一种卧式大型连续沼气干式发酵装置及方法
【专利摘要】一种卧式大型连续沼气干式发酵装置及方法，属于干式沼气发酵【技术领域】，发酵舱整体布局上采用U型折返式平面布局，并且采用物料推进器，物料推进器为双轴双叶片相对咬合旋转方式，通过双叶片咬合相对旋转能够实现物料的不可逆推进，推进器设置于发酵舱主隔墙底部。由于双翼片叶轮沿旋转轴方向的长形设计，可以实现大量物料的推进，该推进器可以通过旋转转速的改变，实现不同推进能力的改变。该推进器两翼片的咬合设计可以实现物料推进过程中不返料。本发明整个反应器呈现进、出料口接近地面设置，运行操作方便、节能。实现了均匀出料和整体推流式物料流动，实现了整个反应过程的不混料，使发酵更为彻底。
【专利说明】一种卧式大型连续沼气干式发酵装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于干式沼气发酵【技术领域】，特别涉及一种卧式大型连续沼气干式发酵装置及方法。
【背景技术】
[0002]针对世界范围内的资源短缺、能源结构单一、环境恶化等制约可持续发展的突出问题，围绕建设资源节约型和环境友好型社会的迫切需求，大力加强清洁能源生产与环境保护结合等系列技术开发与集成应用，提升科技对可持续发展的支撑和引领能力，是目前各国科学技术发展的重要组成部分，这其中部分核心内容是生物质资源的高效利用和由这些物质引起的污染有效控制。生物质新能源产业的技术提升和大型规模化实现，要求要发展先进高效的沼气生物发酵技术，以及围绕着核心发酵技术研制大型的沼气发酵装备。
[0003]干式厌氧发酵通常是指发酵原料的干物质含量在20%?40%，原料呈固态或半固态，处理过程中产生发酵沼液污水少，干式发酵甲烷含量高(60% )、硫含量低。
[0004]传统的沼气发酵存在如下问题:1)沼气发酵不能真正实现连续生产，多数大型装置只能采用间歇式；2)大型干式发酵仓体积庞大，物料干物质含量高，物料搅拌不均匀；3)沼气发酵时间周期长，搅拌中由于(新、旧)物料返混而出现出仓物料发酵不完全；4)大型沼气发酵多采用发酵液回流方式进行接种，对于大物料量而言，很难做到接种均匀；5)大型沼气发酵多采用一级发酵工艺，致使发酵温度多采用中温发酵，水解酸化和甲烷化无法分开，反应效率低。产生上述问题的根本原因是大物料量、含固率高整体物料搅拌和物料位移困难。
[0005]本次发明就是基于上述背景，利用搅拌工况条件的改变和物料位移驱动形式的变化开发研制的适合于大规模化沼气生产的发酵工艺形式和典型装置。
【发明内容】
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[0006]本发明的大型连续沼气干式发酵装置及工艺方法，采用两相厌氧发酵工艺，整个系统分为水解酸化发酵部分(中温)和甲烷发酵部分(高温)。
[0007]本次发明的主要部分为:物料接种方式设计、大量粘稠半固体物料推进方式、大量物料搅拌方式和整体发酵舱设计。通过上述工程设计方式的创新和有机的结合，解决了目前大型干式发酵中，粘稠半固体物料整体不混料位移和发酵舱单仓大容积实现的矛盾，为大型或特大型发酵舱的建立提供了较好的技术方法。整个发酵系统分两部分，一是水解酸化部分；二是甲烷发酵部分。这两个部分的工艺形式是一样的，只是发酵舱容积和发酵所使用的细菌群系(水解酸化:水解酸化菌群；甲烷发酵:甲烷菌群)不同。为了便于说明以及避免重复下面综合成一种工艺形式进行说明。
[0008]物料接种方式:
[0009]采用发酵完成的“熟料”同未发酵“生料”进行混合的方式实现新物料细菌接种。设计中，首先在发酵舱整体布局上采用U型折返式平面布局(见平面图1)，目的是使进料接种均质化舱(1、10)和发酵出料舱(3、12)能够临近，有利于发酵完成的“熟料”能够更方便导料至进料接种均质化舱(1、10)，保障“生料”接种。这一导料过程是通过在发酵出料舱(3,12)和进料接种均质化舱(1、10)连通设置的物料接种器(螺旋输料)(4)和(13)实现。物料接种器(4、13)将部分“熟料”从发酵出料舱取出旋转输送至进料接种均质化舱(1、10)中。发酵完成带菌的“熟料”同未发酵“生料”，在物料接种器(4、13)、物料布料器(5、14)以及发酵舱物料推进器(7-1、16-1)的共同作用下，完成物料接种、物料均质化和物料进入发酵舱过程。
[0010]物料推进方式:
[0011]粘稠半固体物料大量有序输送一直是大型发酵舱建设的技术障碍，本次利用自行设计的大型粘稠物料推进器，有效实现了这一工艺过程。
[0012]物料推进器为双轴双叶片(30，见附图10、图11)相对咬合同步旋转方式，通过双叶片(30)咬合相对旋转(见图10)能够实现物料的不可逆推进，推进器设置于发酵舱主隔墙(28，见图3)底部。由于双翼片叶轮沿旋转轴方向的长形设计(见图11)，可以实现大量物料的推进，该推进器可以通过旋转转速的改变，实现不同推进能力的改变。该推进器两翼片的咬合设计可以实现物料推进过程中不返料。
[0013]在发酵仓整体设计上，本次设计分别在水解发酵舱(11)和甲烷发酵舱(2)的主隔墙(28，见图3)下面分别设置了 5套水解物料推进器(16-1至16-5)和7套甲烷物料推进器(7-1 至 1-7)。
[0014]物料搅拌:
[0015]设计采用目前在国际上比较流行的气搅拌，本次设计在整体发酵舱物料高度设计采用1m高度，该高度相对于现已普遍存在的发酵舱物料高度减少一半以上，由于较低物料堆积高度的采用，使气搅拌更加均匀，同时在气加压设备出口气压要求上也相映地有了较大的降低，这样，在加压设备选型上就不需要高压专用设备而可以采用通用加压设备实现气体加压，这样较大程度的降低了设备造价。
[0016]为了适应和保持水解酸化和甲烷化发酵的厌氧环境，气搅拌系统工作方式是:通过气体加压设备(22、23，见图2)将发酵舱集气区(18、9，见图2)中的气体抽吸加压。水解发酵舱收集的是发酵产生的以二氧化碳为主的生化废气，甲烷发酵舱收集的是以甲烷气体为主的甲烷发酵气体。加压后的气体通过压力布气管道传送至发酵舱底部设置的布气器(14、8)，压力气体通过布气器释放，从而对发酵舱内的物料实现搅拌。
[0017]发酵舱形式:
[0018]本发明的核心部分也即发酵舱形式设计。在固体半固体干式发酵技术中，发酵舱容积一直受物料推进和物料搅拌技术方法的限制，目前在干式发酵领域，全自动化厌氧发酵舱最大容积仅在5000m3左右，这极大地限制了大型沼气化的生产，目前大型沼气生产多采用建立多组发酵舱的形式实施。
[0019]发酵舱中物料的运行方式，发酵舱中的物料在主隔墙(28)底部物料推进器的作用下，整体物料沿着物料“流动”方向向前推移。由于只有在主隔墙(28)底部设置了物料推进器，为了防止物料推进形成短路情况，设计中在每一单元格中设置了阻断矮墙(29)，目的是使物料在单格范围内有整体翻动作用，这样结合物料搅拌，整个物料在整体推进过程中就形成不断前进、不断搅拌、不断翻动过程，实现了物料的局部均质化和前后发酵程度不同的物料不出现返混的现象。
[0020]发酵装置特征:
[0021]一种大型连续沼气干式发酵装置，其特征在于，主要包括:水解进料舱(24)、水解加热进料器(25)、水解进料加热器(26)、水解进料器(27)、水解进料接种均质化舱(10)、水解物料接种器(13)、水解发酵舱(11)、水解进料布料器(14)、水解物料推进器(16-1至16-5)、水解物料出料均衡器(15)、水解出料器(20)、水解气搅拌布气器(17)、水解气循环风机(22);甲烷发酵进料器(21)甲烷发酵进料接种均质化舱(I)、甲烷发酵物料接种器
(4)、甲烷发酵舱(2)、甲烷发酵进料布料器(5)、甲烷发酵物料推进器(7-1至7-7)、甲烷发酵物料出料均衡器￠)、甲烷发酵出料舱(3)、甲烷发酵进料加热器(19)、甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)、甲烷发酵气循环风机(23)、纵向主隔墙(31)、矮墙(29)、横向主隔墙(28)。
[0022]其中:水解进料舱(24)和水解进料加热器(26)通过水解加热进料器(25)连通，水解加热进料器(25)位于水解进料舱(24)之内并贯穿水解进料加热器(26)之内，水解进料加热器(26)通过水解进料器(27)与水解进料接种均质化舱(10)连通，水解进料接种均质化舱(10)通过水解进料布料器(14)与水解发酵舱(11)的进口连接，水解发酵舱(11)的出口通过水解物料出料均衡器(15)与水解出料舱(12)连接，水解进料接种均质化舱(10)与水解出料舱(12)之间通过水解物料接种器(13)进行连接，同时水解出料舱(12)通过水解出料器(20)与甲烷发酵进料加热器(19)连通，甲烷发酵进料加热器(19)经由甲烷发酵进料器(21)与甲烷发酵进料接种均质化舱(I)连通，甲烷发酵进料接种均质化舱(I)通过甲烷发酵进料布料器(5)与甲烷发酵舱(2)的进口连接，甲烷发酵舱(2)的出口通过甲烷发酵物料出料均衡器(6)与甲烷发酵出料舱(3)连接，甲烷发酵进料接种均质化舱(I)与甲烷发酵出料舱(3)之间通过甲烷发酵物料接种器(4)连通。
[0023]甲烷发酵舱、水解发酵舱一般均为钢筋混凝土舱体。为了使物料有序推进，水解发酵舱中间设有纵向主隔墙，该主隔墙将水解发酵舱分成两部分空间，使物料在水解发酵舱的行程为U型；每个空间又由交替间隔设置的横向主隔墙和矮隔墙分成多个分格，在每个空间的各个主隔墙的下面设有水解发酵物料推进器(16-1至16-5)，使物料在水解物料推进器的作用下在水解发酵舱内上下迂回前进，并且在水解发酵舱的底部还设有水解气搅拌布气器(17)，水解发酵舱的上部为水解集气区(18)，水解集气区(18)中的气体经由水解气循环风机(22)加压之后通过水解气搅拌布气器(17)释放。
[0024]甲烷发酵舱同水解发酵舱一样，中间设有纵向主隔墙将甲烷发酵舱分成两部分空间，使物料在甲烷发酵舱的行程为U型；每个空间又由交替间隔设置的横向主隔墙(28)和矮隔墙(29)分成多个分格，主隔墙下面设有甲烷发酵物料推进器(7-1至7-7)，使物料在物料推进器的作用下在甲烷发酵舱内上下迂回前进。并且在甲烷发酵舱的底部还设有甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)，甲烷发酵舱上部为甲烷集气区(9)，甲烷集气区(9)中的气体经由甲烷发酵气循环风机(23)加压通过甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)释放。
[0025]为了保证物料的连通，在甲烷发酵舱、水解发酵舱进料相反的纵向主隔墙末端段下面分别设置了物料推进器(7-4)和(16-3)见图1。
[0026]上述每个物料推进器包括:两个长轴型推进叶轮、两个推进器驱动轴、推进器外壳；长轴型推进叶轮，整体为长柱形结构，即为具有轴向长度的推进叶轮，即在叶轮翼片设计上采用沿驱动轴方向的长形设计，垂直轴向的截面为哑铃型结构，哑铃型结构的两端和中间外表面均为(外、内渐开线形表面)弧形；每个长轴型推进叶轮均按有一个推进器驱动轴，两个长轴型推进叶轮的轴互相平行，且相向同步旋转，两个长轴型推进叶轮的旋转方向相反，一个顺时针，一个逆时针，旋转的过程中两翼片叶轮表面之间始终保持相对咬合并密封；在每个长轴型推进叶轮外面均设有推进器外壳，推进器外壳的内表面为半圆弧形，使得每个长轴型推进叶轮在旋转的过程中始终与所对应的半圆形空腔内壁相切。推进器外壳的外面均设有阻挡物，使得阻挡物和推进器共同将推进器两边的空间阻挡分割成两部分空间，随着两个长轴型推进叶轮的相对旋转，使得粘稠半固体物料跟着长轴型推进叶轮的旋转从一边空间输送到另一边空间。
[0027]物料推进器是固定在舱体内由舱外驱动装置驱动的横向旋转推进器，旋转物料推进器是由双轴固定的两根相对旋转的长轴型推进叶轮组成，两长轴型推进叶轮相对旋转时能够将前一格舱的物料均匀推至下一格舱，从而使流动状态较差的物料实现均匀向前“流动”。
[0028]物料搅拌。本设计物料搅拌，水解发酵采用水解废气通过风机加压，再通过均匀安装于发酵舱底部的水解搅拌布气器释放于物料中，实现物料均匀搅拌。该设置方式是物料气搅拌的通用做法，不是本次
【发明内容】
。但是，由于本次工艺设计的整体发酵物料填装高度较其他干式发酵由大幅度减低，从而实现了搅拌气加压装置可以采用通用风机形式，实现了工程造价的降低和系统稳定性的提高，并且搅拌均匀度也得到了增强。同样，甲烷发酵舱也采用了同样的方式，只是循环气体是甲烷发酵产生的甲烷混合气。
[0029]物料接种。干式发酵产生的发酵液较少，本次设计的接种方式采用以发酵完成物料为种源，通过种源物料同新料进行混合方式实现细菌接种过程。发酵完成的物料通过物料接种器(4、13)有控制地带入进料舱，实现新物料接种并在进料接种均质化舱(1、10)内，通过接种器和进料布料器的搅拌实现物料均质化。
[0030]发酵温度和时间。水解酸化部分发酵温度为33±2°C，发酵停留时间5-6天。甲烷发酵温度为60-65°C，甲烷发酵停留时间20天。
[0031]采用上述装置进行连续发酵的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0032]将拟发酵生物质混合料按比例投入水解进料舱(24)，物料在水解加热进料器
(25)推动下进入水解进料加热器(26)加热，然后在水解进料器(27)推动下进入水解进料接种均质化舱(10)中，在水解物料接种器(13)、水解进料布料器(14)和水解物料推进器(16-1)的联合作用下，物料被接种和均质化，同时被推进水解发酵舱(11)中；物料在水解发酵舱中被由水解气搅拌布气器(17)释放的压力气流进行搅拌，同时，在发酵仓中设置的水解物料推进器(16-2至16-4)的推动下，物料沿流程方向缓慢前行，整个水解发酵时间为5-6天,最后在水解发酵舱最后一个水解物料推进器(16-5)的推动下,通过水解物料出料均衡器(15)、水解出料器(20)绝大部分进入甲烷发酵进料加热器(19)，一少部分通过水解物料接种器(13)进入到水解进料接种均质化舱(10)中，去完成接种工作；进入甲烷发酵进料加热器(19)的物料，在甲烷发酵进料加热器(19)的加热过程中，水解酸化菌被60-65°C高温抑制或消灭；
[0033]完成水解酸化被加热的物料，通过甲烷发酵进料器(21)进入甲烷发酵进料接种均质化舱⑴中，在甲烷发酵物料接种器(4)、甲烷发酵进料布料器(5)和甲烷发酵物料推进器(7-1)的联合作用下，物料被接种和均质化，同时被推进甲烷发酵舱(2)中。在发酵仓中设置的甲烷发酵物料推进器(7-2至7-6)的推动下，物料沿流程方向缓慢前行，整个发酵时间为20天，最后在甲烷发酵舱最后一个甲烷发酵物料推进器(7-7)的推动下，通过甲烷发酵物料出料均衡器(6)进入甲烷发酵出料舱(3)，出料的一少部分通过甲烷发酵物料接种器⑷进入到甲烷发酵进料接种均质化舱⑴中，去完成甲烷菌的接种工作；出料的其余部分完成整个发酵过程。
[0034]本发明可以实现连续式的发酵。
[0035]在进行连续发酵过程中物料经过水解加热进料器(26)后，物料被加热到33±2°C;水解发酵停留时间5-6天；物料经过在甲烷发酵进料加热器(19)后，物料被加热到60-65°C,甲烷发酵停留时间20天时。
[0036]本发明水解发酵舱、甲烷发酵舱的舱容在此工艺方式下，通过水解物料推进器(16-1至16-5)和甲烷发酵物料推进器(7-1至7-7)的转速调节，可以在一定范围内实现调节。
[0037]本发明具有如下优点:1)真正实现不混料连续发酵；2)由于整体工艺形式简单，各机械部件要求水平低，接种采用物料混合方式，确定了该工艺技术好实现。3)两相厌氧(第一相中温水解酸化、第二相高温沼气发酵)，有效维持了各发酵段的反应环境，高温段有效抑制了水解酸化菌的活性；4)发酵物料填装高度低(仅为目前国际主流工艺的一半)，所以搅拌风压低设备要求低，由于该设计方式使利用气搅拌更加均匀；5)通过发酵舱物料整体推移式运行方式，实现了均匀出料和整体推流式物料流动，实现了整个反应过程的不混料，使发酵更为彻底。
[0038]为了实现上述目标，本发明首先在水解酸化和沼气发酵舱整体设计上，采用钢筋混凝土反应池结构，整个反应器呈现进、出料口接近地面设置，运行操作方便、节能。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1大型连续沼气干式发酵装置示意图；图1中双线加黑的均为设置物料推进器。
[0040]图2为图1所示的5-5剖面图；
[0041]图3甲烷发酵舱平面图；
[0042]图4为图3中甲烷发酵舱1-1剖面图；
[0043]图5为图3中甲烷发酵舱2-2剖面图；
[0044]图6水解发酵舱平面图；
[0045]图7为图6水解发酵舱3-3剖面图；
[0046]图8为图6水解发酵舱4-4剖面图；
[0047]图9为图4部位A放大图；
[0048]图10物料推进器结构示意图；
[0049]图11物料推进器长轴型推进叶轮的结构示意图。
[0050]其中:
[0051]I甲烷发酵进料接种均质化舱；2甲烷发酵舱；3甲烷发酵出料舱；4甲烷发酵物料接种器；5甲烷发酵进料布料器；6甲烷发酵物料出料均衡器；7(7-1至7-7)甲烷发酵物料推进器；8甲烷发酵沼气搅拌布气器；9甲烷集气区；10水解进料接种均质化舱；11水解发酵舱；12水解出料舱；13水解物料接种器；14水解进料布料器；15水解物料出料均衡器；16(16-1至16-5)水解物料推进器；17水解气搅拌布气器；18水解集气区；19甲烷发酵进料加热器；20水解出料器；21甲烷发酵进料器；22水解气循环风机；23甲烷发酵气循环风机；24水解进料舱；25水解加热进料器；26水解进料加热器；27水解进料器；28横向主隔墙、29矮墙、30长轴型推进叶轮，31纵向主隔墙。
【具体实施方式】
[0052]下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0053]本次设计的发酵舱工艺形式，在舱容方面可以说不受限制，实施案例中甲烷发酵舱的有效容积为5000m3、物料高度1m设计(见平面图1、2，剖面图1-1、2_2、3-3、5_5)，实际应用中，由于采用上述物料推进方式和物料搅拌方式(实际如果发酵舱采用分格串联设计，单格搅拌也可以采用其他机械搅拌形式，因为单格物料容积较小)整体舱容可以进一步放大。设计中可以通过分格数量和平面布局的改变实现较大仓容设计，因此该种设计方式可以说对舱容的变化无技术障碍。
[0054]以下实施例的整体装置见图1和2，各部结构可参见图3至图11。
[0055]将拟发酵生物质混合料按比例投入水解进料舱(24)，物料在水解加热进料器
(25)推动下进入水解进料加热器(26)加热，在此物料被加热到33±2°C，然后在水解进料器(27)推动下进入水解进料接种均质化舱(10)中。在水解进料接种均质化舱(10)中，新物料和由水解物料接种器(13)转输过来的水解酸化(水解发酵过)物料混合，并在水解进料布料器(14)和水解物料推进器(16-1)的联合作用下，物料被接种和均质化，同时被推进水解发酵舱(11)中。物料在水解发酵舱中被由水解气搅拌布气器(17)释放的压力气流进行搅拌，同时，在发酵仓中设置的水解物料推进器(16-2至16-4)的推动下，物料沿流程方向缓慢前行，整个水解发酵时间为5-6天，最后在水解发酵舱最后一个水解物料推进器(16-5)的推动下，通过水解物料出料均衡器(15)进入水解出料舱(12)。水解完成的物料在水解出料器(20)的推动下，绝大部分进入甲烷发酵进料加热器(19)，一少部分通过水解物料接种器(13)进入到水解进料接种均质化舱(10)中，去完成接种工作。而进入甲烷发酵进料加热器(19)的物料被加热到60-65°C，在甲烷发酵进料加热器(19)的加热过程中，水解酸化菌被60-65 °C高温抑制或消灭。
[0056]完成水解酸化被加热的物料，通过甲烷发酵进料器(21)进入甲烷发酵进料接种均质化舱(I)中，在此完成水解酸化的物料同经甲烷发酵物料接种器(4)转输过来的甲烷发酵完成的接种物料混合。这两部分物料在甲烷发酵进料布料器(5)和甲烷发酵物料推进器(7-1)的联合作用下，物料被接种和均质化，同时被推进至甲烷发酵舱(2)中。物料在甲烷发酵舱中被由甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)释放的压力气流进行搅拌，同时，在发酵仓中设置的甲烷发酵物料推进器(7-2至7-6)的推动下，物料沿流程方向缓慢前行，整个水解发酵时间为20天，最后在甲烷发酵舱最后一个甲烷发酵物料推进器(7-7)的推动下，通过甲烷发酵物料出料均衡器(6)进入甲烷发酵出料舱(3)，出料的一少部分通过甲烷发酵物料接种器(4)进入到甲烷发酵进料接种均质化舱(I)中，去完成新一轮的甲烷菌的接种工作。如此循环进行连续发酵。
[0057]实施例1
[0058]1.舱体
[0059]制作采用钢筋混凝土结构，水解发酵舱有效容积1500m3，甲烷发酵舱有效容积5000m3。
[0060]2.搅拌
[0061]混合物料干式发酵的关键问题之一是搅拌。本设计搅拌为气动搅拌，收集发酵产生的气体(水解为水解废气，甲烷发酵为甲烷发酵的混合气)，由于本次工艺设计的整体发酵物料填装高度较其他干式发酵有大幅度减低，从而实现了搅拌气加压装置可以采用通用风机形式，实现了工程造价的降低和系统稳定性的提高，并且搅拌均匀度也得到了增强。
[0062]3.推进器
[0063]本设计在气动搅拌条件下，采用两翼横向推进器设计。物料推进器是固定在舱体内固定由舱外驱动的横向推进器，横向物料推进器是由双轴固定的两根相对旋转的长推动翼片组成，两组翼片相对旋转时能够将前一格舱的物料均匀推至下一格舱，从而实现流动状态较差的物料均匀向前“流动”。
[0064]甲烷发酵舱设置7组甲烷发酵物料推进器，其中6组为轴长10m，I组轴长4.2m ；水解发酵舱设置5组水解发酵物料推进器，其中4组轴长为5m，I组轴长4.2m。
[0065]4.反应条件
[0066]水解酸化发酵温度33±2°C ;甲烷发酵温度60-65 °C。
[0067]5.原料
[0068]原料为含水率为80%城市污水厂脱水污泥70%，附加30%粉碎的城市厨余垃圾混合而成。
[0069]6.装置能力
[0070]进料量250m3/d、水解发酵停留时间6d、甲烷发酵停留时间20d。发酵装置产气量25000m3/d。
【权利要求】
1.一种卧式大型连续沼气干式发酵装置，其特征在于，主要包括:水解进料舱(24)、水解加热进料器(25)、水解进料加热器(26)、水解进料器(27)、水解进料接种均质化舱(10)、水解物料接种器(13)、水解发酵舱(11)、水解进料布料器(14)、水解物料推进器(16-1至16-5)、水解物料出料均衡器(15)、水解出料器(20)、水解气搅拌布气器(17)、水解气循环风机(22);甲烷发酵进料器(21)甲烷发酵进料接种均质化舱(I)、甲烷发酵物料接种器(4)、甲烷发酵舱(2)、甲烷发酵进料布料器(5)、甲烷发酵物料推进器(7-1至7-7)、甲烷发酵物料出料均衡器￠)、甲烷发酵出料舱(3)、甲烷发酵进料加热器(19)、甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)、甲烷发酵气循环风机(23)、纵向主隔墙(31)、矮墙(29)、横向主隔墙(28)； 其中:水解进料舱(24)和水解进料加热器(26)通过水解加热进料器(25)连通，水解加热进料器(25)位于水解进料舱(24)之内并贯穿水解进料加热器(26)之内，水解进料加热器(26)通过水解进料器(27)与水解进料接种均质化舱(10)连通，水解进料接种均质化舱(10)通过水解进料布料器(14)与水解发酵舱(11)的进口连接，水解发酵舱(11)的出口通过水解物料出料均衡器(15)与水解出料舱(12)连接，水解进料接种均质化舱(10)与水解出料舱(12)之间通过水解物料接种器(13)进行连接，同时水解出料舱(12)通过水解出料器(20)与甲烷发酵进料加热器(19)连通，甲烷发酵进料加热器(19)经由甲烷发酵进料器(21)与甲烷发酵进料接种均质化舱(I)连通，甲烷发酵进料接种均质化舱(I)通过甲烷发酵进料布料器(5)与甲烷发酵舱(2)的进口连接，甲烷发酵舱(2)的出口通过甲烷发酵物料出料均衡器(6)与甲烷发酵出料舱(3)连接，甲烷发酵进料接种均质化舱(I)与甲烷发酵出料舱(3)之间通过甲烷发酵物料接种器(4)连通； 甲烷发酵舱、水解发酵舱一般均为钢筋混凝土舱体；为了使物料有序推进，水解发酵舱中间设有纵向主隔墙，该纵向主隔墙将水解发酵舱分成两部分空间，使物料在水解发酵舱的行程为U型；每个空间又由交替间隔设置的横向主隔墙和矮隔墙分成多个分格，在每个空间的各个横向主隔墙的下面设有水解发酵物料推进器(16-1至16-5)，使物料在水解物料推进器的作用下在水解发酵舱内上下迂回前进，并且在水解发酵舱的底部还设有水解气搅拌布气器(17)，水解发酵舱的上部为水解集气区(18)，水解集气区(18)中的气体经由水解气循环风机(22)加压之后通过水解气搅拌布气器(17)释放； 甲烷发酵舱同水解发酵舱一样，中间设有纵向主隔墙将甲烷发酵舱分成两部分空间，使物料在甲烷发酵舱的行程为U型；每个空间又由交替间隔设置的横向主隔墙和矮隔墙(29)分成多个分格，横向主隔墙下面设有甲烷发酵物料推进器(7-1至7-7)，使物料在物料推进器的作用下在甲烷发酵舱内上下迂回前进，并且在甲烷发酵舱的底部还设有甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)，甲烷发酵舱上部为甲烷集气区(9)，甲烷集气区(9)中的气体经由甲烷发酵气循环风机(23)加压通过甲烷发酵沼气搅拌布气器(8)释放； 为了保证物料的连通，在甲烷发酵舱、水解发酵舱进料相反的纵向主隔墙末端段下面分别设置了物料推进器。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，将甲烷发酵舱、水解发酵舱的纵向主隔墙下面除了作为最后并排被纵向主隔墙隔开的需连通的两格之间的纵向主隔墙部分外没有设物料推进器，其他在每个需要物料联通的横向主隔墙下面均设有物料推进器，物料推进器贯穿整个待连通的主隔墙下面。
3.按照权利要求1的装置，其特征在于，上述每个物料推进器包括:两个长轴型推进叶轮、两个推进器驱动轴、推进器外壳；长轴型推进叶轮，整体为长柱形结构，即为具有轴向长度的推进叶轮，即在叶轮翼片设计上采用沿驱动轴方向的长形设计，垂直轴向的截面为哑铃型结构，哑铃型结构的两端和中间外表面均为弧形；每个长轴型推进叶轮均按有一个推进器驱动轴，两个长轴型推进叶轮的轴互相平行，且相向同步旋转，两个长轴型推进叶轮的旋转方向相反，一个顺时针，一个逆时针，旋转的过程中两翼片叶轮表面之间始终保持相对咬合并密封；在每个长轴型推进叶轮外面均设有推进器外壳，推进器外壳的内表面为半圆弧形，使得每个长轴型推进叶轮在旋转的过程中始终与所对应的半圆形空腔内壁相切。推进器外壳的外面均设有阻挡物，使得阻挡物和推进器共同将推进器两边的空间阻挡分割成两部分空间，随着两个长轴型推进叶轮的相对旋转，使得粘稠半固体物料跟着长轴型推进叶轮的旋转从一边空间输送到另一边空间。
4.上利用权利要求1-3的任一装置进行连续发酵的方法，其特征在于，包括以下步骤: 将拟发酵生物质混合料按比例投入水解进料舱(24)，物料在水解加热进料器(25)推动下进入水解进料加热器(26)加热，然后在水解进料器(27)推动下进入水解进料接种均质化舱(10)中，在水解物料接种器(13)、水解进料布料器(14)和水解物料推进器(16-1)的联合作用下，物料被接种和均质化，同时被推进水解发酵舱(11)中；物料在水解发酵舱中被由水解气搅拌布气器(17)释放的压力气流进行搅拌，同时，在发酵仓中设置的水解物料推进器(16-2至16-4)的推动下，物料沿流程方向缓慢前行，整个水解发酵时间为5-6天，最后在水解发酵舱最后一个水解物料推进器(16-5)的推动下，通过水解物料出料均衡器(15)、水解出料器(20)绝大部分进入甲烷发酵进料加热器(19)，一少部分通过水解物料接种器(13)进入到水解进料接种均质化舱(10)中，去完成接种工作；进入甲烷发酵进料加热器(19)的物料，在甲烷发酵进料加热器(19)的加热过程中，水解酸化菌被60-65°C高温抑制或消灭； 完成水解酸化被加热的物料，通过甲烷发酵进料器(21)进入甲烷发酵进料接种均质化舱(I)中，在甲烷发酵物料接种器(4)、甲烷发酵进料布料器(5)和甲烷发酵物料推进器(7-1)的联合作用下，物料被接种和均质化，同时被推进甲烷发酵舱(2)中。在发酵仓中设置的甲烷发酵物料推进器(7-2至7-6)的推动下，物料沿流程方向缓慢前行，整个发酵时间为20天，最后在甲烷发酵舱最后一个甲烷发酵物料推进器(7-7)的推动下，通过甲烷发酵物料出料均衡器(6)进入甲烷发酵出料舱(3)，出料的一少部分通过甲烷发酵物料接种器(4)进入到甲烷发酵进料接种均质化舱(I)中，去完成甲烷菌的接种工作；出料的其余部分完成整个发酵过程。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，在进行连续发酵过程中物料经过水解加热进料器(26)后，物料被加热到33±2°C;水解发酵停留时间5-6天；物料经过在甲烷发酵进料加热器(19)后，物料被加热到60-65°C，甲烷发酵停留时间20天时。
【文档编号】C12P5/02GK104232473SQ201410476086
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】杨宏 申请人:北京工业大学