CN101215520A - 沼气干发酵多罐循环连续工艺方法 - Google Patents

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Abstract

沼气干发酵多罐循环连续工艺方法，属于用厌氧消化法处理有机废弃物的方法。本发明以原料干发酵所需滞留天数安装发酵罐的数目，发酵罐干发酵所产生的沼气经集气管并联后输入湿式贮气柜，且发酵罐干发酵所产生的沼气经集气管并联后输入脱硫塔，脱硫塔通过管路与湿式贮气柜连接。本发明池容产气率和池容效率高，结构简单，需水少，成本低，残留物可直接作为肥料使用，特别适宜低含水有机废弃物，如秸秆、有机垃圾、食品加工废弃物等。

Description

沼气干发酵多罐循环连续工艺方法
技术领域
本发明属于用厌氧消化法处理有机废弃物的方法。
背景技术
用沼气池厌氧消化处理有机废弃物，能够消灭大部分病毒、细菌和虫卵，生产洁净能源沼气和有机肥。沼气发酵物料的处理方式分为干发酵和湿式发酵两种方式。以发酵料液的TS划分，干发酵的TS浓度一般为20％～30％，湿发酵的TS浓度在20％以下。干发酵工艺处理低含水量有机废弃物可以节约水资源，提高池容产气率和池容效率，厌氧消化后残留物不需脱水即可作为肥料加工使用，简化了操作，降低了成本。但由于干发酵工艺是批量发酵方式，有间歇时间，不能连续进出料，在实际应用中存在较大的局限性。为解决连续运行满足规模化需求，“连续式干发酵沼气发生池”(中国发明专利申请  申请号200610067579.9)提出由发酵池和出渣池两部分组成的沼气池，它分别设置推料搅轮、提渣搅轮及折流式溢流管，为了提高池内温度还分设蒸汽加热管等设施。“生活垃圾厌氧干发酵处理装置”(中国实用新型专利  授权公告号CN2431281)提出包括温控装置、具有成对螺带叶片的滚筒、滚动机构、支撑机构，滚筒两端具有密封盖、尾部由导管、集气管、网罩组成集气装置，由保温层、盘管组成加热保温室等结构。采用这些处理装置即使对于集约化管理的企业费用也较昂贵，且装置维修复杂，在实际的推广应用中存在较大的局限性。
术语：TS(Total Solids)即总固形物，指一定量的发酵物料在105℃下烘干至恒重所得净重。
滞留天数系指物料厌氧发酵产气通常所需时间。
发明内容
针对干发酵设备机械复杂、操作繁锁、产气不均衡等不易推广使用的局限，本发明的目的是提供结构简单，宜于推广和维修的、低成本的干发酵循环连续式沼气发酵工艺方法，有效解决干发酵产气不均衡的缺点，实现对有机废弃物的连续发酵和均衡产气。
本发明通过以下途径实现：
a.以原料干发酵所需滞留天数设置所需安装的发酵罐数目，该数目即为一个发酵周期；
b.滞留天数期满后，即进入第二个发酵周期，每天开启一个发酵罐接种配料；
c.各发酵罐与集气管并联连接，干发酵所产生的沼气经集气管输入湿式贮气柜。
所述的接种物用量为投料总量的30％左右，发酵罐的容积等于投料总量乘以1.05。
所述的集气管与湿式贮气柜之间设置脱硫塔。
上述发酵罐的容积是根据日处理有机废弃物的量与接种量确定的，并余留5％左右的空间。如有机废弃物与接种物TS均为20％，日处理量为3吨有机废弃物，接种物用量一般为投料总量的30％至三分之一，因而，投料总量为3吨÷70％＝4.3吨，将吨近似于立方米，即投料体积为4.3m3，考虑5％左右的空间，因此单体发酵罐容积为4.5m3。
操作时，每天启动一个发酵罐，一个周期刚好是滞留时间的天数，从而达到连续循环的目的。当开启第一罐时，可留30％作为新投料的接种物，其余可作为沼肥使用或加工成有机肥料，而干发酵所产生的沼气经脱硫后可输入湿式贮气柜中储存。
本发明根据物料在发酵池中合理的发酵滞留时间，设计若干个发酵罐，每天启动一个发酵罐，一个周期刚好是滞留时间的天数，从而达到连续循环的目的。它除了干发酵具备的池容产气率和池容效率高，节省有机废弃物的处理费用，在投料时只需加少量的水或者不需加水，厌氧消化后残留物不需脱水即可作为肥料加工使用之外，特别适合于秸秆、有机垃圾、食品加工废弃物沼气发酵，并且由于结构简单，不需要复杂昂贵的机械，降低了建立和维修沼气池的成本和费用。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
实施例1：有机垃圾生活的沼气干发酵循环连续工艺设计。
生活垃圾的TS一般在20％～30％之间，这一特性非常适合厌氧干发酵工艺。非常适合采用厌氧干发酵技术处理，这种处理方式不但可以节约水资源，同时还有利于沼气发酵残留物加工有机肥料。
原料性质：经分选和破碎后的农村有机生活垃圾
处理容量：日处理10吨农村有机生活垃圾
原料TS：农村有机生活垃圾TS取20％
原料产气率：0.04m3/kg·TS
相关工艺参数设计：
发酵工艺：干发酵循环连续工艺
发酵浓度：TS为20％
发酵时间：发酵滞留时间HRT为30d
单体反应器容积：15m3球形(或圆柱体)沼气池
发酵罐总容积：15m3×30＝450m3
沼气日产量：80m3
湿式气柜容积：50m3
工艺说明：
***采用常温批量干发酵工艺，共设30个厌氧发酵罐，各发酵罐通过阀门与集气管并联，每个发酵罐容积为15m3，将一天的有机生活垃圾投入一个发酵罐，依次每天投料。即发酵滞留时间HRT＝30d。所有发酵罐的气体均输入到气柜中。运行到第31天时，即可将第一个发酵罐的消化残物取出，以后每天按投料顺序取出下一个发酵罐的消化残物，从而实现干发酵循环连续工艺。
从发酵池中产生的沼气，通过管路先经脱硫塔后再输入湿式贮气柜。气柜中的沼气输出依据沼气的用途，可进行脱水或不脱水处理。
实施例2：秸秆沼气干发酵循环连续工艺设计。
原料性质：秸秆TS＝80％，日处理量1吨，秸秆原料产气率以250m3/吨TS计。
相关工艺参数设计：
发酵原料的浓度设计为TS＝20％：1吨原料需加水3吨，总投料量为4吨；
接种物用量为30％左右：需TS为20％的接种物1.8吨；
发酵滞留时间：50天；
单体发酵罐容积：6m3；
发酵罐总容积：6m3×50＝300m3，6m3即发酵罐50个；
日产沼气量：200m3；
贮气柜容积：100m3
工艺说明：
采用常温批量干发酵工艺，共设50个沼气发酵罐，各发酵罐通过阀门与集气管并联，每个发酵罐容积为6m3，将一天的1吨秸秆+1.8吨接种物+3吨水混合均匀后投入一个发酵罐，依次每天投料。即发酵滞留时间HRT＝50d。所有发酵罐的气体均输入到气柜中。运行到第51天时，即可将第一个发酵罐的消化残物取出，用1.8吨残留物作种进行投料，其余可用作加工肥料；以后每天按投料顺序取出下一个发酵罐的消化残物，从而实现干发酵循环连续工艺。产生的沼气经脱硫塔处理后输入贮气柜，可以进行集中供气，可供100户左右的农户使用。

Claims (3)

1.沼气干发酵多罐循环连续工艺方法，其特征是：
a.以原料干发酵所需滞留天数设置所需安装的发酵罐数目，该数目即为一个发酵周期；
b.滞留天数期满后，每天开启一个发酵罐接种配料；
c.各发酵罐与集气管并联连接，干发酵所产生的沼气经集气管输入湿式贮气柜。
2.根据权利要求1所述的沼气干发酵多罐循环连续工艺方法，其特征是接种物用量为投料总量的30％，发酵罐的容积等于投料总量乘以1.05。
3.根据权利要求1所述的沼气干发酵多罐循环连续工艺方法，其特征是集气管与湿式贮气柜之间设置脱硫塔。
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