[发明专利]一种高含固有机固废厌氧发酵制备生物燃气的装置及方法

说明书

一种高含固有机固废厌氧发酵制备生物燃气的装置及方法，它涉及废弃物回收技术领域。它是要解决现有的高含固发酵反应装置内物料混合极为困难、传热传质效率低从而容易酸积累导致启动失败的技术问题。本装置包括主体反应罐、搅拌动力装置、恒温水箱、潜水泵、温度计、pH/ORP电极、气体流量计、气体收集袋和数显控制箱；主体反应罐设置水浴夹套；搅拌动力装置的包括倾斜反转的搅拌轴承加大反应装置内的径向混合。将厌氧颗粒污泥和高含固有机固废底物加入到主体反应罐内，控制温度、pH值和ORP值并逐步提高有机固废负荷进行启动，成功后运行，得到生物燃气。燃气中甲烷体积分数不低于45％。可用于废弃物回收处理领域。

技术领域

本发明涉及废弃物回收技术领域，具体涉及一种高含固有机固废厌氧发酵的工艺方法和装置。

背景技术

目前，全球化和工业化的发展以及人均消费和生活水平的提高推动了全球能源需求增长，这种能源需求增加和化石资源减少，以及因大量消耗化石燃料而导致的负面环境污染，促使研究人员将重点放在可再生能源上。城市固体废物的有机组成部分是独特的可再生资源之一，显示出通过厌氧发酵(AD)回收能量的潜力，发酵过程中产生的以甲烷为代表的生物燃气作为可再生能源得到了广泛关注。

厌氧发酵(AD)分为湿式或干式两种，分界线是15％总固体(TS)，湿式发酵是厌氧消化的最常见形式，但废物的能量密度低且耗水量大，而高含固厌氧消化提供了一些技术优势，包括原料类型更灵活，反应器的体积小、热量消耗少以及沼气产量高。但是现有的高含固厌氧发酵反应器的主要搅拌方式为机械搅拌，搅拌桨叶作用于物料形成的流动形态分为径向流、轴向流和混流式，常见的桨型包括二折叶式、六折叶涡轮式、螺杆式，单螺带式、双螺带式等。叶片桨的搅动范围有限，反应器内死区大，而其中螺杆式和螺带式较适用于高粘物料的搅拌，反应器内物料流动形态为轴向流。高含固有机固废在厌氧发酵反应器内混合极为困难，大大降低了酶、微生物、底物之间的传质效率，缺乏混合会增大厌氧消化池内部的温度或浓度梯度(pH，原料和溶解气体)，进而影响生物反应、原料可用性、微生物的空间分布、过程稳定性和沼气的产生，从而导致反应器运行失败。

发明内容

本发明是要解决现有的高含固发酵反应装置内物料混合极为困难、传热传质效率低从而容易酸积累导致启动失败的技术问题，而提供了一种高含固有机固废厌氧发酵制备生物燃气的装置及方法。

本发明的高含固有机固废厌氧发酵制备生物燃气的装置，包括主体反应罐1、搅拌动力装置2、恒温水箱3、潜水泵4、温度计5、pH/ORP电极6、气体流量计7、气体收集袋8和数显控制箱9；

在主体反应罐1的外壁设置水浴夹套1-1，在主体反应罐1的顶部设置进料口1-2和出气口1-3，在主体反应罐1的侧壁和底部由上到下设置多个出料阀门1-4；在主体反应罐1的侧壁还设置有电极接入口1-5；在主体反应罐1的顶部还设置有温度计接入口1-6和搅拌安装孔1-7；

潜水泵4设置在恒温水箱3内，潜水泵4通过管路与水浴夹套1-1的入水口1-1-1连接，水浴夹套1-1的出水口1-1-2与恒温水箱3连接；

温度计5通过温度计接入口1-6设置在主体反应罐1内；

pH/ORP电极6通过电极接入口1-5设置在主体反应罐1内；

出气口1-3通过气体流量计7与气体收集袋8连接；

搅拌动力装置2由搅拌电机2-1、扭矩放大器2-2、搅拌轴2-3、搅拌轴承2-4、双螺带桨叶2-5组成；搅拌电机2-1通过扭矩放大器2-2与搅拌轴2-3连接；沿搅拌轴2-3由上至下固定4～5个倾斜反转的搅拌轴承2-4，双螺带桨叶2-5固定在搅拌轴承2-4的另一端；

搅拌动力装置2经搅拌安装孔1-7安装在主体反应罐1中，其中搅拌轴2-3及搅拌轴承2-4和双螺带桨叶2-5设置在主体反应罐1内，且搅拌轴2-3与主体反应罐1的轴线重合；