[发明专利]一种应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种两相厌氧发酵系统，特别是一种应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，属于可再生能源技术领域。

背景技术

随着全球气候变暖及化石能源的日益紧缺，厌氧发酵技术在世界范围内日益受到重视。厌氧发酵技术具有能耗低、无污染和可生产再生能源沼气的特点。目前，国内外已有很多专家学者对厌氧发酵技术进行了研究。厌氧发酵技术主要有单相厌氧发酵技术和两相厌氧发酵技术。相比于单相厌氧发酵技术，两相厌氧发酵技术具有抗冲击负荷能力强、运行稳定、负荷率高、处理效率高的优点。

但是，当前两相厌氧发酵技术也存在一系列的问题，其一就是传统工艺在水解酸化罐内进行水解酸化过程要产生大量的氢气，而降解的氢气量却很少，使得水解酸化罐内的氢分压逐渐升高，抑制了丙酸的进一步厌氧氧化，直接导致丙酸发生积累造成水解酸化罐的稳定性下降，从而影响稳定产气；其二就是水解酸化罐和产气罐内物料分布不均容易形成堆积和顶部结壳，使得产气量降低，因此需要添加合适的搅拌方式。

目前发酵料液的搅拌形式按搅拌介质来分主要有三类：机械搅拌、水力搅拌和气动搅拌。机械搅拌是最直接的一种搅拌形式，对于破除物料结壳和堆积具有最直接的效果；水力搅拌是使用水泵将料液从发酵罐内抽出又重新冲注到罐中的一种搅拌形式，它具有能耗较低，易形成流化促进产气的特点；气动搅拌是利用气泵将沼气(或其他气体)灌入发酵料液中，气体再以气泡的形式浮出液面的形式，其运行成本较其他两种更低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明在传统两相厌氧发酵系统的基础上，提供了一种应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统。该系统充分利用系统内自循环通过气动搅拌循环和水力搅拌循环分别实现水解酸化罐和产气罐的搅拌，从而实现稳定均衡发酵产气、提高产气量、减少温室气体排放、节能环保的目标。

本发明采用的技术方案是：

一种应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，包括水解酸化罐1、产气罐2、集气罐3、脱硫干燥装置4、提纯装置5、气泵6和循环泵7；

所述水解酸化罐1顶部或上部侧面设置有进料口和出气口，上部侧面设置有出料口，底部或下部侧面设置有进气口，所述产气罐2顶部或上部侧面设置有出气口，上部侧面设置有出料口，底部或下部侧面设置有进料口和沼渣沼液排出口，所述提纯装置5设有精沼气出口和循环气出口；

所述水解酸化罐1的出气口通过阀门9、产气罐2的出气口通过阀门10与集气罐3相连、集气罐3再依次与脱硫干燥装置4、提纯装置5相连，提纯装置5的循环气出口通过阀门和气泵6与水解酸化罐1的进气口相连；

所述水解酸化罐1的出料口通过阀门13与产气罐2的出料口通过阀门14汇合后通过循环泵7与产气罐2的进料口相连。

本发明所述相连除特别说明外是指通过管路连接。

上述两相厌氧发酵系统，水解酸化罐1和产气罐2产生的粗沼气，经过脱硫和提纯后得到CO₂气体与精沼气，精沼气从精沼气出口被收集，CO₂气体从循环气出口再由气泵6通入水解酸化罐1中形成水解酸化罐1的气动搅拌循环。循环泵7将从水解酸化罐1与产气罐2中流出、混合后的料液从产气罐进料口输入形成水力搅拌循环。

上述应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，所述水解酸化罐1的进料口连接有阀门8，所述产气罐2的沼渣沼液排出口连接有阀门16。

上述应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，所述提纯装置5的循环气出口与气泵6之间、以及气泵6与水解酸化罐1的进气口之间分别设有阀门11和12。

上述应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，所述循环泵7与产气罐2的进料口之间设有阀门15。

上述应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，所述提纯装置5的循环气出口与水解酸化罐1的进料口之间和/或水解酸化罐1和产气罐2的出料口与产气罐2的进料口之间设置有加热装置，分别对循环气和混合料液进行加热。本发明的两个循环中的搅拌源CO₂和混合料液可以在进入水解酸化罐1和产气罐2前被加热，从而实现对水解酸化罐1和产气罐2的保温增温。

上述应用气液联合搅拌的两相厌氧发酵系统，水解酸化罐1的进料口可以从外界引入CO₂源。