一种用于餐厨垃圾湿式厌氧制沼气的设备

摘要

本发明公开了一种用于餐厨垃圾湿式厌氧制沼气的设备，属于厌氧消化罐领域。它包括发酵罐体、均匀布料系统、均匀出料系统、搅拌及破渣系统、热平衡系统、排砂排渣系统、沼气收集系统。通过各系统相互配合，使得厌氧消化罐耐冲击负荷；不易出现浮渣、结壳、堵塞，气体溢出顺畅，发酵罐体底部无砂子积聚；发酵罐体内物料和温度分布均匀；产沼效率高；检修维护方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于餐厨垃圾湿式厌氧制沼气的设备，属于厌氧消化罐领域。

背景技术

目前，国内外餐厨垃圾处理工艺主要有填埋、焚烧、厌氧发酵、好氧堆肥、直接烘干制饲料、热解和微生物处理技术等几种。相对于其他处理技术，餐厨垃圾厌氧发酵处理技术成熟, 设备可靠，投入产出比最佳, 能适应餐厨垃圾特性, 满足环境保护要求，符合我国循环经济的原则及节能减排的要求。

虽然厌氧发酵产沼存在以上优点，使其成为餐厨处理的一大主流工艺，但是国内多地区的实践表明，由于国内垃圾不分类的现状，导致餐厨垃圾成分复杂，预处理分选不容易彻底。普通的厌氧发酵罐存在不耐冲击负荷、浮渣、结壳、堵塞、气体溢出不畅、罐底部砂子积聚，同时有些发酵罐存在罐内物料分布不均、罐内温度分布不均及短流，产沼效率不高等缺点，这大大影响了厌氧产沼的效率及运行稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种用于餐厨垃圾湿式厌氧制沼气的设备，它解决了普通的厌氧发酵罐存在不耐冲击负荷，易出现浮渣、结壳、堵塞、气体溢出不畅、罐底部砂子积聚，同时有些发酵罐存在罐内物料分布不均，罐内温度分布不均及短流，产沼效率不高等问题。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种用于餐厨垃圾湿式厌氧制沼气的设备，它包括发酵罐体、均匀布料系统、均匀出料系统、搅拌及破渣系统、热平衡系统、排砂排渣系统、沼气收集系统，

所述发酵罐体由底部的发酵罐锥底，中部的发酵罐侧壁，上部的发酵罐拱顶密封连接而成，

所述均匀布料系统包括进料管、分配器、均布进料支管、均布进料支管高压冲洗阀，所述进料管连接分配器，分配器连接多个均布进料支管，所述均布进料支管的喷头沿同一个圆周切线方向均匀分布在发酵罐体内底部，每根均布进料支管都设有均布进料支管高压冲洗阀，

所述均匀出料系统包括出料环形主管、均布出水支管、厌氧罐出水主管、备用出水主管、平衡器、平衡器溢流出水管、出料尾气收集管，所述出料环形主管设在发酵罐体内上部，出料环形主管上设有若干垂直朝上的喇叭口均布出水支管，均布出水支管的喇叭口低于发酵罐体内液面高度，出料环形主管分别通过厌氧罐出水主管和备用出水主管与平衡器下部连通，所述平衡器上部高于均布出水支管的喇叭口位置设有平衡器溢流出水管，平衡器溢流出水管与沼液罐连通，平衡器顶部设有出料尾气收集管，

所述搅拌及破渣系统包括侧入式搅拌器、循环泵、回流喷淋管、循环主管、沼液循环支管，所述侧入式搅拌器安装在发酵罐侧壁下部，所述循环泵一端通过循环主管与平衡器底部相连，另一端通过循环主管分别与回流喷淋管和沼液循环支管相连，回流喷淋管通过多个回流喷淋支管与发酵罐体顶部连通，每个回流喷淋支管上设有沼气阀门，沼液循环支管连接分配器，

所述热平衡系统包括列管式换热器、热交换沼液循环管、在线温度计、石棉保温层，所述热交换沼液循环管将列管式换热器并联接入沼液循环支管两端，所述列管式换热器通入蒸汽加热，通入冷却水降温，所述在线温度计设在发酵罐侧壁，所述发酵罐体设有石棉保温层，

所述排砂排渣系统包括均布排渣支管、锥底中心排渣管、排渣主管、排渣泵、排渣冲洗阀，所述均布排渣支管管口处于同一个圆周上均匀分布在发酵罐锥底各处，所述锥底中心排渣管管口位于发酵罐锥底中心，所述均布排渣支管和锥底中心排渣管均与排渣主管连通，排渣主管与排渣泵连通，均布排渣支管和锥底中心排渣管末端设有排渣冲洗阀，

所述沼气收集系统包括沼气收集主管、旋沫分离器、沼气输送管、沼气直排管、泡沫回流管、沼气微压机、沼气水封罐排空管，所述沼气收集主管将发酵罐拱顶与旋沫分离器上的进气口连通，所述旋沫分离器顶部与沼气输送管连通，底部连接泡沫回流管，泡沫回流管伸入发酵罐体内部的液面以下位置，所述沼气直排管设在发酵罐拱顶上，所述沼气微压机设置在沼气输送管上，所述沼气水封罐排空管与出料尾气收集管连通，沼气水封罐排空管上部开口，下部设有沼气水封罐，所述沼气输送管分成两路，一路输送到储存系统，另一路通过支管伸入沼气水封罐液面以下，沼气水封罐作为沼气压力过大时排气、卸压通道。

作为优选实例，所述发酵罐侧壁设有取样管。

作为优选实例，所述发酵罐侧壁底部和发酵罐拱顶上设有检修人孔。

本发明的有益效果是：通过各系统相互配合，使得厌氧消化罐耐冲击负荷；不易出现浮渣、结壳、堵塞，气体溢出顺畅，发酵罐体底部无砂子积聚；发酵罐体内物料和温度分布均匀；产沼效率高；检修维护方便。

附图说明

图1为本发明的顶部的结构示意图；

图2为本发明的侧面的结构示意图；

图3为本发明的均匀布料系统的结构示意图；

图4为本发明的排砂排渣系统的结构示意图；

图5为本发明的均匀出料系统的结构示意图。

图中：发酵罐锥底1，发酵罐侧壁2，发酵罐拱顶3，进料管4，分配器5，均布进料支管6，均布进料支管高压冲洗阀7，出料环形主管8，均布出水支管9，厌氧罐出水主管10，备用出水主管11，平衡器12，平衡器溢流出水管13，出料尾气收集管14，侧入式搅拌器15，循环泵16，回流喷淋管17，循环主管18，沼液循环支管19，列管式换热器20，热交换沼液循环管21，在线温度计22，石棉保温层23，均布排渣支管24，锥底中心排渣管25，排渣泵26，排渣冲洗阀27，沼气收集主管28，旋沫分离器29，沼气输送管30，沼气直排管31，泡沫回流管32，沼气微压机33，取样管34，检修人孔35，回流喷淋支管36，排渣主管37，沼气水封罐排空管38，沼气水封罐39。

具体实施方式

为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-图5所示，一种用于餐厨垃圾湿式厌氧制沼气的设备，它包括发酵罐体、均匀布料系统、均匀出料系统、搅拌及破渣系统、热平衡系统、排砂排渣系统、沼气收集系统，

发酵罐体由底部的发酵罐锥底1，中部的发酵罐侧壁2，上部的发酵罐拱顶3密封连接而成，

均匀布料系统包括进料管4、分配器5、均布进料支管6、均布进料支管高压冲洗阀7，进料管4连接分配器5，分配器5连接多个均布进料支管6，均布进料支管6的喷头沿同一个圆周切线方向均匀分布在发酵罐体内底部，每根均布进料支管6都设有均布进料支管高压冲洗阀7，

均匀出料系统包括出料环形主管8、均布出水支管9、厌氧罐出水主管10、备用出水主管11、平衡器12、平衡器溢流出水管13、出料尾气收集管14，出料环形主管8设在发酵罐体内上部，出料环形主管8上设有若干垂直朝上的喇叭口均布出水支管9，均布出水支管9的喇叭口低于发酵罐体内液面高度，出料环形主管8分别通过厌氧罐出水主管10和备用出水主管11与平衡器12下部连通，平衡器12上部高于均布出水支管9的喇叭口位置设有平衡器溢流出水管13，平衡器溢流出水管13与沼液罐连通，平衡器12顶部设有出料尾气收集管14，

搅拌及破渣系统包括侧入式搅拌器15、循环泵16、回流喷淋管17、回流喷淋支管36、循环主管18、沼液循环支管19，侧入式搅拌器15安装在发酵罐侧壁2下部，循环泵16一端通过循环主管18与平衡器12底部相连，另一端通过循环主管18分别与回流喷淋管17和沼液循环支管19相连，回流喷淋管17通过多个回流喷淋支管36与发酵罐体顶部连通，每个回流喷淋支管36上设有沼气阀门，沼液循环支管19连接分配器5，

热平衡系统包括列管式换热器20、热交换沼液循环管21、在线温度计22、石棉保温层23，热交换沼液循环管21将列管式换热器20并联接入沼液循环支管19两端，列管式换热器20通入蒸汽加热，通入冷却水降温，在线温度计22设在发酵罐侧壁2，发酵罐体设有石棉保温层23，

排砂排渣系统包括均布排渣支管24、锥底中心排渣管25、排渣主管37、排渣泵26、排渣冲洗阀27，均布排渣支管24管口处于同一个圆周上均匀分布在发酵罐锥底1各处，锥底中心排渣管25管口位于发酵罐锥底1中心，均布排渣支管24和锥底中心排渣管25均与排渣主管37连通，排渣主管37与排渣泵26连通，均布排渣支管24和锥底中心排渣管25末端设有排渣冲洗阀27，

沼气收集系统包括沼气收集主管28、旋沫分离器29、沼气输送管30、沼气直排管31、泡沫回流管32、沼气微压机33、沼气水封罐排空管38，沼气收集主管28将发酵罐拱顶3与旋沫分离器29上的进气口连通，旋沫分离器29顶部与沼气输送管30连通，底部连接泡沫回流管32，泡沫回流管32伸入发酵罐体内部的液面以下位置，沼气直排管31设在发酵罐拱顶3上，沼气微压机33设置在沼气输送管30上，沼气水封罐排空管38与出料尾气收集管14连通，沼气水封罐排空管38上部开口，下部设有沼气水封罐39，沼气输送管30分成两路，一路输送到储存系统，另一路通过支管伸入沼气水封罐39液面以下，沼气水封罐39作为沼气压力过大时排气、卸压通道。

发酵罐侧壁2设有取样管34。

发酵罐侧壁2底部和发酵罐拱顶3上设有检修人孔35。

工作原理：

在厌氧消化罐前端，餐厨垃圾经过初步分离制浆后形成均匀的有机质浆料，作为厌氧消化罐制沼气的原料。

均匀布料系统，有机质浆料从进料管4进入，由分配器5分配到多个均布进料支管6，使得每个均布进料支管6的喷头能够沿圆周切线方向均匀的将有机质浆料喷射在发酵罐体内，形成进料环流；均布进料支管6上设置的均布进料支管高压冲洗阀7，用于冲洗疏通堵塞的均布进料支管6，防止不进料时罐内物料倒流可能导致的均布进料支管6堵塞问题。

均匀出料系统，通过均匀布料系统向发酵罐体内进料，发酵罐体内液面上升，发酵后的上层的沼液和浮渣从液面以下的多个喇叭口均布出水支管9流入出料环形主管8，出料环形主管8分别通过厌氧罐出水主管10或备用出水主管11与平衡器12下部连通，防止堵塞，平衡器12内液面随之上升，当平衡器12中液面上升到平衡器溢流出水管13时，沼液和浮渣通过平衡器溢流出水管13流入沼液罐，一般情况下，设置平衡器溢流出水管13比均布出水支管9的喇叭口高0.5-1.5m；平衡器12顶部的出料尾气收集管14收集一些由沼液带出的沼气。

搅拌及破渣系统，在侧入式搅拌器15搅拌下，骤然增加的负荷可迅速为全罐混合液所分担，当混合效果不理想时可增开循环泵16，通过循环泵16抽取平衡器12中的浆料，输送至沼液循环支管19、分配器5、均布进料支管6回路，加强厌氧罐上下部料液的混合，这进一步增强了厌氧罐的耐冲击负荷能力，避免了局部酸化问题；循环泵16还可输送至发酵罐拱顶3的回流喷淋管17，防止发酵罐体顶部浮渣、结壳、堵塞。

热平衡系统，通过热交换沼液循环管21将列管式换热器20并联接入沼液循环支管19两端，列管式换热器20加热时通入蒸汽，冷却时通入冷却水，由在线温度计22测出发酵罐体内有机质浆料的实时温度，判断是否需要开启循环泵16和列管式换热器20，给有机质浆料加热或冷却；发酵罐体设有石棉保温层23，降低能耗，节能环保。

排砂排渣系统，有机质浆料发酵后剩余的沼渣落入发酵罐锥底1，通过排渣泵26从均布排渣支管24和锥底中心排渣管25排除发酵罐体；排渣冲洗阀27可以反向冲洗均布排渣支管24和锥底中心排渣管25，防止堵塞。

沼气收集系统，有机质浆料发酵生成的沼气从发酵罐拱顶3的沼气收集主管28收集并输送到旋沫分离器29上的进气口，旋沫分离器29中，在离心力作用下，沼气和水汽泡沫分离，沼气由旋沫分离器29顶部的沼气输送管30输送到沼气储气系统，水汽泡沫通过泡沫回流管32流回发酵罐体内部；发酵罐拱顶3的沼气直排管31作为沼气的一个出口，在后期厌氧罐检修、沼气预处理及存储系统存在问题时使用。沼气微压机33设置在沼气输送管30上，用于在线监测沼气管道压力，当罐内部沼气压力过大时，调压装置启动，防止超压，保护罐体，使沼气正常输送之下游单元；沼气水封罐排空管38与出料尾气收集管14连通，沼气水封罐排空管38上部开口，出料尾气收集管14收集到的尾气从沼气水封罐排空管38上部开口排出，下部设有沼气水封罐39，沼气输送管30分成两路，一路输送到储存系统，另一路通过支管伸入沼气水封罐39液面以下约30-40cm出，沼气水封罐39作为发酵罐体内沼气压力过大时排气、卸压通道。

发酵罐侧壁2设有取样管34，用于后期监测。

发酵罐侧壁2底部和发酵罐拱顶3上设有检修人孔35，方便检修维护。

通过各系统相互配合，使得厌氧消化罐耐冲击负荷；不易出现浮渣、结壳、堵塞，气体溢出顺畅，发酵罐体底部无砂子积聚；发酵罐体内物料和温度分布均匀；产沼效率高；检修维护方便。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。