自回流循环硝化装置及应用其的尾菜处理系统

申请号 CN201710738292.2 申请日 2017-08-24 公开(公告)号 CN107384770A 公开(公告)日 2017-11-24
申请人 农业部环境保护科研监测所; 发明人 杨波; 张春雪; 郑向群;
摘要 本 发明 公开一种自回流循环硝化装置及应用其的尾菜处理系统,涉及农业污染物循环再利用技术领域,以改善 现有技术 无法有效调控尾菜 发酵 过程中 氨 积累而容易引发厌 氧 发酵设备运行不稳定的技术问题。本发明提供一种自回流循环硝化装置,包括第一反应器和第二反应器;第一反应器的出料口与第二反应器的进料口连通,第二反应器的出料口与第一反应器的进料口连通;第一反应器内包括产酸菌,第一反应器用于将尾菜原料进行发酵处理;第二反应器内包括产甲烷菌,第二反应器用于对第一反应器排出的发酵余料进行发酵处理,且第二反应器排出的发酵余料回流至第一反应器内。本发明主要应用于自回流循环硝化装置及应用其的尾菜处理系统的构建和制造中。
权利要求

1.一种自回流循环硝化装置,其特征在于,包括第一反应器和第二反应器;
所述第一反应器的出料口与所述第二反应器的进料口连通,所述第二反应器的出料口与所述第一反应器的进料口连通;
所述第一反应器内包括产酸菌,所述第一反应器用于将尾菜原料进行发酵处理;
所述第二反应器内包括产甲烷菌,所述第二反应器用于对所述第一反应器排出的发酵余料进行发酵处理,且所述第二反应器排出的发酵余料回流至所述第一反应器内。
2.根据权利要求1所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述第一反应器和所述第二反应器由上至下均依次包括布气布结构、生物床层、阻隔层和过滤层;
所述布气布水结构用于向所述第一反应器内或所述第二反应器内均匀布水布气;所述生物床层用于细菌的附着生长;所述阻隔层用于阻止细菌落入所述过滤层;所述过滤层用于过滤物料后得到发酵滤液和发酵滤渣。
3.根据权利要求2所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述生物床层包括无纺布构筑体,所述无纺布构筑体用于使细菌附着后进行生长繁殖。
4.根据权利要求2所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述阻隔层包括尼龙网层。
5.根据权利要求2-4任一项所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述过滤层包括浮石填充层。
6.根据权利要求2所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述第一反应器上还设置有压表。
7.根据权利要求1或2所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述第二反应器的出料口与所述第一反应器的进料口之间、及所述第二反应器的出料口与所述第二反应器的进料口之间均设置有抽液
8.根据权利要求1或2所述的自回流循环硝化装置,其特征在于,所述第一反应器设置有一个或多个;所述第二反应器设置有一个或多个。
9.一种尾菜处理系统,其特征在于,包括权利要求1-8任一项所述的自回流循环硝化装置。
10.根据权利要求9所述的尾菜处理系统,其特征在于,所述尾菜处理系统还包括尾菜预处理箱和剩余尾菜存储箱;
所述尾菜预处理箱包括搅拌器;
所述尾菜预处理箱的出料口与所述自回流循环硝化装置的进料口连通,所述自回流循环硝化装置的排料口与所述剩余尾菜存储箱的进料口连通。

说明书全文

自回流循环硝化装置及应用其的尾菜处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及农业污染物循环再利用技术领域,具体而言,涉及一种自回流循环硝化装置及应用其的尾菜处理系统。

背景技术

[0002] 尾菜指的是新鲜蔬菜在采割时、运输过程中或者食用时必须去掉的残叶。随着生活需求的提高,各地蔬菜种植面积逐年扩大,随之而来的是产生大量尾菜,这种情况在一些蔬菜主产区表现尤为突出,已成为区域主要污染源。蔬菜产业给菜农带来良好经济效益的同时,随之产生的尾菜也给农业和农村环境保护带来了难题,因此研究如何处理或利用尾菜,缓解尾菜污染问题具有重要意义。
[0003] 尾菜中富含含氮化合物,因此可以对尾菜进行综合处理和利用。但是在发酵余料的回流以及原料的代谢过程中,反应器中的会逐渐累积,当其浓度超过一定值后容易引发氧抑制现象,最终对生物产生抑制作用,导致厌氧发酵系统运行障碍,甚至可能导致厌氧系统运行失败。目前主流的处理工艺中通常以化学沉淀法、空气吹脱法、传统好氧硝化法和厌氧氨氧化来调控氨的浓度,但是这些方法都存在化学品后期处置及二次污染的问题。因此,目前仍急需开发更加经济高效的抑制氨积累的调控装置。
[0004] 有鉴于此,特提出本发明。

发明内容

[0005] 本发明的第一个目的在于提供一种自回流循环硝化装置,以改善现有技术无法有效调控尾菜发酵过程中氨积累而容易引发厌氧发酵设备运行不稳定的技术问题。
[0006] 本发明的第二个目的在于提供一种尾菜处理系统,该系统中应用有本发明自回流循环硝化装置,以改善现有技术处理尾菜过程中设备运行不稳定、运行成本较大且产出较少的技术问题。
[0007] 为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
[0008] 本发明提供一种自回流循环硝化装置,包括第一反应器和第二反应器;所述第一反应器的出料口与所述第二反应器的进料口连通,所述第二反应器的出料口与所述第一反应器的进料口连通;所述第一反应器内包括产酸菌,所述第一反应器用于将尾菜原料进行发酵处理;所述第二反应器内包括产甲烷菌,所述第二反应器用于对所述第一反应器排出的发酵余料进行发酵处理,且所述第二反应器排出的发酵余料回流至所述第一反应器内。
[0009] 具体地,所述第一反应器和所述第二反应器由上至下均依次包括布气布结构、生物床层、阻隔层和过滤层;所述布气布水结构用于向所述第一反应器内或所述第二反应器内均匀布水布气;所述生物床层用于细菌的附着生长;所述阻隔层用于阻止细菌落入所述过滤层;所述过滤层用于过滤物料后得到发酵滤液和发酵滤渣。
[0010] 进一步地,所述生物床层包括无纺布构筑体,所述无纺布构筑体用于使细菌附着后进行生长繁殖。
[0011] 更进一步地,所述阻隔层包括尼龙网层。
[0012] 更进一步地,所述过滤层包括浮石填充层。
[0013] 更进一步地,所述第一反应器上还设置有压表。
[0014] 更进一步地,所述第二反应器的出料口与所述第一反应器的进料口之间、及所述第二反应器的出料口与所述第二反应器的进料口之间均设置有抽液
[0015] 更进一步地,所述第一反应器设置有一个或多个;所述第二反应器设置有一个或多个。
[0016] 与现有技术相比,本发明提供的自回流循环硝化装置具有如下优势:
[0017] 本发明提供一种自回流循环硝化装置,包括第一反应器和第二反应器;第一反应器的出料口与第二反应器的进料口连通,第二反应器的出料口与第一反应器的进料口连通;第一反应器内包括产酸菌,第一反应器用于将尾菜原料进行发酵处理;第二反应器内包括产甲烷菌,第二反应器用于对第一反应器排出的发酵余料进行发酵处理,且第二反应器排出的发酵余料回流至第一反应器内。由此分析可知,本发明提供的自回流循环硝化装置中,由于包括第一反应器和第二反应器,产酸菌和产甲烷菌分别置于相互独立的反应器内,因此能够保证两类菌各自所需的最佳条件,分别充分发挥菌群的最大活性,提高第一反应器和第二反应器的处理效率;此外,由于第一反应器作为产酸相并以尾菜为原料进行发酵处理,第二反应器作为产甲烷相并以产酸相的发酵余料为原料进行发酵处理,同时产甲烷相的发酵余料回流至产酸相,因此能形成两阶段厌氧发酵系统,通过两相的分离设置,能够显著改善现有技术中因氨氮的积累而导致的反应器运行不稳定的问题,以保证产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,从而避免不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用,同时由于产酸相对进水水质和容积负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用,因此能够显著削减运行条件变化对产甲烷菌的影响,从而提高自回流循环硝化装置的处理效率和运行稳定性。本发明自回流循环硝化装置利用了尾菜处理过程中产酸菌和产甲烷菌的氨氮抑促特性,通过联合控制、回流循环及利用发酵余料置换两反应器内发酵物的方法减轻氨氮抑制,使得发酵体系中氨氮浓度保持在适宜的范围,最高削减氨氮累计浓度与未循环处理时相比能提高60%,且无需常规的对蔬菜尾菜作热处理等预处理手段,亦无需添加外源化学试剂调控pH值。本发明有效实现了尾菜发酵过程的稳定性,为尾菜发酵资源化利用过程中发酵工艺的选择提供了技术依据,同时为开发适合蔬菜尾菜中氮特性且经济有效地调控氨抑制的方法提供了借鉴,实现了经济效益与环境效益双收。
[0018] 本发明还提供一种尾菜处理系统,包括上述自回流循环硝化装置。
[0019] 与现有技术相比,本发明提供的尾菜处理系统充分利用了上述自回流循环硝化装置,具有更好的抗冲击能力和稳定性,且结构简单,容易协同控制,降低运行管理难度和成本,适合于对田间地头及中小城产生的尾菜进行处理;本发明有效保证了尾菜发酵过程的稳定性,为尾菜发酵资源化利用过程中发酵工艺的选择提供了技术依据,同时为开发适合蔬菜尾菜中氮特性且经济有效地调控氨抑制的方法提供了借鉴,实现了经济效益与环境效益双收;此外,本发明提供的这种蔬菜尾菜的大规模处理方式,有效解决了尾菜处理利用率不足,产能较低的问题,为尾菜资源化利用提供了途径。
[0020] 进一步地,所述尾菜处理系统还包括尾菜预处理箱和剩余尾菜存储箱;所述尾菜预处理箱包括搅拌器;所述尾菜预处理箱的出料口与所述自回流循环硝化装置的进料口连通,所述自回流循环硝化装置的排料口与所述剩余尾菜存储箱的进料口连通。附图说明
[0021] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1为本发明实施例提供的一种自回流循环硝化装置的简易结构示意图;
[0023] 图2为本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中第二反应器的简易结构示意图;
[0024] 图3为本发明实施例提供的另一种自回流循环硝化装置的简易结构示意图;
[0025] 图4为本发明实施例提供的尾菜处理系统的简易结构示意图;
[0026] 图5为本发明实施例提供的尾菜处理系统中自回流循环硝化装置内氨氮浓度随时间的变化曲线。
[0027] 图标:001-第一反应器;002-第二反应器;003-布气布水结构;004-生物床层;005-阻隔层;006-过滤层;007-压力表;008-抽液泵;011-氢气收集罐;021-甲烷收集罐;100-自回流循环硝化装置;200-尾菜预处理箱;201-搅拌器;300-剩余尾菜存储箱。

具体实施方式

[0028] 下面将结合附图对本发明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一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
[0029] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中”、“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0031] 图1为本发明实施例提供的一种自回流循环硝化装置的简易结构示意图。
[0032] 根据本发明的一个方面,本发明实施例提供一种自回流循环硝化装置,如图1(图中实线箭头表示含有尾菜浆或尾菜渣的物料循环流动的方向,虚线箭头表示发酵滤液自回流的方向)所示,包括第一反应器001和第二反应器002;第一反应器001的出料口与第二反应器002的进料口连通,第二反应器002的出料口与第一反应器001的进料口连通;第一反应器001内包括产酸菌,第一反应器001用于将尾菜原料进行发酵处理;第二反应器002内包括产甲烷菌,第二反应器002用于对第一反应器001排出的发酵余料进行发酵处理,且第二反应器002排出的发酵余料回流至第一反应器001内。
[0033] 与现有技术相比,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置具有如下优势:
[0034] 如图1(图中实线箭头表示含有尾菜浆或尾菜渣的物料循环流动的方向,虚线箭头表示发酵滤液自回流的方向)所示,本发明实施例提供一种自回流循环硝化装置,包括第一反应器001和第二反应器002;第一反应器001的出料口与第二反应器002的进料口连通,第二反应器002的出料口与第一反应器001的进料口连通;第一反应器001内包括产酸菌,第一反应器001用于将尾菜原料进行发酵处理;第二反应器002内包括产甲烷菌,第二反应器002用于对第一反应器001排出的发酵余料进行发酵处理,且第二反应器002排出的发酵余料回流至第一反应器001内。由此分析可知,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,由于包括第一反应器001和第二反应器002,产酸菌和产甲烷菌分别置于相互独立的反应器内,因此能够保证两类菌各自所需的最佳条件,分别充分发挥菌群的最大活性,提高第一反应器001和第二反应器002的处理效率;此外,由于第一反应器001作为产酸相并以尾菜为原料进行发酵处理,第二反应器002作为产甲烷相并以产酸相的发酵余料为原料进行发酵处理,同时产甲烷相的发酵余料回流至产酸相,因此能形成两阶段厌氧发酵系统,通过两相的分离设置,能够显著改善现有技术中因氨氮的积累而导致的反应器运行不稳定的问题,以保证产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,从而避免不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用,同时由于产酸相对进水水质和容积负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用,因此能够显著削减运行条件变化对产甲烷菌的影响,从而提高自回流循环硝化装置的处理效率和运行稳定性。本发明实施例提供的自回流循环硝化装置利用了尾菜处理过程中产酸菌和产甲烷菌的氨氮抑促特性,通过联合控制、回流循环及利用发酵余料置换两反应器内发酵物的方法减轻氨氮抑制,使得发酵体系中氨氮浓度保持在适宜的范围,最高削减氨氮累计浓度与未循环处理时相比能提高60%,且无需常规的对蔬菜尾菜作热处理等预处理手段,亦无需添加外源化学试剂调控pH值。本发明有效实现了尾菜发酵过程的稳定性,为尾菜发酵资源化利用过程中发酵工艺的选择提供了技术依据,同时为开发适合蔬菜尾菜中氮特性且经济有效地调控氨抑制的方法提供了借鉴,实现了经济效益与环境效益双收。
[0035] 可选地,为了控制加入的尾菜量,以更有利于降低处理过程中的氨氮浓度,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,向第一反应器001内加入的尾菜原料也称尾菜浆,为质量比1:(1-1.5)的尾菜和水;优选地,尾菜与水的质量比为1:1。尾菜浆指的是将尾菜打碎并与水混匀为浆状后的物料。
[0036] 图2为本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中第二反应器的简易结构示意图。
[0037] 具体地,为了使第一反应器001或第二反应器002内的发酵过程顺利进行,如图2所示,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置,第一反应器001和第二反应器002由上至下均依次包括布气布水结构003、生物床层004、阻隔层005和过滤层006;布气布水结构003用于向第一反应器001内或第二反应器002内均匀布水布气;生物床层004用于细菌的附着生长;阻隔层005用于阻止细菌落入过滤层006;过滤层006用于过滤物料后得到发酵滤液和发酵滤渣。由于第一反应器001与第二反应器002分别独立进行发酵过程,因此布气布水结构003能够为相应反应器内提供适应的氧气和水,生物床层004能够为细菌提供较佳的附着生长点,阻隔层005能够有效阻止生物床层004的细菌落入过滤层006,避免堵塞过滤层006的问题,过滤层006能够有效过滤得到发酵滤液和发酵滤渣,从而实现渣液分离,以便于后续进行不同的处理。此外,由于第一反应器001对进水水质和容积负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用,因此能够显著削减运行条件变化对第二反应器002内产甲烷菌的影响,从而有效提高自回流循环硝化装置的处理效率和运行的稳定性。
[0038] 进一步地,为了能够提供适于产酸菌或产甲烷菌的生长环境,如图2所示,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,生物床层004包括无纺布构筑体,无纺布构筑体用于使细菌附着后进行生长繁殖。由于生物床层004包括无纺布构筑体,因此能够为细菌的附着和生长提供牢固稳定的基体,保证产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,从而避免发酵过程中不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用;此外,由于第一反应器001对进水水质和容积负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用,因此能够显著削减运行条件变化对第二反应器002内产甲烷菌的影响,从而有效提高自回流循环硝化装置的处理效率和运行的稳定性。
[0039] 更进一步地,为了防止生物床层004的细菌落入过滤层006,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,阻隔层005包括尼龙网层。由于尼龙网层的耐用性好,具有较强的化学稳定性和力学性能,对各种环境的抗性较强,因此能够保证长期发挥阻隔效果,避免因细菌落入过滤层006而堵塞过滤层006,同时尼龙网层还能对生物床层004起到承托作用,避免生物床层004的滑落。
[0040] 更进一步地,为了提高对发酵后物料的固液分离效果,如图2所示,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,过滤层006包括浮石填充层。由于过滤层006中包括浮石填充层,因此能够将发酵后的物料有效进行固液分离。使用时,第二反应器002内分离出的滤液成分落入第二反应器002的底部,从第二反应器002的滤液出料口回流进入第二反应器002的进料口实现自回流的效果,第二反应器002内分离出的滤渣(含有尾菜渣固体成分)由第二反应器002的滤渣出料口循环流入第一反应器001的进料口,从而能够实现自回流循环硝化的效果。
[0041] 此处需要补充说明的是,浮石又称轻石或浮岩,容重小,是一种多孔轻质的玻璃质酸性火山喷出岩,其成分相当于流纹岩。浮石表面粗糙,具有质量轻、强度高、耐酸、耐腐蚀、无污染、且无放射性等特点,是理想的天然绿色环保产品。
[0042] 更进一步地,为了实时准确的了解第一反应器001内的压力状况,以便于控制尾菜原料进入自回流循环硝化装置的速度,如图1(图中实线箭头表示含有尾菜浆或尾菜渣的物料循环流动的方向,虚线箭头表示发酵滤液自回流的方向)所示,本发明实施方式提供的自回流循环硝化装置中,第一反应器001上还设置有压力表007。通过压力表007对第一反应器001内压力的监测,能够有利于操作人员及时调整尾菜原料的加入速度,保证发酵过程的稳定顺利地进行。
[0043] 更进一步地,为了能够保证物料稳定顺利地进行循环流动,如图1所示,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,第二反应器002的滤渣出料口与第一反应器001的进料口之间、及第二反应器002的滤液出料口与第二反应器002的进料口之间均设置有抽液泵008。使用时,当需要调整物料或液体的流动速度时,可以通过抽液泵008进行控制,从而能够实现及时灵活地调整发酵进程的目的。
[0044] 更进一步地,为了提高发酵效率,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,第一反应器001可以设置有一个或多个;第二反应器002可以设置有一个或多个。由于第一反应器001和第二反应器002均分别设置有一个或多个,因此能够有效提高发酵效率,可以结合实际生产需要设置相应的第一反应器001和第二反应器002的个数。
[0045] 图3为本发明实施例提供的另一种自回流循环硝化装置的简易结构示意图。
[0046] 优选地,如图3(图中实线箭头表示含有尾菜浆或尾菜渣的物料循环流动的方向,虚线箭头表示发酵滤液自回流的方向)所示,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置由一个第一反应器001和两个第二反应器002构成,使用时尾菜浆先进入第一反应器001内,经过产酸菌发酵后得到的发酵余料进入第二反应器002内,产生的氢气可以进入氢气收集罐011内;第二反应器002内物料继续发酵完成后通过过滤层006进行固液分离,得到的滤液重新回流进入第二反应器002的进料口,得到的尾菜滤渣循环流入第一反应器001的进料口重新进行下一轮发酵过程,第二反应器002内产生甲烷可以进入甲烷收集罐021内。与现有技术相比,本发明实施例提供的自回流循环硝化装置中,由于第一反应器001作为产酸相并以尾菜浆为原料进行发酵处理,第二反应器002作为产甲烷相并以产酸相的发酵余料为原料进行发酵处理,同时产甲烷相的发酵余料回流至产酸相,因此能形成两阶段厌氧发酵系统,通过两相的分离设置,能够显著改善现有技术中因氨氮的积累而导致的反应器运行不稳定的问题,以保证产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,从而避免不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用。
[0047] 下面结合图1-2对本发明自回流循环硝化装置的结构及其工作过程作详细说明。
[0048] 如图1(图中实线箭头表示含有尾菜浆或尾菜渣的物料循环流动的方向,虚线箭头表示发酵滤液自回流的方向)结合图2所示,本发明实施例提供一种自回流循环硝化装置,包括第一反应器001和第二反应器002;第一反应器001的出料口与第二反应器002的进料口连通,第二反应器002的出料口与第一反应器001的进料口连通;第一反应器001内包括产酸菌,第一反应器001用于将尾菜原料进行发酵处理;第二反应器002内包括产甲烷菌,第二反应器002用于对第一反应器001排出的发酵余料进行发酵处理,且第二反应器002排出的发酵余料由滤渣出料口回流至第一反应器001内;第一反应器001和第二反应器002由上至下均依次包括布气布水结构003、生物床层004、阻隔层005和过滤层006;布气布水结构003用于向第一反应器001内或第二反应器002内均匀布水布气;生物床层004用于细菌的附着生长;阻隔层005用于阻止细菌落入过滤层006;过滤层006用于过滤物料后得到发酵滤液。使用时,尾菜浆进入第一反应器001内进行发酵过程,布气布水结构003为第一反应器001内提供适宜的空气和水,尾菜浆经过第一反应器001内含有产酸菌的生物床层004的发酵处理后,再经过过滤层006进行过滤,得到的发酵余料进入第二反应器002内,布气布水结构003为第二反应器002内提供适宜的空气和水,经过第二反应器002内含有产甲烷菌的生物床层004的发酵处理后,再经过过滤层006进行过滤,滤液回流进入第二反应器002的进料口,含有尾菜渣固体的滤渣循环进入第一反应器001的进料口回收利用,与新加入的尾菜浆一起进行下一轮发酵过程。
[0049] 由于第一反应器001作为产酸相并以尾菜浆为原料进行发酵处理,第二反应器002作为产甲烷相并以产酸相的发酵余料为原料进行发酵处理,同时产甲烷相的发酵余料回流至产酸相,因此能形成两阶段厌氧发酵系统,通过两相的分离设置,能够显著改善现有技术中因氨氮的积累而导致的反应器运行不稳定的问题,以保证产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长,从而避免不同种群生物间的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用。本发明实施例提供的自回流循环硝化装置利用了尾菜处理过程中产酸菌和产甲烷菌的氨氮抑促特性,通过联合控制、回流循环及利用发酵余料置换两反应器内发酵物的方法减轻氨抑制,使得发酵体系中氨氮浓度保持在适宜的范围,最高削减氨氮累计浓度与未循环处理时相比能提高60%,且无需常规的对蔬菜尾菜作热处理等预处理手段,亦无需添加外源化学试剂调控pH值。本发明实施例提供的自回流循环硝化装置有效实现了尾菜发酵过程的稳定性,为尾菜厌氧发酵资源化利用过程中发酵工艺的选择提供了技术依据,同时为开发适合蔬菜尾菜中氮特性且经济有效地调控氨抑制的方法提供了借鉴,实现了经济效益与环境效益双收。
[0050] 图4为本发明实施例提供的尾菜处理系统的结构示意图。
[0051] 根据本发明的另一个方面,本发明实施例提供一种尾菜处理系统,如图4所示,包括上述自回流循环硝化装置100。
[0052] 与现有技术相比,如图4所示,本发明实施例提供的尾菜处理系统充分利用了上述自回流循环硝化装置100,具有更好的抗冲击能力和稳定性,且结构简单,容易协同控制,降低运行管理难度和成本,适合于对田间地头及中小城产生的尾菜进行处理;本发明实施例有效保证了尾菜发酵过程的稳定性,为尾菜发酵资源化利用过程中发酵工艺的选择提供了技术依据,同时为开发适合蔬菜尾菜中氮特性且经济有效地调控氨抑制的方法提供了借鉴,实现了经济效益与环境效益双收;此外,本发明实施例提供的这种蔬菜尾菜的大规模处理方式,有效解决了尾菜处理利用率不足,产能较低的问题,为尾菜资源化利用提供了途径。
[0053] 更进一步地,如图4所示,本发明实施例提供的尾菜处理系统还包括尾菜预处理箱200和剩余尾菜存储箱300;尾菜预处理箱200包括搅拌器201;尾菜预处理箱200的出料口与自回流循环硝化装置100的进料口连通,自回流循环硝化装置100的排料口与剩余尾菜存储箱300的进料口连通。实际使用时,将尾菜与水按1:(1-1.5)的质量比同时加入尾菜预处理箱200中,通过搅拌器201将尾菜打碎并与水混匀为尾菜浆,然后尾菜浆由尾菜预处理箱200的出料口进入自回流循环硝化装置100中第一反应器001的进料口中,通过第一反应器001内产酸菌的作用进行产酸阶段的发酵,发酵余料再由第一反应器001的出料口进入第二反应器002的进料口,通过第二反应器002内的产甲烷菌的作用进行产甲烷阶段的发酵,发酵滤渣在抽液泵008作用下循环返回第一反应器001内,重新进行下一轮发酵,发酵滤液在第二反应器002内自循环回流;发酵完全后的尾菜浆残渣通过第二反应器002的排料口进入剩余尾菜存储箱300的进料口中,从而在剩余尾菜存储箱300中收集。
[0054] 图5为本发明实施例提供的尾菜处理系统中自回流循环硝化装置内氨氮浓度随时间的变化曲线。
[0055] 另外,为了研究氨氮在上述尾菜处理系统中自回流循环硝化装置内的产生、变化及累计规律,以有效改善氨氮对产甲烷菌抑制的问题,又进行了尾菜厌氧发酵试验研究,且分别对其试验结果进行分析。
[0056] 从图5中可以看出,两次试验中,出水氨氮浓度都显著低于进水氨氮浓度,表明尾菜浆经过本发明尾菜处理系统的自回流循环硝化装置进行硝化处理后,氨氮浓度均能够明显降低。开始时,进水氨氮浓度均高于700mg/L,2天以后氨氮浓度显著降低,第3天氨氮浓度降到500mg/L以下,在整个装置运行过程中,大部分时间出水氨氮浓度均小于300mg/L。由于氨氮浓度在50-300mg/L时对发酵微生物有刺激作用,能够加快硝化反应的进行,氨氮浓度在300-500mg/L时对发酵微生物无不利影响,也能够保证硝化反应的顺利进行,因此本发明能够显著降低氨氮浓度,避免在处理尾菜的过程中氨氮浓度过高而抑制发酵微生物的发酵作用。通过有效解决氨氮抑制的问题,从而有利于整个发酵反应的顺利进行。
[0057] 尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
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