CN102952827A - 干式厌氧高温生产沼气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机物干式厌氧高温发酵的工艺方法和生产设备，使有机物在发酵过程中好氧发酵阶段臭气不会外泄，污染外部环境。能够无缝隙的从好氧发酵工艺转入干式厌氧高温发酵工艺，充分利用有机物在好氧工艺中散发的热量，使有机物在干式厌氧高温的条件下提高沼气产生的速率和缩短发酵周期、提高产品的品质，达到降低运行成本，减轻劳动强度，消除二次污染，提高企业经济效益得目的，并使厌氧发酵产生的渗滤液作为菌种加以利用。

Description

干式厌氧高温生产沼气的方法

技术领域

本发明涉及解决有机物发酵技术领域，在有机物厌氧发酵过程中一般大都采用湿式发酵工艺，需要消耗大量水资源，需要处理由此产生的污水处理问题，污水处理的费用，远远超过厌氧发酵主体的费用。产生沼气的有效固体含量不超过5％。同时由于有机物厌氧发酵产生沼气的速度和深度取决于发酵时的温度，厌氧发酵本身不产生热量，需要从外部获取热量，大大增加了沼气的成本。

本发明使用干式厌氧发酵方法取代湿式发酵方法，在同样的容积内增加产生沼气的有效固体含量，至少是湿式有效含量的8倍。，同时利用好氧发酵产生的热量替代一部份外部热源，加速沼气的产生和提高沼气品质，缩短发酵周期，同时不产生难以处理的二次污染。适用于城乡有机废弃物的无害化处理。

背景技术

有机物发酵一般分为好氧发酵与厌氧发酵。

好氧发酵是在有充足的氧气的条件下有机物发酵的方式。在好氧发酵过程中，在氧气和微生物的共同作用下有机物会快速发酵，并且伴有快速升温现象，产生的大量的热量散发到空间无法加以利用。同时产生大量的含有硫化氢、氨气、二氧化硫等多种复合成份的臭气。这些臭气对环境污染严重、再处理难度大，需要采用多种工艺手段去处理。

厌氧发酵是在隔绝氧气的条件下有机物发酵的方式。根据发酵有机物的含水率可以分为湿式和干式两种方式，含水率大于80％的为湿式，小于80％的为干式。因为采用水隔绝氧气比较方便，一般采用水(液体)，隔绝氧气，因此是湿式发酵，含水率都在95％以上。湿式厌氧发酵的有效固体一般不大于5％。干式厌氧发酵技术采用的发酵物有效固体在40％左右，是湿式发酵的8倍。

根据有机物厌氧发酵时的环境温度可分为低温发酵15℃、中温发酵30℃～35℃、高温发酵50℃～55℃。在厌氧发酵的过程中，有效固体在厌氧菌的作用下产生沼气，产生沼气的速率和数量与发酵温度正相关。因有机物厌氧发酵过程中不产生热量。如果要达到高温状态下的厌氧发酵过程，只有从外部补充热量，才能达到高温发酵的目的。补充热量就要消耗能源，因此在厌氧发酵大都采用中温发酵工艺和低温发酵工艺。为了达到厌氧高温发酵的要求，采用蒸气或者热水加热，造成受热不均，热源出口温度100～200℃，在出口周围微生物耐受不了高温而降低活性，在远离热源出口的地方温度下降很快，达不到高温发酵的要求。结果是采用高温的工艺手段，得到的是中温或者常温的发酵结果，延长了发酵时间、浪费了资源。同时还存在热源对周围环境的二次污染。

本发明就是要充分利用好氧发酵过程中产生的热量，在不使用或者很少使用外来热源的状况下，使有机物在高温的环境下完成干式厌氧发酵的过程，加速沼气的产生和提高沼气品质，缩短发酵周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机物好氧发酵工艺和厌氧发酵工艺无缝接续的工艺方法和设备，使有机物在发酵过程中，能够无缝隙的从好氧工艺转入厌氧干式高温工艺，干式发酵能产生沼气的有效固体至少是湿式产生沼气的有效固体的8倍，充分利用有机物在好氧发酵工艺中散发的热量，使有机物在干式高温厌氧的条件下提高沼气产生的速率和缩短发酵周期、提高产品的品质，达到降低运行成本，减轻劳动强度，提高企业经济效益得目的。

技术方案

本发明可以通过以下技术措施来实现：

根据实际需要建立一个密闭容器可以是罐、槽、塔或者其他形式的容器；容器上部有密封盖，容器内有带有通气小孔的补气管道，容器外壳上有气体排出管道，进气管道和排气管道通过密封阀门与外界通联；下部有密封出料门和渗滤液排出管道与阀门；容器的材质为低导热材料。

容器初态：顶部密封盖及进气管道的阀门容器初态，底部密封门关闭，顶部密封盖及进气管道阀门及排气管道阀门打开。

准备阶段工艺：将有机物与粉碎后的辅料混合，调整碳氮比及含水率，使含水率减少到小于70％，达到干式发酵的要求，加入菌种混合后加入容器，盖上容器顶部密封盖。

好氧发酵：由于通风管道的阀门处于打开状态，空气可以流入容器，所以处在好氧发酵工艺过程。如果容器内温度上升较慢，说明是氧气不足，那么采用鼓风机加压进气，以保证够的氧气。有机物在氧气和好氧菌的共同作用下产生大量的热，使容器内的温度迅速上升。当上升至灭菌温度并维持一段时间就会将有机物中的有害菌基本全部杀灭。好氧气发酵过程中产生的臭气，臭气经过排气管、回馈阀门、回馈风机的调节回馈到容器内部，臭气不会外泄污染外部环境。当容器内温度达到并保持工艺要求的时间后，关闭进气管和排气管的阀门，隔绝有机物与空气的接触。这时容器内的有机物消耗内部的氧气继续发酵，同时温度继续增高。

厌氧发酵：当容器内的氧气消耗完毕，因没有其它渠道为有机物补充氧气，有机物处于厌氧状态，进入厌氧发酵工艺过程。容器内的有机物的温度仍然保持在高温发酵阶段。在厌氧发酵过程中，有机物不再产生热量。但是由于好氧阶段产生的高温以及良好的保温容器外壳，使容器内的有机物始终处在一个高温厌氧发酵工艺过程，加快了发酵进程和沼气产生的速率。当容器内产生的沼气压力和浓度达到工艺要求的数值后，打开排气管阀门，排出沼气。沼气通过脱硫脱水工艺等处理后，通过压缩机输出到储气罐。当容器内部温度达不到高温发酵的技术要求时，启动气体回馈管路中的温度补偿装置，给回馈气体增温，以保证高温发酵的要求。

发酵过程完成：发酵周期完成后，关闭排气阀门，打开下部密封门，将发酵好的有机物(有机肥)排出容器外。厌氧发酵阶段有大量水汽随着沼气排出发酵容器之外，还有部分水分在重力的作用下聚焦在容器底部，这部分液体含有大量厌氧菌。可以重复利用。打开渗滤液孔的阀门，渗滤液流出到收集器内，作为发酵菌种使用。打开容器下部密封门，将发酵好的物料运出容器。厌氧干式高温生产沼气完成。

本发明的优点是：巧妙的利用机物的好氧发酵时产生的高温环境作为厌氧发酵的热源，不仅克服了好氧发酵中产生的恶性臭气的排放对环境造成的二次污染，而且沼气产生速率快、缩短发酵时间、提高沼气品质，减少处理二次污染设备购置投资、设备简单、易于维护、运行费用低，提高企业的经济效益和社会效益。

附图说明

图1本发明工艺流程图

图2本发明设备示意图

图2设备示意图数字所示：

1容器上密封盖2容器外壳3温度补偿装置4单向进气阀门5鼓风机6进气管7出料密封门8渗滤液排管9滤液排管阀门10排气管11排气管阀门12馈气管13前馈气阀门14馈气风机15后馈气阀门16通气孔

实施方式

以下为一实例的生产过程。

1.设备初始状态：容器上密封盖1、进气阀门4、前馈气阀门13、后馈气阀门15处于开启状态。排气管阀门11、出料密封门7、滤液排管阀门9关闭。温度补偿装置3、鼓风机5、馈气风机14不工作；按照设计要求，将发酵原料加入微生物菌种进行混合搅拌、调整碳氮比、调节水分，完成后将原料加入容器内。

2.好氧发酵阶段：盖上容器上密封盖1并且严格密封；启动鼓风机5空气就顺着单向进气阀门4、进气管6、通气孔16进入容器，渗入到原料内部，且均匀分布；在好氧微生物的作用下，原料温度迅速升高；当达到工艺要求温度时，关闭鼓风机5，排气管阀门11，启动馈气风机14，发酵时产生的高温臭气经过排气管10、馈气管12、前馈气阀门13、馈气风机14、后馈气阀门15、温度补偿装置3、进气管6、通气孔16又进入容器内；高温臭气内部循环，促成高温厌氧环境的快速形成。

3.厌氧发酵阶段：当容器内的氧气消耗殆尽，就进入厌氧发酵过程：初期，利用好氧发酵的产生的高温的余热使有机物原料在高温下进行厌氧发酵；当循环臭气的温度降低，无法达到灭菌的效果和保持高温厌氧发酵的要求时，启动温度补偿装置3，对回馈的气体进行温度补偿，使回馈气体温度达到工艺要求；为了减少容器外壳2散热，可根据实际情况添加保温层或做地下工程；使厌氧发酵始终处在高温环境中；当高温达到工艺要求灭菌所需的时间后，关闭温度补偿装置3，利用余温继续进行厌氧发酵；当容器内产生的沼气达到一定浓度和压力后，打开排气管阀门11，沼气经排气管排出容器外部。

4.后处理阶段：厌氧发酵周期完成后，打开渗滤液排管阀门9，将渗滤液排出，因该液体中有丰富的厌氧菌，可作为菌种在接种在原料中；打开出料密封门7，将发酵好的物料卸出容器外，是卫生、高效的有机肥。

5.清理容器阶段：清理容器，打开上密封盖1，检查通气孔16，关闭出料密封门7，为下一次生产做准备，至此实现有机物厌氧干式高温生产沼气。

Claims (3)

1.一种有机物干式厌氧高温发酵生产沼气的方法，其特征是：好氧发酵的工艺过程与厌氧发酵的工艺过程在同一容器内进行。

2.根据权利1所属有机物干式厌氧高温发酵生产沼气的方法，其特征是：发酵原料的含水率不大于80％。

3.根据权利1所属有机物干式厌氧高温发酵生产沼气的方法，其特征是：容器内厌氧发酵时的温度不低于50℃。

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