[实用新型]高效返混循环厌氧发酵装置

说明书

技术领域

 本实用新型属于垃圾处理工程技术领域，涉及一种有机垃圾处理装置，尤其是涉及一种高效返混循环厌氧发酵装置。

背景技术

目前我国经济的迅速发展使城市人口迅速增长，人民生活水平不断提高，城市餐饮业日益繁荣，使有机垃圾的产生量空前增长。2006年全国城市餐饮业零售额为10345医院，2007年大袋12352亿元，平均每年以17.9%的速度增长。不包括小型城镇在内，全国大中城市每年产生有机垃圾2000多万吨。

现阶段，利用有机垃圾作为原料生产沼气，不仅高效利用了有机垃圾与相关类别垃圾等废弃物，而且还能解决畜禽粪便类沼气原料不足导致沼气工程闲置的问题。由于有机垃圾的纤维素含量较高，在厌氧消化过程中木质纤维素不易分解，容易分层，形成浮渣，流动性较差，出料困难。目前，用于有机垃圾高纤维素含量原料的沼气发酵工艺主要有：液态消化、固态消化和固液两相消化工艺。液态消化技术在国外已被大量应用于混合原料的处理，但由于物料含水率高，该技术所需消化器体积较大，加热和搅拌能耗高，且微生物容易随出料流失。由于有机垃圾固体浓度高，进出料困难，有机垃圾沼气工程固体消化以序批式投料为主，主要有覆膜槽干式、车库（集装箱）式和红泥塑料厌氧消化工艺，如：有机垃圾高固体衡压发酵沼气池（专利号：200620034522.4）。由于单个消化周期内存在产气高峰、低谷明显等特点，因此序批式沼气工程大都采用多个不同消化阶段反应器并联的方式运行。序批式存在产生不稳定，进出料劳动强度大等问题，在劳动力价格日益增加的情况下，这种工艺在大中型沼气的应用越来越受到限制。固液两相消化工艺通过将固相和液相发酵原料分在不同区域，以达到产酸相和产甲烷相分离，并利用沼液回流实现循环接种。根据反应器个数的不同，有分离式两相和一体化两相厌氧消化技术。分离式两相工艺可通过固相消化器的连续投料或多个处于不同消化阶段的序批消化器并联达到整个系统的连续稳定运行，如一种有机垃圾两段式厌氧发酵产沼气的工艺（专利申请号：201010198942.7），由于设置多个消化器，投资成本较高，并且两相很难完全分开，产酸相容易产生甲烷。一体化两相厌氧消化技术是在同一反应器内实现固相和液相分区消化的连续厌氧工艺，如：一种将甲烷菌回流与粉碎的有机垃圾原料混合发酵生产沼气的方法（专利号：200710061604.7）。该技术通过连续性投料、出料，使得沼气生产连续稳定，但是，出料仍然很困难。

有机废弃物有其自身的特点，进行卫生填埋时，存在占地面积大、二次污染、安全隐患等问题；焚烧减量化程度最大，初期投资和运行费用较高、处理过程可能产生二恶英、飞灰等危险废弃物，受民众认知程度所限和监管制约，焚烧处理任然推广困难；堆肥处理有机固体废弃物，则存在重金属难以分离、氮素损失严重、能量消耗大，臭气浓度高且难收集等缺点。

厌氧发酵是在厌氧条件下，将有机质进行分解转化为CH4和CO2的过程。具有如下优点：（1）占地面积小、处理周期短；（2）发酵过程可产生清洁能源甲烷和高品质腐殖质肥；（3）发酵过程容易控制，不产生二次污染；（4）可完全封闭处理，对周边环境不会造成污染。

目前对厌氧发酵研究较多，有单相厌氧发酵和两相厌氧发酵；中温发酵和高温发酵；湿式发酵、干式发酵和半干式发酵。

以往的厌氧发酵往往针对单一物料，碳氮比、含水率、酸碱度等在比较小的范围内，需要调节的参数多，特别是单一发酵物料会对甲烷菌产生反馈抑制作用，如粪便发酵存在氨氮浓度高、对甲烷菌和产氢菌有抑制作用、发酵负荷低和固含率低等特点；有机垃圾具有油分含量大、异物多、固含率高、发酵底物容易酸化的特点；城市生活垃圾具有有机质含量低、成分随时空波动大，对厌氧系统冲击力大的特点。另外针对各种废弃物分别设处理设施，投资大且难以发挥规模化效应。特别是单一物料的抑制因素明显，物料调节难度很大。

有机废弃物进行预处理后联合厌氧发酵，能解决发酵物料均质性差、发酵效率低、发酵产物抑制作用，同时可扩大产沼气规模，提升沼液沼渣品质，集中处理各种有机固体废弃物，提高资源化、无害化和减量化的水平。

因此，一种高效新型厌氧发酵装置将有机垃圾进行厌氧发酵而实现资源化、无害化处理，既可从源头上杜绝泔水的危害，又可缓解我国资源短缺的难题。

发明内容