[实用新型]大型全混式厌氧沼气发酵罐热补偿系统

说明书

本实用新型公开了一种大型全混式厌氧沼气发酵罐热补偿系统，该系统利用外置热源对发酵液进行加热，在发酵罐外壁上设置有多个温度传感器，在同一高度设置物料循环管口，多个温度传感器的温度(或者温差)均能独立和协同控制不同发酵罐高度的物料进入换热器，增温后的发酵液回发酵罐保证罐内物料温度恒定，保证发酵罐的发酵效率和产沼气的稳定性。本实用新型解决了传统大型发酵罐热补偿方式的局限性，提高发酵系统稳定性，适用于农村及养殖场畜禽粪污综合处理，秸秆综合利用，城市餐厨及其他有机废弃物综合利用等领域的大型中、高温厌氧发酵沼气的项目，具有广泛的应用价值和显著社会效益。

技术领域

本实用新型涉及一种大型全混合式沼气厌氧发酵罐(CSTR)，具体地指一种大型全混式厌氧沼气发酵罐热补偿系统。

背景技术

随着对环保的逐渐加强，人们不断利用各种方式来减少工农业生产对环境的破坏。生物质资源的利用越来越受到重视，近10年来得到较快发展，已建成2万多个大中型沼气工程，其中包括处理畜禽粪便及各种生产、生活污水、垃圾填埋等方法产生的沼气。

2007年之前，国家在沼气方面的投资绝大部分都用于户用沼气建设。随着农村经济社会发展以及农业产业结构调整，部分户用养殖模式逐渐转移到养殖小区、集约化养殖企业，这样使得部分户用沼气没有了原料，很多资源集中到养殖厂区、集约化养殖企业。针对这些情况，国家开始支持大中型沼气工程，目前国家投资沼气建设用于户用沼气的投资比例大概50％，20％～30％用于服务体系建设，其余用于大中型沼气工程。从国家投资结构的变化情况来看，大中型沼气工程发展势头强劲。

另一方面，城市化进程带来的城市生活垃圾，特别是餐厨垃圾产量越来越大，部分生活垃圾用于填满和焚烧发电，但是大型餐饮和集中收集的餐厨垃圾填满和焚烧的不多，大多也会集中厌氧发酵产沼气。

工业废水处理领域，特别是有机质含量高的生化废水处理，随着环保要求越来越高，小型生化污水处理厂运行成本明显加大，化工园区的进程加速让工业废水集中化排放处理，也客观上促进了集中建设大中型沼气工程。

中投顾问发布的《2016～2020年中国沼气产业投资分析及前景预测报告》指出，到2020年，我国工业伴生沼气的潜力将为215亿立方米，是2001年的2倍；农业沼气潜力将达到200亿立方米。如全用于发电，按每立方米沼气发电1.6度计算，仅工农业产生的沼气发电量就超过660亿度。今后，沼气热电联产将会有很大的发展空间。

沼气工程的核心是厌氧发酵，厌氧发酵工艺主要有：塞流式反应器(PFR)、高浓度塞流式工艺(HCF)、升流式固体反应器(USR)、完全混合式厌氧反应器(CSTR)和上流式厌氧污泥床(UASB)共5种工艺。在悬浮物含量较高的情况下，经济效益和技术最合适的为CSTR与USR，而CSTR尤其适合于热电肥联产(CHP)零排放模式。

从能源和环保综合利用角度，能源环保型势必成为今后处理畜禽粪污、餐厨和有机废水领域厌氧沼气工程的趋势，所以在新建的大中型沼气工程中大多数采用CSTR工艺，CSTR沼气发酵的工艺控制条件主要有四个控制性的工艺参数：发酵液温度、PH、营养物、有毒有害物质。按三种不同嗜温厌氧菌(嗜温5～20℃嗜温20～42℃嗜温42～75℃)工程上分为常温厌氧(15～30℃)、中温厌氧(30～45℃)、高温厌氧(45～60℃)三种。温度对沼气发酵尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1℃，效率下降11％。在上述范围，温度在1～3℃的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大(急速变化)，则会使发酵菌活力下降，产生酸积累等问题。