USR)等。厌氧处理工艺可产生沼气、沼液、沼渣，是畜禽粪污能得以综合利用的重要手段。

无论是UASB，CSTR还是USR工艺，都需要对厌氧发酵的原料进行预处理。UASB工艺是适用于低悬浮固体含量的原料的工艺。要求进水中悬浮固体含量小于6.3g/L，否则会造成固体残渣在污泥床中的积累，使污泥的活性和沉降性能大幅降低，污泥上浮随出水冲出，工艺运行遭到破坏(数据来源，林聪等，沼气技术理论与工程，化学工业出版社2007)。因此，针对UASB工艺最合适的预处理方案是使用挤压螺旋分离机，固体物质通过挤压被分离出来，液体则通过筛网筛出。反应器只允许筛出的液体进入。该方法最大的缺点是大量的可发酵有机物被挤出，导致厌氧反应器产沼气能力大幅下降。实验数据显示，原料经过分离机挤压，生化需氧量BOD₅从6.32×10³mg/L降到2.07×10³mg/L，挥发性固体(VS)从894mg/L降到277mg/L。另外，挤压螺旋分离机分离出的有机物通常要经过堆肥加工才能施用到农田。相对于厌氧反应产生的沼肥，堆肥中的全氮含量低15.7％，有效氮含量低84.3％(数据来源，赵立欣等，大中型沼气工程技术，化学工业出版社2008)。

CSTR工艺(机械搅拌)和USR工艺(无搅拌)都是适用于高悬浮固体含量的原料的工艺。前者靠机械搅拌装置增加底物和微生物接触的机会，后者靠反应器底部产生沼气的翻动作用使新料迅速分散到污泥层中。无论哪种工艺，发酵后的熟料都是自反应器上层出料口靠重力流出。在反应器内，不可降解的木质素类物质、可降解但未与微生物充分接触的悬浮固体以及死亡微生物板结在一起，容易在液面上方形成浮渣层。一旦出料口被浮渣所堵塞，熟料就无法排出，可能造成沼气管路进水，反应器顶部胀裂的现象，非常危险。

某些工艺在出料口设置反冲泵，虽然能暂时解决堵塞问题，但浮渣始终在反应器内没有排出。日积月累，浮渣层可厚达2-3米，清除工作非常困难。因此，仍然需要对原料进行预处理，通常包括绞龙除草、酸化池人工捞渣两步。首先，绞龙去除长草的同时，会夹带去除一部分固体有机物，人工捞渣同样会损失可发酵的有机物。其次，在气温较低的季节，浮渣并不能浮于酸化池表面被去除，而进入反应器后，在中温(35℃)条件下，浮渣又会上浮到反应器上层，造成出料口堵塞。再者，上述预处理工艺是敞开式操作，大量的沼气、臭气逸散到空气中。

浮渣堵塞现象是制约了厌氧反应器的连续运行，增加了畜禽污染物处理的人工成本，并且导致厌氧反应器产沼气能力下降，这是一个需要解决的实际问题。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有的USR厌氧发酵设备中存在的浮渣堵塞问题，提供一种无堵塞USR厌氧发酵设备。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种无堵塞USR厌氧发酵设备，其包括至少一USR厌氧反应器和至少一螺旋排渣机，所述USR厌氧反应器的顶端设有一开口，开口处设有搅拌破渣机，该搅拌破渣机包括一电机，一垂直旋转轴，该垂直旋转轴围绕其轴向方向是可旋转的，所述垂直旋转轴的一端和电机相连，另一端固接带有若干齿梳的横杆，所述齿梳为板状结构，所述齿梳的一端固接在所述横杆上，所述齿梳远离所述横杆的一端为光滑的圆弧形，该搅拌破渣机的电机位于所述USR厌氧反应器的外部，所述垂直旋转轴通过开口进入该USR厌氧反应器的内部，所述横杆位于该USR厌氧反应器的内部，所述螺旋排渣机设于该USR厌氧反应器上部侧壁的出料口位置。

较佳地，所述齿梳的高度为200～300mm，所述齿梳的宽度为90～100mm，相邻齿梳的中心线的间距为180～200mm。