[发明专利]一种推流与全混流结合的高浓度秸秆沼气发酵系统

说明书

本发明公开了一种推流与全混流结合的高浓度秸秆沼气发酵系统，所述发酵系统包括：罐体，所述罐体包括圆柱形罐身和设置于罐身上的罐盖；沿所述罐身的罐壁竖直设置的导轨；高速推流搅拌装置，所述高速推流搅拌装置设置于所述导轨上，可以沿导轨上下移动；大浆片低速搅拌装置，所述大浆片低速搅拌装置设置于罐体上部并具有水平搅拌轴，与水平搅拌轴垂直地设置2至6个搅拌臂，所述搅拌臂末端安装有浆片；秸秆进料装置，设置于大浆片低速搅拌设备沿环流方向的前方；出料口，设置于发酵罐体下部。通过设置有不同搅拌装置来控制发酵罐内流态，从而提高厌氧发酵效率和秸秆物料降解率的高浓度沼气发酵系统。

技术领域

本发明属于秸秆农业废弃物厌氧发酵技术领域，具体的说是一种通过设置有不同搅拌装置来控制发酵罐内流态，从而提高厌氧发酵效率和秸秆物料降解率的高浓度沼气发酵系统。

背景技术

秸秆原料是我国十分丰富的一类农业废弃物，产量大、能量密度相对较高、杂质含量低，十分适合作为沼气原料利用。但秸秆原料(无论是干秸秆、黄贮秸秆或青贮秸秆)比重较低，且发酵过程中大量沼气气泡附着于秸秆物料表面，发酵过程中极易出现发酵物料上浮、分层、结壳等问题，影响工程运行效率，降低发酵罐活性区域范围，引起一系列工程问题。另外，为了提高沼气系统产能效率，提高发酵浓度是一种重要的技术方法，全混合式高浓度发酵一般采取固态进料方式，进料量大，秸秆未经过浸泡等前处理，这进一步加重秸秆物料在发酵罐内的上浮、分层等问题。

秸秆物料的厌氧发酵是一个微生物催化的生物化学过程，作为催化转化主体的厌氧微生物，具有生长、增殖速率慢，对底物的降解过程需要多种功能类群的微生物协同等特点，作为催化转化底物的秸秆具有未充分降解状态下容易上浮、而充分降解的秸秆物料容易下沉等特点。这种特点容易造成发酵微生物与发酵原料之间出现分层分离，微生物难以对秸秆进行充分降解。

解决上述问题的一种可行方法是优化发酵罐内气液固三相流形态，通过对发酵物料的流动控制实现秸秆物料均匀分布于发酵罐内，将发酵活性区域范围扩大至整个罐体。根据微生物和发酵底物之间传质的特点，秸秆高浓度厌氧发酵过程需要提高整个罐体内部大尺度流动比例，降低小尺度湍流，这种流态模式一方面可以降低罐体发酵死区比例，避免秸秆物料上浮、分层，另一方面避免剧烈搅拌对微生物群落结构造成冲击，避免底物与微生物分离，同时也有利于降低运行能耗。

发明内容

为了提高秸秆高浓度沼气发酵系统运行效率，降低运行能耗，提高大型秸秆厌氧工程技术可靠性，本发明提供一种推流与全混流结合的高浓度秸秆沼气发酵系统，所述发酵系统通过设置有不同搅拌装置来控制发酵罐内流态，从而提高厌氧发酵效率和秸秆物料降解率。

为了实现上述本发明的目的，本发明提供了一种设置有搅拌装置的发酵系统，包括：罐体，所述罐体包括圆柱形罐身和设置于罐身上的罐盖；

沿所述罐身的罐壁竖直设置的导轨；

高速推流搅拌装置，所述高速推流搅拌装置设置于所述导轨上，可以沿导轨上下移动；

大浆片低速搅拌装置，所述大浆片低速搅拌装置设置于罐体上部并具有水平搅拌轴，与水平搅拌轴垂直地设置2至6个搅拌臂，所述搅拌臂末端安装有浆片；

秸秆进料装置，设置于大浆片低速搅拌设备沿环流方向的前方；

所述秸秆进料装置为螺旋输送结构，包含进料部、螺旋输送部和出料部，所述进料部位于发酵罐外部，所述螺旋输送机部穿透发酵罐罐壁，与发酵罐罐壁之间密闭联接，所述出料部位于发酵罐内部并位于工作液面以下。

出料口，设置于发酵罐体下部。

优选地，所述高速推流搅拌装置对物料的推流方向与其所在位置处罐壁切线夹角范围为30-60度，优选为35-50度。