[发明专利]一种有机物的发酵设备及发酵方法

说明书

本发明公开了一种有机物的发酵设备及发酵方法。该设备包括依次连接的第一发酵罐、输送系统和半渗透区；所述输送系统用于将所述第一发酵罐中的物料输送至所述半渗透区；所述半渗透区设有具有孔隙的材料，孔隙尺寸为200μm～5mm，用于分离所述第一发酵罐中的物料；所述半渗透区还设有与所述第一发酵罐连接的回路，所述回路用于将所述分离后的高含固率的物料输送至所述第一发酵罐。本发明的发酵设备能够有效控制有机物发酵设备中的含固率，从而为厌氧菌的繁殖创造最佳条件，有机物发酵时间短，沼气产量高，仪器操作简便，工艺稳定。

技术领域

本发明涉及一种有机物的发酵设备及发酵方法。

背景技术

有机物厌氧发酵是处理固体或液体有机废物的重要解决方案，能把有机物转化为可再生能源气体和有机肥料。有机物厌氧发酵技术通常分为三类：待处理物料的含固率小于5％时，是废水的厌氧发酵；当含固率介于5％和20％之间时，是湿式厌氧发酵；以及有机物含固率大于20％时，是干式厌氧发酵。

湿式厌氧发酵的主要工艺为完全混合工艺：例如使用完全搅拌釜式反应器(CSTR)。在这种类型的反应器中，介质的混合通过浸入反应器中的机械搅拌器来确保，该搅拌器用于搅拌整个反应器内部。或者，可以通过往反应器内注入沼气来进行混合，沼气从反应器中央注入，并引起反应器内强烈混合。另外还有通过外部循环(通过泵将物料从发酵罐的一端循环到另一端)来实现反应器的混合的。

在连续干式厌氧发酵中，有机物在发酵罐的一端引入，然后以活塞流的形式前进到发酵罐的另一端。这些发酵罐可以是水平的也可以是垂直的。这些发酵罐中的搅拌或者是通过缓慢的搅拌器将物料逐渐推向发酵罐的出口，或者是通过泵将物料从发酵罐的一端循环到另一端或通过往发酵罐中注入沼气来确保的。

这些技术都无法精确控制发酵罐中物料的含固率。因此，这些技术无法为厌氧菌的繁殖创造最佳条件。对于完全混合的技术，有机物的停留时间至少要30天，对于连续干式发酵的技术则要至少20天。这些技术对投入发酵罐的有机负荷(每天被消化的有机物的量)的波动也非常敏感，因此，必须精确控制投入到发酵罐内的有机负荷，以保证设备正常运行，这要求操作员具备大量专业知识，并使操作非常不灵活。此外，在不控制含固率的情况下，这些技术会遇到形成悬浮层和沉淀层的许多问题，不利于发酵罐的运行。同时，发酵罐中机械搅拌部件的维护比较复杂且费用昂贵。

在分批式干式发酵技术中，固体有机物在发酵罐中保持静态。有机物分批进入反应装置后由液体浇淋，液体下沉后循环浇淋。在这类技术中，有机固体不进行搅拌，因此有机固体的发酵非常缓慢且难以控制，每批停留时间大约为60天。另外，这类技术是分批操作的。这种发酵的不连续特性使这项技术的操作变得特别复杂。

为了得到更广泛的应用，厌氧发酵技术必须降低投资额和运行费用，减小反应器的体积以便在有场所限制的地方使用。厌氧发酵技术还必须提高发酵效率以提高能源产出，降低污染，并提高工艺的稳定性以确保生产的稳定性。

发明内容

本发明为了解决现有技术中厌氧发酵技术中难以控制有机物发酵设备中的物料含固率，有机物发酵耗时长、效率低，设备复杂且体积大，运行费用高等问题，而提供了一种有机物的发酵设备及发酵方法。本发明的发酵设备能够有效控制有机物发酵设备中的含固率，从而为厌氧菌的繁殖创造最佳条件，有机物发酵时间短，沼气产量高，仪器操作简便，工艺稳定。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种有机物的发酵设备，其包括依次连接的第一发酵罐、输送系统和半渗透区；所述输送系统用于将所述第一发酵罐中的物料输送至所述半渗透区；所述半渗透区设有具有孔隙的材料，孔隙尺寸为200μm～5mm，用于分离所述第一发酵罐中的物料；所述半渗透区还设有与所述第一发酵罐连接的回路，所述回路用于将所述分离后的高含固率的物料输送至所述第一发酵罐。

本发明中，所述第一发酵罐可为本领域常规的发酵罐。