[发明专利]仿生干式厌氧发酵系统和方法

说明书

一种仿生干式厌氧发酵系统和方法，该系统包括发酵容器和搅拌装置，发酵容器具有牛网胃的仿生结构，包含由柔性材料制成的外壁和具有仿网胃的凸起结构的内壁；搅拌装置包括设置于发酵容器外侧的挤压装置，挤压装置包括升降棒，升降棒通过伸缩动作挤压发酵容器以起搅拌的作用。进一步提供使用该系统进行发酵的方法，可提高高固含率有机物干式厌氧发酵过程的传质水平。

技术领域

本发明涉及有机固废的能源化与资源化技术领域，尤其涉及一种仿生干式厌氧发酵系统和方法。

背景技术

厌氧发酵技术可将有机物转化为可利用的沼气，分为湿式厌氧发酵和干式厌氧发酵。目前工程应用的主要为湿法厌氧发酵，物料含水率在10％以下，处理秸秆、生活垃圾、厨余垃圾等固体废物时，需添加水分调高物料含水率，存在发酵后产物浓度低、脱水处理相对困难、易造成二次污染等问题。干式厌氧发酵是指总固体含量在20-40％情况下的厌氧发酵工艺，一般有机固体废物无需添加水分可直接发酵，对于含固率20％以上的有机固废，节约相当于物料8-12倍的水分，所占发酵容器容积降低到湿式发酵的1/4以下，发酵过程增温、保温需热量减少75％以上，且沼液产生量少、无二次污染，为固体废物处理处置的有效技术。

然而，由于干式厌氧发酵存在水分有限、传质困难、有机物水解率低、单位容积有机酸浓度高等问题，导致干式厌氧发酵的效率明显低于湿式厌氧发酵，因此工程化应用较少。而传统的搅拌、发酵参数的调节，无法从根本上解决干式厌氧发酵所面临的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种仿生干式厌氧发酵系统和方法，以期解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

作为本发明的一方面，提供了一种仿生干式厌氧发酵系统，包括发酵容器和搅拌装置，所述发酵容器具有牛网胃的仿生结构，包含由柔性材料制成的外壁和具有仿网胃的凸起结构的内壁；所述搅拌装置包括设置于所述发酵容器外侧的挤压装置，所述挤压装置包括升降棒，所述升降棒通过伸缩动作挤压发酵容器以起搅拌的作用。

优选地，所述升降棒有多个，每个所述升降棒的横截面积为3-80cm²，每个所述升降棒的升降高度为10-100cm，相邻升降棒间的距离为5-30cm，所述升降棒优选以阵列形式分布。

优选地，当发酵容器的容积为0.1-300m³时，升降棒的横截面积为3-20cm²，升降高度为10-30cm，相邻距离为3-10cm；当发酵容器的容积为300-3000m³时，升降棒的横截面积为20-80cm²，升降高度为30-100cm，相邻距离为10-30cm。

优选地，所述挤压装置还包括底板，所述升降棒分布于所述底板上，进一步地，所述底板为长方体，且所述底板的长和宽分别为发酵容器与底板平行的中部截面上的长和宽的1.2-1.8倍，优选1.2-1.5倍。

优选地，所述挤压装置对称设置于所述发酵容器外侧，当发酵容器的容积为0.1-300m³时，所述阵列挤压装置对称设置于所述发酵容器的上下两侧；当发酵容器的容积为300-3000m³时，所述阵列挤压装置对称设置于所述发酵容器的水平两侧。

优选地，所述发酵系统还包括蠕动控制系统，所述挤压装置与蠕动控制系统连接，由所述蠕动控制系统控制升降棒的伸缩方式。

优选地，所述蠕动控制系统包括数据分析控制平台、数据传输系统和软件系统，所述数据分析控制平台根据所述软件系统设定的升降棒伸缩方式，通过数据传输系统将指令传递至相应升降棒。

优选地，所述发酵容器内壁的凸起结构形成由内凹六边形组成的蜂巢式结构，所述六边形边长为0.5-1.2cm，优选0.8-1.0cm，凸起的高度为0.1-0.3cm，优选0.2cm。