CN104673657B - 复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置及其方法，该装置包括：第一、第二一级厌氧发酵；第一一级厌氧发酵罐连接第一换热器一端，第一换热器的另一端分别连接第一一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐；第二一级厌氧发酵罐连接第二换热器一端，第二换热器的另一端分别连接第二一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐；二级厌氧发酵罐上设有沼气输送接口。该方法包括：(1)将物料分类；(2)对分类的物料分别进行预处理；(3)制备一级处理物料和二级处理物料；(4)送入二级厌氧发酵罐并回流；(5)收集二级厌氧发酵罐产生的沼气。本发明具有装置长期运行稳定、对氨氮、酸碱及挥发性有机酸(VFA)的耐受能力强，产气率高的优点。

Description

复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置及其方法
技术领域
本发明涉及沼气制备领域，具体涉及一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置及其方法。
背景技术
城市及农村废弃物是重要的污染源，污染水体、土壤及大气。我国河流污染60％来源于牲畜畜禽粪便，环境治理十分紧迫。由于采用常规的环保处理手段是一项负效益的投资，给政府带来巨大的负担。采用废物利用资源化方式，现行的技术无论是固体肥料的生产还是沼气的利用，由于投资回报率低都无法实现真正产业化。
中国利用厌氧发酵产生沼气的技术历史悠久。截至2010年末(中国农业部统计数据)，中国处理农业废弃物的沼气工程数量已达到3556座，但其工程规模及产生的效益与世界发达国家差距巨大。主要特点是工程规模小，池容在1000m3以上的沼气工程仅占9％，沼气总产量只有德国的17.6％，年沼气发电量只是德国的0.16％。中国处理农业有机废弃物的沼气工程由于相对规模小，又远离城镇，产生的沼气仅有少量用于发电和集中供气(沼气发电用气量仅占总产气量的约2.53％，集中供气量小于总产气量的1％)，大量的沼气仅用于养殖场自身的生产、生活，没有实现产业化。同时城市垃圾如餐厨垃圾，市政污泥等虽然有国家的处理补贴但是仍然建设工程缺乏经济效益无法产业化。
近年来，在国内已经有许多公司从事以农村养殖业废物为原料或者餐厨垃圾为原料的大型沼气工程的设计、施工及建造。其总体特点是技术上采用中温发酵技术，极个别采用高温技术，采用单一物料居多，也有少部分采用多种复合物料，大型沼气工程设计产气能力在2万方左右，实际产气能力不足一半。工程的产气规模在5000m3/d以下居多。工程装备水平较低，容积产气负荷最好水平在1-1.5m3/m3.d，产生的沼气制备生物天然气，由于产气能力低，工程投资回报能力差，无法形成市场化发展。
现有技术中的废弃物资源化处理方法很多，厌氧发酵制备沼气是使用最广泛的技术，该工艺特点：
1、物料来源包括畜禽粪便、秸秆、餐厨垃圾、城市污泥、工业废物等物料。
2、收集与预处理部分的功能是对物料的集中收集，预处理的作用去除物料中的杂质例如石头、沙子、塑料、树根等物质同时将物料进行粉碎。
3、一级物料泵功能提升预处理后的物料进入一级发酵罐。
4、一级发酵罐采用中温厌氧发酵技术，温度控制在35-45℃或者高温厌氧发酵技术，温度控制在52-55℃，发酵罐采用顶部搅拌器的全混合厌氧发酵罐，罐体内设环绕水管用于加热，水利停留时间为15-20天。一级厌氧发酵罐是物料主发酵罐，大部分沼气产生并被输送进入二级发酵罐。
5、二级物料泵输送一级发酵罐发酵后物料进入二级厌氧发酵罐。
6、二级厌氧发酵罐采用顶式膜底部搅拌的全混发酵罐，水利停留时间为3-5天，主要功能包括两部分，第一：可以作为储气柜收集气体；第二：使物料进一步充分发酵。
7、沼液泵将发酵完全的沼液输送到沼液处理单元。
8、热水锅炉提供循环热水与发酵罐内热水套管相连给发酵罐加热，保证池内高温。
现有技术存在以下缺点：
1、物料没有分类一起进行预处理单元，由于物料性质不同给预处理加大困难。
2、混合物料一起进入一级发酵罐，停留时间为15-20天，一级发酵罐是系统主发酵罐，厌氧发酵分为产酸阶段和产甲烷阶段，由于各种物料的成分不同，水解酸化阶段的时间差距很大，比如猪粪的水解酸化时间只需要3天就可以而餐厨垃圾的水解酸化阶段要求5天，牲畜尸体水解酸化阶段时间更长，所以混合物料进行水解酸化会导致物料酸败机率加高，即使是单一物料由于产酸阶段PH降低，同时产甲烷阶段的最佳环境在弱碱性条件下最适合，所以会抑制产甲烷菌的生长，大大影响产气效率，同时水解酸化段需要的酸性环境和时间也会由于产甲烷段的干扰不能充分完成，水解酸化段的不充分也会降低产甲烷的效率。
3、二级厌氧发酵罐的停留时间为3-5天，该部分主要是承担发酵余气的收集及作为沼气储柜的作用，对发酵整体过程没有促进作用。
4、发酵罐采用内设环状循环水管来保证发酵罐的温度，发酵罐的热水管线会结垢导致传导热能力减弱，长期运行需要加大系统供热量，如果进行维修，清洗结垢必须关停系统，罐体清空才能完成，维护成本高。
5、该种形式的二级发酵系统产气负荷低，抗氨氮、pH及挥发性脂肪酸能力差，系统非常容易酸化运行不稳定，特别对于脂肪及蛋白质含量高的物料处理能力相当差。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种运行稳定、抗pH、氨氮及挥发性脂肪酸能力强及产气率高的复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置及其方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种厌氧发酵制备沼气的装置，包括：第一一级厌氧发酵罐和第二一级厌氧发酵罐；
所述第一一级厌氧发酵罐连接第一换热器一端，所述第一换热器的另一端分别连接第一一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐；
所述第二一级厌氧发酵罐连接第二换热器一端，所述第二换热器的另一端分别连接第二一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐；
所述二级厌氧发酵罐上设有沼气输送接口。
本发明还提供一种厌氧发酵制备沼气的方法，包括以下步骤：
(1)将物料分为两类：
第一类物料为被发酵过的废物；
第二类物料为没被厌氧发酵的产物；
(2)对分类的物料分别进行预处理；
(3)经预处理后的第一类物料进入第一一级厌氧发酵罐，控制第一一级厌氧发酵罐内的温度到达预设温度，并开启搅拌器进行搅拌，停留第一预定时间，然后经第一换热器加热，得到一级处理物料；
经预处理后的第二类物料进入第二一级厌氧发酵罐，控制第二一级厌氧发酵罐内的温度到达预设温度，并开启搅拌器进行搅拌，停留第二预定时间，然后经第二换热器加热，得到二级处理物料；
(4)一级处理物料以预定进料时间送入二级厌氧发酵罐，然后再以预定回流时间将物料输送回第一一级厌氧发酵罐；所述预定进料时间与预定回流时间交替进行；
二级处理物料以预定进料时间送入二级厌氧发酵罐，然后再以预定回流时间将物料输送回第二一级厌氧发酵罐；
所述预定进料时间与预定回流时间交替进行；
(5)对二级厌氧发酵罐内的物料进行搅拌，并控制二级厌氧发酵罐内的温度及水利停留时间，收集二级厌氧发酵罐产生的沼气。
优选地，所述第一一级厌氧发酵罐的预设温度为40-50℃，所述第二一级厌氧发酵罐的预设温度为50-55℃，所述第一预定时间为2-5天，所述第二预定时间为5-10天。第一预定时间为所述第一类物料在第一一级发酵罐水利停留时间，所述第二预定时间为第二类物料在第二一级发酵罐水利停留时间。
优选地，所述一级处理物料的预定进料时间为15-20分钟，回流入第一一级厌氧发酵罐的预定回流时间为15-20分钟；所述二级处理物料的预定进料时间为30-45分钟，回流入第二一级厌氧发酵罐的预定回流时间为30-45分钟；
和/或；
所述二级厌氧发酵罐内的温度为52-55℃，水利停留时间为15-20天；所述二级厌氧发酵罐的温度控制每天变化正负小于1℃。
优选地，第一类物料包括牲畜粪便及发酵过的工业废物；所述第二类物料包括病死猪、屠宰废物、餐厨垃圾、市政污泥及其他工业废物。
优选地，二级厌氧发酵罐产生的沼气经管道输送进入后续处理，用于发电或将沼气纯化为生物天然气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于工业化水平的沼气工程，工程规模不小于日产沼气2万立方米。本发明的工艺产气负荷高，容积负荷是现在国内最好水平的2-3倍。采用本发明的复合物料高温厌氧发酵技术，可以使工程的投资商及运营商得到快速的投资回报，把环保治理项目变成能源工厂，实现生物天然气的产业化发展。本发明具有装置长期运行稳定、对氨氮、酸碱及挥发性有机酸(VFA)的耐受能力强，产气率高的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的厌氧发酵制备沼气的装置的结构示意图。
附图标记：
1.1-第一一级厌氧发酵罐，1.2-第一换热器，1.3-第一一级物料泵，1.4-第一破碎机，1.5-第一二级物料泵；
2.1-第二一级厌氧发酵罐，2.2-第二换热器，2.3-第二一级物料泵，2.4-第二破碎机，2.5-第二二级物料泵；
3-二级厌氧发酵罐；
4-热水锅炉；
5-沼液泵；
6-搅拌器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置，包括：第一一级厌氧发酵罐1.1和第二一级厌氧发酵罐2.1；
第一一级厌氧发酵罐1.1连接第一换热器1.2一端，第一换热器1.2的另一端分别连接第一一级厌氧发酵罐1.1和二级厌氧发酵罐3；
第二一级厌氧发酵罐2.1连接第二换热器2.2一端，第二换热器2.2的另一端分别连接第二一级厌氧发酵罐2.1和二级厌氧发酵罐3；
二级厌氧发酵罐3上设有沼气输送接口。
采用本发明的厌氧发酵制备沼气的装置，对复合物料的分类调制及水解酸化，特别对第二类物料，由于蛋白质及脂肪含量高，需要得到充分的水解酸化将有机物水解为氨基酸、甘油及脂肪酸从而进一步水解为小分子物质有利于下一步的发酵。提高了厌氧发酵的产气率。
优选地，第一一级厌氧发酵罐1.1连接第一一级物料泵1.3，第一一级厌氧发酵罐1.1通过第一破碎机1.4连接第一二级物料泵1.5，第一二级物料泵1.5连接第一换热器1.2的一端；
第二一级厌氧发酵罐2.1连接第二一级物料泵2.3，第二一级厌氧发酵罐2.1通过第二破碎机2.4连接第二二级物料泵2.5，第二二级物料泵2.5连接第二换热器2.2的一端。
二级物料泵的进料前还考虑设置破碎机使物料进一步充分粉碎，确保物料与发酵菌群的充分接触，二级物料泵以序批式进料方式运行，在非进料时间段，二级物料泵考虑物料循环回一级发酵罐，在进料时间段通过二级物料泵进料入二级厌氧发酵罐，通过该种方式确保一级及二级厌氧发酵罐通过加热物料来保持罐体的温度。
优选地，第一换热器1.2和第二换热器2.2均为管式换热器，第一换热器1.2和第二换热器2.2分别连接热水锅炉4。
本发明采用发酵罐的外加热系统，通过管式换热器给物料加热，传统的发酵罐采用内设环状循环水管来保证发酵罐的温度，发酵罐的热水管线会结垢导致传导热能力减弱，长期运行需要加大系统供热量，如果进行维修，清洗结垢必须关停系统，罐体清空才能完成，维护成本高，采用外加热系统，物料通过管式换热器被加热，通过加热进料来保持发酵罐内的温度。管式换热器的清洗方便同时考虑备用管式换热器，系统维护检修时系统仍然能够正常运行。
优选地，二级厌氧发酵罐3还连接有沼液泵5，沼液泵5用于将发酵完全的沼液输送到沼液处理单元。
优选地，第一一级厌氧发酵罐1.1、第二一级厌氧发酵罐2.1和二级厌氧发酵罐3均包括设置在罐体顶部的搅拌器6。
本发明通过序批式进料与出料方式，同时伴随搅拌器的同频率的开停可增加发酵罐的抗冲击负荷能力，与发酵菌群反应充分，系统运行更稳健。
下面通过具体的实施例对本发明的厌氧发酵制备沼气的方法进行进一步的说明：
实施例1
本发明还提供一种厌氧发酵制备沼气的方法，包括以下步骤：
参见图1，(1)将物料分为两类，物料根据是否为发酵后的废物分成两大类：
第一类物料为被发酵过的废物；为牛粪+猪粪，这种物料由于已经经过了厌氧消化，所以物料对酸碱的缓冲能力强而且容易被再次水解。
第二类物料为没被厌氧发酵的产物；具体为餐厨垃圾；
(2)对分类的物料分别进行预处理：
第一类物料经罐车运到物料储池经格栅、破碎机、沉砂池等预处理设备去除物料中砂石、木块、塑料等，预处理部分的设备根据实际情况而定。
第二类物料经罐车运到物料储池经格栅、分选机、破碎机、沉砂池等预处理设备去除物料中砂石、木块、塑料等，预处理部分的设备根据工程中的具体物料情况而定。
(3)经预处理后的第一类物料通过第一一级物料泵1.3提升进入第二一级厌氧发酵罐1.1，控制第一一级厌氧发酵罐1.1内的温度在45-55℃范围内，并搅拌器进行搅拌，在第一一级厌氧发酵罐1.1内停留3天，然后经第一破碎机1.4破碎，再经第一二级物料泵1.5输送到第一换热器1.2加热，得到一级处理物料；
经预处理后的第二类物料第二一级物料泵2.3提升进入第二一级厌氧发酵罐2.1，控制第二一级厌氧发酵罐2.1内的温度在50-55℃范围内，并搅拌器进行搅拌，在第二一级厌氧发酵罐1.1内停留6天，然后经第二破碎机2.4破碎，再经第二二级物料泵2.5输送到第二换热器2.2加热，得到二级处理物料；
本发明的第一一级厌氧发酵罐和第二一级厌氧发酵罐是设置有顶式搅拌器全混合发酵罐，一级厌氧发酵罐的功能对物料起到调制及水解酸化的作用，物料的水解酸化在一级厌氧发酵罐内完成，第一类物料是已经被发酵过的原料，水解酸化时间要求短，物料本身有很好的对酸碱的缓冲能力pH值在水解酸化阶段pH值在6-7，对后续的二级厌氧发酵不产生过大的pH冲击。第二类物料是没有被发酵过的物料，在水解酸化后pH降到3-5，物料中的糖、脂肪及蛋白质可以被分解为氨基酸、甘油及脂肪酸从而进一步水解为小分子物质有利于下一步的发酵。经调制及酸化后的第一类物料和第二类物料经二级物料泵提升经破碎机及管式换热器，将物料加热满足高温厌氧温度条件进入二级厌氧发酵罐。
(4)第一处理物料以预定进料时间送入二级厌氧发酵罐，预定进料时间为15分钟，然后再以预定回流时间将物料输送回第一一级厌氧发酵罐1.1，预定回流时间为15分钟；所述预定进料时间与预定回流时间交替进行；即送入二级厌氧发酵罐3和回流到第二一级厌氧发酵罐1.1交替进行；
第二处理物料以预定进料时间送入二级厌氧发酵罐，预定进料时间为30分钟，然后再以预定回流时间将物料输送回第二一级厌氧发酵罐2.1，预定回流时间为30分钟；同样地，所述预定进料时间与预定回流时间交替进行；即送入二级厌氧发酵罐和回流到第二一级厌氧发酵罐2.1交替进行；
本发明的二级物料泵采用序批式进料方式，第一处理物料以15分钟为进料时间由第一二级物料泵送入二级厌氧发酵罐，随后15分钟为回流时间由第一二级物料泵将物料输送回第一一级厌氧发酵罐，时间交替进行。第二处理物料也采用序批式进料方式，进料方式与第一处理物料方式相同，第二处理物料进料及循环回料时间各为30分钟。
(5)对二级厌氧发酵罐3内的物料进行搅拌，并控制二级厌氧发酵罐3内的温度为52℃及水利停留时间为15天，收集二级厌氧发酵罐3产生的沼气。
二级厌氧发酵罐产生的沼气经管道输送进入后续处理，用于发电或将沼气纯化为生物天然气。
二级厌氧发酵罐内的搅拌器使物料在发酵罐内充分混合，是主要产气单元，罐内pH在7-9是产甲烷阶段的最佳pH值环境，物料的产甲烷阶段在此完成，由于水解酸化与产甲烷阶段完全分开同时二级厌氧发酵罐的进料采用序批式，每天进料量与二级发酵罐的罐体容积相比很小，小于二级厌氧发酵罐的容积的15分之一，所以对反应器的冲击负荷很小，能够保证厌氧发酵罐不产生酸败，长期高效稳定的运行。
本发明根据不同的物料进行分类，在达到较好的预处理效果后送入发酵罐进行发酵。
物料分为两大类分别进行各自调制及水解酸化，一级厌氧发酵主要功能包括两方面，一是对物料的调制作用，二是物料的水解酸化过程在一级发酵罐完成，因为水解酸化段是完全独立的，这样可以使物料得到最好的酸化条件，物料按照性质不同分为两大类，可以根据物料不同性质设置水利停留时间使水解酸化充分，特别对脂肪及蛋白质含量高的物料可以起到充分的水解酸化。
通过间歇进料的方式物料进入二级厌氧发酵罐，二级厌氧发酵以产甲烷阶段为主，由于进料是间歇少量的对二级厌氧发酵罐的容积冲击是微小的，所以可以充分保证产甲烷段的最佳工况环境，使二级厌氧发酵运行稳定，产气负荷高，该技术的容积产气负荷是国内现有最好水平的2-3倍。
本发明的一级厌氧发酵罐及二级厌氧发酵罐均采用罐外加热方式，通过管式换热器加热物料的方式保持发酵罐的温度。一级发酵罐温度控制在设计范围内，二级厌氧发酵罐温度控制在52-55℃，每天温度变化正负小于1℃。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：第一类物料为牛粪+鸡粪，第二类物料为牲畜尸体及屠宰废物，在第一一级厌氧发酵罐内停留4天，在第二一级厌氧发酵罐内停留8天。
预定第一类物料进料入二级厌氧发酵罐时间为15分钟，预定回流时间为15分钟；预定第二类物料进料入二级厌氧发酵罐时间为45分钟，预定回流时间为45分钟；
二级厌氧发酵罐内的温度为52℃，水利停留时间为18天，二级厌氧发酵罐每天温度变化正负小于1℃。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同的是：第一类物料为猪粪，第二类物料为市政污泥。在第一一级厌氧发酵罐内停留2天，在第二一级厌氧发酵罐内停留10天。
预定第一类物料进料入二级厌氧发酵罐时间为20分钟，预定回流时间为20分钟；预定第二类物料进料入二级厌氧发酵罐时间为45分钟，预定回流时间为45分钟；
二级厌氧发酵罐内的温度为52℃，水利停留时间为20天，控制二级厌氧发酵罐内每天温度变化在正负1℃。
下面通过一个具体的实施方式来说明本发明的效果：
实现规模化生猪养殖业的生产及生态良性循环，必须搞好环境保护。粪便、死尸及污水的合理处理和利用是环保的主要环节。利用本发明的厌氧发酵技术的沼气工程，可以将污染物进行处理，杀灭其中的病体微生物和寄生虫，又使厂区水质不受污染，为生猪的生长提供良好的生存环境，实现规模化养猪。同时产生的沼气作为再生能源可以发电或者对沼气进行纯化制备生物天然气通过销售发电或天然气实现项目的投资回报。
1、设计依据
猪粪：800吨/天(TS＝17％)；
猪尸体：20吨/天。
2、其他设计依据
运输成本：每吨猪粪20元，每头死猪20元(30公里半径内)；
土地成本：15万/亩；
浓缩有机肥销售价格：无偿，不作为收益；
天然气CNG销售价格：4.0元/立方；
处理死猪补贴：80元/头；
粪便收购成本：40元/吨。
3、工艺流程参见图1。
4、设计参数
名称 沼气工程
发酵原料1(吨/天) 猪粪(800吨)
发酵原料2(猪尸体，吨/天) 20
发酵工艺 二级高温厌氧发酵
发酵池容(立方米) 30000
发酵的容积负荷(m3/m3.d) 2.67
工程产气规模(沼气立方米/天) 80000
浓缩有机肥(吨/天) 200吨
用于系统加热所需热能(沼气立方米/天) 10000
生物天然气产量(立方米/天) 38500
占地面积(亩) 30亩
总装机 1600KW
电费(元/度) 0.8
生物天然气销售价格(元/立方米) 4.0
浓缩有机肥价格(元/吨) 无偿使用
5.经济分析
5.1运输成本经济分析
名称 沼气工程
发酵原料(吨/天) 猪粪(800吨)
猪尸体处理量(头/天) 800头
猪粪运输成本(元/天) 1.6万
猪尸体运输成本(元/天) 2.4万
猪财政补贴(元/天) 6.4万
粪便收购成本(元/天) 3.2万
每天盈利(元) 0.2万
注：政府对死猪的财政补贴完全用于粪便及死猪的收集，弥补死猪及粪便的运输成本，所以经济分析中运输成本可忽略。
5.2经济分析总表
本项目没考虑任何补贴，基于完全市场化运行。
6、本发明的技术与现有技术的比较
在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置，其特征在于，包括：第一一级厌氧发酵罐和第二一级厌氧发酵罐；
所述第一一级厌氧发酵罐连接第一换热器一端，所述第一换热器的另一端分别连接第一一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐；
所述第二一级厌氧发酵罐连接第二换热器一端，所述第二换热器的另一端分别连接第二一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐；
所述二级厌氧发酵罐上设有沼气输送接口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一一级厌氧发酵罐连接第一一级物料泵，所述第一一级厌氧发酵罐通过第一破碎机连接第一二级物料泵，所述第一二级物料泵连接所述第一换热器的一端；
所述第二一级厌氧发酵罐连接第二一级物料泵，所述第二一级厌氧发酵罐通过第二破碎机连接第二二级物料泵，所述第二二级物料泵连接所述第二换热器的一端。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一、二换热器为管式换热器，所述第一、二换热器分别连接热水锅炉。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二级厌氧发酵罐还连接有沼液泵，所述沼液泵用于将发酵完全的沼液输送到沼液处理单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述第一一级厌氧发酵罐、第二一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐均包括设置在罐体顶部的搅拌器。
6.一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将物料分为两类：
第一类物料为被发酵过的废物；
第二类物料为没被厌氧发酵的产物；
(2)对分类的物料分别进行预处理；
(3)经预处理后的第一类物料进入第一一级厌氧发酵罐，控制第一一级厌氧发酵罐内的温度到达预设温度，并开启搅拌器进行搅拌，停留第一预定时间，然后经第一换热器加热，得到一级处理物料；
经预处理后的第二类物料进入第二一级厌氧发酵罐，控制第二一级厌氧发酵罐内的温度到达预设温度，并开启搅拌器进行搅拌，停留第二预定时间，然后经第二换热器加热，得到二级处理物料；
(4)一级处理物料以预定进料时间送入二级厌氧发酵罐，然后再以预定回流时间将物料输送回第一一级厌氧发酵罐；所述预定进料时间与预定回流时间交替进行；
二级处理物料以预定进料时间送入二级厌氧发酵罐，然后再以预定回流时间将物料输送回第二一级厌氧发酵罐；
所述预定进料时间与预定回流时间交替进行；
(5)对二级厌氧发酵罐内的物料进行搅拌，并控制二级厌氧发酵罐内的温度及水利停留时间，收集二级厌氧发酵罐产生的沼气。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一一级厌氧发酵罐的预设温度为40-50℃，所述第二一级厌氧发酵罐的预设温度为50-55℃，所述第一预定时间为2-5天，所述第二预定时间为5-10天。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一级处理物料的预定进料时间为15-20分钟，回流入第一一级厌氧发酵罐的预定回流时间为15-20分钟；所述二级处理物料的预定进料时间为30-45分钟，回流入第二一级厌氧发酵罐的预定回流时间为30-45分钟；
和/或；
所述二级厌氧发酵罐内的温度为52-55℃，水利停留时间为15-20天；所述二级厌氧发酵罐的温度控制每天变化正负小于1℃。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一类物料包括牲畜粪便及酒糟；所述第二类物料包括病死牲畜、屠宰废物、餐厨垃圾、市政污泥及其他工业废物。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，
所述二级厌氧发酵罐产生的沼气经管道输送进入后续处理，用于发电或将沼气纯化为生物天然气。
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