CN101538109A - 一种工业余热辅助下的化粪池积淀物厌氧发酵工艺方法 - Google Patents

一种工业余热辅助下的化粪池积淀物厌氧发酵工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种工业余热辅助下的化粪池积淀物厌氧发酵工艺方法，属于环保能源技术领域。其特征是以化粪池积淀物为原料在工业余热提供的55℃条件下，厌氧发酵罐中加入调整好的pH＝7.2～7.4、TS＝8％～10％的粪水，搅拌、发酵，富集的菌种满足发酵罐满负荷运行时，进入正常产气阶段：每次发酵产气到拐点之前停止搅拌，取出发酵液的2/3进行有机肥生产工艺，剩下的1/3用作菌种进行发酵产沼气，气体进入沼气收集塔经水洗、脱硫、干燥后罐装储藏。本发明能提前产气时间，提升产气效率，缩短降解周期，沼渣和沼液能制成优质有机肥和生物杀虫剂达到资源化效果；同时减少了污水排放，达到减量化效果。

Description

一种工业余热辅助下的化粪池积淀物厌氧发酵工艺方法
技术领域
本发明属于环保能源技术领域，涉及一种高温厌氧发酵产生沼气的方法，具体地说是一种以城镇化粪池积淀物为原料，在工业余热提供的温度条件下进行的高温厌氧发酵产生沼气，沼液和沼渣的工艺方法。
背景技术
目前城镇厕卫排出物经管道进入楼宇单元设置的化粪池，其功能是接收、储存家庭生活污水，其内部结构是分为一级沉淀池、二级沉淀池和三级沉淀池。其原理是利用排出物各组分的密度不同进行分级沉淀：排出物首先进入一次沉淀池，大颗粒物质在沉淀池中累计下来，表面漂浮的物质和清水继续流走进入清水池，上一级没有沉淀完全的大颗粒物质可以进行二次沉淀，同理进入第三级沉淀。
经上述三次分级沉淀后浓度很低的“清液”进入下水管道，输送至污水处理厂，进行常规处理，达标排放；沉淀下来的物质浓度很高的被运送至堆肥厂进行堆肥，浓度较低的由抽粪车定期运送至粪便消纳站，进行筛选，大颗粒物质输送到垃圾填埋场进行处理，浓度较低的粪水仍由管道输送至污水处理厂进行常规处理。
目前高浓度的化粪池资源利用方式是：使用真空泵将化粪池积淀物抽出，和易腐性生活垃圾(经破碎)混合，经管道输送到耗氧堆肥厂，调节含水率、空隙率同时加入高效复合菌剂，再经两次高温发酵杀灭病原菌最终制成农用肥。
目前的处理工艺存在的缺陷：
a)处理流程长，成本高
厕卫排出物经楼宇管网到化粪池，由抽粪车运至粪便消纳站，再到垃圾填埋场和污水处理厂。流程链太长，各级都有各自的主要处理对象，对于同一对象的分级处理，各级之间的技术链接度不高，加重了各级处理的负担，运行总成本很高。
b)浪费资源能源
化粪池沉淀物中很大一部分被当作垃圾堆埋，有机物被耗氧处理，浪费了其中蕴含的能源，和宝贵的资源。
1)生物方法处理生活固废的实践
生物方法处理固废主要是厌氧消化处理和耗氧处理：
a)厌氧消化是一个复杂的生物学过程。生活有机废物中碳水化合物、脂肪及蛋白质等，在缺氧的条件及微生物的作用下，有机物可转化为甲烷。
b)利用好氧菌进行消化的过程，称之为好氧消化。好氧处理规模小时，可只做最终稀释后曝气、沉淀；中等以上规模，经过前处理和二次稀释后，可按标准活性污泥法进行处理；好氧消化的速度较厌氧消化快得多，但它需要大容量的消化槽；同时处理过程中需要大量氧气，因此要消耗大量的能量。
2)沼气消化技术的现状
沼气消化技术自80年代以来在全世界尤其是发展中国家得到迅速的发展。在沼气消化的反应机理、反应动力学及影响因素的研究已经基本趋于成熟；在实际应用中各种新技术不断涌现。针对不同的进料(原料配比、浓度)，不同的气候条件，不同的处理目的(有的为了得到沼气、有的为了降低污染)均有相应实用技术和专利。技术革新主要体现在沼池或沼气设备的构造上，国内几种较有影响的：
a)自动排料沼气发生灌(吉林农科院土壤所)
b)上流式小型高效沼气池(农业部成都沼气科学研究所)
c)曲流布料沼气池(昆明能源环境办公室)
d)椭圆形底层出料沼气池(宜昌农村能源能办公室)
e)挡板式高效沼气池(农业部成都沼气科学研究所)
这些新型的池型和设备均根据用户需要，满足了沼气消化的某一方面要求。针对高浓度的化粪池积淀物的厌氧发酵还没有适合的设备。为此结合现有设备的优点，开发一套适合在利用高浓度的化粪池积淀物进行高效厌氧发酵的新型设备。
3)工业余热的利用
随着科学技术的进步，现代工农业的高速发展，能源的需要量越来越大。在冶金、电力、化工等耗能工业的很多场合由于能源利用率很低(约30％)，大量余热被丢弃。而这部分余热中有很大一部分是位于60～80℃的低位余热，对于工业利用来说是低温，但是对于微生物发酵来说却是高温条件。
发明内容
本发明的目的是以化粪池积淀物为原料在工业余热提供的55℃条件下，先进行微生物菌种传代富集，进行相同条件的厌氧发酵产生沼气，提前产气时间，提升产气效率，缩短降解周期；同时减少了城镇污水排放，达到减量化效果。
一种工业余热辅助下的化粪池积淀物厌氧发酵工艺方法，包括以下步骤：
(1)取自城镇化粪池的高浓度(TS＝15％±2％)积淀物，经滚筒振动筛除去其中的杂物，然后放入密闭的厌氧发酵罐。厌氧发酵罐中加入取自化粪池的低浓度(TS＝0.1％～2％)粪水，调整其TS＝8％～10％，搅拌均匀。
(2)检测发酵原料的PH值，用澄清石灰水上清液调整PH＝7.2～7.4。
(3)工业循环冷却水(60℃～80℃)，用常温水(15℃)勾兑至55℃，并保持流量。
(4)发酵罐壁的密闭夹层，为发酵罐提供水浴环境：(3)中调整好的55℃循环水由罐体夹层下部进入，上部流出。
(5)在保证搅拌下进行1代发酵，记录产气量和沼气中甲烷含量，甲烷产量下降之前停止搅拌。把1代发酵罐去掉发酵液体积的1/3，剩下的均分为2份，作为菌种放入2个发酵罐中，加入2/3发酵液体积的化粪池积淀物原料，调整TS，PH如(1)，(2)情景，同样在55℃条件下进行2代培养发酵。
(6)按照(5)进行n代菌种富集培养会产生2n个发酵罐的菌种，富集的菌种满足发酵罐满负荷运行时，进入正常产气阶段：每次发酵产气到拐点之前停止搅拌，取出发酵液的2/3进行有机肥生产工艺，剩下的1/3用作菌种在(1)，(2)，(4)条件下进行发酵产沼气，气体进入沼气收集塔。
(7)产生的沼气经水洗、脱硫、干燥后罐装储藏。
(8)取出的2/3发酵液进入全自动渣液离心脱水系统进行固液分离，分离后的沼渣经烘干机烘干，然后进入配料，有机肥生产线，造粒烘干后得有机肥，用袋包装出售；分离后的沼液经进一步分层，上层清液制成生物杀虫剂，下层浊液制成罐装液态肥料。
本发明能提前产气时间，提升产气效率，缩短降解周期。发酵过程能杀灭致病菌，达到无害化效果；产生CH4燃气，达到能源化效果；沼渣和沼液能制成优质有机肥和生物杀虫剂达到资源化效果；同时减少了城镇污水排放，达到减量化效果。
附图说明
图1为化粪池构造示意图。
图2为工业余热辅助下的微生物厌氧发酵示意图
具体实施方式
本发明步骤如下：
(1)取自城镇化粪池的高浓度(TS＝15％±2％)积淀物，经滚筒振动筛除去其中的杂物，然后放入密闭的厌氧发酵罐。厌氧发酵罐中加入取自化粪池的低浓度(TS＝0.1％～2％)粪水，调整其TS＝8％～10％，搅拌均匀。
(2)检测发酵原料的PH值，用澄清石灰水上清液调整PH＝7.2～7.4。
(3)工业循环冷却水(60℃～80℃)，用常温水(15℃)勾兑至55℃，并保持流量。
(4)发酵罐壁的密闭夹层，为发酵罐提供水浴环境：(3)中调整好的55℃循环水由罐体夹层下部进入，上部流出。
(5)在保证搅拌下进行1代发酵，记录产气量和沼气中甲烷含量，甲烷产量下降之前停止搅拌。把1代发酵罐去掉发酵液体积的1/3，剩下的均分为2份，作为菌种放入2个发酵罐中，加入2/3发酵液体积的化粪池积淀物原料，调整TS，PH如(1)，(2)情景，同样在55℃条件下进行2代培养发酵。
(6)按照(5)进行n代菌种富集培养会产生2n个发酵罐的菌种，富集的菌种满足发酵罐满负荷运行时，进入正常产气阶段：每次发酵产气到拐点之前停止搅拌，取出发酵液的2/3进行有机肥生产工艺，剩下的1/3用作菌种在(1)，(2)，(4)条件下进行发酵产沼气，气体进入沼气收集塔。
(7)产生的沼气经水洗、脱硫、干燥后罐装储藏。
(8)取出的2/3发酵液进入全自动渣液离心脱水系统进行固液分离，分离后的沼渣经烘干机烘干，然后进入配料，有机肥生产线，造粒烘干后得有机肥，用袋包装出售；分离后的沼液经进一步分层，上层清液制成生物杀虫剂，下层浊液制成罐装液态肥料。

Claims (1)

1.一种工业余热辅助下的化粪池积淀物厌氧发酵工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取自城镇化粪池TS＝15％±2％的积淀物，经滚筒振动筛除去其中的杂物，然后放入密闭的厌氧发酵罐；厌氧发酵罐中加入取自化粪池TS＝0.1％～2％的粪水，调整其TS＝8％～10％，搅拌均匀；
(2)检测发酵原料的PH值，用澄清石灰水上清液调整PH＝7.2～7.4；
(3)取60℃～80℃工业循环冷却水勾兑至55℃，并保持流量；
(4)发酵罐壁的密闭夹层，为发酵罐提供水浴环境：调整好的55℃循环水由罐体夹层下部进入，上部流出；
(5)在保证搅拌下进行1代发酵，记录产气量和沼气中甲烷含量，甲烷产量下降之前停止搅拌；把1代发酵罐去掉发酵液体积的1/3，剩下的均分为2份，
作为菌种放入2个发酵罐中，加入2/3发酵液体积的化粪池积淀物原料，调整TS＝8％～10％，PH＝7.2～7.4，同样在55℃条件下进行2代培养发酵；
(6)如此进行n代菌种富集培养会产生2n个发酵罐的菌种，富集的菌种满足发酵罐满负荷运行时，进入正常产气阶段：每次发酵产气到拐点之前停止搅拌，取出发酵液的2/3进行有机肥生产工艺，剩下的1/3用作菌种在步骤(1)，(2)，(4)条件下进行发酵产沼气，气体进入沼气收集塔；
(7)产生的沼气经水洗、脱硫、干燥后罐装储藏；
(8)取出的2/3发酵液进入全自动渣液离心脱水系统进行固液分离，分离后的沼渣经烘干机烘干，然后进入配料，有机肥生产线，造粒烘干后得有机肥，用袋包装出售；分离后的沼液经进一步分层，上层清液制成生物杀虫剂，下层浊液制成罐装液态肥料。
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