CN218372057U - 一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置，包括由连通管连接的厌氧反应器和出料缓冲罐，厌氧反应器设有进料管和搅拌器，出料缓冲罐连接有出料管。设置出料缓冲罐可避免利用出料泵出料时对厌氧反应器内部的发酵底物造成扰动，以保证底物厌氧发酵的稳定进行。同时该装置还可增加气液混合水力搅拌系统对厌氧发酵底物切碎和搅拌，避免顶部结壳、底部沉积的问题，使得发酵底物处于全混的状态，厌氧微生物与发酵底物充分接触，缩短发酵周期，提高发酵效率。另外，气液混合水力搅拌可带走发酵液中溶解状态的氨气至沼气中，减少发酵液中氨氮的积累，显著减少氨氮抑制的风险。

Description

一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置

技术领域

本实用新型涉及养殖废物处理技术领域，具体涉及一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置。

背景技术

在利用以畜禽粪污为主要发酵原料的沼气工程中，与畜类粪污(如牛粪、猪粪等)相比，禽类粪污(例如鸡粪、鸭粪等)的粗蛋白和粗脂肪含量更高，使得以禽类粪污为主要发酵原料的厌氧反应器易产生酸化、氨氮抑制、硫化氢抑制、分层结壳等情况，影响物料的厌氧发酵过程，造成发酵过程中止、产气量下降、厌氧反应器运行负荷低，达不到设计负荷等不利情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的上述问题，提供一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置，提高物料发酵效率、减少氨氮积累、提高脱硫效率。

本实用新型技术方案详述如下：

一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置，包括厌氧反应器和出料缓冲罐，所述厌氧反应器内设有搅拌器，厌氧反应器还分别连接有进料管和连通管，进料管位于厌氧反应器内部的开口设置在设计液位以上，所述连通管又与出料缓冲罐连接，所述出料缓冲罐连接有出料管。

可选或优选的，上述厌氧反应装置，所述连通管包括上部连通管和下部连通管，上部连通管连通厌氧反应器内的设计液面以上空间以及出料缓冲罐的设计液面以上空间，下部连通管连通厌氧反应器内的设计液面以下空间以及出料缓冲罐的设计液面以下空间。

可选或优选的，上述厌氧反应装置，所述出料缓冲罐外依次包裹有保温层和防护层，所述出料管上安装有出料泵，出料缓冲罐还安装有液位传感器，液位传感器与出料泵进行连锁控制。

可选或优选的，上述厌氧反应装置，所述厌氧反应器还连接有气液混合水力搅拌系统，所述气液混合水力搅拌系统包括依次连接的吸料管道、切割泵和送料管道，其中吸料管道与厌氧反应器连接以吸取厌氧反应器内的发酵底物，送料管道与厌氧反应器连接以将经切割泵切割的发酵底物送至厌氧反应器内。

可选或优选的，上述厌氧反应装置，所述送料管道为三条，每一条的出口分别位于厌氧反应器内设计液面以下的不同高度。

可选或优选的，上述厌氧反应装置，三条送料管道的出口分别位于厌氧反应器内设计液面以下0.5米、5.0米和厌氧反应器底部向上1.0米的位置。

可选或优选的，上述任一所述厌氧反应装置，所述厌氧反应器还连接有氧气进气管，所述氧气进气管在厌氧反应器内的出口位置高于设计液面。

可选或优选的，上述任一所述厌氧反应装置，所述厌氧反应器还安装有加热系统，所述加热系统包括依次连接的热水供水管、加热盘管和热水回水管，其中加热盘管位于厌氧反应器内。

可选或优选的，上述任一所述厌氧反应装置，所述厌氧反应器还安装有沼气出气管、沼气增压风机、流量计和冷凝水收集装置。

可选或优选的，上述任一所述厌氧反应装置，所述厌氧反应器在设计液面以上0.3米的位置有观察窗。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有效果：

1、设置出料缓冲罐与厌氧反应器通过连通管连接，可以避免利用出料泵出料时对厌氧反应器内部的发酵底物造成扰动，以保证底物厌氧发酵的稳定进行。

2、利用气液混合水力搅拌系统和厌氧反应器内的搅拌器的机械搅拌相结合的方式进行厌氧发酵底物切碎和搅拌，可避免厌氧反应器顶部产生结壳、厌氧反应器底部产生沉积的问题，使得厌氧反应器内部的发酵底物处于全混的状态，厌氧微生物与发酵底物充分接触，可使得物料充分发酵，减少物料的发酵周期，提高厌氧反应器的负荷。同时，气液混合水力搅拌系统可带走发酵液中溶解状态的氨气至沼气中，减少发酵液中氨氮的积累，显著减少氨氮抑制的风险。

3、通过在厌氧反应器设计液面上部空间连接氧气进气管，为厌氧反应器进行预脱硫处理。由于禽类粪污厌氧发酵产生的沼气中的硫化氢含量可高达5000ppm以上，在厌氧反应器内进行预脱硫可减少后端沼气净化中脱硫系统的负荷，节省工程造价。由于目前沼气提纯的主流技术是膜提纯技术，该种技术对氮气的去除有限，为保证提纯后得到的生物天然气的甲烷含量，在本实用新型装置中，采用外部空分装置或其他方式产生的氧气替代传统的空气注入厌氧反应器中，根据发酵物料的不同，这种原位氧气生物脱硫方式的脱硫效率可达85％以上。

附图说明

图1为一种样式的用于处理禽类粪污的厌氧反应装置的整体结构示意图。

图中：

1-厌氧反应器，2-出料缓冲罐，3-搅拌器，4-进料管，5-连通管，6-出料管，7-出料泵，9-吸料管道，10-切割泵，11-送料管道，12-氧气进气管，13-热水供水管，14-加热盘管，15-热水回水管，16-观察窗，17-正负压保护装置，18-闸阀，19-气动闸阀，20-蝶阀，21-球阀，22-止回阀，23-自动排气阀，PI-压力表，PICR-压力传感器，LICR-液位传感器，LSA+-高液位传感器，TICR-温度传感器，LI-液位计。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细解释和说明，以使本领域技术人员能够更好地理解本实用新型并予以实施。

请参考图1，一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置，主要包括厌氧反应器1和出料缓冲罐2。厌氧反应器1的高径比在1.0左右，适宜的反应器容积为5000m³左右，设计液位超高为0.7-1.0m，与常规厌氧反应器一样，根据项目地质条件等实际情况，反应器材质可选择钢板、混凝土等，带防腐层、保温层及其防护结构。在建设过程中，厌氧反应器的基础应建设在项目所在地的冻土层以下。

进料：

厌氧反应器1分别连接有进料管4和连通管5，进料管4上设有进料泵，进料管4位于厌氧反应器1内部的开口设置在设计液位以上。经过预处理的发酵底物，通过进料泵(通常为螺杆泵)输送至厌氧反应器1内，进料管4位于厌氧反应器1外部的部分管道上设置刀闸阀18，进料管4的安装高度可在地面以上1.2m位置，厌氧反应器1内部的进料管4沿着内壁往上安装，发酵底物从设计液位高度处流出，进入厌氧反应器1，进料方式属于厌氧反应器的上部进料。

搅拌：

厌氧反应器1内配备顶置搅拌器3，根据反应器大小和发酵浓度，可采取双层桨叶或者三层桨叶已达到搅拌均质的目的。厌氧反应器1还连接有气液混合水力搅拌系统，所述气液混合水力搅拌系统包括依次连接的吸料管道9、切割泵10和送料管道11。其中，吸料管道9上设有闸阀18，吸料管道9与厌氧反应器1靠近底部的位置(厌氧反应器底部往上约1.0m处)连接以吸取厌氧反应器1内的发酵底物，送料管道11为三条，每一条的出口分别位于厌氧反应器内设计液面以下的不同高度，具体为厌氧反应器内设计液面以下0.5米、5.0米和厌氧反应器底部向上1.0米的位置。送料管道11与厌氧反应器连接以将经切割泵切割的发酵底物送至厌氧反应器内。

上述搅拌器3和气液混合水力搅拌系统相结合，主要利用切割泵，同时实现物料的水力搅拌和发酵底物的切割，避免上部浮渣层和底部沉积层的产生。发酵底物从底部吸料管道9进入切割泵10，根据厌氧反应器1内部底物的状态，可向厌氧反应器1罐体三个高度的位置进行输送，可形成三个不同的内部底物循环流态，同时第二个高度还可以混合反应器上部储气空间的沼气进行气液混合，形成气液混合搅拌的流态，该种情况下，可将底物中的游离态的氨带到发酵罐上部的储气空间，从而减少底物的氨氮的积累，减少发酵过程氨氮抑制的风险。与没有气液混合水力搅拌系统的厌氧反应器相比，发酵底物中的氨氮减少50％以上，有效避免了氨氮的积累对厌氧微生物造成危害。

原位氧气生物脱硫：

厌氧反应器1还连接有氧气进气管12，所述氧气进气管12在厌氧反应器1内的出口位置高于设计液面。氧气进气管12位于厌氧反应器1外部的管道上设置有止回阀22和球阀21用于控制进入厌氧反应器1内的氧气含量。

该氧气进气管12主要用于生物脱硫。生物脱硫主要是利用脱硫微生物在有氧的条件下将硫化氢转变成硫酸盐或者单质硫，但由于硫酸盐对于脱硫微生物具有很强的生物毒性，若反应产物主要是硫酸盐，会降低单质硫的产率，也会进一步影响脱硫效果，而氧气被认为是影响硫化氢降解产物的主要因素，因此，应控制厌氧反应器氧气的含量，同时为保持厌氧反应器的厌氧环境，也应严格控制进入反应器氧气的含量。

氧气可利用撬装式空分装置分离出氧气，要求氧气纯度不小于90％，然后利用压缩机通过氧气进气管12输入至厌氧反应器1的上部储气空间。氧气注入量可利用流量计和阀门进行控制。当反应器内硫化氢含量高时，应提高氧气注入量，当硫化氢含量低时，应减少氧气注入量。储气空间中沼气组分利用沼气分析仪在线监测，沼气中的氧气含量应保持在0.3％-0.5％(体积比)之间。一般情况下，注入厌氧反应器1的总氧量不应超过产生沼气量的0.8％(体积比)，但在任何情况下都不应超过1.2％(体积比)。所述沼气分析仪安装在厌氧反应器1的设计液位上方位置。

发酵情况观察：

厌氧反应器1在设计液面以上0.3m处设置两个DN300的观察窗16。其中一个配备防爆的探灯，用于看清楚厌氧反应器1内部发酵情况，例如，是否结壳等。为保证使用效果，观察更清楚，观察窗16内壁设置刮板，提供清水，使用前，先喷清水，再用刮板将附着物清理干净。

厌氧反应器1在设计液位以下的位置配备液位传感器LICR，设计液位附近略上方配备高液位传感器LSA+，设计液位下方不同高度配备两个温度传感器TICR，设计液位上方位置配备压力表PI和压力传感器PICR，以便监测发酵的液位、温度和反应器压力情况。液位传感器LICR和高液位传感器LSA+(高出厌氧反应器设计液面位置安装的液位传感器)具备现场显示液位和向PLC传输液位信号以便PLC进行远程显示和与其他设备进行连锁控制的功能。另外高液位传感器LSA+在检测液位达到设定的高度时会发出报警信号，并向PLC传输信号，与进出料泵进行连锁控制，如果报警则停止进料，启动出料泵出料。

罐内加热：

厌氧反应器1还安装有加热系统，所述加热系统包括依次连接的热水供水管13、加热盘管14和热水回水管15，其中加热盘管15位于厌氧反应器内。热水供水管13和热水回水管15上分别安装有球阀21。热水供水管13和热水回水管15与供热系统连接，向厌氧反应器内输送经过加热的热水并将经过加热盘管15热交换回流的水继续进行加热。热水回水管15还连接有排气管道，排气管道上设有自动排气阀23和球阀21。该加热系统利用热水对罐内的发酵底物进行加热，中温发酵时，保持发酵温度在38±1℃，加热的供、回水温度控制在60/40℃。罐内加热盘管15建议选择DN50的不锈钢管，所需长度根据实际情况进行设计确定。顶部设置的自动排气阀23位于厌氧反应器1的外部便于操作。

沼气输出：

厌氧反应器1还安装有沼气出气管、沼气增压风机、流量计和冷凝水收集装置等设备设施，保障沼气输出。沼气出气管设置在厌氧反应器1的设计液面以上0.3m处较为适宜。沼气增压风机、流量计和冷凝水收集装置设置在厌氧反应器1的后端(图中未示出)。

厌氧反应器1配备正负压保护装置21以保护厌氧反应器1。厌氧反应器1的设计液位上部空间通过管道与正负压保护装置21连接，还通过管道连接至沼气出口，连接至沼气出口的管道上设有蝶阀24。正负压保护装置21在不同的高度位置安装有两个液位计LI，液位计LI不与PLC连接，仅用于在现场显示液位，监测正负压保护装置21内的液位情况。正负压保护装置21在顶部也设有沼气出口。

出料：

出料缓冲装置2与厌氧反应器1通过连通管5相连接，连通管5为两条，分别为上部连通管和下部连通管，上部连通管连通厌氧反应器1内的设计液面以上空间以及出料缓冲罐2的设计液面以上空间，下部连通管连通厌氧反应器1内的设计液面以下空间以及出料缓冲罐2的设计液面以下空间。采用连通器的原理，上部连通保持气体压力一致，发酵后的物料通过下部连通管自流至出料缓冲装置2，出料缓冲装置2下部连接有出料管6，出料管6上设有出料泵7(通常为螺杆泵)相连，泵送至后端处理单元。上部连通管位于厌氧反应器1设计液位以上0.3m处，下部连通管位于设计液位以下1.2m处，并沿着厌氧反应器1内壁往下延伸至底板往上2.0m处，属于厌氧反应器1的下部出料。出料缓冲装置2可采取PE材质、带保温层及其防护层，配备液位传感器LICR，同时出料泵7与液位传感器LICR有联锁控制。

同时，厌氧反应器1在地面以上0.5m处设置应急排放口和在地面以上1.0m处设置直径为0.6m的人孔，用于厌氧反应器1的检查维护。

本实施例中，用于处理禽类粪污的厌氧反应装置的各种泵、阀门、传感器、压力表等均可通过PLC(可编程逻辑控制器)进行自动控制作业，在自动控制系统设计时，进料泵、出料泵7与液位传感器LICR和高液位传感器LSA+进行联锁控制，具体控制方式是液位低(监测到液位低于预设液位值)时开始进料、停止出料，液位高(监测到液位高于预设液位值)时停止进料、开始出料。加热系统的热水循环泵、阀门等与温度传感器TICR进行联锁控制，温度达到时，可停止供热，温度不够时，开始供热。沼气增压风机与压力传感器PICR进行联锁控制，压力达到时，开启增压风机抽取反应器内的沼气，压力不够时，增压风机停止工作。进料和出料也通过PLC进行自动控制。

该厌氧反应装置，通过机械搅拌和气液混合水力搅拌系统相结合的方式，可避免厌氧反应器顶部产生结壳、厌氧反应器底部产生沉积的问题，使得厌氧反应器内部的发酵底物处于全混的状态，厌氧微生物与发酵底物充分接触，可使得物料充分发酵，减少物料的发酵周期，提高厌氧反应器的负荷。同时，气液混合水力搅拌系统可带走发酵液中溶解状态的氨气至沼气中，减少发酵液中氨氮的积累，显著减少氨氮抑制的风险。采用向厌氧反应器内注入氧气的方式进行原位氧气生物脱硫，可减少后端沼气净化中脱硫系统的负荷，节省工程造价，提高脱硫效率达85％以上。通过设置出料缓冲装置避免了出料时对厌氧反应器内发酵底物造成的扰动，保证底物厌氧发酵的稳定进行。

所述出料缓冲罐外依次包裹有保温层和防护层，所述出料管上安装有出料泵，出料缓冲罐还安装有液位传感器，液位传感器与出料泵进行连锁控制。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于处理禽类粪污的厌氧反应装置，其特征在于，包括厌氧反应器和出料缓冲罐，所述厌氧反应器内设有搅拌器，厌氧反应器还分别连接有进料管和连通管，进料管位于厌氧反应器内部的开口设置在设计液位以上，所述连通管又与出料缓冲罐连接，所述出料缓冲罐连接有出料管。

2.根据权利要求1所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述连通管包括上部连通管和下部连通管，上部连通管连通厌氧反应器内的设计液面以上空间以及出料缓冲罐的设计液面以上空间，下部连通管连通厌氧反应器内的设计液面以下空间以及出料缓冲罐的设计液面以下空间。

3.根据权利要求1所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述出料缓冲罐外依次包裹有保温层和防护层，所述出料管上安装有出料泵，出料缓冲罐还安装有液位传感器，液位传感器与出料泵进行连锁控制。

4.根据权利要求1所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述厌氧反应器还连接有气液混合水力搅拌系统，所述气液混合水力搅拌系统包括依次连接的吸料管道、切割泵和送料管道，其中吸料管道与厌氧反应器连接以吸取厌氧反应器内的发酵底物，送料管道与厌氧反应器连接以将经切割泵切割的发酵底物送至厌氧反应器内。

5.根据权利要求4所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述送料管道为三条，每一条的出口分别位于厌氧反应器内设计液面以下的不同高度。

6.根据权利要求5所述的厌氧反应装置，其特征在于，三条送料管道的出口分别位于厌氧反应器内设计液面以下0.5米、5.0米和厌氧反应器底部向上1.0米的位置。

7.根据权利要求1-6任一所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述厌氧反应器还连接有氧气进气管，所述氧气进气管在厌氧反应器内的出口位置高于设计液面。

8.根据权利要求1-6任一所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述厌氧反应器还安装有加热系统，所述加热系统包括依次连接的热水供水管、加热盘管和热水回水管，其中加热盘管位于厌氧反应器内。

9.根据权利要求1-6任一所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述厌氧反应器还安装有沼气出气管、沼气增压风机、流量计和冷凝水收集装置。

10.根据权利要求1-6任一所述的厌氧反应装置，其特征在于，所述厌氧反应器在设计液面以上0.3米的位置有观察窗。

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