[发明专利]智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统及工艺

说明书

本发明涉及智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统及工艺，包括水解酸化相发酵装置、产甲烷相发酵装置和PLC智能控制器，其特征在于：水解酸化相发酵装置和产甲烷相发酵装置之间设置酸化物料储存固液分离装置，酸化物料储存固液分离装置下部设有酸化液进料口，上部设有酸化液出料口，底部设有残渣出料口，酸化液进料口与水解酸化相发酵装置的出料口之间设有酸化液进料泵，残渣出料口与水解酸化相发酵装置的进料口之间设有残渣回流泵，酸化液出料口与产甲烷相发酵装置的进料口之间设有产甲烷相进料泵。基于生物相分离技术，准确控制系统进、出料有机负荷、温度、机械搅拌及沼液回流负荷等，实现有机废弃物低温高效沼气的制备。

技术领域

本发明涉及有机废弃物厌氧发酵产甲烷技术领域，特别是一种智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统及工艺。

背景技术

随着一次石化能源的日渐枯竭，可再生能源的开发与利用成为世界各国研究的热点。利用厌氧发酵技术将各类有机废物，如畜禽粪便、生活垃圾、污水污泥及农产品加工废物等转化为生物燃气甲烷，不仅可以改善生态环境，而且对于国家能源安全和补充能源供应均具有重要意义。我国沼气能源的开发应用经历了户用模式、中小型沼气工程和大型沼气工程的发展阶段，在我国南方取得了良好的产业化应用效果。然而，在我国北方寒冷地区，各种沼气应用技术受低温影响，致使厌氧发酵系统运行不稳定，产气率低，极大制约了其推广与应用。

高寒地区沼气发酵系统难以稳定运行，根本原因是低温或温度震荡导致沼气发酵微生物代谢能力降低，尤其厌氧发酵装置仍依靠传统工程经验设计与运行，结构简单、管理粗放，未能提供适宜的厌氧消化微环境。为克服上述问题，近年来开发了一系列保温发酵罐、辅助增温设备，以及多种嗜低温厌氧菌、沼气发酵促进剂等技术措施，但仍存在沼气工程冬季运行与工艺调控上无法保障高效稳定的沼气产率的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种解决上述低温状态下沼气产率低且产率不稳定的问题的智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统及工艺，结构设计合理、操作简单，基于生物相分离技术，准确控制系统进、出料有机负荷、温度、机械搅拌及沼液回流负荷等运行参数，实现有机废弃物低温高效沼气的制备。

本发明的技术方案是：

一种智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统，包括水解酸化相发酵装置、产甲烷相发酵装置和PLC智能控制器，其特征在于：所述水解酸化相发酵装置和产甲烷相发酵装置之间设置酸化物料储存固液分离装置，所述酸化物料储存固液分离装置下部设有酸化液进料口，上部设有酸化液出料口，底部设有残渣出料口，所述酸化液进料口与水解酸化相发酵装置的出料口之间设有连接管路并在该连接管路上设有酸化液进料泵，所述残渣出料口与水解酸化相发酵装置的进料口之间设有连接管路并在该连接管路上设有残渣回流泵，所述酸化液出料口与产甲烷相发酵装置的进料口之间设有连接管路并在该连接管路上设有产甲烷相进料泵，所述水解酸化相发酵装置、酸化物料储存固液分离装置和产甲烷相发酵装置顶部均设有出气口，所述出气口利用管线与集气罐连接，所述集气罐另连接气体流量计。

上述的智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统，所述水解酸化相发酵装置、酸化物料储存固液分离装置与产甲烷相发酵装置的体积比为2-4：1：1。

上述的智能控制两相厌氧生物膜沼气发酵系统，所述水解酸化相发酵装置采用双层螺旋连续搅拌釜式装置，其底部设有进料口且该进料口采用三通电磁阀，除与水解酸化相发酵装置直接相连的端口外，其中一个进料端口外侧利用管线连接有机废弃物进料泵，另一个进料端口外侧与所述残渣回流泵所在连接管路相连，所述PLC智能控制器通过控制有机废弃物进料泵和残渣回流泵调整进料负荷与沉渣回料负荷，所述水解酸化相发酵装置的上部设有出料口，所述水解酸化相发酵装置内部设置双层螺旋电动搅拌器、热电偶加热器、温度传感器、pH计及氧化还原电位计。