CN1027804C - 畜禽粪便厌氧发酵工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种畜禽粪便厌氧发酵工艺及装置,采用塞流、混合及高浓度相结合的发酵方法,在机械搅拌下,将上述粪水混合成含干物质10-13%的料液,以塞流方式向池后端不断蠕动,消化池一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口。本发明与全混合工艺相比,在相同的发酵温度(如28℃)下,池容产气率可提高40%左右,全年能量输出率高50%以上。
Description
本发明涉及的是畜禽粪便厌氧发酵工艺及其装置,属于微生物发酵和生物能开发利用领域。
目前对畜禽粪便的处理,国内外多采用全混合(搅拌)厌氧处理工艺;少数采用塞流和高浓度厌氧处理工艺。德国的利普公司(Lipp)研制了一种卧式机械搅拌全钢结构的消化池,采用了半塞流和混合(搅拌)相结合的处理工艺。该工艺将批量入池的料液在圆柱形卧式池和螺旋桨叶式机搅作用下,池中发酵液不断搅拌,并按先后次序向出料口蠕动。然而使用这种装置,由于发酵液浓度受到液泵性能的限制(TS浓度≤7%),所以池内料液塞流的运动状态尚不典型,产气率也难以提高。全混合发酵工艺的特点是中温发酵,液体搅拌,池容产气率较高,滞留期较短,但耗能大,设施多,原料利用率稍低;塞流工艺耗能省,设施简单,原料利用率高,但常温发酵,池容产气率低,滞留期长;高浓度发酵工艺池容产气率高,但原料利用率低,料液流动困难。因此,上述三种工艺各有利弊。
本发明的目的在于将塞流、混合(搅拌)和高浓度三种工艺融为一体,取长补短,达到“高产、低耗”的目的。同时对现有卧式消化池作出相应的改进。
本发明的发酵工艺采用了上述塞流、混合(搅拌)和高浓度相结合的发酵方法,其技术内容为:
(1)将人工推出的干、鲜粪便与配料水(冲洗污水和太阳能热水器热水)直接投入消化池内;
(2)在机械搅拌下,将上述粪水混合成含干物质10-13%的料液,以塞流方式向池后端不断蠕动;
(3)料液经发酵,产生沼气,直至以溢液和沉渣形式排出。
发酵过程中可通过锅炉向消化池内通入蒸汽,调节发酵温度。
本发明采用的装置是卧式带上、下隔板的机械搅拌的消化池,其特征在于:消化池一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口。进料口尺寸应与推粪车的尺寸相匹配,一般为80×80平方厘米。
本发明与全混合工艺相比,在相同的发酵温度(如28℃)下,池容产气率可提高40%左右,全年能量输出率高50%以上,而且使配料污水量减少一半,相应地也减少了这部分无用的热耗。可省去预处理池、调节池、进料搅拌泵及泵房等设施,使工程投资降低20%左右,而且操作运行简便,运行费用降低。特别是在15℃时,其池容产气率可达0.5米3/米3·天,比全混合工艺0.1米3/米3·天左右高数倍,有利于寒冷地区推广。
附图1是本发明的处理工艺流程图。图中,1是消化池,2是干化场,3是贮液池,4是过滤装置,5是贮气柜,6是锅炉,7是太阳能热水器。
本工艺的流程是:畜禽场推出的干、鲜粪便(可夹杂少量杂物),由提升机运至消化池1进料口处,直接倒入池内,同时泵入少量畜禽场冲洗污水(或太阳能热水器7的热水),必要时通入锅炉6的蒸汽加热,以保证发酵温度(15-35℃)和相应的滞留期(30-15天)。进入池内的粪水在机械搅拌作用下,相互混合成含干物质10-13%的料液并缓慢地向池后推进,料液中的固体杂物被沉积、截留于隔墙前部的小池内;同时不断发酵,不
断产出沼气。溢流液自流入贮液池3,沉渣定期放至干化场2。干渣外运,可作肥料和饲料。排出的液沼作肥料或入鱼塘。消化池产生的沼气通过净化装置4,小部分供锅炉6燃烧,大部分存于贮气柜5供炊用或发电。
经研究,实现畜禽粪便三结合厌养发酵工艺的技术关键有:
1.发酵液干物质浓度的确定。浓度高有利于“塞流”,但难于搅拌;浓度低有利于搅拌,但形成不了“塞流”,也达不到高浓度的要求,为此,将猪、牛和鸡粪按干物质浓度10-15%进行该工艺的适应性试验。试验结果表明,其最佳干物质浓度为牛粪10-11%,猪粪11-12%,鸡粪12-13%。
2.料液的配制。即使采用特殊的液泵,也难以输送浓度为11-13%的发酵液。现采用一种有效而又简单的方法解决了这一难题:将畜禽场运出的干、鲜粪便,不经预处理和调配而直接倒入消化池,再泵入适量的冲洗污水或余热水等,在池内搅拌装置的作用下,可根据人为的需要配制成各种干物质浓度的发酵液。
附图2是卧式消化池的结构示意图。图中,8是机械搅拌桨叶,9是上隔板,10是下隔板,11是进料口。
附图3是进料口的放大图。图中,12是格栅。进料口尺寸应与推粪车的尺寸相匹配,一般为80×80平方厘米。
实施例1:
采用本发明的工艺流程和带进料口的消化池,使用牛粪为原料,分四批进行发酵,消化池规模为4×100米3,结果为:
(表见文后)
实施例2:
按实施例1的工艺和装置的要求,用猪粪作原料,发酵料液浓度为11-12%,消化池规模为2×150米3,结构为:
发酵温度 池容产气率
34℃ 1.5
30℃ 1.25
实施例3:
按实施例1的工艺和装置的要求,用鸡粪作原料,发酵料液浓度为10%,消化池规模为100米3,结果为:
发酵温度30℃时,池容产气率可达1.4米3/米3·天。
发酵 滞留 产气量 池容产气率 每吨牛粪
温度 进料量 期 (平均) (平均) 产气量
(℃) 车/天 (天) 米3/天 米3/米3·天 (米3/吨)
31 23 17 110 1.10 38
28 22 18 107 1.07 38.2
22 18 22 77 0.77 34.2
15 13 30 50 0.50 30.8
注:1.发酵料液浓度为10%;
2.进鲜牛粪量每车125公斤;
3.经测定沼气中甲烷含量为60%以上。
Claims (5)
1、一种畜禽粪便厌氧发酵工艺,采用塞流、混合及高浓度相结合的发酵方法,在机械搅拌下,混合料液经发酵,产生沼气,直至以溢液和沉渣形式排出,其特征在于:
(1)将人工推出的干、鲜粪便与配料水、冲洗污水和太阳能热水器热水直接投入消化池内;
(2)将上述粪水混合成含干物质10-13%的料液,以塞流方式向池后端不断蠕动。
2、根据权利要求1所述的发酵工艺,其特征在于:所述的混合料液含干物质量,牛粪为10-11%,猪粪为11-12%,鸡粪为12-13%。
3、根据权利要求1所述的发酵工艺,其特征在于:发酵过程中,通过锅炉向消化池内通入蒸汽,调节发酵温度。
4、一种采用权利要求1所述方法的畜禽粪便厌氧发酵装置,采用卧式带上、下隔板的机械搅拌的消化池,其特征在于:消化池一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口。
5、根据权利要求4所述的发酵装置,其特征在于:所述的进料口尺寸应与推粪车的尺寸相匹配,为80×80平方厘米。
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