本發(fā)明涉及種養(yǎng)加廢棄物混合原料厭氧反應器，尤其是一種可組合兩相一體式種養(yǎng)加廢棄物混合原料厭氧反應器。

背景技術(shù)：

種養(yǎng)加廢棄物厭氧消化是指畜禽糞便、秸稈、垃圾等有機物質(zhì)在厭氧條件下，通過多種微生物的分解代謝作用產(chǎn)生沼氣的過程。受原料供應量、營養(yǎng)特性、結(jié)構(gòu)等方面的限制，傳統(tǒng)單一原料厭氧消化工藝的發(fā)酵效率和經(jīng)濟效益無法得到有效提升。研究表明，豬糞和牛糞中添加稻稈或麥稈等進行混合發(fā)酵可有效提升厭氧消化效能。

在厭氧消化工藝中，兩相厭氧消化工藝將產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌置于兩個相對獨立的空間中，分別為其創(chuàng)造一個理想的生存壞境，使它們各自發(fā)揮更大的活性，具有比單相厭氧消化工藝更強的處理能力和處理效果，具有廣泛的應用前景。但是當前的兩相厭氧消化工藝大都采用兩個相對獨立的反應器分別進行產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷，與單體厭氧反應器相比，具有構(gòu)筑物多、占地面積大、附屬設(shè)施設(shè)備復雜等缺點，一定程度上限制了其推廣應用。

針對液態(tài)有機廢棄物，一些研究團隊吸取兩相厭氧消化工藝和單體反應器的優(yōu)點，研發(fā)了一些新型厭氧反應器并進行了應用。如浙江大學鄭平教授研發(fā)的“分段組合式厭氧生物反應器”，該反應器兼具兩相厭氧消化工藝和平推流反應器的優(yōu)點，在高濃度有機廢水的處理中表現(xiàn)出了非常高的厭氧消化性能。但對于固態(tài)和液態(tài)并存的種養(yǎng)加廢棄物混合原料，目前還未見有類似基于兩相厭氧消化原理的一體式厭氧反應器。

在厭氧消化中，產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌都不可或缺，前者水解酸化有機物并為后者提供產(chǎn)甲烷基質(zhì)，兩者協(xié)同完成產(chǎn)甲烷過程；但同時，兩者的基質(zhì)和最適生長條件又差異明顯，需要相對獨立的空間為其提供理想的生存壞境。因此，在兩相一體式厭氧反應器中，既要保持產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩相之間基質(zhì)轉(zhuǎn)運順暢有序，又要盡量避免產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的生長代謝過程對彼此產(chǎn)生干擾。

在種養(yǎng)加廢棄物混合原料的兩相一體式厭氧消化過程中，液態(tài)廢棄物(如養(yǎng)殖廢水)中的溶解性有機物較易水解酸化，而其中的懸浮物和固態(tài)廢棄物(如秸稈等)則較難水解酸化；而且，不同的廢棄物來源(如：豬場廢水不同于牛場廢水、秸稈不同于尾菜)，由于組成和成分不同，水解酸化的時間也有顯著區(qū)別，原料類型是影響水解酸化過程的效率的主要因素。而與水解酸化過程不同，短時間內(nèi)產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量和活性相對穩(wěn)定，產(chǎn)甲烷過程的效率主要受產(chǎn)甲烷基質(zhì)濃度和水力停留時間所影響。因此，在種養(yǎng)加廢棄物混合原料的兩相一體式厭氧消化中，若想使反應器發(fā)揮較高的性能，需根據(jù)產(chǎn)甲烷菌群規(guī)模和活性，及時適量地將水解酸化產(chǎn)物輸送至產(chǎn)甲烷相，并盡量使液態(tài)中的懸浮物和固態(tài)廢棄物持留在水解酸化相，以免其隨液體進入產(chǎn)甲烷相而影響厭氧活性污泥的活性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可組合兩相一體式種養(yǎng)加廢棄物混合原料厭氧反應器。

可組合兩相一體式種養(yǎng)加廢棄物混合原料厭氧反應器，其特征在于：自下而上設(shè)有布水區(qū)、固相水解酸化單元、厭氧活性污泥單元和三相分離器；布水區(qū)設(shè)有布水管、回流管和排空管；固相水解酸化單元通過第一法蘭與布水區(qū)相連，固相水解酸化單元頂部設(shè)有排氣管，排氣管之下設(shè)有頂部篩網(wǎng)，頂部篩網(wǎng)周邊固定于固相水解酸化單元內(nèi)壁，頂部篩網(wǎng)之下設(shè)有進料口和若干第一取樣口，進料口之下設(shè)有底部篩網(wǎng)，底部篩網(wǎng)周邊不固定于固相水解酸化單元內(nèi)壁，底部篩網(wǎng)中心通過伸縮連桿與頂部篩網(wǎng)中心相連接；厭氧活性污泥單元通過第二法蘭與固相水解酸化單元相連，第二法蘭中間設(shè)有隔離托盤，隔離托盤中心嵌有止回閥，厭氧活性污泥單元中部設(shè)有若干第二取樣口；三相分離器通過第三法蘭與厭氧活性污泥單元相連，三相分離器頂部設(shè)有出氣管，出氣管之下設(shè)有出水管，出水管之下設(shè)有回流管。

所述的固相水解酸化單元、厭氧活性污泥單元分別進行種養(yǎng)加廢棄物的水解酸化和產(chǎn)甲烷過程；固相水解酸化單元、厭氧活性污泥單元兩端都設(shè)有法蘭。

所述的固相水解酸化單元和厭氧活性污泥單元之間設(shè)有隔離托盤，隔離托盤中心嵌有止回閥，止回閥的水流方向為從固相水解酸化單元流至厭氧活性污泥單元。

所述的固相水解酸化單元頂部設(shè)有排氣管，排氣管管底須略高于止回閥底部。

所述的止回閥之下設(shè)有頂部篩網(wǎng)，頂部篩網(wǎng)位置須略低于止回閥底部，頂部篩網(wǎng)周邊牢固連接于固相水解酸化單元內(nèi)壁；頂部篩網(wǎng)之下設(shè)有進料口，進料口位置須略低于頂部篩網(wǎng)；底部篩網(wǎng)為可活動式，不與固相水解酸化單元內(nèi)壁連接，底部篩網(wǎng)中心和頂部篩網(wǎng)中心用伸縮連桿牢固連接。

所述的固態(tài)種養(yǎng)加廢棄物通過進料口放置于頂部篩網(wǎng)和底部篩網(wǎng)中間，并通過伸縮連桿緊密壓實；液態(tài)種養(yǎng)加廢棄物經(jīng)過布水管進入布水區(qū)；頂部篩網(wǎng)與底部篩網(wǎng)的篩孔直徑相同，小于固態(tài)種養(yǎng)加廢棄物的最小尺寸。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：1)為一體式的種養(yǎng)加廢棄物混合原料兩相厭氧消化反應器，其構(gòu)筑物少、占地面積小、附屬設(shè)施設(shè)備簡單。2)在固相水解酸化單元和厭氧活性污泥單元之間設(shè)置止回閥，既能使固相水解酸化單元的水解酸化產(chǎn)物順暢有序地進入?yún)捬趸钚晕勰鄦卧?，又可以避免厭氧活性污泥單元的產(chǎn)甲烷菌及其代謝產(chǎn)物返流，有利于優(yōu)化產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的基質(zhì)供給和生長條件。3)固相水解酸化單元、厭氧活性污泥單元兩端都設(shè)有法蘭，方便拆裝，可根據(jù)不同種類種養(yǎng)加廢棄物的水解酸化速率和產(chǎn)甲烷速率，改變反應器中固相水解酸化單元、厭氧活性污泥單元的組合數(shù)量，進而改變其容積和容積比，以保持水解酸化過程和產(chǎn)甲烷過程的物料平衡。4)固相水解酸化單元中設(shè)置上、底部篩網(wǎng)和伸縮連桿，既可以放置固態(tài)廢棄物，又能通過壓縮固態(tài)廢棄物形成致密填充層，從而過濾并截留液態(tài)廢棄物中的懸浮物，不僅可提高液態(tài)廢棄物處理效果，還能防止懸浮物對厭氧活性污泥活性造成影響。

附圖說明

圖1是可組合兩相一體式種養(yǎng)加廢棄物混合原料厭氧反應器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：布水區(qū)i、固相水解酸化單元ii、厭氧活性污泥單元iii、三相分離器iv；出氣口1、出水口2、回流管3、第三法蘭4、第二取樣口5、止回閥6、隔離托盤7、第二法蘭8、排氣口9、頂部篩網(wǎng)10、進料口11、伸縮連桿12、第一取樣口13、底部篩網(wǎng)14、第一法蘭15、布水管16、回流管17、排空管18。

具體實施方式

如圖1所示，可組合兩相一體式種養(yǎng)加廢棄物混合原料厭氧反應器自下而上設(shè)有布水區(qū)i、固相水解酸化單元ii、厭氧活性污泥單元iii和三相分離器iv；布水區(qū)i設(shè)有布水管16、回流管17和排空管18；固相水解酸化單元ii通過第一法蘭15與布水區(qū)i相連，固相水解酸化單元ii頂部設(shè)有排氣管9，排氣管9之下設(shè)有頂部篩網(wǎng)10，頂部篩網(wǎng)10周邊固定于固相水解酸化單元ii內(nèi)壁，頂部篩網(wǎng)10之下設(shè)有進料口11和若干第一取樣口13，進料口11之下設(shè)有底部篩網(wǎng)14，底部篩網(wǎng)14周邊不固定于固相水解酸化單元ii內(nèi)壁，底部篩網(wǎng)14中心通過伸縮連桿12與頂部篩網(wǎng)10中心相連接；厭氧活性污泥單元iii通過第二法蘭8與固相水解酸化單元ii相連，第二法蘭8中間設(shè)有隔離托盤7，隔離托盤7中心嵌有止回閥6，厭氧活性污泥單元iii中部設(shè)有若干第二取樣口5；三相分離器iv通過第三法蘭4與厭氧活性污泥單元iii相連，三相分離器iv頂部設(shè)有出氣管1，出氣管1之下設(shè)有出水管2，出水管2之下設(shè)有回流管3。

所述的固相水解酸化單元ii、厭氧活性污泥單元iii，分別進行種養(yǎng)加廢棄物的水解酸化和產(chǎn)甲烷過程；固相水解酸化單元ii、厭氧活性污泥單元iii兩端都設(shè)有法蘭。

所述的固相水解酸化單元ii和厭氧活性污泥單元iii之間設(shè)有隔離托盤7，隔離托盤7中心嵌有止回閥6，止回閥6的水流方向為從固相水解酸化單元ii流至厭氧活性污泥單元iii。

所述的固相水解酸化單元ii頂部設(shè)有排氣管9，排氣管9管底須略高于止回閥6底部。

所述的止回閥6之下設(shè)有頂部篩網(wǎng)10，頂部篩網(wǎng)10位置須略低于止回閥6底部，頂部篩網(wǎng)10周邊牢固連接于固相水解酸化單元ii內(nèi)壁；頂部篩網(wǎng)10之下設(shè)有進料口11，進料口11位置須略低于頂部篩網(wǎng)10；底部篩網(wǎng)14為可活動式，不與固相水解酸化單元ii內(nèi)壁連接，底部篩網(wǎng)14中心和頂部篩網(wǎng)10中心用伸縮連桿12牢固連接。

所述的固態(tài)種養(yǎng)加廢棄物通過進料口11放置于頂部篩網(wǎng)10和底部篩網(wǎng)14中間，并通過伸縮連桿12緊密壓實；液態(tài)種養(yǎng)加廢棄物經(jīng)過布水管16進入布水區(qū)i；頂部篩網(wǎng)10與底部篩網(wǎng)14的篩孔直徑相同，小于固態(tài)種養(yǎng)加廢棄物的最小尺寸。

將固態(tài)廢棄物通過進料口11放置于底部篩網(wǎng)14與頂部篩網(wǎng)10中間，并通過伸縮連桿12進行壓縮，使其形成致密填充層；液態(tài)廢棄物由泵經(jīng)過布水管16打入布水區(qū)i，并自下而上流經(jīng)設(shè)在固相水解酸化單元ii中的底部篩網(wǎng)14、固態(tài)廢棄物致密填充層并到達頂部篩網(wǎng)10，在這個過程中，液態(tài)廢棄物中的溶解性有機物被水解酸化為小分子有機酸和氫，懸浮物被固態(tài)廢棄物致密填充層過濾并截留，同時固態(tài)廢棄物水解酸化產(chǎn)物溶解于流經(jīng)的水解酸化液中；水解酸化液流過頂部篩網(wǎng)10后通過止回閥6進入?yún)捬趸钚晕勰鄦卧猧ii，在此有機物被產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化，生成沼氣，并最終在三相分離器iv中進行氣、水、泥分離，沼氣由出氣管1排出，水由出水管2排出。