CN106148171B - 一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法 - Google Patents

一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法,该装置实现以植物秸秆（4）为主要原料，通过掺入人畜粪便（5）和降解菌种，实现植物秸秆厌氧发酵高效制备沼气的目的。本装置包括降解池（1）和发酵池（2），在降解池（1）内进行人畜粪便（5）和植物秸秆（4）分层堆放，同时拌入降解菌，降解后的混合料通过排渣泵（13）输送到发酵池（2）内厌氧发酵制备沼气。通过抽取发酵池（2）内的沼液，循环至降解池（1）池顶盖板（10）的通气喷液口（11）喷入沼液，调整降解池（1）内植物秸秆（4）和人畜粪便（5）的湿度，提高其降解速度。与常规方法相比：植物秸秆（4）不需要粉碎，成本低，产气率高，应用范围广。

Description

一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法
技术领域
本发明涉及废物资源化利用技术领域，尤其涉及一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法。
背景技术
我国资源丰富，但随着经济的快速增长，资源消耗巨大，面临着能源危机，而废物的资源化利用是一个有效的途径。我国现行固体废物污染环境防治法和国家环境保护“十三五”规划均规定，鼓励废弃物的资源化利用，减少对环境的污染。
在农业生产中植物秸秆产生量大，焚烧后严重污染空气，随意堆弃，污染地下水。植物秸秆的资源化利用是目前一条有效的途径，而厌氧发酵制备沼气资源化利用率高，有效的防护后，对环境无污染。目前对植物秸秆发酵处理以制肥和制备沼气为主，主要授权或公开的专利包括：一种利用秸秆直接制肥的方法及制备的秸秆有机肥(201610131358.7)、一种利用打捆秸秆与畜禽粪便联合产沼气的方法(201610275437.5)、水稻秸秆制取沼气的方法(201510952705.8)、全自动沼气池(201510843855.5)、一种农业废弃物资源化集成利用的方法(201510591341.5)、集约化蔬菜区有机废弃物资源化高效厌氧发酵产沼气的方法(201510424607.7)、一种利用秸秆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥的智能制备系统及制备方法(201510240084.0)、凹凸棒土混合作物秸秆及粪便发酵生产沼气的方法(201510029537.5)、一种有机废弃物混合发酵制沼气的处理方法(201510024879.8)、户用纯秸秆沼气发酵工艺(201510015455.5)、一种利用农业废弃物低温发酵沼气的方法(201410842173.8)、一种利用高木质纤维素含量蔬菜秸秆厌氧发酵产沼气的方法(201410749349.5)、沼气的制备方法(201410739645.7)、一种利用回收的沼液喷淋秸秆的干式厌氧发酵装置(201410675397.4)、一种农村生活垃圾分类和能源化利用的方法(201410416325.8)、蓝藻、芦苇和水稻秸秆干法厌氧发酵制沼气的工艺(201410334984.7)、一种分散式养猪户粪便和秸秆混合发酵制沼气发电技术(201410262068.7)等，虽然能够实现利用秸秆制备沼气的目的，但是产气率低，处理成本高，推广应用困难。
因此，开发一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法，克服常规发酵处理方法需要粉碎植物秸秆的弊病，克服传统方法成本高和推广困难的缺点，同时解决传统方法产气率低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置及使用方法，其特征在于：该装置包括降解池和发酵池，降解池的池壁上设置提升振动器，在支撑杆上分层堆放植物秸秆和人畜粪便，同时拌入降解菌，发酵堆体设置通气排渣通道，通过抽取发酵池内的沼液，循环至降解池池顶盖板上的通气喷液口喷入沼液，调整植物秸秆和人畜粪便的湿度；降解后的混合料通过过滤器、进料管、排渣泵、排料主管和排料支管输送到发酵池内厌氧发酵制备沼气，排料主管上设置防止回流的截止阀；发酵池顶盖上设置排气口，发酵池的一侧池底设置过滤器，通过排液泵的抽排使沼液通过排液管输送到降解池的喷液口。
所述的发酵池内过滤器和排液管一侧侧壁上设置刻度标示，在该处顶部的盖板上设置液位观测孔，液位观测孔采用密封盖密封，密封盖采用透明的玻璃或塑料制备。
所述的降解池的底板在过滤器位置为边长为1.0～1.5m的矩形，其余位置设置成坡形，其坡度为20～30°，过滤器位置为坡底，整个底部的上底面铺设一层玻璃或瓷砖。
所述的降解池内先放置植物秸秆，后放置人畜粪便，植物秸秆每层的厚度为300～500mm，人畜粪便加入干重量不小于植物秸秆干重的25％。
所述降解池内的过滤器过滤网孔径为15～30mm，进料管内径为80～100mm，堆料的通气排渣通道宽为200～300mm；支撑杆上设置过滤网，其孔径为20～30mm，支撑杆距降解池底板的最小距离大于等于0.3m；通气喷液口喷沼液量至植物秸秆含水量达到55％～65％时停止。
所述的降解池每次堆料完成发酵时间为15～30天，起始发酵温度大于15℃，每2天提升振动一次，振动后开启排渣泵，同时打开通气喷液口输送空气，控制时间5～10分钟。
所述的发酵池的池底设置排液支管，呈放射状均匀布置，其内径为50～80mm，抽排沼液的过滤器孔径为5～10mm。
所述的发酵池的体积为降解池的0.55～0.75倍，当发酵池日产气量低于前期平均产气量的40％或低于使用需求量时终止发酵，通过排料支管排出沼渣，降解池含水量首次调整和发酵池中含水量的调整均通过添加有机废水完成。
有益效果：本发明能够有效的利用植物秸秆和人畜粪便，实现废物的资源化利用；本发明采用降解池和发酵池双池工艺，产气率高；本发明资源化利用水平高，发酵完成后的沼渣制备有机肥，实现资源的充分利用；本发明所用的原料来源广泛，处理量大，可操作性强，应用范围广。
附图说明
图1为本发明装置的剖面结构示意图。
图2为本发明装置的底平面结构示意图。
图中所示的1、降解池，2、发酵池，3、支撑杆，4、植物秸秆，5、人畜粪便，6、通气排渣通道，7、提升振动器，8、过滤器，9、进料管，10、池顶盖板，11、通气喷液口，12、池壁，13、排渣泵，14、截止阀，15、排料主管，16、排料支管，17、发酵池顶盖，18、排气口，19、排液管，20、液位观测孔，21、池底，22、排液泵。
具体实施方式
本发明是针对植物秸秆不需要粉碎，采用先好氧发酵降解，后厌氧发酵制备沼气的方法，发酵完成后的沼渣制备有机肥，是废物的资源化利用。
以下结合实例对本发明进一步说明，具体实施步骤如下：
实例1：玉米秸秆制备沼气
如图1和图2所示，制备降解池1和发酵池2，降解池1的容积为70m3，发酵池2的容积为52.5m3，植物秸秆4采用玉米秸秆；降解池1的池壁12上设置提升振动器7，在支撑杆3上分层堆放植物秸秆4和人畜粪便5，同时拌入降解菌，发酵堆体设置通气排渣通道6，通过抽取发酵池2内的沼液，循环至降解池1池顶盖板10上的通气喷液口11喷入沼液，调整玉米秸秆和人畜粪便5的湿度；降解后的混合料通过过滤器8、进料管9、排渣泵13、排料主管15和排料支管16输送到发酵池2内厌氧发酵制备沼气，排料主管15上设置防止回流的截止阀14；发酵池顶盖17上设置排气口18，发酵池2的一侧池底设置过滤器8，通过排液泵22的抽排使沼液通过排液管19输送到降解池1的喷液口11。
发酵池2内过滤器8和排液管19一侧侧壁12上设置刻度标示，在该处顶部的盖板上设置液位观测孔20，液位观测孔20采用密封盖密封，密封盖采用透明的玻璃制备。
降解池1的底板在过滤器8位置为边长为1.5m的矩形，其余位置设置成坡形，其坡度为30°，过滤器8位置为坡底，整个底部的上底面铺设一层玻璃。
降解池1内先放置玉米秸秆，后放置人畜粪便5，植物秸秆每层的厚度为500mm，人畜粪便5加入干重量不小于植物秸秆4干重的25％。
降解池1内的过滤器8过滤网孔径为30mm，进料管9孔内径为100mm，堆料的通气排渣通道6宽为300mm；支撑杆3上设置过滤网，其孔径为30mm，支撑杆3距降解池1底板的最小距离为0.5m；通气喷液口11喷沼液至玉米秸秆含水量达到55％～65％时停止。
降解池1每次堆料完成发酵时间为20天，起始发酵温度大于15℃，每2天提升振动一次，振动后开启排渣泵13，同时打开通气喷液口11输送空气，控制时间10分钟。
发酵池2的池底21设置排液支管16，呈放射状均匀布置，其内径为80mm，抽排沼液的过滤器8孔径为10mm。
当发酵池2日产气量低于使用需求量时终止发酵，通过排料支管16排出沼渣，沼渣用于制备有机肥，降解池1含水量首次调整和发酵池2中含水量的调整均通过添加有机废水完成。
实例2：稻草制备沼气
如图1和图2所示，制备降解池1和发酵池2，降解池1的容积为15m3，发酵池2的容积为8.25m3，植物秸秆4采用稻草。
降解池1的底板在过滤器8位置为边长为1.0m的矩形，其余位置设置成坡形，其坡度为20°，过滤器8位置为坡底，整个底部的上底面铺设一层玻璃；降解池1内的过滤器8过滤网孔径为15mm，进料管9孔内径为80mm，堆料的通气排渣通道6宽为200mm；支撑杆3上设置过滤网，其孔径为20mm，支撑杆3距降解池1底板的最小距离为0.3m；通气喷液口11在喷沼液量至稻草含水量达到55％～65％时停止；降解池1每次堆料完成发酵时间为15天，起始发酵温度大于15℃，每2天提升振动一次，振动后开启排渣泵13，同时打开通气喷液口11输送空气，控制时间5分钟。
发酵池2液位观测孔20采用密封盖密封，密封盖采用透明的塑料制备；降解池1内的先放置稻草，后放置人畜粪便5，稻草每层的厚度为300mm，人畜粪便5加入干重量不小于稻草干重的25％；发酵池2的池底21设置排液支管16，呈放射状均匀布置，其内径为50mm，抽排沼液的过滤器8孔径为5mm；当发酵池2日产气量低于前期平均产气量的40％时终止发酵。
发酵效果：实例1和实例2较常规方法分别提高产气量17％和21％，实现废物的充分利用。

Claims (4)

1.一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置，其特征在于：该装置包括降解池(1)和发酵池(2)，降解池(1)的池壁(12)上设置提升振动器(7)，在支撑杆(3)上分层堆放植物秸秆(4)和人畜粪便(5)，同时拌入降解菌，发酵堆体设置通气排渣通道(6)；通过抽取发酵池(2)内的沼液，循环至降解池(1)池顶盖板(10)上的通气喷液口(11)喷入沼液，调整植物秸秆(4)和人畜粪便(5)的湿度；降解后的混合料通过过滤器(8)、进料管(9)、排渣泵(13)、排料主管(15)和排料支管(16)输送到发酵池(2)内厌氧发酵制备沼气，排料主管(15)上设置防止回流的截止阀(14)；发酵池顶盖(17)上设置排气口(18)，发酵池(2)的一侧池底设置过滤器(8)，通过排液泵(22)的抽排使沼液通过排液管(19)输送到降解池(1)的喷液口(11)；降解池(1)内先放置植物秸秆(4)，后放置人畜粪便(5)，植物秸秆每层的厚度为300～500mm，人畜粪便(5)加入干重量不小于植物秸秆(4)干重的25％；降解池(1)内的过滤器(8)过滤网孔径为15～30mm，进料管(9)内径为80～100mm，堆料的通气排渣通道(6)宽为200～300mm；支撑杆(3)上设置过滤网，其孔径为20～30mm，支撑杆(3)距降解池(1)底板的最小距离大于等于0.3m；通气喷液口(11)喷沼液至植物秸秆(4)含水量达到55％～65％时停止；降解池(1)每次堆料完成发酵时间为15～30天，起始发酵温度大于15℃，每2天提升振动一次，振动后开启排渣泵(13)，同时打开通气喷液口(11)输送空气，控制时间5～10分钟；发酵池(2)的池底(21)设置排液支管(16)，呈放射状均匀布置，其内径为50～80mm，抽排沼液的过滤器(8)孔径为5～10mm。
2.如权利要求1所述的一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置，发酵池(2)内过滤器(8)和排液管(19)一侧池壁(12)上设置刻度标示，在刻度处顶部的盖板上设置液位观测孔(20)，液位观测孔(20)采用密封盖密封，密封盖采用透明的玻璃或塑料制备。
3.如权利要求1所述的一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置，降解池(1)的底板在过滤器(8)位置为边长为1.0～1.5m的矩形，其余位置设置成坡形，其坡度为20～30°，过滤器(8)位置为坡底，整个底部的上底面铺设一层玻璃或瓷砖。
4.如权利要求1所述的一种植物秸秆降解和厌氧发酵制沼气的装置，发酵池(2)的体积为降解池(1)的0.55～0.75倍，当发酵池(2)日产气量低于前期平均产气量的40％或低于使用需求量时终止发酵，通过排料支管(16)排出沼渣，沼渣用于制备有机肥，降解池(1)含水量首次调整和发酵池(2)中含水量的调整均通过添加有机废水完成。
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