CN109371063B - 一种以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，属于沼气发酵装置技术领域，用于解决现有的沼气发酵工艺中大量低温粪水进入到发酵罐内破坏发酵平衡的问题。本发明包括，S1预处理：先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；S2稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水；S3进料：对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在35±2℃范围内；S31采用柔性进料方式。
Description
技术领域
本发明涉及沼气装置技术领域，更具体的是涉及一种以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺。
背景技术
沼气工程是养殖粪污、秸秆和餐厨垃圾等有机物在厌氧发酵罐中通过中温(35±2℃)发酵，利用厌氧微生物新陈代谢作用，将大部分有机物去除，产生大量沼气(主要成份是50％-80％甲烷)、沼渣、沼液。微生物菌群培养，特别让其保持最佳的发酵状态是一个漫长的过程，一旦这种状态被破坏，恢复非常困难而且时间很长。厌氧发酵是指废弃物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷和CO2产生的变化，液化阶段主要是发酵细菌起作用，包括纤维素分解菌和蛋白质水解菌。
农业综合废弃物包括农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物，包括畜禽类粪便，农作物秸秆等。厌氧发酵过程中，物料的温度控制具有典型的非线性和大滞后的特点，现有的厌氧发酵工艺对农业综合废气物发酵的利用率低，沼气发酵效率低。在农业综合废弃物进行厌氧发酵的时候，农业综合废弃物加水稀释后，通过泵抽的方式输入到发酵罐内进行发酵，但是物料直接从罐体顶部注入，物料坠落时的动能较大，对罐体的冲击载荷大，长时间采用该种物料进料方式，罐体的使用寿命大大降低。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的沼气发酵工艺中大量低温粪水进入到发酵罐内破坏发酵平衡的问题，本发明提供一种以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的30-40％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌10-20min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在35±2℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒，导流筒位于发酵罐内，导流筒内在竖直方向设置有多个缓冲单元，缓冲单元包括第一缓冲筒、第二缓冲筒、连接杆和活动板，第一缓冲筒的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒的上方，第一缓冲筒的上端与导流筒的内壁相互连接，所述第一缓冲筒的下端悬空，第二缓冲筒的内径大于第一缓冲筒下端的直径，第二缓冲筒的外壁与导流筒内壁通过连接杆相互连接，活动板铰接在第二缓冲筒的下端，每一缓冲单元均配设有多个平衡开口，平衡开口开设在导流筒的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在35±2℃范围内发酵，厌氧发酵25-30天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
本发明作为进一步优选的，S31步骤中的第二缓冲筒直径为40-60cm，第一缓冲筒下端的直径为30-40cm。
本发明作为进一步优选的，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
本发明的有益效果如下：
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，有效解决了养殖场产生大量的粪污不能及时处理带来的负面影响，例如粪污占地浪费，粪污运输带来的额外经济损失等问题，在农业综合废弃物进入到发酵罐内之前进行加热处理，保证进入到发酵罐内的粪污混合物温度保持在35±2℃，与发酵罐的内部温度保持一致，避免大量温度较低的农业综合废弃物进入到发酵罐内，造成发酵罐内已经平衡的发酵系统破坏，影响农业综合废弃物的发酵效率。农业综合废弃物的进料方式采用柔性方式进料，通过缓冲筒内的缓冲单元进行缓冲，以其中一个缓冲单元进行说明，农业综合废弃物固液混合物先通过第一缓冲筒，然后进入到第二缓冲筒内，将第二缓冲筒注入满后，农业综合废弃物固液混合物从第二缓冲筒内溢出，然后通过第二缓冲筒与导流筒内壁之间的距离进入到下一个缓冲单元，当第二缓冲筒内注满后，农业综合废弃物固液混合物再进入到第二缓冲筒，第二缓冲筒内已经存在的农业综合废弃物起到辅助缓冲的作用，同时通过平衡开口的作用，农业综合废弃物固液混合物通过平衡开口从导流筒内进入到导流筒外，使导流筒内的粪污与导流筒外的粪污截面能保持在同一水平面；通过导流筒的作用，有效减低了农业综合废弃物固液混合物进料对发酵罐的冲击性，提高发酵罐的使用寿命。
附图说明
图1是导流筒的结构示意图；
图2是导流筒与罐体的相对位置示意图；
附图标记：1-导流筒，2-缓冲单元，210-第一缓冲筒，220-第二缓冲筒，230-连接杆，240-活动板，3-平衡开口，4-罐体。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图1-2和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的30-40％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌10-20min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在35±2℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒1，导流筒1位于发酵罐内，导流筒1内在竖直方向设置有多个缓冲单元2，缓冲单元2包括第一缓冲筒210、第二缓冲筒220、连接杆230和活动板240，第一缓冲筒210的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒220的上方，第一缓冲筒210的上端与导流筒1的内壁相互连接，第一缓冲筒210的下端悬空，第二缓冲筒220的内径大于第一缓冲筒210下端的直径，第二缓冲筒220的外壁与导流筒1内壁通过连接杆230相互连接，活动板240铰接在第二缓冲筒220的下端，每一缓冲单元2均配设有多个平衡开口3，平衡开口3开设在导流筒1的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒210在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在35±2℃范围内发酵，厌氧发酵25-30天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
本发明作为进一步优选的，S31步骤中的第二缓冲筒220直径为40-60cm，第一缓冲筒210下端的直径为30-40cm。
本发明作为进一步优选的，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
实施例1
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的30％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌10min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在33℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒1，导流筒1位于发酵罐内，导流筒1内在竖直方向设置有多个缓冲单元2，缓冲单元2包括第一缓冲筒210、第二缓冲筒220、连接杆230和活动板240，第一缓冲筒210的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒220的上方，第一缓冲筒210的上端与导流筒1的内壁相互连接，第一缓冲筒210的下端悬空，第二缓冲筒220的内径大于第一缓冲筒210下端的直径，第二缓冲筒220的外壁与导流筒1内壁通过连接杆230相互连接，活动板240铰接在第二缓冲筒220的下端，每一缓冲单元2均配设有多个平衡开口3，平衡开口3开设在导流筒1的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒210在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在33℃范围内发酵，厌氧发酵25天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
本发明作为进一步优选的，S31步骤中的第二缓冲筒220直径为40cm，第一缓冲筒210下端的直径为30cm。
本发明作为进一步优选的，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
实施例2
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的36％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌14min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在34℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒1，导流筒1位于发酵罐内，导流筒1内在竖直方向设置有多个缓冲单元2，缓冲单元2包括第一缓冲筒210、第二缓冲筒220、连接杆230和活动板240，第一缓冲筒210的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒220的上方，第一缓冲筒210的上端与导流筒1的内壁相互连接，第一缓冲筒210的下端悬空，第二缓冲筒220的内径大于第一缓冲筒210下端的直径，第二缓冲筒220的外壁与导流筒1内壁通过连接杆230相互连接，活动板240铰接在第二缓冲筒220的下端，每一缓冲单元2均配设有多个平衡开口3，平衡开口3开设在导流筒1的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒210在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在34℃范围内发酵，厌氧发酵26天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
本发明作为进一步优选的，S31步骤中的第二缓冲筒220直径为45cm，第一缓冲筒210下端的直径为30-40cm。
本发明作为进一步优选的，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
实施例3
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的38％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌18min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在35℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒1，导流筒1位于发酵罐内，导流筒1内在竖直方向设置有多个缓冲单元2，缓冲单元2包括第一缓冲筒210、第二缓冲筒220、连接杆230和活动板240，第一缓冲筒210的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒220的上方，第一缓冲筒210的上端与导流筒1的内壁相互连接，第一缓冲筒210的下端悬空，第二缓冲筒220的内径大于第一缓冲筒210下端的直径，第二缓冲筒220的外壁与导流筒1内壁通过连接杆230相互连接，活动板240铰接在第二缓冲筒220的下端，每一缓冲单元2均配设有多个平衡开口3，平衡开口3开设在导流筒1的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒210在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在35℃范围内发酵，厌氧发酵28天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
本发明作为进一步优选的，S31步骤中的第二缓冲筒220直径为55cm，第一缓冲筒210下端的直径为38cm。
本发明作为进一步优选的，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
实施例4
本发明的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的40％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌20min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在37℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒1，导流筒1位于发酵罐内，导流筒1内在竖直方向设置有多个缓冲单元2，缓冲单元2包括第一缓冲筒210、第二缓冲筒220、连接杆230和活动板240，第一缓冲筒210的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒220的上方，第一缓冲筒210的上端与导流筒1的内壁相互连接，第一缓冲筒210的下端悬空，第二缓冲筒220的内径大于第一缓冲筒210下端的直径，第二缓冲筒220的外壁与导流筒1内壁通过连接杆230相互连接，活动板240铰接在第二缓冲筒220的下端，每一缓冲单元2均配设有多个平衡开口3，平衡开口3开设在导流筒1的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒210在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在37℃范围内发酵，厌氧发酵30天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
本发明作为进一步优选的，S31步骤中的第二缓冲筒220直径为60cm，第一缓冲筒210下端的直径为40cm。
本发明作为进一步优选的，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)预处理：将农业综合废弃物送入集污池中，在将农业综合废弃物送往集污池前，先使农业综合废弃物经过格栅池进行自然沉淀去除粪便中的泥沙，同时人工去除悬浮物；
步骤(2)稀释降解：向经S1步骤处理后的农业综合废弃物中回流沼液，一段时间后根据沼液量适当补充清水，加水量为农业综合废弃物质量的30-40％，并对集污池中的农业综合废弃物搅拌10-20min，降解部分悬浮物质；
步骤(3)进料：将经S2步骤处理后的农业综合废弃物通过进料泵输送到发酵罐内进行发酵；农业综合废弃物输送至发酵罐前，对农业综合废弃物进行预加热，使溶液温度保持在35±2℃范围内；
柔性进料方式：进料泵连接有导流筒，导流筒位于发酵罐内，导流筒内在竖直方向设置有多个缓冲单元，缓冲单元包括第一缓冲筒、第二缓冲筒、连接杆和活动板，第一缓冲筒的外形呈漏斗状位于第二缓冲筒的上方，第一缓冲筒的上端与导流筒的内壁相互连接，所述第一缓冲筒的下端悬空，第二缓冲筒的内径大于第一缓冲筒下端的直径，第二缓冲筒的外壁与导流筒内壁通过连接杆相互连接，活动板铰接在第二缓冲筒的下端，每一缓冲单元均配设有多个平衡开口，平衡开口开设在导流筒的侧壁，平衡口位于第一缓冲筒在侧壁投影范围内；
步骤(4)原料发酵：经S3步骤进料完毕后，农业综合废弃物在发酵罐内密封发酵，保持密封罐内温度在35±2℃范围内发酵，厌氧发酵25-30天；
步骤(5)沼气收集：经S4步骤产生的沼气依次经过气水分离设备和脱硫塔处理，处理后的沼气进入贮气柜中进行气体存储。
2.根据权利要求1所述的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，其特征在于，S3步骤中的第二缓冲筒直径为40-60cm，第一缓冲筒下端的直径为30-40cm。
3.根据权利要求1所述的以农业综合废弃物为原料高效厌氧发酵工艺，其特征在于，将经S4步骤发酵后的渣液进行离心分离，分离后得到的沼液进入沉淀池沉淀，再浓缩，制得有机浓缩肥料。
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