[发明专利]一种城镇湿垃圾厌氧发酵方法、装置及其控制方法

说明书

一种城镇湿垃圾厌氧发酵方法，扩大均匀混合区的范围，同时使整个反应器构成一个循环时间较短的循环流，从而使整个反应器混合更为均匀。通过搅拌使得城镇湿垃圾在厌氧发酵过程中处于流动状态，使得发酵液和微生物之间达到最大程度的接触，从而在较短的时间内完成所需要的混合、传热或者进行生化反应过程。实现所述厌氧发酵方法的厌氧发酵装置，该装置采用大直径、高盘面比、低功率数的轴向流桨，设置导流筒协助实现流体定向流动。本发明还提供了所述厌氧发酵装置的控制方法。本发明在输送搅拌中实现物料沿轴向分别向两端连续运动，提高搅拌效果，有助于实现提高生产效率，降低运行成本的目的。

技术领域

本发明属于环境保护技术及机械领域，涉及城镇湿垃圾厌氧发酵方法及装置。

背景技术

随着全球人口数量的增加和生活水平的逐渐提高，城镇湿垃圾特别是餐厨垃圾的产量呈逐年上升的趋势，其处理问题日益受到重视。餐厨垃圾含有较高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭，但经过妥善处理和加工，又可转化为富含有机物的新能源，经过严格处理后的厨余垃圾可作为肥料、饲料，甚至还可以用作发电与制备生物燃料。从可持续发展的角度来说，厌氧发酵是目前餐厨垃圾处理的主流技术。

发酵设备是微生物工程中最重要的设备之一，可靠的发酵设备是产物质量稳定和经济效益提高的最高保障。按发酵是否需要氧气把发酵设备分为好氧发酵罐和厌氧发酵罐。但是生产中实际应用的主要以好氧微生物发酵为主，所以好氧发酵罐的种类最多，研究最为透砌，厌氧发酵系统研究较少。

现有厌氧发酵罐的搅拌结构由于搅拌不全面，会出现发酵罐内表面与底部长时间不搅动的情况，导致搅拌不均匀，影响发酵罐的搅拌效率，从而影响发酵的质量和效率。轴向流搅拌桨广泛用于化工和干燥冷却等工业过程中，是搅拌式反应器的重要内部构件，一般由轮毂和叶片组成且叶片设计是搅拌桨设计的关键。目前，化工工业上较常用的轴向流搅拌桨有三种，即对称平直叶桨、圆管螺旋桨和非对称平直叶螺旋桨。将前述的三种搅拌桨应用于轴向连续搅拌器中，目前存在着搅拌切力不足、效果差，特别是在中、高黏度的牛顿流体和非牛顿流体中较难达到好的效果，限制了生产效率，使得运行成本提高。

因此，有必要研发一种城镇湿垃圾特别是餐厨垃圾轴向流搅拌厌氧发酵方法、装置及其控制方法解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺点，本发明的目的在于提供一种城镇湿垃圾厌氧发酵方法、装置及其控制方法，尤其适用于餐厨垃圾的处理。

本发明采用以下技术方案：

一种城镇湿垃圾厌氧发酵方法，大幅扩大均匀混合区的范围，同时使整个反应器构成一个循环时间较短的循环流，从而使整个反应器混合更为均匀。

具体而言，本发明通过搅拌使得餐厨垃圾在厌氧发酵过程中处于流动状态，能够使发酵微生物有效地利用有机质，从而提高发酵的效果。搅拌过程使得发酵液和微生物之间达到最大程度的接触，从而在较短的时间内完成所需要的混合、传热或者进行生化反应过程。搅拌的主要作用是混合，使微生物细胞悬浮分散于发酵体系中，有利于发酵过程的高速、高效进行，同时强化传热过程。

进一步，对流体主要施加轴向的推力，对流体的剪切力小，这样对微生物的影响也就更小，有利于微生物保持较高的活性；促使流体在导流筒内的定向流动，使得流体流动处于湍流状态，从而使流体充分搅拌混合。

在搅拌和导流的共同作用下，整个反应器的流体在轴向流动状态下实现均匀混合。

实现上述方法的厌氧发酵装置，通过采用大直径、高盘面比、低功率数的轴向流桨，设置导流筒实现上述目的，包括：