一种环中环两级一体化厌氧发酵方法与流程

本发明属于厌氧消化领域，具体而言涉及一种将有机垃圾废弃物等充分分解消化，高效转化为沼气的环中环两级一体化厌氧发酵方法。

背景技术：

通常情况下，两级厌氧发酵工艺由两个消化池串联运行，由于两级消化池串联会导致占地面积较大，项目投资较大；输送管路较长，容易发生物料堵塞；由于池壁表面散热面积较大，保温性能较差；且传统的发酵罐采用中心搅拌或单向多点搅拌，处理物料含固率在8%以下，当物料含固率高于8%时，会导致搅拌的均匀性较差，容易形成死角；当搅拌机需要维护时，需要完全停止厌氧系统，维护完毕后，系统需要重新启动，是目前厌氧消化系统中的共同缺陷。

现有的厌氧消化系统通常是单体发酵罐串联运行的两级发酵，单罐体串联发酵系统很难实现废弃有机物的完全消化，因为现有的发酵罐内的搅拌方法无法满足厌氧消化的充分混合，从而无法实现将有机废气物高效的转化为沼气；单罐体串联发酵系统很难实现罐体内部物料处于稳定的流态，死角相对就很多，不管是从顶部进料/出料还是从底部进料/出料，罐体内顶部物料很容易结壳，导致沼气无法出来，罐体内底部的物料很难流动到顶部，底部物料厌氧菌闷死现象，导致无法有效产出沼气。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种对有机废弃物料充分高效发酵，厌氧发酵系统连续稳定运行，保证厌氧菌活跃生长的环中环两级一体化厌氧发酵方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环中环两级一体化厌氧发酵方法，包括如下步骤：

步骤一：将原始物料通过匀浆池进料口送入匀浆池内，根据物料的状态和容积使用匀浆池搅拌装置对物料进行多个不同位置的搅拌，将原始物料进行初步的混合搅拌，并将搅拌期间产生的沼气通过匀浆池服务平台输送至沼气脱硫塔进行脱硫；搅拌过程中，实时检查和检测匀浆池内的物料液位，采用匀浆池液位传感器监测临界高液位；同时采用匀浆池导波液位计监测区域液位，用于降低由于搅拌物料造成的液位波动对液位监测带来的不利因素；

步骤二：将匀浆池内搅拌均匀的物料从匀浆池出料口输出，通过混合流体输送泵泵送，经外环进料口输送外环发酵罐内进行第一级发酵；根据物料的状态和容积使用外环搅拌器装置进行多个不同位置的搅拌；同时，根据物料的实时温度，通过环中环加热进水管向外环加热管中输送热水对物料进行恒温加热；通过外环沼气预脱硫接口22向外环发酵罐1的外环产气区3内通入空气进行预脱硫，预脱硫后的沼气通过外环服务平台20输送至沼气脱硫塔30进行二级脱硫；搅拌过程中，实时检查和检测外环发酵罐的物料液位，采用外环液位传感器监测临界高液位；同时采用外环导波液位计监测区域液位，用于降低由于搅拌物料造成的液位波动对液位监测带来的不利因素；

步骤三：将外环发酵罐内完成第一级发酵的物料从外环出料管输出，通过混合流体输送泵泵送，经内环进料口输送内环发酵罐进行第二级发酵；根据物料的状态和容积使用内环搅拌器装置进行多个不同位置的搅拌；同时，根据物料的实时温度，通过环中环加热进水管向内环加热管中输送热水对物料进行恒温加热；通过内环沼气预脱硫接口5向内环发酵罐19的内环产气区8通入空气进行预脱硫，预脱硫后的沼气通过内环服务平台12输送至沼气脱硫塔30进行二级脱硫，脱硫后的沼气通过内环服务平台输送至沼气脱硫塔进行二级脱硫；搅拌过程中，实时检查和检测内环发酵罐的物料液位，采用内环液位传感器监测临界高液位；同时采用内环导波液位计监测区域液位，用于降低由于搅拌物料造成的液位波动对液位监测带来的不利因素；

步骤四：将内环发酵罐内完成第二级发酵后的物料从内环出料管输出，通过混合流体输送泵泵送，经沼渣沼液排放口输送至沼渣沼液有效区域。

进一步地，外环搅拌装置、内环搅拌器装置和匀浆池搅拌装置的各搅拌器能在竖直方向移动以及在水平方向转动。

进一步地，外环发酵罐罐体内的压力通过外环服务平台内的正负压装置控制，通过正负压补水管使正负压装置始终处于工作状态；内环发酵罐罐体内的压力通过内环服务平台内的正负压装置控制，通过正负压补水管使正负压装置始终处于工作状态。

进一步地，通过设置在环中环产气管道上的沼气产气管道集水器对环中环产气管道中产生的冷凝水进行去除。

进一步地，.根据权利要求-的一种环中环两级一体化厌氧发酵方法，其特征在于，步骤二中，在外环发酵罐内进行搅拌并使物料形成环形推流式流态。

进一步地，步骤三中，在内环发酵罐内进行搅拌并使物料形成完全混合式流态。

有益效果：

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、可以实现各个罐体间的物料快速混合进行物料平衡；

2、物料为底部出料，顶部进料，实现自循环，避免顶部物料结壳和底部物料沉淀；

3、稳定连续运行，物料调配并搅拌均匀，厌氧菌生长速度快，有效提高产期率。

附图说明

图1为本发明的环中环两级一体化厌氧发酵反应装置示意图；

图2为本发明的环中环两级一体化厌氧发酵反应装置俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明附图中的附图标记为：外环发酵罐1，外环沼气产气区2，沼气储气柜6，内环沼气产气区8，内环进料管9，内环储气柜中心柱11，内环服务平台12，环中环产气管道14，内环搅拌导杆15，内环搅拌器16，内环发酵罐19，外环服务平台20，外环保温层23，外环搅拌器导杆24，外环搅拌器25，外环搅拌导杆固定底板34，内环搅拌导杆固定底板，内环储气柜中心柱底座38，外环出料口40，内环出料口41，第一混合流体输送泵42，第一混合流体输送泵出料口43，第一匀浆池出料管44，匀浆池搅拌器导杆45，匀浆池搅拌器固定底板46，匀浆池搅拌器47，匀浆池51，匀浆池沼气产气区53，匀浆池服务平台54，匀浆池产气管道57，匀浆池进料口59，环中环加热进水管61，环中环加热出水管62，外环进料管64，第二混合流体输送泵76，第二混合流体输送泵出料口77，第二匀浆池78，第二匀浆池回流管79，第二匀浆池出料管80，匀浆池导波液位计56，外环液位传感器65，外环导波液位计68，内环液位传感器17，内环导波液位计75。

如图1和图2所示，本发明的环中环两级一体化厌氧发酵方法，包括如下步骤：

步骤一：将原始物料通过匀浆池进料口送入匀浆池51内，根据物料的状态和容积使用匀浆池搅拌装置对物料进行多个不同位置的搅拌，将原始物料进行初步的混合搅拌，并将搅拌期间产生的沼气通过匀浆池服务平台54输送至沼气脱硫塔30进行脱硫；搅拌过程中，实时检查和检测匀浆池内的物料液位，采用匀浆池液位传感器50监测临界高液位；同时采用匀浆池导波液位计56监测区域液位，用于降低由于搅拌物料造成的液位波动对液位监测带来的不利因素；

步骤二：将匀浆池51内搅拌均匀的物料从匀浆池出料口44输出，通过混合流体输送泵泵送，经外环进料管64输送外环发酵罐1内进行第一级发酵；根据物料的状态和容积使用外环搅拌器装置进行多个不同位置的搅拌；同时，根据物料的实时温度，通过环中环加热进水管61向外环加热管26中输送热水对物料进行恒温加热；通过外环沼气预脱硫接口22向外环发酵罐1的外环产气区3内通入空气进行预脱硫，预脱硫后的沼气通过外环服务平台20输送至沼气脱硫塔30进行二级脱硫；搅拌过程中，实时检查和检测外环发酵罐1的物料液位，采用外环液位传感器65监测临界高液位；同时采用外环导波液位计68监测区域液位，用于降低由于搅拌物料造成的液位波动对液位监测带来的不利因素；

步骤三：将外环发酵罐1内完成第一级发酵的物料从外环出料管40输出，通过混合流体输送泵泵送，经内环进料口9输送内环发酵罐19进行第二级发酵；根据物料的状态和容积使用内环搅拌器装置进行多个不同位置的搅拌；同时，根据物料的实时温度，通过环中环加热进水管61向内环加热管36中输送热水对物料进行恒温加热；；通过内环沼气预脱硫接口5向内环发酵罐19的内环产气区8通入空气进行预脱硫，预脱硫后的沼气通过内环服务平台12输送至沼气脱硫塔30进行二级脱硫；搅拌过程中，实时检查和检测内环发酵罐19的物料液位，采用内环液位传感器17监测临界高液位；同时采用内环导波液位计75监测区域液位，用于降低由于搅拌物料造成的液位波动对液位监测带来的不利因素；

步骤四：将内环发酵罐19内完成第二级发酵后的物料从内环出料管41输出，通过混合流体输送泵泵送，经沼渣沼液排放口70输送至沼渣沼液有效区域。

外环搅拌装置、内环搅拌器装置和匀浆池搅拌装置的各搅拌器能在竖直方向移动以及在水平方向转动。

外环发酵罐1罐体内的压力通过外环服务平台20内的正负压装置控制，通过正负压补水管使正负压装置始终处于工作状态；内环发酵罐19罐体内的压力通过内环服务平台12内的正负压装置控制，通过正负压补水管使正负压装置始终处于工作状态。

通过设置在环中环产气管道14上的沼气产气管道集水器66对环中环产气管道14中产生的冷凝水进行去除。

步骤二中，在外环发酵罐1内进行搅拌并使物料形成环形推流式流态。

步骤三中，在内环发酵罐19内进行搅拌并使物料形成完全混合式流态。

继续参照图1和图2，外环发酵罐1、内环发酵罐19、第一匀浆池51和/或第二匀浆池78通过第一混合流体输送泵42和第二混合流体输送泵76调配物料，工艺可以实现灵活调整。系统出现问题时，不必完全清空罐体，生物系统恢复较快。

通过第一混合流体输送泵42和第二混合流体输送泵7实现各个罐体独立自循环：匀浆池通过匀浆池出料口到匀浆池回流口；外环发酵罐通过外环出料口40到外环进料管64；内环发酵罐通过内环出料口41到内环进料管9。目的是使沉淀在各个罐体底部的高含固率物料被泵送到液面顶部，促使罐体内搅拌更为均匀。

通过第一混合流体输送泵42和/或第二混合流体输送泵76将外环发酵罐1或内环发酵罐19内的发酵液输送到匀浆池，将部分已经发酵过的沼液回流至匀浆池，对高浓度物料进行稀释。同时，回流的厌氧菌和较高温度的沼液也可以促进水解作用。

通过第一混合流体输送泵42和/或第二混合流体输送泵76将匀浆池的物料直接输送到内环发酵罐19，当匀浆池负荷较高时，可将部分已水解后物料直接泵送至内环发酵罐19，使内环中大量的厌氧菌得到充足的营养物质。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。