CN115948226A - 一种厌氧发酵***和方法 - Google Patents
一种厌氧发酵***和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115948226A CN115948226A CN202211538669.7A CN202211538669A CN115948226A CN 115948226 A CN115948226 A CN 115948226A CN 202211538669 A CN202211538669 A CN 202211538669A CN 115948226 A CN115948226 A CN 115948226A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biogas
- outlet
- fermentation
- channel
- anaerobic fermentation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 194
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 124
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 59
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 35
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 14
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/02—Apparatus for enzymology or microbiology with agitation means; with heat exchange means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/107—Apparatus for enzymology or microbiology with means for collecting fermentation gases, e.g. methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/16—Apparatus for enzymology or microbiology containing, or adapted to contain, solid media
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种厌氧发酵***和方法。本发明的厌氧发酵***包括依次连接的发酵罐、冷却装置和真空***；所述发酵罐设有沼渣出口和气体出口，所述冷却装置设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，所述发酵罐的气体出口和所述冷却装置的第一通道入口连接，所述冷却装置的所述第一通道沼气出口和所述真空***连接；所述发酵罐中设有加热装置。本发明的发酵***无需将发酵液进行固液分离为沼液和沼渣，节省了很大的运营成本，可以在非常高的有机负荷下处理固体有机物。
Description
技术领域
本发明涉及一种厌氧发酵***和方法。
背景技术
本发明属于厌氧发酵领域。它对发酵固体有机物特别有用。厌氧发酵是一种生物过程，在这个生物过程中微生物群将有机物转化为沼气，沼气是一种主要由甲烷和二氧化碳组成的高能量气体。
固体有机物的厌氧发酵是生产可再生和可储存能源的关键工艺。可以通过厌氧发酵处理的固体有机物质包括例如粪便、废水处理产生的污泥、城市有机废物或秸秆。
当前的厌氧发酵方法受到其最大有机负荷的限制，即每立方米发酵容积每天可以发酵的有机物的量。现有的最好的固体有机物厌氧发酵方法每天每立方米发酵容积可以处理大约12公斤有机物。目前的厌氧发酵方法过程也限制了有机物的沼气的转化率。厌氧发酵后，发酵液被分离成沼液和沼渣，需要大量的运行成本。此外，沼液是一种高负荷废水，COD高，悬浮固体高。这种废水的处理需要复杂且昂贵的处理工艺，这大大降低了项目整体的盈利能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了解决现有技术中的沼液和沼渣需要进行固液分离、运行成本高、沼气转化率低和处理负荷高的技术问题，提供了一种厌氧发酵***和方法。本发明的厌氧发酵***无需进行固液分离步骤，降低运营成本，处理负荷高，资源利用率高。本发明的厌氧发酵方法制得的沼气转化效率高，直接产生沼渣和低COD、低悬浮物的废水，这使得本发明比现有的用于发酵固体有机物质的工艺更具吸引力。
本发明提供一种厌氧发酵***，其包括依次连接的发酵罐、冷却装置和真空***；所述发酵罐设有沼渣出口和气体出口，所述冷却装置设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，所述发酵罐的所述气体出口和所述冷却装置的第一通道入口连接，所述冷却装置的所述第一通道沼气出口和所述真空***连接；所述发酵罐中设有加热装置。
本发明中，优选地，所述冷却装置还设有第二通道入口和第二通道出口，所述第二通道出口和所述加热装置的入口连接；所述第二通道入口和所述加热装置的出口连接。更优选地，所述第二通道出口和所述加热装置的入口通过热泵***进行连接。
本发明中，优选地，所述厌氧发酵***还包括脱硫***，所述脱硫***的气体进口和所述冷却装置的所述第一通道沼气出口连接，所述脱硫***的气体出口和所述真空***的入口连接。
其中，所述脱硫***的设备可为本领域常规，一般为吸附罐、吸收塔或脱硫罐。所述脱硫***的吸附剂可为本领域常规，一般为金属氧化物，优选地为氧化铁。所述脱硫***的工艺可包括干法脱硫和湿法脱硫。
本发明中，所述真空***可为本领域常规，优选地为真空泵。
本发明中，本领域技术人员知晓，所述发酵罐的容积可依据实际工况进行调整。例如，所述发酵罐的发酵容积可为20-700m3，特别地为150m3或600m3。
本发明中，优选地，所述发酵罐上设有至少一个温度传感器，温度传感器用于测试所述发酵罐的温度。
本发明中，优选地，所述发酵罐上设有至少一个压力传感器，所述压力传感器用于测试所述发酵罐的沼气的压力。
本发明中，优选地，所述发酵罐中还设有混合***，用于对发酵罐中的物料进行混合。所述混合***可为本领域常规，例如为水平活塞流搅拌***。
本发明中，优选地，所述发酵罐与外部再循环***连接，所述外部再循环***用于对所述发酵罐中的物料进行混合。
本发明中，优选地，所述厌氧发酵***还包括有机物进料***，所述有机物进料***和所述发酵罐的进料口连接，用于将发酵物送入所述发酵罐中进行厌氧发酵反应。
本发明中，优选地，所述厌氧发酵***还包括有机物出料***，所述有机物出料***和所述发酵罐的沼渣出口连接。
本发明中，优选地，所述厌氧发酵***还包括冷凝水提取***，所述冷凝水提取***和所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口连接。
本发明中，优选地，所述厌氧发酵***还包括沼气利用装置，所述沼气利用装置和所述真空***的出口连接。所述沼气利用装置可为本领域常规，例如为沼气提纯装置、沼气发电机、沼气燃料电池或沼气储存器。
本发明中，所述发酵罐可为本领域常规,所述发酵罐的形体通常为圆柱体或方体，优选地为方体。本领域技术人员知晓，为了承受负压，所述发酵罐需要具有一定壁厚，所述发酵罐的壁厚可依据实际工况进行调整或者选择。
本发明中，本领域技术人员知晓，所述发酵罐中一般含有发酵底料，所述发酵底料用于和所述发酵物进行厌氧发酵反应。
本发明还提供一种厌氧发酵方法，其采用上述所述的厌氧发酵***，其包括以下步骤：
S1、发酵物在所述发酵罐中进行厌氧发酵反应，启动所述真空***；所述真空***用于对所述发酵罐的压力进行控制，使所述发酵罐内的绝对压力低于或等于30kPa，
S2、所述厌氧发酵反应产生的沼气从所述发酵罐的所述气体出口进入所述冷却装置进行冷却，所述冷却后产生的冷凝水从所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口输出，所述冷却后的沼气从所述冷却装置的所述第一通道沼气出口进入所述真空***后输出，
S3、所述发酵罐中产生的沼渣从所述发酵罐的所述沼渣出口输出。
本发明中，本领域技术人员知晓，所述发酵物一般为固体有机物质，例如为有机城市垃圾、污泥或秸秆。
本发明中，优选地，所述真空***对所述发酵罐内的压力控制每天大于或等于2小时。
本发明中，所述发酵罐内的绝对压力优选地为2-14kPa，例如为4-14kPa或2-6kPa。
本发明中，优选地，所述厌氧发酵反应的温度为30～60℃，例如为37-39℃或54-56℃。
本发明中，所述冷却的温度优选地为4-20℃，例如为5-7℃或8-12℃。
本发明中，优选地，所述发酵物中的干物质的质量含量分数为高于15％，例如为23％或20％。所述质量含量分数为所述干物质的质量占所述发酵物的总质量的占比。
本发明中，优选地，所述冷凝水输出后进入所述冷凝水提取***进行冷凝水的提取。
本发明中，优选地，所述发酵物由所述有机物进料***从所述发酵罐的进料口送入所述发酵罐中。其中，一般每天至少添加一次所述发酵物。
本发明中，优选地，所述沼气进行所述冷却后从所述冷却装置的所述第一通道沼气出口进入所述真空***前，还包括进入脱硫***进行脱硫。优选地，所述脱硫后的所述沼气的含硫量优选地在20ppm以下。
本发明中，优选地，所述发酵罐中产生的沼渣从所述沼渣出口输出后送入有机物出料***。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明的厌氧发酵***可以在非常高的有机负荷下处理固体有机物，每天每立方米发酵容积可以处理超过30-40公斤的有机物(OM)，比目前现有的固体有机物厌氧发酵最高有机负荷高2.5-3倍，现存的固体有机物厌氧发酵工艺最高的有机负荷为12公斤每立方米每天。本发明的厌氧发酵***可需要更小的发酵罐，降低了投资成本。本发明的发酵***无需将发酵液进行固液分离为沼液和沼渣，节省了很大的运营成本。本发明可将热量从冷却装置传递到加热装置，资源利用率高，能够节约耗能的90％左右。
2、本发明的厌氧发酵方法的沼气转化效率比现有的发酵工艺能够高出20％-35％，使发酵单元的能量收益最大化；产生的废水COD低，悬浮固体低并且只需要简单的处理；与目前的发酵工艺相比，显著提高了发酵工艺的盈利能力。
附图说明
图1为本发明实施例1的厌氧发酵***的流程图。
图2为本发明实施例3的厌氧发酵***的流程图。
附图标记说明：
发酵罐1
真空***2
加热装置3
冷却装置4
有机物出料***5
冷凝水提取***6
吸附罐7
热泵***8
水平活塞流搅拌***9
有机物进料***10
沼气提纯装置11
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
本实施例提供一种厌氧发酵***，如图1所示，其包括依次连接的发酵罐1、冷却装置4、吸附罐7和真空***2；发酵罐1设有沼渣出口和气体出口，冷却装置4设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，发酵罐1的气体出口和冷却装置4的第一通道入口连接，吸附罐7的气体进口和冷却装置4的第一通道沼气出口连接，吸附罐7的气体出口和真空***2的入口连接。发酵罐1中还设有加热装置3。
冷却装置4还可设有第二通道入口和第二通道出口，第二通道出口和加热装置3的入口连接；第二通道入口和加热装置3的出口连接。第二通道出口和加热装置3的入口之间通过热泵***8进行连接。
发酵罐1上设有一个温度传感器，温度传感器用于测试发酵罐1的温度。
发酵罐1上设有一个压力传感器，压力传感器用于测试发酵罐1的沼气的压力。
发酵罐1中还设有水平活塞流搅拌***9。
厌氧发酵***还包括有机物进料***10，有机物进料***10和发酵罐1的进料口连接，用于将发酵物送入发酵罐中。
厌氧发酵***还包括有机物出料***5，有机物出料***5和发酵罐1的沼渣出口连接。
厌氧发酵***还包括冷凝水提取***6，冷凝水提取***6和冷却装置4的第一通道冷凝水出口连接。
厌氧发酵***还包括沼气提纯装置11，沼气提纯装置11和真空***2的出口连接。
发酵罐1的发酵体积为150m3。
厌氧发酵方法：
其采用上述的厌氧发酵***，其包括以下步骤：
S1、污泥在发酵罐1中进行厌氧发酵反应，启动真空***2，使发酵罐1中的绝对压力每天6小时内控制在10-14kPa，并在一天中的其余时间上升到100kPa。发酵罐1中的温度控制在54-56℃。
S2、发酵罐1厌氧发酵反应产生的沼气从发酵罐1的气体出口进入冷却装置4进行冷却，冷却温度为8-12℃。
冷却后产生的冷凝水从冷却装置4的第一通道冷凝水出口输出后进入冷凝水提取***6。
沼气冷却后从冷却装置4的第一通道沼气出口先进入吸附罐7进行脱硫，再进入真空***2。沼气进行脱硫后的含硫量在20ppm以下。沼气从真空***2输出后进入到沼气提纯装置11。
S3、发酵罐1中产生的沼渣从沼渣出口输出。
发酵罐1每天处理来自工厂的30吨污泥。污泥中干物质的质量含量分数为23％(即含水率为77％)，有机质占干物质的质量含量分数为89％。本实施例1的工艺适用的有机负荷可为每立方米发酵罐容积40公斤有机物每天，现有技术中的固体有机物厌氧发酵工艺最高的有机负荷为12公斤每立方米每天，比目前现有的固体有机物厌氧发酵最高有机负荷高3倍。
每吨污泥发酵产出沼气量为130立方。现有的工艺处理这种污泥，产出大约为95立方沼气，本实施例1的厌氧发酵方法产出的沼气量比现有工艺高35％。
沼气产量为3900标方/天，其中含有57％的甲烷。然后沼气由沼气提纯装置处理，生产2200标方/天的绿色天然气。
冷凝水提取***的出水量为每天20吨。水中悬浮物和COD分别为70mg/L和1100mg/L。
有机物出料***5的沼渣产量为每天5吨。沼渣的干物质的质量含量分数为25％(即含水率为75％)。
实施例1的厌氧发酵***每天消耗950千瓦时电量，不需要其他外界能源输入。
实施例2
实施例2和实施例1的厌氧发酵***的区别在于，发酵罐1的发酵体积为600m3，发酵罐1与外部再循环***连接，外部再循环***用于对所述发酵罐1中的物料进行混合。厌氧发酵***还包括沼气发电机11，沼气发电机11和真空***2的出口连接。
实施例2采用和实施例1相同的厌氧发酵方法。区别在于，发酵罐1中的绝对压力每天16小时内控制在2-6kPa，并在一天中的其余时间上升到30kPa。发酵罐1中的温度控制在37-39℃。从发酵罐1出来后的沼气被冷却装置4冷却到5-7℃。
实施例2的厌氧发酵方法的发酵罐每天处理100吨有机城市垃圾。有机废弃物中干物质的质量含量份数为20％(即含水率为80％)，有机质占干物质的95％。实施例2的工艺适用的有机负荷可为每立方米发酵罐容积30公斤有机物每天，这比目前现有的固体有机物厌氧发酵最高有机负荷高2.5倍。
冷却装置4和加热装置3的热传输由一个热泵***8完成。
每吨垃圾发酵产出沼气量为120立方。现有的工艺处理这种垃圾，产出大约100立方沼气，本实施例的工艺产出的沼气量比现有工艺高20％。
沼气产量为12000标方/天，其中含有58％的甲烷。然后沼气由沼气发电机11处理，每天产生26 000千瓦时的绿色电力。
冷凝水提取***6的出水量为每天75吨。水中悬浮物和COD分别为80mg/L和1500mg/L。
有机物出料***5的沼渣产量为每天10吨。沼渣的干物质的质量含量分数为21％(即含水率为79％)。
实施例2的厌氧发酵***每天消耗3300千瓦时电量，不需要其他外界能源输入。
实施例3
本实施例3提供一种厌氧发酵***，如图2所示，其包括依次连接的发酵罐1、冷却装置4、吸附罐7和真空***2；发酵罐1设有沼渣出口和气体出口，冷却装置4设有一通道入口、一通道冷凝水出口和一通道沼气出口，发酵罐1的气体出口和冷却装置4的一通道入口连接，吸附罐7的气体进口和冷却装置4的第一通道沼气出口连接，吸附罐7的气体出口和真空***2的入口连接。发酵罐1中还设有加热装置3。
发酵罐1上设有一个温度传感器，温度传感器用于测试发酵罐1的温度。
发酵罐1上设有一个压力传感器，压力传感器用于测试发酵罐1的沼气的压力。
厌氧发酵***还包括有机物进料***，有机物进料***和发酵罐1的进料口连接，用于将发酵物送入发酵罐1中进行厌氧发酵反应。厌氧发酵***还包括有机物出料***5，有机物出料***5和发酵罐1的沼渣出口连接。
厌氧发酵***还包括冷凝水提取***6，冷凝水提取***6和冷却装置4的一通道冷凝水出口连接。
发酵罐1的发酵体积为150m3，发酵罐1还与外部再循环***连接，外部再循环***用于对所述发酵罐1中的物料进行混合。
厌氧发酵方法：
其采用上述的厌氧发酵***，其包括以下步骤：
S1、污泥在发酵罐1中进行厌氧发酵反应，启动真空***2，使发酵罐1中的绝对压力每天6小时内控制在10-14kPa，并在一天中的其余时间上升到100kPa。发酵罐1中的温度控制在54-56℃。
S2、发酵罐1中厌氧发酵反应产生的沼气从发酵罐1的气体出口进入冷却装置4进行冷却，冷却温度为8-12℃。
冷却后产生的冷凝水从冷却装置4的第一通道冷凝水出口输出后进入冷凝水提取***6。
沼气冷却后从第一通道沼气出口先进入吸附罐7进行脱硫，再进入真空***2。沼气进行脱硫后的含硫量在20ppm以下。沼气从真空***2输出后进入到沼气提纯装置进行沼气提纯。
S3、发酵罐1中产生的沼渣从沼渣出口输出。
发酵罐1每天处理来自工厂的30吨污泥。污泥中干物质的质量含量分数为23％(即含水率为77％)，有机质占干物质的质量含量分数为89％。
每吨污泥发酵产出沼气量为130立方。现有的工艺处理这种污泥，产出大约95立方沼气，本实施例的工艺产出的沼气量比现有工艺高35％。
沼气产量为3900标方/天，其中含有57％的甲烷。然后沼气由沼气提纯装置处理，生产2200标方/天的绿色天然气。
冷凝水提取***的出水量为每天20吨。水中悬浮物和COD分别为70mg/L和1100mg/L。
有机物出料***5的沼渣产量为每天5吨，沼渣中的干物质的质量含量分数为25％(即含水率为75％)。
实施例3的加热装置3使用工厂未利用的热源进行加热，使用强制换气对冷却装置4进行冷却，厌氧***需要每天消耗360千瓦时电量和12000千瓦时未利用热源。
Claims (10)
1.一种厌氧发酵***，其特征在于，其包括依次连接的发酵罐、冷却装置和真空***；所述发酵罐设有沼渣出口和气体出口，所述冷却装置设有第一通道入口、第一通道冷凝水出口和第一通道沼气出口，所述发酵罐的所述气体出口和所述冷却装置的第一通道入口连接，所述冷却装置的所述第一通道沼气出口和所述真空***连接；所述发酵罐中设有加热装置。
2.如权利要求1所述的厌氧发酵***，其特征在于，所述冷却装置还设有第二通道入口和第二通道出口，所述第二通道出口和所述加热装置的入口连接；所述第二通道入口和所述加热装置的出口连接；优选地，所述第二通道出口和所述加热装置的入口通过热泵***进行连接。
3.如权利要求1所述的厌氧发酵***，其特征在于，所述厌氧发酵***还包括脱硫***，所述脱硫***的气体进口和所述冷却装置的所述第一通道沼气出口连接，所述脱硫***的气体出口和所述真空***的入口连接；所述脱硫***的设备优选地为吸附罐、吸收塔或脱硫罐；
和/或，所述真空***为真空泵。
4.如权利要求1所述的厌氧发酵***，其特征在于，所述发酵罐中还设有混合***，用于对发酵罐中的物料进行混合；其中，所述混合***优选地为水平活塞流搅拌***；
和/或，所述发酵罐与外部再循环***连接，所述外部再循环***用于对所述发酵罐中的物料进行混合。
5.如权利要求1所述的厌氧发酵***，其特征在于，所述厌氧发酵***还包括有机物进料***，所述有机物进料***和所述发酵罐的进料口连接；
和/或，所述厌氧发酵***还包括有机物出料***，所述有机物出料***和所述发酵罐的沼渣出口连接；
和/或，所述厌氧发酵***还包括冷凝水提取***，所述冷凝水提取***和所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口连接。
6.如权利要求1所述的厌氧发酵***，其特征在于，所述厌氧发酵***还包括沼气利用装置，所述沼气利用装置和所述真空***的出口连接；所述沼气利用装置优选地为沼气提纯装置、沼气发电机、沼气燃料电池或沼气储存器。
7.一种厌氧发酵方法，其特征在于，其采用如权利要求1-6任一项所述的厌氧发酵***，其包括以下步骤：
S1、发酵物在所述发酵罐中进行厌氧发酵反应，启动所述真空***，所述真空***用于对所述发酵罐的压力进行控制，使所述发酵罐内的压力控制在绝对压力低于或等于30kPa；
S2、所述厌氧发酵反应产生的沼气从所述发酵罐的所述气体出口进入所述冷却装置进行冷却，所述冷却后产生的冷凝水从所述冷却装置的所述第一通道冷凝水出口输出，所述冷却后的沼气从所述冷却装置的所述第一通道沼气出口进入所述真空***后输出，
S3、所述发酵罐中产生的沼渣从所述沼渣出口输出。
8.如权利要求7所述的厌氧发酵方法，其特征在于，所述真空***对所述发酵罐内的压力控制每天大于或等于2小时；
和/或，所述发酵罐内的绝对压力为2-14kPa，例如为4-14kPa或2-6kPa。
9.如权利要求7所述的厌氧发酵方法，其特征在于，所述厌氧发酵反应的温度为30-60℃，例如为37-39℃或54-56℃；
和/或，所述冷却的温度为4-20℃，例如为5-7℃或8-12℃；
和/或，所述发酵物中的干物质的质量含量分数为高于15％，例如为23％或20％。
10.如权利要求7所述的厌氧发酵方法，其特征在于，所述沼气进行所述冷却后从所述第一通道沼气出口进入所述真空***前，还包括进入脱硫***进行脱硫；所述脱硫后的所述沼气的含硫量优选地在20ppm以下；
和/或，所述发酵罐中产生的沼渣从所述沼渣出口输出后送入有机物出料***。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211538669.7A CN115948226A (zh) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 一种厌氧发酵***和方法 |
| PCT/CN2024/073433 WO2024114831A1 (zh) | 2022-12-01 | 2024-01-22 | 一种厌氧发酵***和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211538669.7A CN115948226A (zh) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 一种厌氧发酵***和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115948226A true CN115948226A (zh) | 2023-04-11 |
Family
ID=87286709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211538669.7A Pending CN115948226A (zh) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 一种厌氧发酵***和方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115948226A (zh) |
| WO (1) | WO2024114831A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024114831A1 (zh) * | 2022-12-01 | 2024-06-06 | 上海倍奇新能源科技有限公司 | 一种厌氧发酵***和方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03236724A (ja) * | 1990-02-14 | 1991-10-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 植物の温室栽培方法およびそれに用いるシステム |
| CN203866309U (zh) * | 2014-05-09 | 2014-10-08 | 深圳市派沃新能源科技有限公司 | 一种沼气热泵能源综合利用装置 |
| CN115286435A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-11-04 | 中节能工程技术研究院有限公司 | 一种沼液循环浓缩的方法 |
| CN115948226A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-11 | 上海倍奇新能源科技有限公司 | 一种厌氧发酵***和方法 |
| CN218860712U (zh) * | 2022-12-01 | 2023-04-14 | 上海倍奇新能源科技有限公司 | 一种厌氧发酵*** |
-
2022
- 2022-12-01 CN CN202211538669.7A patent/CN115948226A/zh active Pending
-
2024
- 2024-01-22 WO PCT/CN2024/073433 patent/WO2024114831A1/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024114831A1 (zh) * | 2022-12-01 | 2024-06-06 | 上海倍奇新能源科技有限公司 | 一种厌氧发酵***和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024114831A1 (zh) | 2024-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101638670B (zh) | 一种固体有机废弃物厌氧干发酵氢甲烷联产的方法 | |
| US8962309B2 (en) | Apparatus and process for the conversion into biogas of fermentation stillage arising as a waste product of ethanol production | |
| CN102321675B (zh) | 一种有机废弃物生产生物燃气的方法及设备 | |
| US20100203608A1 (en) | Method for the conversion of biomass from renewable raw materials in anaerobic fermenters | |
| CN103627621B (zh) | 固态立式发酵、自循环冷却、蒸馏一体化装置及方法 | |
| EP2521768A2 (en) | Combined dry and wet dual phase anaerobic process for biogas production | |
| WO2024114831A1 (zh) | 一种厌氧发酵***和方法 | |
| CA2926577A1 (en) | Biohydrogen production method and reactor | |
| CN106676138A (zh) | 强化多原料两级全混厌氧消化产沼气的方法 | |
| US20110020862A1 (en) | Biological solids processing system and method | |
| CN218860712U (zh) | 一种厌氧发酵*** | |
| CN207294547U (zh) | 生物质热电联产的造纸污泥处理*** | |
| CN103992015A (zh) | 一种改善生化剩余污泥脱水性能的工艺 | |
| CN208995486U (zh) | 餐厨垃圾厌氧消化联产氢气甲烷的*** | |
| CN101215520A (zh) | 沼气干发酵多罐循环连续工艺方法 | |
| CN101413014A (zh) | 微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法及其装置 | |
| CN114535246B (zh) | 一种利用Fenton铁泥及含铁生物炭强化两相厌氧消化的装置与工艺 | |
| CN106380055B (zh) | 一种用于污泥厌氧消化的装置及其运行方法 | |
| CN102586336B (zh) | 生物甲烷两阶段转化产出的方法 | |
| KR101756446B1 (ko) | 유기성 폐기물 및 가축분뇨를 혐기소화하여 감량화 및 바이오가스를 생산하는 시스템 및 그 운영방법 | |
| KR100911835B1 (ko) | 다단계 혐기성 소화조 및 이를 이용한 유기성폐기물의 바이오가스 생산방법 | |
| CN208167005U (zh) | 利用有机固体废弃物制造氢气的装置 | |
| CN2628529Y (zh) | 湿式连续单级厌氧发酵反应器 | |
| CN114989966B (zh) | 一种厌氧发酵***及厌氧发酵方法 | |
| CN220788576U (zh) | 一种以乙醇作为餐厨垃圾中间产物的厌氧发酵装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |