[发明专利]一种机械与水力组合搅拌的秸秆厌氧发酵制沼气工程装置

说明书

技术领域

本发明属于固体有机废弃物厌氧生物处理装置，具体地说是一种机械与水力组合搅拌的秸秆厌氧发酵制沼气工程装置。

背景技术

我国沼气工程整体技术水平偏低，自主创新不足。厌氧发酵技术工艺落后，发酵浓度不高(一般为5-8％)，工程运行过程中进料浓度很难控制；配套设备不完善、可靠性差以及使用寿命短，大部分沼气工程采用常规性厌氧发酵技术与装备。

原料输送系统和混合搅拌系统是沼气工程运行过程中最重要的环节，直接决定了沼气工程的运行质量。传统的沼气工程一般采用泥浆泵湿式进料方式，但由于秸秆的密度低、水相容性差，传统的禽畜粪便沼气工程进料系统难以应用于秸秆沼气工程。而且传统沼气工程进料方式因受泵性能的限制，进料的干物质浓度(TS％)只能小于或等于6％，因而，传统的进料工艺很难应用于高浓度(固含量＞10％)发酵工艺。另外，秸秆湿式进料，需要调配大量的水，其不但增加了沼气工程的水、热需求，也增加了沼液的排放量，因而，导致工程运行消耗相应增大。造成设备运行功率大、能耗高。

对于沼气工程而言，合适的发酵物料混合搅拌方式对沼气工程的运行质量和效率起决定作用。目前，传统的圆柱形厌氧反应罐的混合搅拌方式主要有立式机械搅拌、液体循环搅拌和气体搅拌。液体循环搅拌耗电量大，适用于物料浓度低于6％的沼气工程，且搅拌不均匀，传质、传热效果差。气体搅拌，采用沼气工程自身产生的沼气从反应罐底部进气，达到搅拌效果，但是由于气体搅拌可导致密度低的物料如秸秆出现上浮，积聚在沼液表层，形成壳体，阻碍发酵过程的进行，因而不能满足秸秆沼气工程的需求。由于秸秆质地轻，粉碎后粒径小，进入罐体后，漂浮在液面上，很难下沉，常规的立式机械搅拌很难将料液混合均匀，往往出现发酵物料分层漂浮现象，从而秸秆物料、浮渣等不断堆积在罐体液面，长期运行后易形成壳体，可导致工程运行中断。如出现结壳，导致工程运行停止，势必造成严重的经济损失。因此，开发适合于秸秆物料特性的物料混合方式，使秸秆在发酵料液中分散、均匀的同时，避免秸秆沉积或结壳，是沼气发酵搅拌工艺的重要方面。

液位测量是秸秆高浓度发酵制沼气工程运行过程中一个较为头痛的问题，秸秆发酵后的料液粘性大、料渣多。传统的液位测定方式应用于秸秆沼气工程时，经常出现堵塞现象，造成液位观察失真，同时沼渣很容易附着在液位测量管内，少量的浮渣在管腔内形成坚硬的壳体，堵塞液位计，导致无法观测发酵罐内的液位状况，给发酵过程的顺利进行造成了不便。因此，开发经济实用的液位观测设备非常重要。

综上所述，我国的秸秆沼气工程仍处于初级阶段，大部分技术工艺和处理方面还不成熟。基于传统禽畜粪便的沼气生产技术，很难达到推广目的。因此，必须结合秸秆物料的特性，开发秸秆高浓度厌氧发酵制沼气的工程装置非常重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机械与水力组合搅拌的秸秆厌氧发酵制沼气工程装置。该装置克服现有秸秆沼气工程存在的进料浓度低、成本高、发酵物料浓度低与秸秆上浮结壳、停留时间长等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械与水力组合搅拌的秸秆厌氧发酵制沼气工程装置，包括发酵罐主体、进料装置、水平机械搅拌装置、控温系统、及浮渣水力强制循环系统，其中进料装置和浮渣水力强制循环系统设置于发酵罐主体的上部，所述水平机械搅拌装置设置于发酵罐主体内部，所述控温系统设置于发酵罐主体的侧壁上；粉碎的秸秆物料通过进料装置输送到发酵罐主体内、并通过水平机械搅拌装置进行搅拌，由发酵罐主体溢流出的料液由浮渣水力强制循环系统输送回发酵罐主体内。

所述发酵罐主体包括罐体和罐顶气柜，其中罐顶气柜固定连接于罐体的上部，所述进料装置和浮渣水力强制循环系统均设置于罐体的上端，所述控温系统设置于罐体的侧壁上。所述罐体为长方体形，所述罐顶气柜为双膜柔性气柜、并为椭圆形。

所述进料装置包括风机、物料输送管道、气料分离装置及螺旋输送装置，其中风机的一端与进料口连接，另一端与物料输送管道的一端连接，所述物料输送管道的另一端与气料分离装置的一端连接，所述气料分离装置与倾斜设置于罐体上端的螺旋输送装置的进料端连接，所述螺旋输送装置的出料端插入所述罐体内液位下方。所述气料分离装置上设有排气孔。