[发明专利]一种脱氨厌氧发酵系统及方法

摘要

本发明属于厌氧发酵领域，特别涉及到一种脱氨厌氧发酵系统及方法。该系统包括脱酸罐(2)、脱氨罐(3)、气体循环泵(4)、气体回流曝气管(5)、全混式厌氧发酵罐(6)、第二搅拌器(7)、进料管(8)、原料罐(10)以及第一搅拌器(12)。该装置通过设置气体回流曝气管实现气体回流。本发明的脱氨厌氧发酵方法，通过降低厌氧发酵罐中的氨氮浓度，进而解除氨氮对厌氧微生物的不利影响，提高厌氧发酵的效率。 1

主权项

1.一种脱氨厌氧发酵系统，其特征在于：包括脱酸罐(2)、脱氨罐(3)、气体循环泵(4)、气体回流曝气管(5)、全混式厌氧发酵罐(6)、第二搅拌器(7)、进料管(8)、原料罐(10)以及第一搅拌器(12)；其中，

所述原料罐(10)的侧壁为中空结构，中空结构形成水浴夹层；

所述第一搅拌器(12)包括第一电机(11)和第一搅拌叶轮(16)；所述第一电机(11)的第一电机轴(15)位于原料罐(10)的内部；所述第一电机轴(15)上设有搅拌叶轮(16)；

原料罐(10)与全混式厌氧发酵罐(6)通过进料管(8)连通；其中，进料管(8)的进料端与原料罐(10)的底部连通；进料管(8)穿过全混式厌氧发酵罐(6)的盖且进料管(8)的出料端位于全混式厌氧发酵罐(6)内部的底部；所述进料管(8)上设有进料蠕动泵(9)；

所述全混式厌氧发酵罐(6)的侧壁为中空结构，中空结构形成水浴夹层；

所述第二搅拌器(7)包括第二电机(20)和第二搅拌叶轮(21)；所述第二电机(20)的第二电机轴(22)位于全混式厌氧发酵罐(6)的内部；所述第二电机轴(22)上设有第二搅拌叶轮(21)；所述全混式厌氧发酵罐(6)上设有集气管(27)，所述集气管(27)用于排气；

全混式厌氧发酵罐(6)通过气体回流曝气管(5)与脱酸罐(2)连通；所述气体回流曝气管(5)的进气端穿过全混式厌氧发酵罐(6)的盖，且位于全混式厌氧发酵罐(6)的底部；气体回流曝气管(5)的出气端位于脱酸罐(2)内的顶部；

全混式厌氧发酵罐(6)通过进气管(24)与气体循环泵(4)连通；所述进气管(24)的进气端穿过全混式厌氧发酵罐(6)的盖，且位于全混式厌氧发酵罐(6)内的顶部；

所述气体循环泵(4)通过第一排气管(25)与脱氨罐(3)连通；所述第一排气管(25)的出气端位于脱氨罐(3)内的底部；脱氨罐(3)通过第二排气管(26)与脱酸罐(2)连通；其中，第二排气管(26)的进气端位于脱氨罐(3)内顶部，第二排气管(26)的出气端位于脱酸罐(2)内的底部；

所述脱酸罐(2)内为水、碱溶液或除酸剂溶液；

所述脱氨罐(3)内为浓磷酸溶液或浓硫酸溶液。

2.根据权利要求1所述的脱氨厌氧发酵系统，其特征在于：所述原料罐(10)的侧壁上设有第一水浴出水口(13)、第一水浴进水口(17)以及第一出料口(14)。

3.根据权利要求1所述的脱氨厌氧发酵系统，其特征在于：所述第一搅拌叶轮(16)为两组，两组第一搅拌叶轮(16)沿第一电机轴(15)的轴向平行布置于第一电机轴(15)上。

4.根据权利要求1所述的脱氨厌氧发酵系统，其特征在于：所述全混式厌氧发酵罐(6)侧壁上设有第二水浴出水口(18)、第二水浴进水口(23)以及第二出料口(19)。

5.根据权利要求1所述的脱氨厌氧发酵系统，其特征在于：所述第二搅拌叶轮(22)为两组，两组第二搅拌叶轮(22)沿第二电机轴(22)的轴向平行布置于第二电机轴(22)上。

6.一种使用如权利要求1至5之一所述的脱氨厌氧发酵系统进行脱氨厌氧发酵的方法，其特征在于：包括如下步骤：

进行脱氨厌氧发酵前，关闭集气管(27)；

a)沼气产生：将原料的TS调至8～15％后，手动加入原料罐(10)中；通过向原料罐(10)的水浴夹层循环注入温度为2～8℃的水，形成恒温水浴条件；原料罐(10)中的原料通过第一搅拌器(12)的搅拌保持均匀；

原料经过一段时间的搅拌后，在进料蠕动泵(9)的作用下，通过进料管(8)定量地从原料罐(10)进入全混式厌氧发酵罐(6)；

进入全混式厌氧发酵罐(6)的原料，通过第二搅拌器(7)的搅拌进一步混合均匀；全混式厌氧发酵罐(6)中的原料的TS为8～15％；通过向全混式厌氧发酵罐(6)的水浴夹层中注入温度为33～38℃的水，对全混式厌氧发酵罐(6)进行保温；至此，产生沼气；同时伴随着氨气的产生；

在厌氧发酵过程中，原料在全混式厌氧发酵罐(6)中的水力停留时间为15～50天；

b)沼气脱氨：气体循环泵(4)将全混式厌氧发酵罐(6)中厌氧发酵产生的沼气抽出，通过进气管(24)和第一排气管(25)进入脱氨罐(3)中，脱氨罐(3)中的浓磷酸溶液或浓硫酸溶液与沼气中的氨气反应，完成沼气脱氨；

所述气体循环泵(4)的抽出速率为5～30L/min；

气体循环泵(4)的开启频率为以每间隔一分钟的频率，每小时开启10～40分钟；

c)去除脱氨后气体中残留的酸：当气体经过脱氨罐(3)脱氨后，将通过第二排气管(26)进入脱酸罐(2)中进行除酸；

d)曝气搅拌：经过步骤c)后的气体通过气体回流曝气管(5)回流到全混式厌氧发酵罐(6)中，对全混式厌氧发酵罐(6)内的原料进行曝气搅拌；

经过曝气搅拌，原料中含有的氨氮将加速转化为氨气并从原料中溢出；

溢出的氨气继续经过步骤b)和步骤c)进行处理；

e)发酵结束：关闭全混式厌氧发酵罐(6)，打开集气管(27)，通过集气管(27)对全混式厌氧发酵罐(6)内的气体进行排气。

7.根据权利要求6所述的脱氨厌氧发酵的方法，其特征在于：步骤a)中，所述厌氧发酵为中温发酵或高温发酵；采用中温发酵时，发酵温度为33～38℃；采用高温发酵时，发酵温度为50～60℃。

8.根据权利要求6所述的脱氨厌氧发酵的方法，其特征在于：步骤b)中，氨气与脱氨罐(3)内的浓磷酸溶液或浓硫酸溶液反应后，以铵盐的形式存在；当脱氨罐(3)内铵盐溶液达到一定浓度后，对其进行回收。

9.根据权利要求6所述的脱氨厌氧发酵的方法，其特征在于：步骤c)中，除酸方式采用水洗除酸，具体过程为：所述脱酸罐(2)内为水，进入脱酸罐(2)的气体中的酸溶解于脱酸罐(2)的水中。