一种序批式生活垃圾厌氧干发酵装置及方法与流程

1.本发明涉及环保设备技术领域，特别是涉及一种序批式生活垃圾厌氧干发酵装置及方法。


背景技术：

2.随着我国经济的发展，农民生活水平日益提高的同时，农村垃圾的产生量迅速增长，仅2014年，我国农村生活垃圾产生量就高达1.4亿吨。以西北地区为例，餐厨垃圾(fw)和纸类垃圾(pw)占农村生活垃圾中的绝对比重，约为70％左右。
3.目前国内广泛采用的农村生活垃圾处理方式有填埋、堆肥、焚烧等，填埋法是我国农村垃圾处理的主要方式。统的填埋主要采用厌氧方式，在填埋场稳定化的过程中，由于基本未采取任何有效的污染防治措施，导致渗滤液和填埋气直接排入环境，严重威胁着农村生态环境的健康和饮用水的安全。堆肥是农村生活处理易腐有机垃圾最常见的一种方式，堆肥按有氧状态可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。厌氧堆肥与好氧堆肥相比较，单位质量的有机质降解产生的能量较少，且厌氧堆肥通常容易发出臭味。焚烧处理是一种深度氧化的化学过程，该处理方法技术要求高，运行成本高，但由于热值不够，需要添加助燃剂，同时燃烧过程会产生二噁英，严重污染环境。
4.传统的处置方法如焚烧、填埋等虽能暂时解决垃圾的处置问题，但其产生的有害气体、垃圾渗滤液等会对环境造成二次污染；而厌氧干发酵技术首先能使农村垃圾减量化，进而转化为沼气、沼肥等清洁能源，最终达到科学处置与能源回收的双重目的。
5.但传统的厌氧干发酵设备需对生活垃圾进行收集、储存后再集中进行处理，不但浪费大量的人力物力，也对周围环境产生一定影响。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种序批式生活垃圾厌氧干发酵装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，根据生活垃圾储存时间短的特点，设置多个反应器，且可根据日生活垃圾的量拓展反应器数量，每次启用一组反应器，多组反应器间隔启动，每组反应器独立完成厌氧干发酵的整个过程，从而使生活垃圾在收集后能够尽快得到处理，对环境的影响小。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种序批式生活垃圾厌氧干发酵装置，包括若干个反应单元以及渗滤液罐；所述反应单元包括进液管、渗滤液收集管以及并联设置的至少一个反应器，所述反应器内部上方设置有喷淋头，所述喷淋头与所述进液管连通，所述反应器底部与所述渗滤液收集管连通，所述进液管和所述渗滤液收集管的端部均设置有用于使各所述反应单元连通的管道接头，所述渗滤液收集管与所述渗滤液罐相连。
8.优选地，所述渗滤液罐底部与所述进液管连通，且所述渗滤液罐与所述进液管的连接管路上设置有进液泵。
9.优选地，所述反应器内与底部间隔设置有支撑生活垃圾的渗滤网板。
10.优选地，所述反应器上部设置有可开启的密闭式进料口，所述反应器上位于所述生活垃圾上方设置有出气口，所述出气口处设置有湿式气体流量计，且所述出气口与沼气收集装置相连。
11.优选地，所述反应器与所述进液管的连接支管以及所述反应器与所述渗滤液收集管的连接支管上均设置有阀门。
12.优选地，所述出气口与所述沼气收集装置之间连接有换热装置，所述换热装置为一环形容器，所述渗滤液罐与所述进液管之间的连接管道从所述环形容器的中间孔中穿过，并与所述环形容器的侧壁接触，所述环形容器分别与所述出气口和所述沼气收集装置连通。
13.优选地，所述渗滤液罐内设置有液位传感器，预设所述渗滤液罐内液面高位阈值和低位阈值，当所述渗滤液罐内液面达到所述高位阈值时，所述进液泵增大进液功率，当所述渗滤液罐内液面低于所述低位阈值时，所述进液泵减小进液功率。
14.优选地，所述反应器为玻璃钢材质，且所述反应器的容器壁上设置有保温层。
15.本发明的另一个目的还在于提供一种序批式生活垃圾厌氧干发酵方法，包括以下步骤，
16.1)、根据日生活垃圾的量确定每组反应器的数量、每组所述反应器的启动时间间隔以及所述反应器的组数，得到总的所述反应器数量并通过管道接头连接各反应单元；
17.2)向一组所述反应器中装填生活垃圾，并保持该组所述反应器的喷淋头开启以及所述反应器与渗滤液罐的连通；
18.3)根据步骤1)中确定的每组所述反应器的启动时间间隔，间隔启动其余组的所述反应器，重复步骤2)中的操作，进行序批式厌氧干发酵。
19.优选地，步骤2)中渗滤液罐中的渗滤液通过进液泵回流至所述反应器的所述喷淋头，并通过所述喷淋头将所述渗滤液喷洒至所述生活垃圾。
20.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
21.1、根据生活垃圾储存时间短的特点，设置多个反应器，且可根据日生活垃圾的量拓展反应器的数量，每次启用一组反应器，多组反应器间隔启动，每组反应器独立完成厌氧干发酵的整个过程，从而使生活垃圾在收集后能够尽快得到处理，对环境的影响小，并且由于反应器的数量可拓展，对不同日产量的生活垃圾处理适应性更强。
22.2、由于渗滤液需首先在渗滤液罐内进行收集，然后再回流至喷淋头向生活垃圾表面喷洒，在渗滤液的收集过程中，随着时间的积累温度必然会有一定下降，因此喷洒至生活垃圾表面的渗滤液温度较低，本发明中通过在渗滤液罐与进液管之间的连接管道上设置一换热装置，通过刚排出的沼气与流经该处的渗滤液换热，通过沼气余温将渗滤液升温，从而使喷洒至生活垃圾表面的渗滤液具有较高的原始温度，从而避免由于喷洒渗滤液对发酵环境温度产生影响，进而保证发酵的反应速率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
24.图1为厌氧干发酵装置整体示意图；
25.图2为具有换热装置的厌氧干发酵装置整体示意图；
26.图3为换热装置示意图；
27.其中，1、反应单元；2、渗滤液罐；3、进液管；4、渗滤液收集管；5、反应器；6、喷淋头；7、管道接头；8、进液泵；9、渗滤网板；10、进料口；11、出气口；12、沼气收集装置；13、阀门；14、换热装置；15、液位传感器；16、换热进气口；17、换热排气口；18、中间孔。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明的目的是提供一种序批式生活垃圾厌氧干发酵装置及方法，以解决现有技术存在的问题，根据生活垃圾储存时间短的特点，设置多个反应器，且可根据日生活垃圾的量拓展反应器数量，每次启用一组反应器，多组反应器间隔启动，每组反应器独立完成厌氧干发酵的整个过程，从而使生活垃圾在收集后能够尽快得到处理，对环境的影响小。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.请参考图1-图3。
32.实施例一
33.本实施例提供一种序批式生活垃圾厌氧干发酵装置，包括若干个反应单元1以及渗滤液罐2；每个反应单元1包括进液管3、渗滤液收集管4以及并联设置的至少一个反应器5，反应器5密闭设置，可以是整体的密闭容器也可以是包括箱体和箱盖且箱体和箱盖之间密闭连接的分体式密闭容器；反应器5内部上方设置有喷淋头6，优选喷淋头6的喷射范围覆盖反应器5内径，喷淋头6与进液管3连通，反应器5底部与渗滤液收集管4连通，进液管3和渗滤液收集管4的端部均设置有管道接头7，通过管道接头7将各反应单元1的进液管3、渗滤液收集管4分别连通，形成一个整体的设备，管道接头7优选快速接头，以方便各反应单元1之间连接，同时在进液管3、渗滤液收集管4的非连接端可采用堵头将管路封闭；渗滤液收集管4与渗滤液罐2相连，由于各反应单元1中的渗滤液收集管4相互连通，因此渗滤液收集管4仅通过一处管路与渗滤液罐2相连即可，从而节省材料；本实施例根据生活垃圾储存时间短的特点，设置多个反应器5，且可根据日生活垃圾的量拓展反应器5的数量，每次启用一组反应器5，多组反应器5间隔启动，每组反应器5独立完成厌氧干发酵的整个过程，从而使生活垃圾在收集后能够尽快得到处理，对环境的影响小，并且由于反应器5的数量可拓展，对不同日产量的生活垃圾处理适应性更强。
34.进一步的，各反应单元1的进液管3之间通过管道接头7相连通形成一个通路，渗滤液罐2底部与连通后的进液管3相连，且渗滤液罐2与进液管3的连接管路上设置有进液泵8，进液泵8优选为蠕动泵，通过进液泵8将渗滤液罐2内收集的渗滤液再回流到喷淋头6，通过喷淋头6将渗滤液喷洒至生活垃圾表面，以利用渗滤液中的微生物加快生活垃圾的发酵反
应。
35.作为一个优选的实施方式，在反应器5内靠近底部的位置还设置有渗滤网板9，渗滤网板9的强度需满足能够对设置在其上的生活垃圾进行支撑，渗滤网板9网孔的大小根据生活垃圾以及产生的沼渣大小确定，渗滤网板9与反应器5底部间隔设置，为渗滤液的过滤留有一定空间，从而使渗滤液更好的过滤、收集。
36.具体的，反应器5上部设置有可开启的密闭式进料口10，进料口10的大小需满足能够将生活垃圾放入反应器5内，且在反应阶段，进料口10呈密闭状态，进料口10可设置在反应器5的顶部也可设置在反应器5的侧壁上，只要位于反应器5的上部，避免生活垃圾从进料口10溢出即可；反应器5上位于生活垃圾上方设置有出气口11，生活垃圾反应产生的沼气从出气口11流出，出气口11处设置有湿式气体流量计，且出气口11与沼气收集装置12相连，出气口11与湿式气体流量计的连接以及与沼气收集装置12的连接均需保持密闭状态，防止沼气泄漏对周围环境产生影响。
37.反应器5与进液管3的连接支管以及反应器5与渗滤液收集管4的连接支管上均设置有阀门13，反应器5内有生活垃圾反应时，对应的阀门13开启，在反应器5未启用状态下，对应的阀门13均呈关闭状态，避免对其它的反应器5内的反应产生影响。
38.在一个优选的实施方式中，如图2-图3所示，出气口11与沼气收集装置12之间连接有换热装置14，换热装置14为一环形容器，环形容器上设置有换热进气口16和换热排气口17，每个反应单元1中反应器5的出气口11均与出气管道相连，各反应单元1的出气管道通过管道接头7连接成为一个整体，出气管道再与环形容器的换热进气口16相连，而换热排气口17与沼气收集装置12相连，这样使反应器5中反应产生的沼气从出气口11排出后进入环形容器的容腔内，之后再流入沼气收集装置12进行收集；渗滤液罐2与进液管3之间的连接管道从环形容器的中间孔18中穿过，并与环形容器的侧壁接触；由于渗滤液需首先在渗滤液罐2内进行收集，然后再回流至喷淋头6向生活垃圾表面喷洒，在渗滤液的收集过程中，随着时间的积累温度必然会有一定下降，因此喷洒至生活垃圾表面的渗滤液温度较低，本实施例中通过在渗滤液罐2与进液管3之间的连接管道上设置一换热装置14，通过刚排出的沼气与流经该处的渗滤液换热，通过沼气余温将渗滤液升温，从而使喷洒至生活垃圾表面的渗滤液具有较高的原始温度，从而避免由于喷洒渗滤液对发酵环境温度产生影响，进而保证发酵的反应速率。
39.进一步的，渗滤液罐2内设置有液位传感器15，预设渗滤液罐2内液面高位阈值和低位阈值，当渗滤液罐2内液面达到高位阈值时，进液泵8增大进液功率，当渗滤液罐2内液面低于低位阈值时，进液泵8减小进液功率，通液位传感器15与进液泵8共同作用，避免渗滤液罐2内渗滤液溢出或无渗滤液可回流的情况发生，从而保证整个发酵过程的平稳运行；同时，随着装置启用时间的增长，反应器5进行了多个反应周期后，渗滤液罐2内的渗滤液必然增多，此时，可通过其他方式将渗滤液收集，使渗滤液罐2内保持一个初始的液面高度即可。
40.于本实施例中，反应器5为玻璃钢材质，且反应器5的容器壁上设置有保温层，保证反应器5内的反应温度。
41.实施例二
42.本实施例提供一种序批式生活垃圾厌氧干发酵方法，应用实施例一中的序批式生活垃圾厌氧干发酵装置，包括以下步骤，
43.1)、根据日生活垃圾的量确定每组反应器5的数量、每组反应器5的启动时间间隔以及反应器5的组数，得到总的反应器5数量并通过管道接头7连接各反应单元1；假设每组一个反应器5，每三天启动一组反应器5，假设反应周期为二十天，则需设置至少七个反应器5，确定好反应器5的数量后，将各反应单元1通过管道接头7连接；
44.2)通过进料口10向一组反应器5中装填生活垃圾，并保持该组反应器5的喷淋头6开启以及反应器5与渗滤液罐2的连通；
45.3)根据步骤1)中确定的每组反应器5的启动时间间隔，间隔启动其余组的反应器5，重复步骤2)中的操作；如在第一组反应器5反应后的第四天向第二组反应器5内装填生活垃圾，然后第七天向第三组反应器5内装填生活垃圾，其余反应器5的启动按照此规律依次进行，进行序批式厌氧干发酵；二十天的反应周期结束后，可依次再使用第一组、第二组等反应器5进行反应。
46.进一步的，步骤2)中渗滤液罐2中的渗滤液通过进液泵8回流至反应器5的喷淋头6，并通过喷淋头6将渗滤液喷洒至生活垃圾。
47.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
48.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。