[实用新型]一种用于处理半固态生物质废弃物的两段式沼气发酵装置

说明书

技术领域

本实用新型提供一种用于处理半固态生物质废弃物的两段式沼气发酵装置，尤其涉及一种用于发酵经过超高压垃圾压榨机分质处理后的城市生活垃圾湿组分的两段式沼气发酵装置。

背景技术

超高压垃圾压榨技术可以将城市生活垃圾一次性分质处理成干组分（含水量低于25%的干物质）和湿组分（含水量高达60%的半固体）。干组分主要有塑料、纸板、木头、废弃衣物以及一些惰性材料，适用于焚烧发电；湿组分是压榨分质处理产生的半固态生物质废弃物细胞浆料，它主要由垃圾携带的水分和经超高压压榨破碎的餐厨垃圾、果蔬垃圾、牲畜粪便、园林垃圾等生物质废弃物细胞内含物组成。湿组分若通过厌氧发酵产生沼气并发电，可以达到最大限度提高垃圾的利用率，产生较高的能源再生率，从而达到推动垃圾发电这一生物质新能源行业的目的。

传统的沼气发酵为单段的完全混合式发酵，即所有的发酵基质被投放在一个发酵罐内进行发酵。由于有机物发酵依次要经过水解酸化、产酸、产甲烷三个阶段，每一个阶段又各有其独特的微生物菌群起作用，分别为水解酸化菌、产乙酸细菌和产甲烷细菌,产甲烷菌为严格专性厌氧菌，其对环境的要求十分苛刻，且酸化阶段产生的氢气会抑制甲烷生成。单段式沼气发酵过程很难为参与发酵的所有微生物都提供良好的生长条件。如果整个发酵系统是连续进料，势必会导致脂肪酸的产生与利用之间的平衡问题和生长处于劣势的甲烷生成菌被冲出的问题，并出现沼气发酵过程启动慢、稳定性差、处理周期长及容易造成酸中毒和产沼气量少的问题。

部分沼气发酵采用了两段式发酵装置，专利号CN103421687（两段式半固态生物质沼气发酵系统及装置）采用了两段式发酵，但是在该装置中,半固态生物质发酵前缺少净化、进入发酵罐前浆料与甲烷菌混合不充分、发酵罐内发酵不充分等，以上问题导致发酵效率低，沼气产量低。另外，发酵罐采用的支架安装方式，导致操作困难、安装困难、地面局部承载压力大等问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于处理半固态生物质废弃物的两段式沼气发酵装置，包括湿组分贮槽、酸化罐、旋流除砂系统、接种混合器、双体型发酵罐。其中，湿组分贮槽用于半固态生物质废弃物的加料；连接湿组分贮槽的酸化罐，用于半固态生物质废弃物的水解酸化；连接酸化罐的接种混合器，用于将回流沼液中的甲烷菌均匀混合在酸化液中；连接接种混合器的双体型沼气发酵罐，用于半固态生物质废弃物的发酵，其罐体内设置竖直隔板将罐体分隔成主发酵罐和熟化罐。

优选地，双体型沼气发酵罐内的罐体内径四分之三处设置竖直隔板，将罐体分隔成容量较大的主发酵罐和容量较小的熟化罐。

优选地，酸化罐和接种混合器之间连接有旋流除砂系统，用于将半固态生物质废弃物中夹杂的泥沙除去。

优选地，旋流除砂系统中除砂罐的罐体上端为圆柱形，罐体下端为圆锥形，旋流除砂系统的进料口开设于上端圆柱形罐体的侧壁，出料口开设于上端圆柱形罐体顶端的中心部位。

优选地，接种混合器中间为圆筒形罐体，其左右两端连接有圆锥形的进料口和出料口，混合单元位于混合器罐体内部，用于将回流沼液与酸化液均匀混合。

优选地，双体型发酵罐采用平底的圆柱形罐体结构，设置在罐体内的竖直隔板高度是罐体内部高度的百分之九十。

优选地，双体型发酵罐的发酵物料进料口和发酵后的沼液出口分别位于所述主发酵罐和熟化罐罐壁的最下部；发酵罐罐体内设置向罐体内曝气的压缩沼气配气管。

优选地，双体型发酵罐中的进料装置安装在主发酵罐底部同一水平面上，由均匀分布的多个分进料管组成。

优选地，发酵罐的沼气出口与所述压缩沼气配气管连接，发酵罐内产生的沼气一部分通过所述压缩沼气配气管回到所述发酵罐。

本实用新型提供的用于处理半固态生物质废弃物的两段式沼气发酵装置，半固态发酵料形成先进先出、后进后出的活塞流式，达到连续进料的目的。其中，旋流除砂系统采用酸化料和泥沙逆流设计，泥沙去除率高；接种混合器运用混合单元充分混合酸化料和回流的发酵后的沼液，接种效果好，有效提高发酵效率；发酵罐采用平底式设计，降低对地基承载能力的要求，降低基础建造费用；双体型设计便于达到活塞流式效果，压缩后的沼气进入发酵罐底流化床瀑气管，实现搅拌功能，进一步促进发酵。本实用新型还具备设备简单，操作方便，实用性强的特点。

附图说明

图1为本实用新型涉及的用于处理半固态生物质废弃物的两段式沼气发酵装置的结构示意图；