[发明专利]一种城镇固体废物两相厌氧消化产酸相反应器

说明书

技术领域

本发明属于固废处理装置领域，具体涉及一种城镇固体废物两相厌氧消化产酸相反应器。

背景技术

城镇固体废物是指随着国家工业化生产的发展及人们生活质量提高，而产生的废物，尤其是城市固体废物中的污泥、园林垃圾、餐厨垃圾等生物质垃圾，成为主要的城镇固体废物。这类垃圾不仅占用大量土地资源，还污染大气、土地、水源，影响了人们正常的工作生活，同时还危及了人们的身体健康，这类垃圾如果与农作物、家禽接触，则易导致疾病传播。为了实现资源的可持续发展，需要实现对此类废物实现资源化利用。

厌氧消化是指在缺氧环境中，借助多种微生物菌群将有机物分解转化为甲烷、二氧化碳、无机营养物和腐殖质的过程。由于城镇固体废物中富含溶解性物质、纤维素、脂肪、蛋白质等有机物，且含水率较高，因此通过厌氧消化技术可以实现资源化、减量化以及高效化。目前，利用厌氧消化技术对城镇固体废物进行处理是国内外环保领域的重要课题。

城镇固体废物的组成成分复杂，厌氧消化过程由两个阶段构成，第一阶段为水解产酸阶段，即产氢、产乙酸菌将城镇固体废物中的大分子物质转化为可以被产甲烷菌利用的小分子物质，如乙酸、丙酸、戊酸等；第二阶段为产甲烷阶段，即将水解酸化阶段的小分子物质转化为甲烷。根据水解酸化阶段和产甲烷阶段是否在同一反应器中，可以将厌氧消化分为单相厌氧消化和两相厌氧消化。由于产酸菌和产甲烷菌在生理学、生长环境、营养等方面要求不同，所以采用单相厌氧消化，系统运行会十分不稳定，难以独立控制不同阶段的微生物菌群的生存条件。而两相厌氧消化则将产酸阶段和产甲烷阶段分离在两个独立的区域进行，使产酸菌和产甲烷菌分别在最适的条件下生长，这样有利于充分发挥各自的最大效用，提高了厌氧消化系统的稳定性。

对于一般的小分子物质而言，水解酸化阶段容易实现，产甲烷阶段则成为限速的主要因素，而对于富含生物质的城镇固体废物而言，水解产酸阶段则成为首要的限速因素，水解产酸的效果将直接影响整个厌氧消化的反应速率以及后续的产气性能，因此，开发高效、低耗、环保的产酸相反应器则成为厌氧消化技术的核心。

适用于城镇固体废物两相厌氧消化的产酸相反应器的设计，需要解决物料混合、控温、防腐延寿等多方面的问题，目前国内针对该阶段的反应器较少，为数不多的小型实验装置主要依靠引进，价格昂贵。因此开发适合我国城镇固体废物的工程用酸相反应器，成为我国处理城镇固体废物的首要要求。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种城镇固体废物两相厌氧消化产酸相反应器。该反应器可以实现厌氧消化流程一体化，通过将城镇固体废物低耗水解酸化，为后续发酵产气提供可以被产甲烷菌直接利用的小分子酸，最终获取生成可以再利用的甲烷气体，实现城市生物质垃圾的减量化、资源化、高效化。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种城镇固体废物两相厌氧消化产酸相反应器，包括由上至下分布的预处理装置、水解酸化区域和产甲烷区域；所述的预处理装置内设置粉碎器和加热装置，并设置进料通道与水解酸化区域相连接；所述的水解酸化区域内设置可转动半封闭式滚筒反应器和加热装置，滚筒反应器内设置多层推进式螺旋搅拌器；水解酸化区域通过隔板与产甲烷区域分隔开，但设置导流管使两者连通；产甲烷区域内设置加热装置。

进一步地，所述水解酸化区域的顶部设置排气口，排气口上设置气体流量计并连接至集气罐。

进一步地，所述可转动半封闭式滚筒反应器内设置pH电极和氧化还原电极，用于实时监测反应器中的pH及氧化还原电位。

进一步地，所述可转动半封闭式滚筒反应器为上部镂空、下部封闭的半封闭设计，通过转动可起到使酸液流出的作用，从而控制水解酸化时间。

进一步地，所述多层推进式螺旋搅拌器通过转轴与位于水解酸化区域外的电机连接。

进一步地，所述隔板为不导热、耐腐蚀的材料制成。

进一步地，所述产甲烷区域内设有pH电极和氧化还原电极，用于实时监测产甲烷区域内的pH及氧化还原电位。

进一步地，所述产甲烷区域上部设置排气口，排气口上设置气体流量计并连接至集气罐。

进一步地，所述产甲烷区域下部设置排渣口。

进一步地，所述两相厌氧消化产酸相反应器主体外壁及滚筒反应器均为透明材料制成。

进一步地，所述两相厌氧消化产酸相反应器外部设置控制面板。用于控制预处理装置内粉碎器的转速、多层推进式螺旋搅拌器的转速及方向、各区域的温度以及pH电极、氧化还原电极的读数。