本發(fā)明屬于廢棄物回收
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體地說，涉及一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵的工藝方法及其裝置。
背景技術(shù)：
：隨著我國城市化進(jìn)程加快、人口增加，污水處理建設(shè)力度加大，以餐廚垃圾、農(nóng)貿(mào)市場垃圾等生活垃圾和禽畜糞便、城市污泥為代表的有機(jī)固體廢棄物，其產(chǎn)量與日俱增，如何有效地對這些有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行“減量化、無害化、資源化”處理，避免對城市環(huán)境衛(wèi)生安全造成極大威脅，成為社會共同關(guān)注的問題。這些有機(jī)固廢中含有大量的有機(jī)質(zhì)、能源及營養(yǎng)物質(zhì)，適合進(jìn)行綜合資源化利用，厭氧消化因其能夠?qū)⒂袡C(jī)物減量化、無害化、穩(wěn)定化并從中回收或轉(zhuǎn)換能源的功效而得到廣泛應(yīng)用。其中，常見的處理方式是進(jìn)行濕式厭氧發(fā)酵。這種方式由于原料含固率很低、含水量高，易造成原料成分流失，有機(jī)質(zhì)濃度偏低，導(dǎo)致產(chǎn)氣率較低；發(fā)酵過程中會出現(xiàn)浮渣、沉淀以及發(fā)酵后產(chǎn)生大量液體等問題，導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，也增加了后期運(yùn)行處理費(fèi)用。同時，內(nèi)部能耗較大，導(dǎo)致設(shè)備容積增大，投資成本較高。而在實(shí)際處理這些有機(jī)固廢中，為降低運(yùn)輸成本，通常需要先對其進(jìn)行脫水，減小體積。而目前，針對高含固率有機(jī)固廢厭氧發(fā)酵的工程中發(fā)現(xiàn)，城市污泥有機(jī)質(zhì)含量低、氮含量高，餐廚、農(nóng)貿(mào)等生活垃圾發(fā)酵過程易發(fā)生酸抑制，流動性較差、傳熱傳質(zhì)不均勻，均導(dǎo)致它們厭氧發(fā)酵的效果并不理想。因此，如何解決實(shí)際過程中高含固率有機(jī)固廢的處理處置，是目前亟待解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵的工藝方法及其裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵的工藝方法，包括以下步驟：1)由生活垃圾、禽畜糞便和城市污泥組成的有機(jī)固體廢棄物通過進(jìn)料口連續(xù)進(jìn)入發(fā)酵罐本體內(nèi)，啟動攪拌電機(jī)和加熱裝置，攪拌軸在攪拌電機(jī)的驅(qū)動下帶動攪拌葉和攪拌齒對有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行間歇性攪拌；2)首先，所述發(fā)酵罐本體的內(nèi)部溫度升至T1℃時，有機(jī)固體廢棄物在T1℃下持續(xù)厭氧發(fā)酵D1天，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為5～8r/min；接著，增加攪拌電機(jī)間歇頻率，所述發(fā)酵罐本體的內(nèi)部溫度升至T2℃時，有機(jī)固體廢棄物在T2℃下持續(xù)厭氧發(fā)酵D2天，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為10～15r/min；然后，所述發(fā)酵罐本體的內(nèi)部溫度升至T3℃時，有機(jī)固體廢棄物在T3℃下持續(xù)厭氧發(fā)酵D3天，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為10～15r/min；最后，停止加熱，所述發(fā)酵罐本體的內(nèi)部溫度在D4天內(nèi)降至T4℃；3)沼氣通過氣體收集口從發(fā)酵罐本體流動至沼氣儲存柜進(jìn)行凈化回收，沼渣從出料口排出，污泥進(jìn)行干燥、粉碎以獲得粉狀的發(fā)酵物料，發(fā)酵物料經(jīng)過加工制得有機(jī)肥料或建筑材料或土壤改良劑；4)按步驟1)中有機(jī)固體廢棄物的50～80wt％向發(fā)酵罐本體內(nèi)加入新的有機(jī)固體廢棄物，還將20～30％VOL的沼渣回流至發(fā)酵罐本體內(nèi)，重復(fù)步驟2)至步驟3)，完成一個干式厭氧發(fā)酵周期。在上述步驟1)中，有機(jī)固體廢棄物的C/N為18～25，有機(jī)質(zhì)含量為80％，含固率為25～35％。在上述步驟2)中，所述攪拌軸每天攪拌時間8～12h；T1的取值范圍為33～37，D1的取值范圍為7～8；T2的取值范圍為52～55，D2的取值范圍為3～5；T3的取值為60，D3的取值范圍為8～9；T4的取值范圍為33～37，D4的取值范圍為2～3。本發(fā)明還提供一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵裝置，包括支架，所述支架上固定有發(fā)酵罐本體；所述發(fā)酵罐本體頂部設(shè)有料位計、溫度傳感器、進(jìn)料口、氣體收集口、安全閥口，所述發(fā)酵罐本體底部設(shè)有出料口；所述發(fā)酵罐本體內(nèi)部并列安裝有兩組攪拌軸，所述攪拌軸與設(shè)置在發(fā)酵罐本體外部一側(cè)的攪拌電機(jī)連接，所述攪拌軸上間隔固定有多個連接軸，所述連接軸在其頂端和中間位置分別設(shè)有攪拌葉片和攪拌齒，所述攪拌葉片的最高攪拌位置高于有機(jī)固體廢棄物的最高液位；所述發(fā)酵罐本體內(nèi)壁安裝有加熱裝置，所述加熱裝置為雙層伴熱管。在上述方案中，所述發(fā)酵罐本體為橢圓形罐體，其底部設(shè)置有可移動底盤。在上述方案中，所述氣體收集口內(nèi)設(shè)有三相分離器。實(shí)施本發(fā)明一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵的工藝方法及其裝置，具有以下有益效果：(1)本發(fā)明采用干式厭氧發(fā)酵工藝處理有機(jī)固體廢棄物，相比目前濕式厭氧發(fā)酵工藝，物料的含固率由7～10％提高到15～20％，可使反應(yīng)裝置容積減少30～70％，大大減少了占地面積和物料加熱能耗，可降低30～40％投資成本。(2)本發(fā)明對生活垃圾、禽畜糞便和城市污泥等有機(jī)固體廢棄物采用聯(lián)合干式厭氧發(fā)酵的方式，發(fā)酵底物的有機(jī)質(zhì)含量可提高30～40％，有利于促進(jìn)發(fā)酵效果，提高能源回收利用率。(3)本發(fā)明采用中溫、高溫交替間歇性的發(fā)酵方式，既能滿足大多數(shù)厭氧細(xì)菌在中溫條件下充分活動，提高接種效率；又能在高溫條件下繼續(xù)發(fā)酵，有助于厭氧發(fā)酵速率的提高，反應(yīng)充分，提高發(fā)酵性能，產(chǎn)氣量比傳統(tǒng)的單一中溫或高溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量提高10～15％。(4)本發(fā)明采用特殊設(shè)計的多組推流式攪拌裝置，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制中高溫厭氧發(fā)酵過程，交替間歇攪拌以增強(qiáng)物料流動傳質(zhì)，充分混合均勻，發(fā)酵完全，獲得對有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行靈活、高效處理，同時節(jié)省溫控能耗，有利于菌群富集和產(chǎn)氣溢出。附圖說明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：圖1為本發(fā)明一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵的工藝方法的流程圖；圖2為本發(fā)明一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：支架1，發(fā)酵罐本體2，料位計3，溫度傳感器4，進(jìn)料口5，氣體收集口6，安全閥口7，出料口8，攪拌軸9，攪拌電機(jī)10，連接軸11，攪拌葉片12，攪拌齒13，加熱裝置14。具體實(shí)施方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。如圖1所示，本發(fā)明有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵的工藝方法，包括以下步驟：1)由生活垃圾、禽畜糞便和城市污泥組成的有機(jī)固體廢棄物通過進(jìn)料口5連續(xù)進(jìn)入發(fā)酵罐本體2內(nèi)，啟動攪拌電機(jī)10和加熱裝置14，攪拌軸9在攪拌電機(jī)10的驅(qū)動下帶動攪拌葉片12和攪拌齒13對有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行間歇性攪拌，其中，有機(jī)固體廢棄物的C/N為18～25，有機(jī)質(zhì)含量為80％，含固率為25～35％；2)首先，發(fā)酵罐本體2的內(nèi)部溫度升至33～37℃時，有機(jī)固體廢棄物在33～37℃下持續(xù)厭氧發(fā)酵7～8天，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為5～8r/min；接著，增加攪拌電機(jī)間歇頻率，發(fā)酵罐本體2的內(nèi)部溫度升至52～55℃時，有機(jī)固體廢棄物在52～55℃下持續(xù)厭氧發(fā)酵3～5天，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為10～15r/min；然后，發(fā)酵罐本體2的內(nèi)部溫度升至60℃時，有機(jī)固體廢棄物在60℃下持續(xù)厭氧發(fā)酵8～9天，攪拌軸的轉(zhuǎn)速為10～15r/min；最后，停止加熱，發(fā)酵罐本體2的內(nèi)部溫度在2～3天內(nèi)降至33～37℃。其中，攪拌軸9每天攪拌時間8～12h。3)沼氣通過氣體收集口6從發(fā)酵罐本體2流動至沼氣儲存柜進(jìn)行凈化回收，沼渣從出料口8排出，污泥進(jìn)行干燥、粉碎以獲得粉狀的發(fā)酵物料，發(fā)酵物料經(jīng)過加工制得有機(jī)肥料或建筑材料或土壤改良劑；4)按步驟1)中有機(jī)固體廢棄物的50～80wt％向發(fā)酵罐本體2內(nèi)加入新的有機(jī)固體廢棄物，還將20～30％VOL的沼渣回流至發(fā)酵罐本體2內(nèi)，重復(fù)步驟2)至步驟3)，完成一個干式厭氧發(fā)酵周期。如圖2所示，本發(fā)明還提供一種有機(jī)固體廢棄物干式厭氧發(fā)酵裝置，包括支架1，支架1上固定有發(fā)酵罐本體2，發(fā)酵罐本體2為橢圓形罐體，其底部設(shè)置有可移動底盤?；⌒谓Y(jié)構(gòu)可使發(fā)酵裝置攪拌均勻，并增強(qiáng)進(jìn)出料時物料的流動性，可移動底盤使處理環(huán)境具有靈活性。發(fā)酵罐本體2頂部設(shè)有料位計3、溫度傳感器4、進(jìn)料口5、氣體收集口6、安全閥口7，可以調(diào)節(jié)發(fā)酵罐本體2中不同裝料高度和停留時間來變化流量，控制中溫、高溫發(fā)酵溫度，保證發(fā)酵過程可控和安全進(jìn)行。氣體收集口6內(nèi)設(shè)有三相分離器，能夠有效提高氣體收集率，氣體經(jīng)收集并處理，供后續(xù)熱電聯(lián)供，對發(fā)酵罐本體2進(jìn)行加熱。發(fā)酵罐本體2底部設(shè)有出料口8。發(fā)酵罐本體2內(nèi)部并列安裝有兩組攪拌軸9，攪拌軸9與設(shè)置在發(fā)酵罐本體2外部一側(cè)的攪拌電機(jī)10連接，攪拌軸9上間隔固定有多個連接軸11，連接軸11在其頂端和中間位置分別設(shè)有攪拌葉片12和攪拌齒13，攪拌葉片12的最高攪拌位置高于有機(jī)固體廢棄物的最高液位，使得高粘度的混合底物更好地攪拌均勻，促進(jìn)發(fā)酵反應(yīng)，加快產(chǎn)氣溢出。上述并列攪拌軸9能夠避免發(fā)酵過程中產(chǎn)生的浮渣和沉淀等問題，物料在發(fā)酵罐本體2中分段進(jìn)行攪拌，充分混合發(fā)酵完全并形成推流式反應(yīng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工藝長期穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)酵罐本體2內(nèi)壁安裝有加熱裝置14，加熱裝置14為雙層伴熱管，使物料受熱均勻。采用本發(fā)明的工藝方法及裝置處理某地50t/d的城市污泥、餐廚垃圾等有機(jī)固體廢棄物，工藝參數(shù)及最終處理效果如下表1所示：表1干式厭氧發(fā)酵的工藝參數(shù)設(shè)置及輸出結(jié)果處理物料類型城市污泥、生活垃圾混合集中處置物料含固率20～30％物料有機(jī)質(zhì)含量70％發(fā)酵時間20～25天單位產(chǎn)氣量30m3/噸生物氣甲烷含量55～65％沼氣熱值20～21MJ/Nm3發(fā)酵完成的物料進(jìn)行干燥、粉碎，獲得粉狀的發(fā)酵物料。最終發(fā)酵物料含水率為30～40％，有機(jī)質(zhì)含量30～40％，可用作制備有機(jī)肥料或建筑材料的原料。干式厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣通過氣體收集口進(jìn)行回收凈化，通過熱電聯(lián)供為發(fā)酵罐本體2升溫和發(fā)酵后物料干燥提供熱量。在同等條件下，采用干式厭氧發(fā)酵技術(shù)，相比較濕式厭氧發(fā)酵技術(shù)，發(fā)酵罐本體2體積減少了70％，占地面積大大降低，降低了20％投資成本；內(nèi)部能耗降低了35％，同時產(chǎn)氣量增加了15％。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3