[发明专利]一种易腐有机物单-双相厌氧消化装置

说明书

本发明公开了一种易腐有机物单‑双相两用厌氧消化装置，是针对传统厌氧消化装置在处理果蔬废弃物及纤维素水解液等有机废弃物生产沼气过程中原料数量随时间波动且易酸化等问题，而提出的新型厌氧消化装置。该厌氧消化装置主体包括CSTR+UASB厌氧消化罐(1)、UASB厌氧消化罐(2)、(1)(2)罐联通管(3)及其上阀门(4)(5)。通过阀门(4)与(5)的关启，实现两罐的串并联，达到单相或双相反应的目的。

技术领域

本发明涉及一种针对于果蔬废弃物及纤维素水解液等易酸化且原料来源具有时间波动性有机废弃物厌氧消化产沼气的单-双相厌氧消化装置。

背景技术

从20世纪80年代开始，果蔬加工废弃物的污染问题日益得到重视，国内外开始研究专门针对农业果蔬加工废弃物的处理处置方法。随着研究的不断深入和厌氧消化技术的快速发展，研究者逐渐认识到，厌氧消化工艺更适合果蔬加工废弃物含水量高的特点，而且可以实现比较完全的废物稳定化和能源回收利用，减排温室气体，是处理果蔬加工废弃物的合理选择。

在果蔬废弃物厌氧消化工艺方面，研究发现固体含量为5％的混合果蔬废弃物在批量式厌氧消化系统中能够得到成功运行。Mata-Alvarez等采用单相完全混合式反应器(CSTR)对果蔬废弃物进行中温消化，其最大有机负荷低于3kg TVS/m³·d，但类似的其他废弃物的最大有机负荷却能够达到6kg TVS/m³·d，被认为是因为大量挥发性脂肪酸的快速生成限制了有机负荷的提高。同时，由于果蔬收获受季节变化影响，因此以果蔬废弃物为原料的沼气工程要充分考虑原料来源的时间波动性，保证在充分消纳果蔬废弃物原料的同时，又能够充分发挥工程装置的利用效率，降低工程投资。

果蔬加工废弃物厌氧消化方面，专利201010241842.8主要是对果蔬废弃物生产沼气的原料预处理及发酵接种物等技术进行了说明，同时指明该专利技术只适用于6-100立方米的小型厌氧发酵装置。专利200710046930.0同样只是对蔬菜废弃物厌氧发酵制备沼气的技术进行了研究，但并未对装置进行研究。专利201010106904.4公开了一种易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的方法，该方法采用两相法厌氧消化易腐垃圾生产沼气，虽然采用两相的方法，但是其中涉及到的消化装置只是实验室简单的实验装置，与工程化应用装置差距较大。专利200810064362.1公开了一种果蔬废弃物产沼气的设备与方法，专利对两相发酵过程中的过程参数进行了研究，但是所述设备也只是实验装置，难以指导工程生产。专利201210180850.5公开了一种果蔬垃圾厌氧消化生产沼气的方法，该方法采用挤压方式将果蔬原料进行分离，然后将液态和固态产物分别进行强化产酸，然后进入产甲烷相，实现两相发酵，但只在1个5L的初级水解酸化反应器、1个2L的固态残渣二次强化水解酸化反应器和1个5L的渗滤液收集箱、1个2L甲烷化反应器上进行了实验。专利201210448062.X公开了一种两阶段固液双相厌氧发酵循环系统及产沼气的方法，该方法通过将液态循环，保证高固体浓度的稳定产甲烷。相似的专利还有200810104975等，但现有的专利大部分只专注于对两相发酵相关技术的研究，包括原料预处理、接种物与接种量等，对于能够适用于实际应用的工程装备却很少。

发明内容

本发明针对现有果蔬废弃物及纤维素水解液等易酸化有机废弃物厌氧消化研究过程中，由于主要集中于发酵工艺研究而缺乏相应工程化装置开发而导致果蔬废弃物等易酸化有机废弃物厌氧消化制备沼气工程发展缓慢的问题，提供一种针对于果蔬废弃物等易酸化且原料来源具有时间波动性有机废弃物的单-双相厌氧消化装置。

双相反应时，厌氧消化罐(1)作为强化酸化罐，可以保证原料的充分酸化，快速产生大量挥发性有机酸，当罐(1)中富含有机酸的液体进入罐(2)后，进入产沼气状态，避免了因过度酸化对产甲烷菌抑制而造成的发酵过程异常终止现象的发生。

单相反应时，厌氧消化罐(1)(2)同时进料，由于此时控制原料浓度及有机负荷均较低，整个过程采用UASB工艺即可保证厌氧过程的顺利进行，而且降低能耗。