[发明专利]一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质资源化利用技术领域，特别是指一种包含发酵 液回流脱氮系统的多阶段发酵装置。

背景技术

当前，厌氧发酵是处理生物质原料以及城市垃圾中的有机组分， 例如餐厨垃圾等的有效手段之一。经过厌氧发酵处理后，这些有机质 转化为大量次生产物，沼气和固液混合剩余物。其中，沼气可用于发 电或作为燃料使用；固液混合剩余物不可直接进行填埋或者进入污水 处理厂，需经过脱水处理。脱水后形成的沼渣和沼液再进行最终处理， 沼渣可通过好氧发酵制成有机肥料；沼液由于含有较高浓度氨氮等代 谢产物，不能直接作为肥料使用，而只可进入污水处理厂进行处理。

对厌氧发酵而言，针对不同原料，生产过程中通常需要加水进行 稀释，且用水量较大，导致生产成本增加。为了降低运行成本、减轻 后端污水处理负荷、同时为厌氧系统提供具有活性的菌群，工艺上通 常选择沼液作为过程水回流，稀释原料，调整发酵基质固含率，以保 证后续厌氧发酵的顺利进行。然而，沼液在回流过程中容易出现氨氮 浓度的持续升高的现象。当沼液中氨氮浓度累积到一定程度时，会对 产甲烷菌产生毒性，抑制其活性，从而延缓厌氧发酵的过程，造成沼 气工程无法稳定地运行。因此，通过合理技术手段减少回流沼液中氨 氮的累积，对提高系统稳定性及发酵效率，降低由沼液排放导致的二 次污染具有重要意义。

发明内容

本发明为解决厌氧发酵系统中，沼液回流易产生的氨氮累积效应， 当沼液中氨氮浓度累积到一定程度时，会对产甲烷菌产生毒性，抑制 其活性，从而延缓厌氧发酵的过程，造成沼气工程无法稳定地运行等 问题提供一种包含发酵液回流脱氮系统的多阶段发酵装置。

该装置包括进料系统、多阶段发酵系统、沼渣处理系统、固液分 离系统、发酵液脱氮系统和沼液回流系统；

其中，进料系统由生物质预处理装置、混合进料装置、流量计和 泵组成，生物质预处理装置和混合进料装置之间设置流量计和泵；

多阶段发酵系统包括一号发酵罐、二号发酵罐、三号发酵罐以及 管道、泵、阀门和流量计；一号发酵罐和二号发酵罐的发酵液排放口 通过调整阀门开关串联或并联地与三号发酵罐的进料泵连接；多阶段 发酵系统所产发酵残渣通过残渣排放口排放至沼渣处理系统；多阶段 发酵系统所产发酵液通过发酵液排放口、阀门、泵和流量计排放至固 液分离系统；一号发酵罐和二号发酵罐所产发酵残渣通过残渣排放口 和沼渣管道输送至三号发酵罐前端进料口处与发酵液混合后进入三 号发酵罐，或通过沼渣管道和阀门连接至放空管道；

固液分离系统由固液分离器、阀门、泵和流量计组成，固液分离 器进料口设置流量计和泵，沼渣出口和沼液出口都连接阀门和泵；固 液分离系统所产沼液通过阀门、泵和流量计排放至发酵液脱氮系统； 固液分离系统所产沼渣通过阀门、泵和流量计排放至沼渣处理系统；

发酵液脱氮系统由反应器、空气泵、带可更换钢网的曝气装置、 搅拌装置、水质调节装置和鸟粪石回收槽组成，水质调节装置由水质 及水位监测探头、水质控制器、泵、镁离子溶液储槽和氢氧化钠溶液 组成，带可更换钢网的曝气装置和搅拌装置位于反应器内部，水质控 制器与水质及水位监测探头相连，且水质及水位监测探头位于反应器 内部，镁离子溶液储槽和氢氧化钠溶液通过泵与反应器相连，鸟粪石 回收槽通过泵与反应器相连；

沼液回流系统由沼液管道、泵、流量计和阀门组成，沼液回流系 统根据需要将处理后沼液通过泵，流量计和阀门回流至混合进料装置、 一号发酵罐、二号发酵罐、三号发酵罐前端进料口处与原发酵液混合 后进行反应。

其中，一号发酵罐、二号发酵罐和三号发酵罐内部均设置水质及 水位监测探头、循环水泵、发酵液收集导流管，外部设置检修口、气 压表、发酵液排放口和沼气收集管道。

进料系统的混合进料装置的出料口一端通过阀门连接至放空管 道，另一端通过阀门、泵和流量计连接多阶段发酵系统。

多阶段发酵系统中循环水泵间歇运行。发酵液脱氮系统中阀门间 歇开启，空气泵间歇运行且不与搅拌装置同时运行。

发酵液脱氮系统中，反应器中的镁离子浓度及pH值通过水质控 制器监测，通过泵投加镁离子溶液储槽中所储溶液和氢氧化钠溶液进 行调整；其中，镁离子溶液储槽中所储溶液为氯化镁、磷酸镁、磷酸 氢镁、磷酸二氢镁、氢氧化镁、碳酸镁或碳酸氢镁中的一种。