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可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌 氧反应器

阅读：866发布：2023-02-14

专利汇可以提供可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器。它自下而上设有布水区、固相水解酸化单元、厌氧活性污泥单元和三相分离器；布水区设有布水管、回流管和排空管；固相水解酸化单元从上到下设有排气管、顶部筛网、进料口、取样口和底部筛网，顶部筛网周边固定于单元内壁，而底部筛网则不固定，两者中心用伸缩连杆相连接；厌氧活性污泥单元与固相水解酸化单元相连的法兰中间设有隔离托盘，其中心嵌有止回阀；三相分离器设有出气管、出水管和回流管。本发明构筑物少、占地小、附属设施设备简单，其独特设计可优化产酸菌和产甲烷菌的基质供给和生长条件，还能保持原料水解酸化过程和产甲烷过程的物料平衡，可有效提高厌氧消化效能。，下面是可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：自下而上设有布水区(I)、固相水解酸化单元(II)、厌氧活性污泥单元(III)和三相分离器(IV)；布水区(I)设有布水管(16)、回流管(17)和排空管(18)；固相水解酸化单元(II)通过第一法兰(15)与布水区(I)相连，固相水解酸化单元(II)顶部设有排气管(9)，排气管(9)之下设有顶部筛网(10)，顶部筛网(10)周边固定于固相水解酸化单元(II)内壁，顶部筛网(10)之下设有进料口(11)和若干第一取样口(13)，进料口(11)之下设有底部筛网(14)，底部筛网(14)周边不固定于固相水解酸化单元(II)内壁，底部筛网(14)中心通过伸缩连杆(12)与顶部筛网(10)中心相连接；厌氧活性污泥单元(III)通过第二法兰(8)与固相水解酸化单元(II)相连，第二法兰(8)中间设有隔离托盘(7)，隔离托盘(7)中心嵌有止回阀(6)，厌氧活性污泥单元(III)中部设有若干第二取样口(5)；三相分离器(IV)通过第三法兰(4)与厌氧活性污泥单元(III)相连，三相分离器(IV)顶部设有出气管(1)，出气管(1)之下设有出水管(2)，出水管(2)之下设有回流管(3)。
2.根据权利要求1所述的一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：固相水解酸化单元(II)、厌氧活性污泥单元(III)分别进行种养加废弃物的水解酸化和产甲烷过程；固相水解酸化单元(II)、厌氧活性污泥单元(III)两端都设有法兰。
3.根据权利要求1所述的一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：固相水解酸化单元(II)和厌氧活性污泥单元(III)之间设有隔离托盘(7)，隔离托盘(7)中心嵌有止回阀(6)，止回阀(6)的水流方向为从固相水解酸化单元(II)流至厌氧活性污泥单元(III)。
4.根据权利要求1所述的一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：固相水解酸化单元(II)顶部设有排气管(9)，排气管(9)管底须略高于止回阀(6)底部。
5.根据权利要求1所述的一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：止回阀(6)之下设有顶部筛网(10)，顶部筛网(10)位置须略低于止回阀(6)底部，顶部筛网(10)周边牢固连接于固相水解酸化单元(II)内壁；顶部筛网(10)之下设有进料口(11)，进料口(11)位置须略低于顶部筛网(10)；底部筛网(14)为可活动式，不与固相水解酸化单元(II)内壁连接，底部筛网(14)中心和顶部筛网(10)中心用伸缩连杆(12)牢固连接。
6.根据权利要求1所述的一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：固态种养加废弃物通过进料口(11)放置于顶部筛网(10)和底部筛网(14)中间，并通过伸缩连杆(12)紧密压实；液态种养加废弃物经过布水管(16)进入布水区(I)；顶部筛网(10)与底部筛网(14)的筛孔直径相同，小于固态种养加废弃物的最小尺寸。

说明书全文

可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌 氧反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及种养加废弃物混合原料厌氧反应器，尤其是一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器。

背景技术

[0002] 种养加废弃物厌氧消化是指畜禽粪便、秸秆、垃圾等有机物质在厌氧条件下，通过多种微生物的分解代谢作用产生沼气的过程。受原料供应量、营养特性、结构等方面的限制，传统单一原料厌氧消化工艺的发酵效率和经济效益无法得到有效提升。研究表明，猪粪和牛粪中添加稻秆或麦秆等进行混合发酵可有效提升厌氧消化效能。

[0003] 在厌氧消化工艺中，两相厌氧消化工艺将产酸菌和产甲烷菌置于两个相对独立的空间中，分别为其创造一个理想的生存坏境，使它们各自发挥更大的活性，具有比单相厌氧消化工艺更强的处理能力和处理效果，具有广泛的应用前景。但是当前的两相厌氧消化工艺大都采用两个相对独立的反应器分别进行产酸和产甲烷，与单体厌氧反应器相比，具有构筑物多、占地面积大、附属设施设备复杂等缺点，一定程度上限制了其推广应用。

[0004] 针对液态有机废弃物，一些研究团队吸取两相厌氧消化工艺和单体反应器的优点，研发了一些新型厌氧反应器并进行了应用。如浙江大学郑平教授研发的“分段组合式厌氧生物反应器”，该反应器兼具两相厌氧消化工艺和平推流反应器的优点，在高浓度有机废水的处理中表现出了非常高的厌氧消化性能。但对于固态和液态并存的种养加废弃物混合原料，目前还未见有类似基于两相厌氧消化原理的一体式厌氧反应器。

[0005] 在厌氧消化中，产酸菌和产甲烷菌都不可或缺，前者水解酸化有机物并为后者提供产甲烷基质，两者协同完成产甲烷过程；但同时，两者的基质和最适生长条件又差异明显，需要相对独立的空间为其提供理想的生存坏境。因此，在两相一体式厌氧反应器中，既要保持产酸和产甲烷两相之间基质转运顺畅有序，又要尽量避免产酸菌和产甲烷菌的生长代谢过程对彼此产生干扰。

[0006] 在种养加废弃物混合原料的两相一体式厌氧消化过程中，液态废弃物(如养殖废水)中的溶解性有机物较易水解酸化，而其中的悬浮物和固态废弃物(如秸秆等)则较难水解酸化；而且，不同的废弃物来源(如：猪场废水不同于牛场废水、秸秆不同于尾菜)，由于组成和成分不同，水解酸化的时间也有显著区别，原料类型是影响水解酸化过程的效率的主要因素。而与水解酸化过程不同，短时间内产甲烷菌的数量和活性相对稳定，产甲烷过程的效率主要受产甲烷基质浓度和水力停留时间所影响。因此，在种养加废弃物混合原料的两相一体式厌氧消化中，若想使反应器发挥较高的性能，需根据产甲烷菌群规模和活性，及时适量地将水解酸化产物输送至产甲烷相，并尽量使液态中的悬浮物和固态废弃物持留在水解酸化相，以免其随液体进入产甲烷相而影响厌氧活性污泥的活性。

发明内容

[0007] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器。

[0008] 可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器，其特征在于：自下而上设有布水区、固相水解酸化单元、厌氧活性污泥单元和三相分离器；布水区设有布水管、回流管和排空管；固相水解酸化单元通过第一法兰与布水区相连，固相水解酸化单元顶部设有排气管，排气管之下设有顶部筛网，顶部筛网周边固定于固相水解酸化单元内壁，顶部筛网之下设有进料口和若干第一取样口，进料口之下设有底部筛网，底部筛网周边不固定于固相水解酸化单元内壁，底部筛网中心通过伸缩连杆与顶部筛网中心相连接；厌氧活性污泥单元通过第二法兰与固相水解酸化单元相连，第二法兰中间设有隔离托盘，隔离托盘中心嵌有止回阀，厌氧活性污泥单元中部设有若干第二取样口；三相分离器通过第三法兰与厌氧活性污泥单元相连，三相分离器顶部设有出气管，出气管之下设有出水管，出水管之下设有回流管。

[0009] 所述的固相水解酸化单元、厌氧活性污泥单元分别进行种养加废弃物的水解酸化和产甲烷过程；固相水解酸化单元、厌氧活性污泥单元两端都设有法兰。

[0010] 所述的固相水解酸化单元和厌氧活性污泥单元之间设有隔离托盘，隔离托盘中心嵌有止回阀，止回阀的水流方向为从固相水解酸化单元流至厌氧活性污泥单元。

[0011] 所述的固相水解酸化单元顶部设有排气管，排气管管底须略高于止回阀底部。

[0012] 所述的止回阀之下设有顶部筛网，顶部筛网位置须略低于止回阀底部，顶部筛网周边牢固连接于固相水解酸化单元内壁；顶部筛网之下设有进料口，进料口位置须略低于顶部筛网；底部筛网为可活动式，不与固相水解酸化单元内壁连接，底部筛网中心和顶部筛网中心用伸缩连杆牢固连接。

[0013] 所述的固态种养加废弃物通过进料口放置于顶部筛网和底部筛网中间，并通过伸缩连杆紧密压实；液态种养加废弃物经过布水管进入布水区；顶部筛网与底部筛网的筛孔直径相同，小于固态种养加废弃物的最小尺寸。

[0014] 本发明与现有技术相比的有益效果是：1)为一体式的种养加废弃物混合原料两相厌氧消化反应器，其构筑物少、占地面积小、附属设施设备简单。2)在固相水解酸化单元和厌氧活性污泥单元之间设置止回阀，既能使固相水解酸化单元的水解酸化产物顺畅有序地进入厌氧活性污泥单元，又可以避免厌氧活性污泥单元的产甲烷菌及其代谢产物返流，有利于优化产酸菌和产甲烷菌的基质供给和生长条件。3)固相水解酸化单元、厌氧活性污泥单元两端都设有法兰，方便拆装，可根据不同种类种养加废弃物的水解酸化速率和产甲烷速率，改变反应器中固相水解酸化单元、厌氧活性污泥单元的组合数量，进而改变其容积和容积比，以保持水解酸化过程和产甲烷过程的物料平衡。4)固相水解酸化单元中设置上、底部筛网和伸缩连杆，既可以放置固态废弃物，又能通过压缩固态废弃物形成致密填充层，从而过滤并截留液态废弃物中的悬浮物，不仅可提高液态废弃物处理效果，还能防止悬浮物对厌氧活性污泥活性造成影响。附图说明

[0015] 图1是可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器结构示意图；图中：布水区I、固相水解酸化单元II、厌氧活性污泥单元III、三相分离器IV；出气口1、出水口2、回流管3、第三法兰4、第二取样口5、止回阀6、隔离托盘7、第二法兰8、排气口9、顶部筛网10、进料口11、伸缩连杆12、第一取样口13、底部筛网14、第一法兰15、布水管16、回流管17、排空管18。

具体实施方式

[0016] 如图1所示，可组合两相一体式种养加废弃物混合原料厌氧反应器自下而上设有布水区I、固相水解酸化单元II、厌氧活性污泥单元III和三相分离器IV；布水区I设有布水管16、回流管17和排空管18；固相水解酸化单元II通过第一法兰15与布水区I相连，固相水解酸化单元II顶部设有排气管9，排气管9之下设有顶部筛网10，顶部筛网10周边固定于固相水解酸化单元II内壁，顶部筛网10之下设有进料口11和若干第一取样口13，进料口11之下设有底部筛网14，底部筛网14周边不固定于固相水解酸化单元II内壁，底部筛网14中心通过伸缩连杆12与顶部筛网10中心相连接；厌氧活性污泥单元III通过第二法兰8与固相水解酸化单元II相连，第二法兰8中间设有隔离托盘7，隔离托盘7中心嵌有止回阀6，厌氧活性污泥单元III中部设有若干第二取样口5；三相分离器IV通过第三法兰4与厌氧活性污泥单元III相连，三相分离器IV顶部设有出气管1，出气管1之下设有出水管2，出水管2之下设有回流管3。

[0017] 所述的固相水解酸化单元II、厌氧活性污泥单元III，分别进行种养加废弃物的水解酸化和产甲烷过程；固相水解酸化单元II、厌氧活性污泥单元III两端都设有法兰。

[0018] 所述的固相水解酸化单元II和厌氧活性污泥单元III之间设有隔离托盘7，隔离托盘7中心嵌有止回阀6，止回阀6的水流方向为从固相水解酸化单元II流至厌氧活性污泥单元III。

[0019] 所述的固相水解酸化单元II顶部设有排气管9，排气管9管底须略高于止回阀6底部。

[0020] 所述的止回阀6之下设有顶部筛网10，顶部筛网10位置须略低于止回阀6底部，顶部筛网10周边牢固连接于固相水解酸化单元II内壁；顶部筛网10之下设有进料口11，进料口11位置须略低于顶部筛网10；底部筛网14为可活动式，不与固相水解酸化单元II内壁连接，底部筛网14中心和顶部筛网10中心用伸缩连杆12牢固连接。

[0021] 所述的固态种养加废弃物通过进料口11放置于顶部筛网10和底部筛网14中间，并通过伸缩连杆12紧密压实；液态种养加废弃物经过布水管16进入布水区I；顶部筛网10与底部筛网14的筛孔直径相同，小于固态种养加废弃物的最小尺寸。

[0022] 将固态废弃物通过进料口11放置于底部筛网14与顶部筛网10中间，并通过伸缩连杆12进行压缩，使其形成致密填充层；液态废弃物由泵经过布水管16打入布水区I，并自下而上流经设在固相水解酸化单元II中的底部筛网14、固态废弃物致密填充层并到达顶部筛网10，在这个过程中，液态废弃物中的溶解性有机物被水解酸化为小分子有机酸和氢，悬浮物被固态废弃物致密填充层过滤并截留，同时固态废弃物水解酸化产物溶解于流经的水解酸化液中；水解酸化液流过顶部筛网10后通过止回阀6进入厌氧活性污泥单元III，在此有机物被产甲烷菌转化，生成沼气，并最终在三相分离器IV中进行气、水、泥分离，沼气由出气管1排出，水由出水管2排出。

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