專利名稱：一種廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置及固態(tài)發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄物處理利用領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置及固態(tài)發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)是世界上垃圾包褓最沉重的國(guó)家之一。目前，全國(guó)城市垃圾堆放總量高達(dá)70億噸，而且產(chǎn)生量每年以約8. 98%速度遞增。全國(guó)600多座大中城市中，有70%被垃圾所包圍。中國(guó)僅“城市垃圾”的年產(chǎn)量就近I. 5億噸，這些城市垃圾絕大部分是露天堆放。垃圾在腐化過程中，產(chǎn)生大量熱能，主要是氨、甲烷和硫化氫等有害氣體，濃度過高形成惡臭，嚴(yán)重污染大氣，散發(fā)熱量，從空中包圍城市。由于堆放垃圾發(fā)酵，產(chǎn)生甲烷氣體，垃圾會(huì)發(fā)生自燃、自爆現(xiàn)象。它不僅影響城市景觀，同時(shí)污染了大氣、水和土壌，對(duì)城鎮(zhèn)居民的健康構(gòu)成威 脅，垃圾已成為城市發(fā)展中的棘手問題。垃圾不僅造成公害，更是資源的巨大浪費(fèi)。每年年產(chǎn)I. 5億噸的城市垃圾中，被丟棄的“可再生資源”價(jià)值高達(dá)250億元！北京市現(xiàn)日產(chǎn)垃圾13000噸，全年生產(chǎn)495萬噸，而且每年將以8%的速度遞增。中國(guó)目前處理生活垃圾的方法除露天堆放外，還有衛(wèi)生填埋，這種方法避免了露天堆放產(chǎn)生的問題，其缺點(diǎn)是建填埋場(chǎng)占地面積大；使用時(shí)間相對(duì)較短，為十年左右；造價(jià)高，垃圾中可回收利用的資源浪費(fèi)了。再是焚燒，焚燒雖然使垃圾體積縮小50% 95%，但也燒掉了可回收的資源，同時(shí)釋放出有毒氣體，如ニ惡英、硫氮化合物等，并產(chǎn)生有毒有害爐渣和灰塵。第四種是堆肥，這種方法需要人們將有機(jī)垃圾與其它垃圾分開才行，它具有很好的發(fā)展前景。當(dāng)前大量未經(jīng)分類就填埋或焚燒垃圾，既是對(duì)資源的巨大浪費(fèi)，又會(huì)產(chǎn)生二次污染。エ業(yè)纖維質(zhì)發(fā)酵糟渣具有量大、集中的特點(diǎn)，這些糟渣富含纖維素，是集中的資源。2008年我國(guó)白酒糟產(chǎn)量1500萬噸、醋糟800萬噸，但是這些糟渣呈現(xiàn)酸性或者堿性，是嚴(yán)重的環(huán)境污染源。廢棄物固態(tài)發(fā)酵處理過程可以在常溫、常壓下操作，生產(chǎn)可用沼氣，充分利用廢棄物中的纖維素、木質(zhì)素、蛋白和糖類等有用組分，大大減小廢棄物的體積，與化工熱處理、填埋、焚燒發(fā)電等耦合，實(shí)現(xiàn)廢棄物綜合利用和治理。固態(tài)發(fā)酵過程，按照培養(yǎng)基和處理過程，可以分為靜止發(fā)酵和動(dòng)態(tài)發(fā)酵。其中靜止發(fā)酵過程存在傳熱傳質(zhì)性能差，發(fā)酵過程不均勻等缺陷；而動(dòng)態(tài)發(fā)酵仍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及滅菌、清洗存在死角等問題。固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器分為轉(zhuǎn)鼓式、木盒式、加蓋盤式、垂直培養(yǎng)盒式、傾斜接種盒式、淺盤式、傳送帶式、圓柱式和混合式等。現(xiàn)在生產(chǎn)所用的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器還是傳統(tǒng)的淺盤式和厚層通風(fēng)層式的裝置，規(guī)模較大的是隧道窯連續(xù)淺盤發(fā)酵，均為靜態(tài)類型，這種類型的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器存在傳質(zhì)、傳熱性能差，發(fā)酵不均勻等缺陷。固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器的發(fā)展方向是利用化工的三傳一反，強(qiáng)化發(fā)酵過程中的傳熱和傳質(zhì)，因此，動(dòng)態(tài)發(fā)酵是固態(tài)發(fā)酵的發(fā)展方向。但是，報(bào)道最多的動(dòng)態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器——轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，限制了其エ業(yè)應(yīng)用。其他類型的密閉動(dòng)態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，不能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
采用固態(tài)發(fā)酵處理廢棄物可以充分利用其中的有用組分，實(shí)現(xiàn)廢棄物綜合利用和減量排放的目的，但傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵過程和發(fā)酵反應(yīng)器的開發(fā)在取得顯著進(jìn)步的同時(shí)，固態(tài)發(fā)酵過程操作繁雜、勞動(dòng)量大等問題依然是制約固態(tài)發(fā)酵放大和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵，主要原因是固態(tài)發(fā)酵過程間歇操作，裝卸勞動(dòng)強(qiáng)度大。如果能實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程中連續(xù)進(jìn)料和出料，可以大大提高發(fā)酵的效率(CN200610114377. 5 ；CN201110034380. 7 ；CN201110034320. 5)?，F(xiàn)有的連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置存在放大生產(chǎn)后，發(fā)酵底物與菌種混合不均勻，發(fā)酵底物在發(fā)酵罐內(nèi)分布不均等問題，嚴(yán)重降低了發(fā)酵生產(chǎn)效率。另外，固態(tài)發(fā)酵過程缺乏エ藝集成，在廢棄物固態(tài)發(fā)酵過程中仍存在很多發(fā)酵殘?jiān)?，需要進(jìn)ー步處理，因此開發(fā)生物、化工耦合エ藝可以大幅降低固態(tài)發(fā)酵過程操作費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在干，為解決上述問題而提供一種系統(tǒng)可控性強(qiáng)、能連續(xù)操作、可以
通過折流板強(qiáng)化傳熱將微生物催化劑與廢棄物均勻混合的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置及固態(tài)發(fā)酵方法。本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，包括混合罐4及其下方的發(fā)酵罐5，所述混合罐4的上部設(shè)有菌種入口 6與入料ロ 10 ;所述混合罐4內(nèi)部位于菌種入口 6與入料ロ10下方設(shè)置有若干折流板1，所述折流板I從兩側(cè)向下交錯(cuò)傾斜，且均伸過中心線；所述的混合罐4與發(fā)酵罐5之間有ー過渡部，該過渡部?jī)?nèi)設(shè)置有分流器2 ；所述發(fā)酵罐5反應(yīng)區(qū)內(nèi)部沿軸向設(shè)置有若干均勻分布的間隔板3，將發(fā)酵罐5中部反應(yīng)區(qū)分成若干等體積區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，所述混合罐4，形狀優(yōu)選但不限于圓柱體或長(zhǎng)方體，所述發(fā)酵罐5，形狀優(yōu)選但不限于圓柱體或長(zhǎng)方體。二者的組合方式也并不限于圓柱體與圓柱體組合或長(zhǎng)方體與長(zhǎng)方體組合。本發(fā)明所用的折流板為不銹鋼的材質(zhì)，與混合罐器壁的角度為30° 70°，其目的就是增大廢棄物和菌種混合幾率，促進(jìn)廢棄物均勻接種，另一方面，也保證接種的廢棄物順利進(jìn)入分流器上。本發(fā)明所用分流器采用不銹鋼的材質(zhì)，主要特點(diǎn)就是將均勻接種的廢棄物均勻分配到反應(yīng)罐的各個(gè)區(qū)間。本發(fā)明所用間隔采用不銹鋼的材質(zhì)，主要特點(diǎn)就是將反應(yīng)罐分割成不同的區(qū)域，保證反應(yīng)過程傳熱、傳質(zhì)均勻，其高度和反應(yīng)罐高度一致。根據(jù)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，所述間隔板3與發(fā)酵罐5中部反應(yīng)區(qū)高度相同。根據(jù)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，所述發(fā)酵罐5底部設(shè)有閥門8用于排出濾液，發(fā)酵罐5底部側(cè)面開ロ連接出料管道12，所述出料管道12—端設(shè)置有開ロ向下的固體產(chǎn)物出ロ 9，固體產(chǎn)物出ロ 9側(cè)壁開ロ通過入料管道7與混合罐4的入料ロ 10相通。一種基于上述廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置的固態(tài)發(fā)酵方法，包括以下步驟I)將廢棄物經(jīng)入料管道由入料ロ加入混合罐內(nèi)，同時(shí)將微生物催化劑由菌種入口加入混合罐內(nèi)，廢棄物與微生物催化劑經(jīng)由折流板作用均勻混合；2)將混合均勻的廢棄物與微生物催化劑混合物經(jīng)分流器均勻加入到發(fā)酵罐中部反應(yīng)區(qū)，廢棄物與微生物催化劑混合物在發(fā)酵罐內(nèi)被間隔板分成若干等份，在發(fā)酵罐內(nèi)均勻厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣；3)將一部分發(fā)酵固體產(chǎn)物經(jīng)由出料管道和入料管道返回混合罐，另一部分發(fā)酵固體產(chǎn)物由固體產(chǎn)物出口排出。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法，發(fā)酵后的濾液經(jīng)菌種入口返回混合罐。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法，所述廢棄物為纖維素發(fā)酵糟渣、城市生活垃圾、餐廚垃圾或農(nóng)業(yè)廢棄物中的ー種或多種。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法，優(yōu)選地，所述微生物催化劑菌種為富集的厭氧產(chǎn)甲烷微生物菌群，細(xì)胞濃度為I 50g干細(xì)胞/し所述厭氧產(chǎn)甲烷微生物菌群就是在厭氧污泥、下水道污泥等篩選富集的能在無氧條件下講有機(jī)質(zhì)如城市垃圾、園林垃圾等轉(zhuǎn)化為甲烷的微生物菌群。 根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法，所述微生物催化劑質(zhì)量為廢棄物質(zhì)量的2% 20%。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法，所述厭氧發(fā)酵的溫度為30 50°C，發(fā)酵時(shí)間為5 30天，發(fā)酵壓カ為常壓 2Mpa。根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)發(fā)酵方法,其中，返回混合罐發(fā)酵固體產(chǎn)物占總發(fā)酵固體產(chǎn)物的5% 30%，因發(fā)酵產(chǎn)物中含有發(fā)酵菌群，所以將部分發(fā)酵產(chǎn)物返回混合池不僅可以提高廢棄物利用率，而且可以提高固態(tài)發(fā)酵效率，縮短微生物處理時(shí)間。本發(fā)明通過折流板、分流器實(shí)現(xiàn)均勻接種的同時(shí)，通過間隔板強(qiáng)化熱量、質(zhì)量的傳遞，將發(fā)酵罐均勻分成若干小的反應(yīng)空間，使底物均勻發(fā)酵，加快了發(fā)酵速度，強(qiáng)化廢棄物固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)過程，實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作和過程集成的固態(tài)發(fā)酵エ藝和反應(yīng)器，解決了固態(tài)發(fā)酵操作繁雜、勞動(dòng)量大的問題，有利于固態(tài)發(fā)酵的放大和生產(chǎn)應(yīng)用。具體地，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I.無固體廢棄物翻動(dòng)裝置，由折流板、間隔板達(dá)到傳熱與傳質(zhì)，達(dá)到混合微生物催化劑與固體廢棄物的目的。2.裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于密封，易于エ業(yè)放大。3.通過輸送過程與混合罐連接，實(shí)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵過程的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。4.通過微生物發(fā)酵過程，充分利用其中的有用組分，實(shí)現(xiàn)廢棄物高值化分級(jí)利用，減小廢棄物的體積。5.通過與熱處理、填埋或焚燒發(fā)電等化工過程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廢棄物無害化處理。


圖I本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖(混合罐與發(fā)酵罐中部反應(yīng)區(qū)為圓柱體)。圖2本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置的發(fā)酵罐反應(yīng)區(qū)俯視切面圖。圖3本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖(雙發(fā)酵罐底部)。圖4本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖(混合罐與發(fā)酵罐中部反應(yīng)區(qū)為正長(zhǎng)方體)。附圖標(biāo)識(shí)I、折流板2、分離器 3、間隔板4、混合罐
5、發(fā)酵罐6、菌種入口 7、入料管道 8、閥門9、固體產(chǎn)物出口 10、入料ロ 11、氣體出口 12、出料管道
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置及固態(tài)發(fā)酵方法作進(jìn)ー步說明。如圖1-4所示，將廢棄物經(jīng)入料管道7由入料ロ 10加入混合罐4內(nèi)，同時(shí)將微生物催化劑由菌種入口 6加入混合罐4內(nèi)，廢棄物與微生物催化劑經(jīng)由折流板I作用均勻混合。將混合均勻的廢棄物與微生物催化劑混合物經(jīng)分流器2均勻加入到發(fā)酵罐5中部反應(yīng)區(qū)，廢棄物與微生物催化劑混合物在發(fā)酵罐5內(nèi)被間隔板3分成若干等份(圖2)，在發(fā)酵罐5內(nèi)均勻厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，厭氧發(fā)酵的溫度為30 50°C，發(fā)酵時(shí)間為5 30天，發(fā)酵壓
カ為常壓 2Mpa。所產(chǎn)沼氣經(jīng)氣體出ロ 11排出。將5% 30%的發(fā)酵固體產(chǎn)物經(jīng)由出料管道12和入料管道7返回混合罐，其余發(fā)酵固體產(chǎn)物由固體產(chǎn)物出ロ 9排出。將發(fā)酵產(chǎn)濾液經(jīng)閥門8回收，由菌種入口 6返回混合罐。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，針對(duì)中式小型反應(yīng)器，優(yōu)選地，所述混合罐4和發(fā)酵罐5的中部反應(yīng)區(qū)均為圓柱體；所述的過渡部為圓臺(tái)形，所述分流器2為圓錐體，其頂部位于混合罐4底部?jī)?nèi)；所述發(fā)酵罐5的底部為倒圓錐體結(jié)構(gòu)，其中部反應(yīng)區(qū)內(nèi)部沿軸向設(shè)置有若干呈射線狀均勻分布的間隔板3。該優(yōu)選技術(shù)方案，在反應(yīng)器處理量部減小的條件下，分割成不同的部分，促進(jìn)熱量和物質(zhì)的傳遞，實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)酵，提高發(fā)酵效率。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，針對(duì)中式、示范等小型裝置，優(yōu)選地，所述混合罐4為圓柱體；所述發(fā)酵罐5頂部為底面長(zhǎng)方形的臺(tái)體，中部反應(yīng)區(qū)為長(zhǎng)方體，底部為并聯(lián)的兩個(gè)倒圓錐體結(jié)構(gòu)，共用同一閥門與出料管道，其中部反應(yīng)區(qū)內(nèi)部沿軸向平行設(shè)置有若干均勻分布的間隔板3。該優(yōu)選技術(shù)方案，在反應(yīng)器處理量部減小的條件下，分割成不同的部分，促進(jìn)熱量和物質(zhì)的傳遞，實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)酵，提高發(fā)酵效率，采用2個(gè)產(chǎn)物出口易于將發(fā)酵產(chǎn)物排出。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，針對(duì)エ業(yè)化大型裝置，優(yōu)選地，所述混合罐4和發(fā)酵罐5的中部反應(yīng)區(qū)均為長(zhǎng)方體；所述的過渡部為正錐臺(tái)；所述的發(fā)酵罐5的底部為倒正錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，其中部反應(yīng)區(qū)內(nèi)部沿軸向平行設(shè)置有若干均勻分布的間隔板3。該優(yōu)選技術(shù)方案，在反應(yīng)器處理量部減小的條件下，分割成不同的部分，促進(jìn)熱量和物質(zhì)的傳遞，實(shí)現(xiàn)均勻發(fā)酵，提高發(fā)酵效率，采用方形反應(yīng)器易于エ業(yè)放大。所述的過渡部分流器2下方設(shè)有若干與間隔板3相連的擋板。上述廢棄物為纖維素發(fā)酵糟渣、城市生活垃圾、餐廚垃圾或農(nóng)業(yè)廢棄物中的ー種或多種。上述微生物催化劑的菌種為富集的活性厭氧污泥微生物，細(xì)胞濃度為I 50g干細(xì)胞/し上述微生物催化劑為廢棄物質(zhì)量的2% 20%。實(shí)施例I微生物催化劑的培養(yǎng)微生物催化劑菌種是富集的厭氧產(chǎn)甲烷微生物菌群，培養(yǎng)溫度37°C，培養(yǎng)環(huán)境為厭氧，培養(yǎng)時(shí)間是25天。培養(yǎng)所需培養(yǎng)基配方為(g/L)IK2HPO4O. 4，KH2PO4O. 4，NH4Cll. 0，MgCl2L 0，酵母浸提物I. 0，半胱氨酸0. 5。0. 1%刃天青2. OmL，微量元素溶液10. OmL，維生素溶液10. OmL0上述微量元素溶液的組成為(g/L):MgS04 7H203. 0，CoCl2O. 1，MnSO4 2H200 5，CaCl2 2H200. LZnSO4 *7H200. I,NaCll. 0, FeSO4 7H200. I, CuSO4 5H200. 01，KAl (SO4)2O. 01，H3BO3O. 01，NaMoO4 2H200. 01。上述維生素溶液的組成為(mg/L):硫胺素(B1) 5. 0，泛酸鈣5. 0，核黃素(B2) 5. 0，生物素2. 0，葉酸2. 0，BI :0. 1，煙酸5. 0，對(duì)氨基苯甲酸5. 0，硫辛酸5. O。微量元素溶液和維生素溶液配好后用0. 22 m微孔過濾膜過濾除菌，放入4°C冰箱待用。
實(shí)施例2廚余垃圾微生物厭氧處理產(chǎn)沼氣首先將收集的廚余垃圾擠壓，除去其中的大部分水分，將上述實(shí)施例I中培養(yǎng)的微生物催化劑，通過高速離心機(jī)離心濃縮，將0. Ikg濃度為25g干細(xì)胞/L的微生物催化劑與5kg擠壓的廚余垃圾充分混合，在圓形固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中發(fā)酵，反應(yīng)器由內(nèi)構(gòu)件分為6等分，發(fā)酵溫度37°C，發(fā)酵時(shí)間18天，發(fā)酵的壓カ常壓，將發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離，產(chǎn)沼氣52. 3升。實(shí)施例3厭氧發(fā)酵白酒糟生產(chǎn)沼氣將上述實(shí)施例I中培養(yǎng)的微生物催化劑，通過高速離心機(jī)離心濃縮，備用。安裝一定的速率進(jìn)入固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器，與一定速率的微生物菌種通過折流板混合均勻，微生物催化劑的濃度為Ig干細(xì)胞/L，質(zhì)量為2kg，白酒糟的量為10kg，在方形固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中發(fā)酵，方形反應(yīng)器由內(nèi)構(gòu)件間隔成8等分，發(fā)酵溫度37°C，發(fā)酵時(shí)間30天，發(fā)酵的壓カ常壓，將發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離，收集氣體體積150L，最后得到發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量為3kg，實(shí)現(xiàn)體積減小。實(shí)施例4廚余垃圾與城市生活垃圾混合固態(tài)發(fā)酵首先將收集的廚余垃圾擠壓，除去其中的大部分水分，在混合池中將擠壓的廚余垃圾和城市生活垃圾按照I: I的比例混合均勻；將上述實(shí)施例I中培養(yǎng)的微生物催化劑，通過高速離心機(jī)離心濃縮，將2kg濃度為25g干細(xì)胞/L的微生物催化劑與IOkg擠壓的廚余垃圾與生活垃圾混合物通過折流板混合，在固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中發(fā)酵，發(fā)酵溫度30°C，發(fā)酵時(shí)間20天，發(fā)酵的壓カ常壓，將發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離，收集發(fā)酵氣體，發(fā)酵結(jié)束后，將一部分產(chǎn)物循環(huán)回混合池作為發(fā)酵的菌種，另一部分填埋。實(shí)施例5固態(tài)發(fā)酵酒糟和城市生活垃圾混合物首先將收集的城市生活垃圾分類，除去其中的金屬物質(zhì)、塑料和石塊等，在混合池中將新鮮酒糟和城市生活垃圾按照1:2的比例混合均勻；將上述實(shí)施例I中培養(yǎng)的微生物催化劑，通過高速離心機(jī)離心濃縮，將0. 18kg濃度為25g干細(xì)胞/L的微生物催化劑與9kg混合的廢棄物通過折流板混合，在固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中發(fā)酵，發(fā)酵溫度37°C，發(fā)酵時(shí)間15天，發(fā)酵的壓カ2Mpa，將發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行分離，收集發(fā)酵氣體，發(fā)酵結(jié)束后，將一部分產(chǎn)物循環(huán)回混合池作為發(fā)酵的菌種，另一部分填埋處理。
權(quán)利要求
1.一種廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，包括混合罐(4)及其下方的發(fā)酵罐(5)，其特征在于，所述混合罐(4)的上部設(shè)有菌種入口(6)與入料ロ(10);所述混合罐(4)內(nèi)部位于菌種入口(6)與入料ロ(10)下方設(shè)置有若干折流板(1)，所述折流板(I)從兩側(cè)向下交錯(cuò)傾斜,且均伸過中心線； 所述的混合罐(4)與發(fā)酵罐(5)之間有ー過渡部，該過渡部?jī)?nèi)設(shè)置有分流器(2); 所述發(fā)酵罐(5)反應(yīng)區(qū)內(nèi)部沿軸向設(shè)置有若干均勻分布的間隔板(3)，將發(fā)酵罐(5)中部反應(yīng)區(qū)分成若干等體積區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，其特征在于，所述混合罐(4)為圓柱體或長(zhǎng)方體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，其特征在于，所述發(fā)酵罐(5)為圓柱體或長(zhǎng)方體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，其特征在于，所述間隔板(3)與發(fā)酵罐(5)中部反應(yīng)區(qū)高度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，其特征在于，所述發(fā)酵罐(5)底部設(shè)有閥門(8)用于排出濾液，發(fā)酵罐(5)底部側(cè)面開ロ連接出料管道(12)，所述出料管道(12) —端設(shè)置有開ロ向下的固體產(chǎn)物出口(9)，固體產(chǎn)物出口(9)側(cè)壁開ロ通過入料管道(7)與混合罐(4)的入料ロ(10)相通。
6.ー種基于權(quán)利要求I所述廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置的固態(tài)發(fā)酵方法，包括以下步驟 1)將廢棄物經(jīng)入料管道由入料ロ加入混合罐內(nèi)，同時(shí)將微生物催化劑由菌種入口加入混合罐內(nèi)，廢棄物與微生物催化劑經(jīng)由折流板作用均勻混合； 2)將混合均勻的廢棄物與微生物催化劑混合物經(jīng)分流器均勻加入到發(fā)酵罐中部反應(yīng)區(qū)，廢棄物與微生物催化劑混合物在發(fā)酵罐內(nèi)被間隔板分成若干等份，在發(fā)酵罐內(nèi)均勻厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣； 3)將發(fā)酵后的一部分發(fā)酵固體產(chǎn)物經(jīng)由出料管道和入料管道返回混合罐，另一部分發(fā)酵固體產(chǎn)物由固體產(chǎn)物出口排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于，發(fā)酵后的濾液經(jīng)菌種入口返回混合罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于，所述廢棄物為纖維素發(fā)酵糟渣、城市生活垃圾、餐廚垃圾或農(nóng)業(yè)廢棄物中的ー種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在干，所述微生物厭氧產(chǎn)甲烷微生物菌群。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于，所述微生物催化劑中細(xì)胞濃度為I 50g干細(xì)胞/し
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于，所述微生物催化劑質(zhì)量為廢棄物質(zhì)量的2% 20%。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于，所述厭氧發(fā)酵的溫度為30 50°C，發(fā)酵時(shí)間為5 30天，發(fā)酵壓カ為常壓 2Mpa。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)發(fā)酵方法，其特征在于，返回混合罐發(fā)酵固體產(chǎn)物占總發(fā)酵固體產(chǎn)物 的5% 30%。
全文摘要
我本發(fā)明涉及廢棄物處理利用領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置及固態(tài)發(fā)酵方法。本發(fā)明的廢棄物連續(xù)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)裝置，包括混合罐(4)及其下方的發(fā)酵罐(5)，所述混合罐(4)的上部設(shè)有菌種入口(6)與入料口(10)；所述混合罐(4)內(nèi)部位于菌種入口(6)與入料口(10)下方設(shè)置有若干折流板(1)，所述折流板(1)從兩側(cè)向下交錯(cuò)傾斜，且均伸過中心線。本發(fā)明通過折流板、分流器實(shí)現(xiàn)均勻接種的同時(shí)，通過間隔板強(qiáng)化熱量、質(zhì)量的傳遞，將發(fā)酵罐均勻分成若干小的反應(yīng)空間，使底物均勻發(fā)酵，加快了發(fā)酵速度，強(qiáng)化廢棄物固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)過程有利于固態(tài)發(fā)酵的放大和生產(chǎn)應(yīng)用。
文檔編號(hào)C12M1/107GK102776123SQ20121024416
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者張光義, 李望良, 汪印, 許光文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所