[发明专利]一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器

说明书

本发明涉及一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器，该反应器包括采用内外双环嵌套式结构的厌氧消化罐，厌氧消化罐的内环作为水解酸化相，外环作为产甲烷相。本发明的一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器，通过采用具有内外双环嵌套式结构的厌氧消化罐，内环作为水解酸化相，外环为产甲烷相，实现了同一反应器内部分相，减轻了餐厨垃圾厌氧消化过程中挥发酸积累对于系统稳定性的影响，提高了系统稳定性，提高了有机负荷及容积产气效率，结构紧凑，节省反应器占地面积，同时提高了运行效率。本发明的一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器，结构相对简单，运行维护方便，自动化程度高，可以广泛应用于餐厨垃圾的两相厌氧消化处理。

技术领域

本发明属于生物质垃圾处理技术领域，尤其涉及一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器。

背景技术

厌氧消化技术可以实现生物质垃圾的无害化处理与资源化利用，被认为是应用最广泛且最有前景的生物质垃圾处理技术。高有机负荷、环境条件波动、抑制性物质等都有可能导致厌氧系统酸化，其主要原因是挥发性脂肪酸(VFA)的产生和消耗不平衡：产酸细菌世代时间短，生长速率快，可以大量产生有机酸，而产甲烷菌世代时间长，增殖速率慢，消耗有机酸能力有限。当产甲烷菌受到环境因素波动无法将产生的酸转化为甲烷时，就会出现挥发酸积累的现象。而高浓度挥发酸对产甲烷菌有较强的抑制作用，且会导致pH值下降，对产甲烷菌造成更严重的抑制，加剧酸积累，从而形成恶性循环，最终导致系统崩溃。

餐厨垃圾作为城市生活垃圾中一种典型的生物质垃圾，产量迅速增加，需要应用厌氧消化技术进行处理。但是，餐厨垃圾厌氧消化易导致挥发性脂肪酸的积累，导致产甲烷菌活性受抑制，系统难以稳定高效运行；甚至大量挥发酸的积累会导致pH值快速下降，最终导致系统崩溃。

为解决酸积累和酸抑制问题，有较多的研究者提出两相厌氧消化工艺，即通过分离产酸相和产甲烷相，为两类微生物菌群分别提供最适生长环境，从而提高整个系统的厌氧消化效率。一般而言，两相厌氧消化工艺比传统的单相厌氧消化工艺具有更优越的微生物代谢及生长条件，处理能力和产气能力都得到相应提高。但是，现有的两相厌氧反应器也存在厌氧反应器占地面积大，使用周期短，能耗高，投资成本高，系统操作与维护较复杂，可靠性差，产气效率低等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器，将产酸相与产甲烷相两种不同反应器集成在同一反应器内，实现了同一反应器内部的分相，使产酸与产甲烷菌群能够有适宜的代谢和生长条件，具有结构紧凑、占地面积小、有机负荷高、容积产气效率高等优点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双环嵌套两相一体式厌氧反应器，其特征在于，该反应器包括采用内外双环嵌套式结构的厌氧消化罐，所述厌氧消化罐的内环作为水解酸化相，所述厌氧消化罐的外环作为产甲烷相。

所述厌氧消化罐包括罐体、固定设置在所述罐体内并将所述罐体分隔成所述内环和外环的内外环分隔板、设置在所述罐体内的罐壁上的加热盘管以及搅拌系统；所述罐体的下部和上部分别设置进料口和出料口，所述进料口与所述内环相连通，所述出料口与所述外环相连通；所述罐体的顶部和底部分别设置沼气收集口和排空口；所述搅拌系统包括设置在所述罐体顶部的中心轴式搅拌机和设置在所述罐体内部的潜水搅拌机。

所述罐体的顶部还设置有多个不同长度的取样管，所述取样管的下端浸没在所述罐体内的液面以下，所述取样管内设置pH值测量装置和温度测量装置。

所述罐体的顶部还设置有观察口。

所述外环与所述内环的直径比为2.5:1，所述内环的设计停留时间为4天，所述外环的设计停留时间为21天；所述厌氧消化罐内温度保持在35℃～39℃。