CN104004793A - 一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术，主要针对农村地区分散式养猪户粪便的处理难题，以及废弃农作物秸秆的处置问题，将分散式养猪户粪便收集后添加粉碎的废弃农作物秸秆和混合菌剂(产氢产酸菌和产甲烷菌)用于发酵产沼气，产生的沼气用沼气发电机组发电，沼渣和沼液回田用于农作物种植。本处理技术不仅使分散式养猪户粪便和废弃农作物秸秆得到了处置，而且沼气发出的电接入区域电网，可产生一定的经济效益，同时沼渣和沼液用于农田消纳，提高了农作物产量，具有良好的环境社会效益。

Description

一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术。

背景技术

现今，我国农村地区仍然分散着大大小小的非规模化养猪户，存栏量一般多为几十至几百头不等。这个种分散型养猪户由于规模小，均采用非标准化猪舍，没有大型养殖户的完整消毒体系，每天仅通过清水冲洗养殖场达到净化的目的，导致产生的猪粪浓度非常低，不具备用发酵罐发酵产沼气的条件。因而大多随意排放，流入农田、沟渠、河道，使周边农田不堪重负、杂草丛生、病原菌传播、臭味远扬、蚊蝇滋生。

目前，我国在猪场粪便资源化利用方面大多采用成熟的厌氧发酵技术。如上海市早在1999年就建成102个猪场污水治理工程；福建省福清市建成的治理养猪场污水工程成功率和运行率达100％；江苏省靖江市为解决农村能源及畜禽粪便污染环境问题，有16家养猪户建起沼气生物链工程。尽管如此，该技术在分散式中小型养猪户粪便实际应用中仍存在很多问题，甚至难以应用。例如：①分散式中小型养猪户养殖产生的粪便多为粪尿和冲洗水的混合物，粪便浓度较稀，经厌氧发酵产沼气率低；②厌氧发酵产生的沼液、沼渣、沼气得不到充分的使用，造成资源浪费，直接排放的环境中甚至造成二次污染。因此，寻求一种有效解决分散式养猪户粪便和秸秆处置为题难问题的技术具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的是：针对分散式养猪户粪便处置难题，提出一种能够将分散式养猪户粪便集中收集和秸秆混合发酵制沼气发电的技术。

本发明的主要原理是：将农村农用拖拉机改造成收粪车，收集一定区域的分散式养猪户猪粪，存放于储粪池中，用泥浆泵抽送至调浆池中，按照一定比例加入由粉碎机粉碎后的废弃农作物秸秆，由于不同的农作物秸秆在发酵罐停留时间不同，再向调浆池中加入市购混合菌剂强化发酵效率以提高沼气产气量，用搅拌装置将粪便、秸秆、混合菌剂搅拌均匀，采用目前比较成熟的全混式连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵工艺，将混合均匀后的粪便再用污泥泵抽送至厌氧发酵罐经微生物厌氧发酵处理，产生的沼气经干式脱硫塔和气水分离器脱硫脱水后存储于沼气储存罐，用于沼气发电，接入区域电网。发酵后的副产物沼渣和沼液经收集在储存池中，用于农田消纳，主要用于春夏季节棉花、夏秋季节水稻、冬春季节小麦的种植。

本发明的技术方案包括以下步骤：

1)用收粪车收集一定区域的分散式养猪户猪粪，存放于储粪池中。

2)粉碎机将废弃农作物秸秆粉碎。

3)用泥浆泵抽送1)中的猪粪至调浆池中，同时按比例加入2)中粉碎后的秸秆和市购混合菌剂(产氢产酸菌和产甲烷菌)，用搅拌装置搅拌均匀。

4)将3)中的混合猪粪用污泥泵抽送至厌氧发酵罐经微生物厌氧发酵处理，产生沼气。

5)将4)产生的沼气经干式脱硫塔和气水分离器脱硫脱水后存储于沼气储存罐。

6)将5)中产生的沼气用沼气发电机组发电，接入区域电网。

7)将4)中发酵后的副产物沼渣和沼液经收集在储存池中，用于农田消纳。

本发明所用粪便为从分散式养猪户的粪便，其TS质量百分比为8％，秸秆可用水稻、小麦、玉米、芝麻、黄豆的秸秆(即1t粪便添加16.7kg水稻秸秆、18.0kg小麦秸秆、20.0kg玉米秸秆、25.0kg芝麻秸秆、32.0kg黄豆秸秆)，也可使用几种秸秆混合，可获得较大的沼气产生率。

本发明所用市购混合菌剂为产氢产酸菌和产甲烷菌混合菌剂，投加量为粪便总质量的0.01-0.02％，即1t粪便投加0.1-0.2kg混合菌剂。

本发明所用粉碎机为专用的秸秆粉碎机，秸秆破碎碎片长度为1-4cm。

本发明采用全混式CSTR发酵工艺，在其厌氧发酵罐装有搅拌机，转速为25rpm，用于搅拌使发酵原料和微生物处于完全混合的状态。发酵罐罐体采用搪瓷钢板结构，预制钢板采用栓接方式拼装，栓接处加特制密封材料防漏。

本发明采用所用搅拌装置为搅拌机。

本发明产生的沼气经过干式脱硫塔和气水分离器脱硫脱水处理后储存于沼气储存罐，用于沼气发电，接入区域电网。

本发明所选沼气发电机组，每立方米沼气可发电1.7KWh。

本发明中猪粪和秸秆厌氧发酵产生的沼渣和沼液储存用于农田消纳，主要用于春夏季节棉花、夏秋季节水稻、冬春季节小麦的种植。

本发明的效益是：既实现了分散式农户低TS猪场粪便的无害化处理，又实现了养猪场粪便和农作物秸秆的资源化利用，同时沼气发电接入区域电网也产生了一定的经济效益，并且沼渣和沼液用于农田。

以本发明的实施地——江苏省常州市某镇近90户分散养猪户为例，存栏量15000头，年出栏数36000头，其育肥猪所产生的粪便经本项目无害化有效治理，年发电8.2×10⁵KWh，每年可以减少COD排放近500t，碳减排总量近10000t，集约化承包2100亩农田，用于种植水稻、棉花和小麦等作物，消纳了全部沼液和沼渣。

具体实施方式

本发明的分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术工艺，其工艺流程图如附图所示。分散式养猪户粪便用收粪车1收集，运送至储粪池2，经泥浆泵3抽送至调浆池4中，按照一定比例加入由粉碎机粉碎后的废弃农作物秸秆，而由于不同的农作物秸秆在发酵罐停留时间不同，再向调浆池中加入市购的产氢产酸菌和产甲烷菌混合菌剂以提高沼气产气量，用搅拌机将粪便、秸秆、混合菌剂搅拌均匀，混合使其TS浓度(质量百分比)为7％-10％，采用目前比较成熟的全混式连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵工艺，将混合均匀后的粪便再用污泥泵5抽送至厌氧发酵罐6经微生物厌氧发酵处理，产生的沼气经干式脱硫塔7和气水分离器8脱硫脱水后存储于沼气储存罐9，用于沼气发电机组10发电，接入区域电网。发酵后的副产物沼液和沼渣分别收集在沼液储存池和沼渣储存池，用于农田消纳，主要用于春夏季节棉花、夏秋季节水稻、冬春季节小麦的种植。

厌氧发酵罐内装有搅拌机，罐体外用100mm聚苯板保温，板外加0.6mm彩钢板维护用以隔潮、防水，液态粪便滞留期为10-12天，固形物滞留期控制在60天，满足发酵工艺要求。脱硫装置定期更换脱硫剂。

所用粪便为从分散式养猪户粪便，其TS质量百分比为8％。1kg养猪户粪便(TS)平均产沼气0.3m³，1kg秸秆平均产沼气0.2m³。每1m³沼气发电1.7KWh。

下面将通过5个实施例对本发明的效果给予进一步的说明。

实施例1

分散式养猪户粪便用收粪车收集，运送至储粪池中，收集量达25t时经泥浆泵抽送至调浆池中，然后将0.8t水稻秸秆粉碎后和2.5kg市购产氢产酸菌和产甲烷菌混合菌剂加入到25t分散式养猪户粪便中，用搅拌机搅拌均匀后，用污泥泵抽送至厌氧发酵罐中厌氧发酵，厌氧发酵罐有效容积为300m³，经微生物厌氧发酵处理，产生的沼气经干式脱硫塔和气水分离器处理后于沼气储存罐中储存，其产量为760m³。将这些沼气用沼气发电机组发电，可发电1292KWh。

实施例2-5

实施例2-5与实施例1的区别是原料分散式养猪户粪便收集量不同、所用农作物秸秆种类不同(小麦、玉米、芝麻、水稻)、厌氧发酵罐有效容积不同、混合菌剂(产氢产酸菌和产甲烷菌)投加量不同，其它工艺参数和处理方法均相同。表1为分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术的5个实施例。

表1采用分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术实施例

Claims (4)

1.一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术，其特征采用如下步骤：

1)用收粪车收集一定区域的分散式养猪户猪粪，存放于储粪池中。

2)粉碎机将废弃农作物秸秆粉碎。

3)用泥浆泵抽送1)中的猪粪至调浆池中，同时按比例加入2)中粉碎后的秸秆和市购混合菌剂(产氢产酸菌和产甲烷菌)，用搅拌装置搅拌均匀。

4)将3)中的混合猪粪用污泥泵抽送至厌氧发酵罐经微生物厌氧发酵处理，产生沼气。

5)将4)产生的沼气经干式脱硫塔和气水分离器脱硫脱水后存储于沼气储存罐。

6)将5)中产生的沼气用沼气发电机组发电，接入区域电网。

7)将4)中发酵后的副产物沼渣和沼液收集在储存池中，用于农田消纳。

2.根据权利要求1所述的一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术，其特征是：分散式养猪户猪粪的特点是TS含量低，质量百分比为8％，添加秸秆可用水稻、小麦、玉米、芝麻、黄豆的秸秆或几种秸秆混合物，可获得较大的沼气产生率。

3.根据权利要求1所述的一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术，其特征是：本发明发酵产生的沼气，由沼气发电机组发电，接入区域电网。

4.根据权利要求1所述的一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术，其特征是：沼渣和沼液用于农田消纳，主要用于春夏季节棉花、夏秋季节水稻、冬春季节小麦的种植。