CN202595133U - 一种利用中药药渣制取沼气的装置 - Google Patents

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Abstract

一种利用中药药渣制取优质沼气的装置，其包括：用于搅拌中药药渣的搅拌池，经由上料泵与搅拌池连接的沼气发酵罐，经由管道和泵与沼气发酵罐的底部连接的、用于将发酵后的废液进行固液分离的过滤设备，经由管道与沼气发酵罐的顶部连接的、用于对产生的沼气进行初步净化的气液分离罐，经由管道与气液分离罐的顶部连接的脱硫塔，以及经由管道与脱硫塔的顶部连接的沼气储气罐。本实用新型装置将中药废渣进行有效利用，变废为宝，克服了以往中药药渣难处理，无处堆放和环境污染的难题。

Description

一种利用中药药渣制取沼气的装置
技术领域
本实用新型涉及一种利用中药药渣制取沼气的装置，通过对中药药渣的预先处理，利用例如新鲜沼液等作为菌种，中温厌氧发酵制沼气。该装置也可以用于对其他有机固体粉料进行发酵处理，例如对秸秆、粪便、各种有机垃圾等进行发酵预处理的中温厌氧发酵处理。
技术背景
近年来，中药及其制剂的研究开发受到国内外各方面人士、团体、组织及国家政府的极大重视，研制出许多中药新药品种。与此同时,中药新药、新建药厂或公司剧增，随之产生大量的中药药渣，给生产厂家、社会、环境带来急需解决的难题。中药提取后药渣排放和处理是中药提取企业的棘手问题，每个中药生产企业每天都要排出大量的药渣。这些药渣如果简单的堆放在外面，日积月累，堆积如山，渐渐地就会发酵霉烂，臭不可闻，污染环境，给周边群众的生产和生活造成危害。已往对药渣的处理方法主要有填埋或焚烧等，近几年随着环境保护的加强和良好药品生产规范意识的强化，要求企业对药渣进行利用，争取变废为宝。
现有技术中也公开了中药废渣的再利用方法。例如CN 1132732A公开了将各种生活垃圾、造纸厂排放的造纸黑液，以及各种有机废液（如酒厂、制药厂、食品厂排放的废水），杂草、树叶为原料，按一定比例混合后，在好氧催化池中经好氧搅拌处理，再在厌氧催化剂的作用下，经厌氧催化池厌氧催化，转化产生含８０％ＣＨ4的沼气。CN 101391926A公开了由沼渣、中药渣、麦草和/或稻草等栽培蘑菇的方法。CN 101544922A公开了秸秆、制药废渣、酿酒废渣等利用光合菌、乳酸菌、酵母菌、沼气菌进行发酵，然后干燥制备生物质燃料，但没有用于生产沼气。
本实用新型是一种利用中药废渣制取沼气的装置，就为中药废渣的合理利用提供了技术支持。
实用新型内容
本实用新型提供了一种利用中药废渣制取沼气的装置，它有效地将中药废渣进行利用，开辟了一条崭新的中药废渣处理途径。预处理后的中药废渣发酵速度和产气速度快，初始产气缩短至2～3天，产气平稳。
本实用新型的利用中药废渣制取沼气的装置包括：
用于搅拌中药药渣的搅拌池，
经由上料泵和管道与搅拌池连接的沼气发酵罐，优选，该管道的另一端连接到沼气发酵罐的顶部，
经由管道和泵与沼气发酵罐的底部连接的、用于将发酵后的废液进行固液分离的过滤设备(例如螺旋式分离机或压滤机)，优选，该过滤设备的液体(即滤液)输出端经由管道连接到搅拌池的上方，
经由管道与沼气发酵罐的顶部连接的、用于对产生的沼气进行初步净化的气液分离罐，优选，该管道的另一端连接到气液分离罐的底部，
经由管道与气液分离罐的顶部连接的脱硫塔，优选，该管道的另一端连接到脱硫塔的顶部，以及
经由管道与脱硫塔的顶部连接的沼气储气罐。
在优选的实施方式中，本实用新型的装置进一步包括设置在发酵罐外用于对发酵原料进行液力搅拌的渣浆泵。一般，渣浆泵的输入端和输出端分别经由管道连接到发酵罐的下方和上方。
利用本实用新型的装置制取沼气的过程如下：将粉碎后预处理好的中药废渣投入搅拌池，向搅拌池中的药渣加入沼液并加入适量水，搅拌均匀后通过上料泵将作为发酵原料的中药废渣送入发酵罐的进料分布器，发酵原料经进料分布器均匀加入到发酵罐中，发酵后产生的沼气由发酵罐顶部引出，经气液分离罐(或类似的水洗罐或涤气罐)、脱硫罐净化后送入沼气储气罐，然后送往用户。
在本实用新型中的气液分离罐(也称作涤气罐或洗气罐)和脱硫罐可以使用在现有技术中常用的气液分离罐和脱硫罐，参见中国实用新型200920108286.X，200320124023.0，和201020198926.3。优选，在气液分离罐中有脱水的填料床层。优选，在脱硫罐中有脱硫的填料(例如铁氧化物和活性炭的复合填料)床层。
其中，中药废渣例如来自中药厂煎药后产生的废渣，为煎煮过的中药材料，例如包括、但不限于黄芪、黄芩、黄柏、葛根、山药、杜仲、当归、党参、地黄、丹皮、羌活、独活、赤芍、大黄、厚朴、木香、丹参、半夏、续断、肉苁蓉、锁阳、补骨脂、天麻、麻黄根、山茱萸、巴戟天、桑白皮、枇杷叶、川贝、浙贝、瓜蒌等的一种或两种或多种。
利用本实用新型的装置制取沼气的详细过程说明如下：
（A）浸润：将中药干废渣(含水量低于5wt%)或湿废渣(含水量从高于5wt%至40wt%，更一般6wt%-15wt%)破碎，然后(例如在投入到预处理池中之后)添加水进行浸润；
（B）用菌剂接种和调节碳氮比：在浸润后的药渣中加入接种物发酵菌剂，并将尿素或污泥(例如来自城市下水道的污泥)等或尿素与污泥的混合物作为氮源加入其中以便将发酵物料的碳氮比（质量比）调整为5~200:1，优选10~50:1，更优选约25~40:1，进一步优选约30:1；这里任选地，在调整碳氮比之后排掉一部分的液体或不排掉一部分的液体。
（C）预发酵：将药渣搅拌收堆后在避氧条件下（例如通过用塑料布等覆盖）发酵一段时间，例如2~5天，优选约2~3天，从而获得发酵预处理过的中药废渣；
（D）添加沼液进行发酵：将发酵预处理过的中药废渣加入到搅拌池中，并在搅拌池中加入沼液(新鲜沼液，即取自正常产气１个月以上沼气池的新鲜沼液，或回用沼液，即取自本循环操作中的沼液或来自过滤步骤(E)的沼液，该回用沼液也称作酸化发酵的添加沼液)和水，搅拌均匀，发酵原料送入沼气发酵罐，在密封条件下产生粗沼气，粗沼气从发酵罐中连续引出或以非连续方式引出。
(E)固液分离：发酵后的沼液从发酵罐的底部排出，进行固液分离(例如用固液分离的过滤设备，如螺旋式分离机或压滤机)，其中分离所得(或过滤所得)的沼液用作回用沼液(例如用于步骤(D)中)或用作步骤(D)中酸化发酵的添加沼液(例如用于步骤(D)中)当中的一部分或全部，所得沼渣(或过滤所得沼渣)被回收。优选，所得沼渣被集中处理后作为有机肥。
(F)沼气提纯：粗沼气被引入提纯设备中进行提纯，以制备优质或提纯的沼气。
在上述第一个实施方案的进一步更优选的实施方式中，以上步骤(F)包括在气液分离器(或洗气塔)中的气液分离(或洗气)阶段和在脱硫塔中的脱硫阶段(即脱除硫化氢或其它含硫的化合物等)。
在本申请中，“中药干废渣”或“干废渣”与“干药渣”可互换使用，以及“中药湿废渣”或“湿废渣”与“湿药渣”可互换使用。
本实用新型中的中药废渣例如来自中药厂煎药后产生的废渣，为煎煮过的中药材料，例如包括、但不限于黄芪、黄芩、黄柏、葛根、山药、杜仲、当归、党参、地黄、丹皮、羌活、独活、赤芍、大黄、厚朴、木香、丹参、半夏、续断、肉苁蓉、锁阳、补骨脂、天麻、麻黄根、山茱萸、巴戟天、桑白皮、枇杷叶、川贝、浙贝、瓜蒌等的一种或两种或多种。
在步骤（A）中，优选的是，先将中药干废渣或湿废渣破碎，例如破碎至5~20mm、优选约8-10mm的平均长度，然后添加水后浸润(一般5~48小时，优选10－30小时，更优选约24小时)；为润湿目的，水的添加量是基于中药干废渣或湿废渣重量的50-120%，优选55-100%，更优选60-90wt%。
在步骤（B）中，接种物发酵菌剂可以是常规的混合菌剂或目前用于秸秆等发酵的任何菌剂，优选是用于秸秆等发酵的市售复合菌剂。在步骤B)中接种物菌剂优选是混合菌剂(活菌含量一般为109个－1012个/ml或1010个－1011个/ml)，例如含有光合菌、乳酸菌、酵母菌、沼气菌中的一种或任何两种或三种，或全部四种菌的一种菌剂(活菌含量一般为1010个－1012个/ml)，和优选是公开于CN101864362A中的复合微生物菌剂。该菌剂的添加量(体积)例如是总混合物的重量的0.01-5%(vol/wt)(升/公斤)和优选0.1-4%和更优选1-3%。另外，菌剂(例如酵母菌)也能够以固体形式的培养物添加，添加量是发酵领域中的常规用量。
在步骤（C）中，优选的是，药渣搅拌收堆后用塑料布覆盖，优选地做到尽量隔绝空气，发酵2～5天，例如2天或3天或4天。
在步骤（D）中，优选的是，将发酵预处理后的中药废渣加入搅拌池，加入沼液，沼液加入量约为中药药渣干物质的1~10质量%(优选2~8质量%，例如约5质量%)，然后加热水（例如35~60℃或38~55℃的热水，例如50或51℃）调节中药药渣干物质含量在5~15质量%(优选约8%～12质量%)左右，并加入约为中药药渣干物质的1-5质量%(例如1.5-3质量%)的CaO饱和澄清液，调整料液pH值在6.5~7.5左右，优选约7.0左右，然后该拌匀后的发酵原料，优选在33℃～38℃之间的进料温度下，被送入沼气发酵罐中。
优选的是，拌匀后的发酵原料通过上料泵送入沼气发酵罐生产沼气，进料位置在沼气发酵罐顶部。
优选的是，沼气发酵罐顶部设多个进料口，和/或在沼气发酵罐外部设有渣浆泵对发酵原料进行液力搅拌。
发酵后的沼液自沼气发酵罐中下部排出，用固液分离的过滤设备(例如螺旋式分离机或压滤机)进行固液分离，沼液用作步骤（D）中酸化发酵的添加液(或回用沼液)，沼渣集中处理后作为有机肥。
产生的沼气由沼气发酵罐顶部引出，进入提纯阶段中进行气液分离(或洗气)和脱硫的净化过程和任选的干燥过程，然后贮存或外送。净化后的沼气中酸性气体或硫化氢的含量低于0.15mg/m3，优选低于0.10mg/m3，更优选低于0.05mg/m3。特别优选低于50ppm或甚至低于30ppm或低于10ppm。
本实用新型可以在脱硫净化和干燥后根据气量设置储气柜，方便沼气的储存和供气调节。
本实用新型具有如下积极效果：
1、解决药厂药渣处理难的问题。改变中药药渣一般由生产单位运出厂区,采取堆放、填埋、焚烧的处理方式。
2、废物再利用，变废为宝。
3、保护环境，促进中药企业和谐发展。传统的处理方法中药渣多堆放在田野、山区、边远地带处,因雨水冲淋,造成堆放处周围环境污染,尤其对水质的影响更为严重。
4、有利于缓解当前能源紧张的局面。本实用新型可以将难处理的药渣废弃物用来生产新能源沼气，有利于缓解当前国内能源紧张的局面。
5、经过预发酵处理的中药药渣发酵速度和产气速度快，初始产气时间缩短为2天或3天左右，适用范围广，能够使用中药行业的绝大部分药渣作为沼气发酵的原料，同时，在不使用任何禽、畜粪便作为菌种的条件下也能全部使用中药药渣产生沼气，使用范围广。
附图说明
图1是本实用新型的利用中药废渣制取沼气的装置的配置图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，本实用新型装置包括用来搅拌药渣的搅拌池1、将发酵原料送入发酵罐的上料泵2、沼气发酵罐3、设置在发酵罐外用于对发酵原料进行液力搅拌的渣浆泵4、用来将发酵后的废液(即发酵后的沼液)进行固液分离的压滤机5、对产生的沼气进行初步净化的气液分离罐6、对沼气进行脱硫的脱硫塔7以及沼气储气罐8；搅拌池中设置搅拌器，对药渣进行搅拌。
将1吨来自中药厂的中药干药渣（含水量一般低于5wt%）或湿废渣(一般含水是高于5wt%到40wt%，更一般6-15wt%)，粉碎至8~10mm的平均长度，投入到预处理池(附图中未示出)中，然后加入0.5-1.2吨(例如0.6吨）的水浸润10－30小时(例如24小时），然后在浸润后的药渣中投入0.1kg量的混合菌剂（购自农资市场，产地湖北，产品名混合菌剂），加入10kg尿素或30kg污泥(来自城市下水道的污泥)的调整碳氮比（质量比），药渣搅拌收堆后用塑料布覆盖，发酵2-5天(例如3天或4天)，将发酵预处理好的中药废渣加入到搅拌池1中，并向搅拌池中的药渣加入新鲜沼液(例如50kg)或全部回用沼液并加入适量的约50℃的水，调节固体物质含量在8~12重量%左右，加入约10kg的CaO澄清液，调节料液pH值在7.0左右，搅拌均匀后通过上料泵2将作为发酵原料的中药废渣送入沼气发酵罐3的进料分布器，发酵原料经进料分布器均匀加入发酵罐3，密封3～5天，即产大量沼气，初始产气时间缩短为3天。发酵后产生的废液(即发酵后的沼液)从发酵罐3的底部流出，被泵引入压滤机5中，进行固液分离，从发酵罐3的顶部引出的粗沼气被输送到气液分离罐(或水洗罐)6、脱硫罐7中进行净化，然后送入沼气储气罐8，经检测沼气中甲烷含量达到55%（体积分数）以上。该净化后的沼气任选地在附加的干燥塔中进行干燥之后被送入贮存罐或被送往用户。
上面所述的实施例仅是对本实用新型优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用中药废渣制取沼气的装置，其特征在于包括：
用于搅拌中药药渣的搅拌池，
经由上料泵和管道与搅拌池连接的沼气发酵罐，
经由管道和泵与沼气发酵罐的底部连接的、用于将发酵后的废液进行固液分离的过滤设备，
经由管道与沼气发酵罐的顶部连接的、用于对产生的沼气进行初步净化的气液分离罐，
经由管道与气液分离罐的顶部连接的脱硫塔，以及
经由管道与脱硫塔的顶部连接的沼气储气罐。
2.根据权利要求1所述的利用中药废渣制取沼气的装置，其特征在于，进一步包括设置在发酵罐外用于对发酵原料进行液力搅拌的渣浆泵。
3.根据权利要求2所述的利用中药废渣制取沼气的装置，其特征在于，沼气发酵罐的进料位置在其顶部。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的利用中药废渣制取沼气的装置，其特征在于，沼气发酵罐顶部设多个进料口。
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