一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐的制作方法
【專利摘要】一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，在發(fā)酵罐主體上部設(shè)有進(jìn)料口與排氣孔，在發(fā)酵罐側(cè)面安裝有溫度探頭、pH探頭、DO探頭、采樣口、視鏡口及視鏡燈，在發(fā)酵罐主體軸線上安裝轉(zhuǎn)動主軸，在主軸上安裝攪拌漿葉，轉(zhuǎn)動主軸頂部連接變速電機(jī)，進(jìn)料口連接進(jìn)料管路，在罐體側(cè)面下方開有出料口并連接出料管路，在所述產(chǎn)酸發(fā)酵罐頂部設(shè)有pH調(diào)節(jié)口，該調(diào)節(jié)口通過酸堿調(diào)節(jié)閥連接酸罐與堿罐。該產(chǎn)酸發(fā)酵罐具有控溫、控pH、控攪拌轉(zhuǎn)速、超聲強(qiáng)化處理等功能，并可實現(xiàn)餐廚垃圾的自動進(jìn)出料，具備pH值預(yù)先調(diào)節(jié)功能，可實現(xiàn)發(fā)酵液pH值波動小于0.1。
【專利說明】一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢物處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種利用餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的反應(yīng)設(shè)備，特別涉及一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐。
【背景技術(shù)】
[0002]餐廚垃圾占城市生活垃圾總量的30%~50%，這部分垃圾通常和其他生活垃圾一同進(jìn)行衛(wèi)生填埋處理，然而隨著國家對處理固體廢棄物理念的提升，現(xiàn)已要求實現(xiàn)餐廚垃圾處理的無害化、資源化、減量化。因此，有人提出利用餐廚垃圾生產(chǎn)家畜飼料的處理模式，經(jīng)過一段時間的嘗試發(fā)現(xiàn)該處理方式生產(chǎn)的飼料存在生物同源感染的風(fēng)險，故逐漸被國家禁止。此外，另有人提出利用厭氧消化工藝生產(chǎn)甲烷的方案，實際工程證明該方案可行，但因餐廚垃圾中鹽及油脂的含量較高常常導(dǎo)致發(fā)酵失敗，即使發(fā)酵成功也因運行成本過高難以盈利，所以餐廚垃圾厭氧消化產(chǎn)甲烷的工藝難以大范圍推廣應(yīng)用。
[0003]針對上述問題，研究開發(fā)出了餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸工藝，該工藝運行穩(wěn)定，對發(fā)酵環(huán)境要求低，發(fā)酵產(chǎn)物揮發(fā)性脂肪酸可直接用作污水處理廠及垃圾填埋場的外加碳源，且運行成本明顯較厭氧消化產(chǎn)甲烷工藝低。該工藝為新興餐廚垃圾處理工藝，在實驗室及中試條件下均得到良好的反應(yīng)結(jié)果，目前正在進(jìn)行現(xiàn)場規(guī)模實驗，有望成為我國餐廚垃圾處理主流工藝向全國推廣應(yīng)用。作為餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸工藝核心反應(yīng)設(shè)備的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，應(yīng)具有適宜厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的特性，而傳統(tǒng)的發(fā)酵設(shè)備多用于生物制藥、產(chǎn)甲烷、產(chǎn)氫氣等，難以適宜產(chǎn)酸獨特的反應(yīng)環(huán)境，并且存在造價過高的問題，阻礙傳統(tǒng)發(fā)酵設(shè)備直接應(yīng)用于餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn) 酸工程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服傳統(tǒng)技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，該產(chǎn)酸發(fā)酵罐具有控溫、控pH、控攪拌轉(zhuǎn)速、超聲強(qiáng)化處理等功能，并可實現(xiàn)餐廚垃圾的自動進(jìn)出料。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，包括圓柱狀直立的發(fā)酵罐主體18，在發(fā)酵罐主體18上部設(shè)有進(jìn)料口 19與排氣孔14，在發(fā)酵罐側(cè)面安裝有三個探頭10、采樣口 15、視鏡口及視鏡燈16，三個探頭10分別為溫度探頭、pH探頭和DO探頭，三個探頭10由計算機(jī)中控系統(tǒng)11控制在罐體內(nèi)伸縮移動，在發(fā)酵罐主體軸線上安裝轉(zhuǎn)動主軸13，在主軸13上安裝攪拌漿葉17，所述攪拌漿葉17與罐體內(nèi)壁不接觸，轉(zhuǎn)動主軸13頂部連接變速電機(jī)12，所述進(jìn)料口 19連接進(jìn)料管路1，在發(fā)酵罐主體18側(cè)面下方開有出料口 20并連接出料管路2，在發(fā)酵罐主體18外壁安裝有保溫夾套8，保溫夾套8上設(shè)有進(jìn)水口 21與出水口 22，保溫夾套8通過保溫水調(diào)節(jié)閥7與恒溫水箱6連接。
[0007]在發(fā)酵罐主體18頂部設(shè)有pH調(diào)節(jié)口 23，該調(diào)節(jié)口通過酸堿調(diào)節(jié)閥5連接酸罐4與喊耀3。[0008]在所述罐體正下方安裝有超聲波脈沖發(fā)生器9。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點為:
[0010]1、本發(fā)明所述的溫度、pH、DO及超聲波均由計算機(jī)在線監(jiān)測、智能控制，上述控制軟件為自主研發(fā)，相較于傳統(tǒng)控制軟件，增添PH值預(yù)先調(diào)節(jié)功能，可實現(xiàn)pH值波動范圍小于0.1，優(yōu)于傳統(tǒng)值1.0，并添加程序編制功能，可完成溫度、pH、超聲波的精細(xì)復(fù)雜調(diào)控。
[0011]2、專為餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸設(shè)計，適宜度高且造價低廉；監(jiān)測探頭可在罐體內(nèi)移動，監(jiān)測發(fā)酵液內(nèi)多點數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；安裝超聲強(qiáng)化處理器，提高發(fā)酵產(chǎn)酸效果；編程控制功能實現(xiàn)溫度、pH、超聲波的精細(xì)復(fù)雜調(diào)控；pH值預(yù)先調(diào)節(jié)，實現(xiàn)發(fā)酵液pH值波動小于0.1。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖與實施案例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1和圖2所示，一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，包括圓柱狀直立的發(fā)酵罐主體18，在發(fā)酵罐主體18上部設(shè)有進(jìn)料口 19與排氣孔14，在發(fā)酵罐側(cè)面安裝有三個探頭10、采樣口 15、視鏡口及視鏡燈16，三個探頭10分別為溫度探頭、pH探頭和DO探頭，三個探頭10由計算機(jī)中控系統(tǒng)11控制在罐體內(nèi)伸縮移動，在發(fā)酵罐主體軸線上安裝轉(zhuǎn)動主軸13，在主軸上安裝攪拌漿葉17，所述的攪拌漿葉17與罐體內(nèi)壁不接觸，轉(zhuǎn)動主軸13頂部連接變速電機(jī)12，所述進(jìn)料口 19連接進(jìn)料管路1，在發(fā)酵罐主體18側(cè)面下方開有出料口 20并連接出料管路2，在發(fā)酵罐主體18外壁安裝有保溫夾套8，保溫夾套8上設(shè)有進(jìn)水口 21與出水口 22，保溫夾套8通過保溫水調(diào)節(jié)閥7與恒溫水箱6連接。
[0016]在發(fā)酵罐主體18頂部設(shè)有pH調(diào)節(jié)口 23，該調(diào)節(jié)口通過酸堿調(diào)節(jié)閥5連接酸罐4與喊耀3。
[0017]在所述罐體正下方安裝有超聲波脈沖發(fā)生器9，可強(qiáng)化產(chǎn)酸。
[0018]本發(fā)明的工作原理為:
[0019]序批式反應(yīng)模式:
[0020]啟動進(jìn)料泵1，使發(fā)酵原料餐廚垃圾通過進(jìn)料管路由進(jìn)料口19進(jìn)入產(chǎn)酸發(fā)酵罐主體18內(nèi)，加料量為罐體總量的70%左右，關(guān)閉進(jìn)料泵1、進(jìn)料口 19 ;啟動變速電機(jī)12使攪拌槳葉17對餐廚垃圾進(jìn)行攪拌，使物料達(dá)到均勻；通過夾套進(jìn)水口 21、夾套出水口 22向夾套內(nèi)8注入適宜溫度的水，使產(chǎn)酸發(fā)酵罐內(nèi)達(dá)到預(yù)定的溫度；啟動pH值調(diào)節(jié)，通過pH調(diào)節(jié)閥5向罐內(nèi)補(bǔ)充酸堿，調(diào)節(jié)PH至預(yù)定值；啟動超聲波脈沖發(fā)生器9，強(qiáng)化產(chǎn)酸發(fā)酵；發(fā)應(yīng)至發(fā)酵液內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸濃度達(dá)到最大值(約4d)，依次關(guān)閉pH調(diào)節(jié)閥5、溫度調(diào)節(jié)閥7、超聲波脈沖發(fā)生器9 ;關(guān)閉變速電機(jī)12，待攪拌槳葉停轉(zhuǎn)后，打開出料口 20，開啟出料泵2自動出料，留10%發(fā)酵液作為下次發(fā)酵的接種物，關(guān)閉出料泵2、出料口 20，結(jié)束產(chǎn)酸發(fā)酵。
[0021]連續(xù)式反應(yīng)模式:
[0022]啟動進(jìn)料泵I使發(fā)酵原料餐廚垃圾通過進(jìn)料管路由進(jìn)料口19進(jìn)入產(chǎn)酸發(fā)酵罐主體18內(nèi)，加料量為罐體總量的70%左右，關(guān)閉進(jìn)料泵1、進(jìn)料口 19 ;啟動變速電機(jī)12使攪拌槳葉17對餐廚垃圾進(jìn)行攪拌，使物料達(dá)到均勻；通過夾套進(jìn)水口 21、夾套出水口 22向夾套內(nèi)8注入適宜溫度的水，使產(chǎn)酸發(fā)酵罐內(nèi)達(dá)到預(yù)定的溫度；啟動pH值調(diào)節(jié)，通過pH調(diào)節(jié)閥5向罐內(nèi)補(bǔ)充酸堿，調(diào)節(jié)pH至預(yù)定值；啟動超聲波脈沖發(fā)生器9，強(qiáng)化產(chǎn)酸發(fā)酵；發(fā)應(yīng)至發(fā)酵液內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸濃度達(dá)到最大值(約4d);打開進(jìn)料口 19、進(jìn)料泵1，打開出料口 20、出料泵2，按設(shè)定的水力停留時間調(diào)整出料、進(jìn)料速率一致；當(dāng)停止發(fā)酵時，先關(guān)閉進(jìn)料泵1、進(jìn)料口 19，再依次關(guān)閉pH調(diào)節(jié)閥5、溫度調(diào)節(jié)閥7、超聲波脈沖發(fā)生器9及變速電機(jī)12，待發(fā)酵液排完后，關(guān)閉出料泵2、出料口 20，結(jié)束產(chǎn)酸發(fā)酵。
[0023]本發(fā)明的溫度、pH、DO及超聲波均由計算機(jī)在線監(jiān)測、智能控制，上述控制軟件為自主研發(fā)，相較于傳統(tǒng)控制軟件，增添PH值預(yù)先調(diào)節(jié)功能，可實現(xiàn)pH值波動范圍小于0.1，優(yōu)于傳統(tǒng)值1.0，并添加程序編制功能，可完成溫度、pH、超聲波的精細(xì)復(fù)雜調(diào)控。
[0024]下面結(jié)合實施例具體說明本發(fā)明的運行效果:
[0025]實施例一(序批式)
[0026]原料餐廚垃圾的含固率為15%，未發(fā)酵前餐廚垃圾上清液中有機(jī)酸濃度為625mg/L, COD含量為71g/L，產(chǎn)酸發(fā)酵罐設(shè)定運行條件為溫度35.0°C，pH為6.0，攪拌轉(zhuǎn)速125rpm，關(guān)閉超聲波脈沖發(fā)生器，運行產(chǎn)酸發(fā)酵罐4天，期間pH波動范圍為5.95~6.07，溫度波動范圍為32.9°C~39.1°C，餐廚垃圾上清液中有機(jī)酸濃度達(dá)到34g/L，乙醇達(dá)到4g/L。
[0027]實施例二 (序批式)
[0028]原料餐廚垃圾的 含固率為15%，未發(fā)酵前餐廚垃圾上清液中有機(jī)酸濃度為665mg/L, COD含量為74g/L，產(chǎn)酸發(fā)酵罐設(shè)定運行條件為溫度35.0°C，pH為6.0，攪拌轉(zhuǎn)速125rpm，超聲波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生20kHz超聲波，每5min脈沖一次，運行產(chǎn)酸發(fā)酵罐4天，期間pH波動范圍為5.93~6.10，溫度波動范圍為33.4°C~37.8 °C，餐廚垃圾上清液中有機(jī)酸濃度達(dá)到41g/L,乙醇達(dá)至Ij 6g/L。
[0029]實施例三(連續(xù)式)
[0030]原料餐廚垃圾的含固率為15%，未發(fā)酵前餐廚垃圾上清液中有機(jī)酸濃度為671mg/L, COD含量為73g/L，產(chǎn)酸發(fā)酵罐設(shè)定運行條件為溫度35.0°C，pH為6.0，攪拌轉(zhuǎn)速125rpm，超聲波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生20kHz超聲波，每15min脈沖一次，水力停留時間為4天，連續(xù)運行30天，期間pH波動范圍為5.91~6.09，溫度波動范圍為31.8 °C~35.1°C，餐廚垃圾上清液中有機(jī)酸濃度達(dá)保持在28g/L左右，乙醇4g/L左右。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，其特征在于，包括圓柱狀直立的發(fā)酵罐主體(18)，在發(fā)酵罐主體(18)上部設(shè)有進(jìn)料口(19)與排氣孔(14)，在發(fā)酵罐側(cè)面安裝有三個探頭(10 )、采樣口( 15 )、視鏡口及視鏡燈(16 )，三個探頭(10 )分別為溫度探頭、pH探頭和DO探頭，三個探頭(10)由計算機(jī)中控系統(tǒng)(11)控制在罐體內(nèi)伸縮移動，在發(fā)酵罐主體軸線上安裝轉(zhuǎn)動主軸(13)，在主軸上安裝攪拌漿葉(17)，所述的攪拌漿葉(17)與罐體內(nèi)壁不接觸，轉(zhuǎn)動主軸(13)頂部連接變速電機(jī)(12 )，所述進(jìn)料口( 19 )連接進(jìn)料管路(I)，在發(fā)酵罐主體(18)側(cè)面下方開有出料口(20)并連接出料管路(2)，在發(fā)酵罐主體(18)外壁安裝有保溫夾套(8 )，保溫夾套(8 )上設(shè)有進(jìn)水口( 21)與出水口( 22 )，保溫夾套(8 )通過保溫水調(diào)節(jié)閥(7)與恒溫水箱(6)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，其特征在于，在發(fā)酵罐主體(18)頂部設(shè)有pH調(diào)節(jié)口(23)，該調(diào)節(jié)口通過酸堿調(diào)節(jié)閥(5)連接酸罐(4)與堿罐(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理餐廚垃圾生產(chǎn)碳源的產(chǎn)酸發(fā)酵罐，其特征在于，在所述罐體正下方安裝有超聲波脈沖發(fā)生器(9 )。
【文檔編號】C12M1/02GK103834560SQ201410114153
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】蔣建國, 王權(quán), 宮常修 申請人:清華大學(xué)