[发明专利]处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置和方法

说明书

处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置和方法，它涉及厨余垃圾厌氧消化的装置和方法。它是要解决现有的厨余垃圾厌氧消化装置和方法对高含固厨余垃圾存在的物料混合不均匀、产气效率低的技术问题。本发明的装置包括水平流装置主体、夹套循环水系统、在线检测系统和至少一套搅拌系统；其中每个搅拌系统的搅拌轴上安装两个三爪搅拌器和开启涡轮折叶式搅拌器。方法：一、底物预处理；二、装置启动；三、有机负荷替换；四、装置运行。高含固厨余垃圾处理的有机负荷在5～12kgVS·m^‑3·d^‑1较高负荷水平下稳定运行，可用于含固率≥25％的高含固城镇厨余垃圾厌处理领域。

技术领域

本发明涉及高含固厨余垃圾厌氧消化的装置和方法，具体涉及一种适用于含固率≥25%的城镇厨余垃圾厌氧消化产生物燃气的装置和方法。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，餐饮业得到高速发展，随之而来导致厨余垃圾产量的迅速增加，厨余垃圾处理已经成为现代社会生活面临的极大的环境挑战。厨余垃圾指居民家庭、餐饮行业以及食堂等在食品加工和用餐过程中产生的废料，其占我国基本生活垃圾的37%-62%。由于垃圾分类实施效果甚微，厨余垃圾中混合了大量生活垃圾，导致处理难度增加，再加上厨余垃圾庞大的产生量和复杂的组成，使得处理处置更加困难。因此，发展一种资源回收率高、环境友好、经济可行的厨余垃圾处理方式是目前亟需解决的问题。

长久以来厨余垃圾的处理方式集中在填埋、堆肥、焚烧、厌氧消化、厌氧发酵等。厌氧处理可在处理废物的同时产生生物燃气，处理后的剩余物还可作为肥料和土壤调节剂农用，实现厨余垃圾的高值转化。但据相关研究，厨余垃圾含固率可达25%以上，部分厨余垃圾含固率甚至高于30%，远高于常规污水、污泥的厌氧处理，而高含固厌氧消化（High SolidAnaerobic Digestion，HSAD）由于物料含水率需求低、节能、成本低等优势成为厨余垃圾处理的优化方案。HSAD通常定义为进料含固率≥15%的厌氧消化过程，含固率的增加使得反应体系内部的物质转化过程、搅拌需求、传热情况不同于常见的厌氧消化反应器，因此有必要设计处理高含固厨余垃圾的反应装置以实现厨余垃圾的高值转化。

HSAD按照物料流动方向的不同，分为垂直流和水平流。而水平流系统，物料由进料口进入，随搅拌过程以及后续物料的推动作用逐渐由进料口运动至出料口，期间完成水解、酸化、乙酸化、甲烷化过程，将物料中的有机物矿化产生生物燃气。现有的水平流系统用于高含固厌氧消化时存在物料混合不均匀，使消化过程的产气效率较低。

发明内容

本发明要解决由厨余垃圾含固率高造成的高含固厌氧消化装置物质物料混合不均匀、产气效率低的技术问题，而提供处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置和方法。

本发明的处理高含固厨余垃圾的水平流厌氧消化反应装置，包括水平流装置主体1、夹套循环水系统2、在线检测系统3和搅拌系统4；

其中，水平流装置主体包括筒体1-1、集气袋1-2；

水平流装置主体1的筒体1-1是圆柱形筒体，筒体1-1的轴线水平，筒体的外部设置有夹套1-1-1，在筒体的一端的顶部设置进料口1-1-2、集气孔1-1-3、探针孔1-1-4和水浴夹套出水口1-1-5，在筒体的另一端的底部设置出料口1-1-6和水浴夹套进水口1-1-7；

更进一步地，筒体1-1的下部还设有采样孔1-1-8，采用孔的数量为1~4个，采用孔的数量大于2个时，各采用孔等间距设置；用于取不同位置样品并进行检测分析，以探究装置内部的物质转化进程；

夹套循环水系统2包括恒温水浴箱2-1、加热装置2-2、温度探头2-3、蠕动泵2-4、温控装置2-5，恒温水浴箱2-1经蠕动泵2-4与水浴夹套进水口1-1-7连接；水浴夹套出水口1-1-5与温水浴箱2-1连接；加热装置2-2和温度探头2-3设置在恒温水浴箱2-1中，并与温控装置2-5连接；