CN110078331A - 一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，包括如下步骤：猪场废水经格栅池过滤杂质后流入调节池搅拌均匀；调节池搅拌均匀的废水流入酸化罐内作高温水解酸化处理得到酸化液；将酸化液泵进入到黑膜沼气池发酵产沼气；沼气经过净化后连接沼气发电机并发电；沼气发电机、热交换器、热水罐依次连接，用于回收发电产生的余热并形成热水并送给酸化罐增温。该方法促进了猪场废水中有机物的酸化水解，提高了黑膜沼气池的产气效率和产气量，而且解决了黑膜沼气池出渣困难的问题，所得的沼渣用于生产复合有机肥料，沼气用于发电，发电余热用于酸化水解，具有良好的生态效益和经济效益，适用于规模化生猪养殖场。

Description

一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法
技术领域
本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法。
背景技术
规模化猪场粪污产量大，且废水中COD、氨氮、总磷等指标严重超标、色度深，刺激性气味强烈，若不经处理或处理不达标即排放，会对水体、土壤、大气等造成二次污染，危及人类健康。随着我国环境保护的加快推进与畜禽养殖业污染物排放标准的提高，一套高效、低运行成本的畜禽粪污处理技术成为畜禽养殖业的迫切需求。
黑膜沼气池是一种集厌氧发酵、产气贮气于一体的超大容积沼气池，具有容量大，抗冲击负荷高、运行费用低、工程造价低等优点，在华南地区的规模化养殖场中得到广泛应用，但存在着有机物降解效率低，产气量和产气效率不高，沼渣清理困难等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法。
为实现上述的发明目的，本发明的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法采用了以下技术方案：
根据本发明的一个方面，一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，包括如下步骤：
S1、猪场废水经格栅池过滤杂质后流入调节池搅拌均匀；
S2、调节池搅拌均匀的废水流入酸化罐内作高温水解酸化处理得到酸化液；
S3、将酸化液泵进入到黑膜沼气池发酵产沼气；
S4、沼气经过净化后连接沼气发电机并发电；
S5、沼气发电机、热交换器、热水罐依次连接，用于回收发电产生的余热并形成热水；
S6、将热水输送给酸化罐增温。
采用上述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，通过对猪场废水在酸化罐中进行高温预处理，促进了废水中的有机物酸化水解，不仅可以提高后续黑膜沼气池的产气量和产气效率，减少黑膜沼气池的水力停留时间和占地面积，而且在酸化罐进行沼渣清理，解决了黑膜沼气池出渣困难的问题，所得的沼渣用于生产复合有机肥料，沼气用于发电，发电余热用于酸化水解，具有良好的生态效益和经济效益，适用于规模化生猪养殖场。
为了更好的实现发明目的，本发明还具有以下更优的技术方案：
在一些实施方式中，为了更好的去除废水中的漂浮杂质，在格栅池上设置格栅和格网，格栅的间隙最佳为50mm，用于去除大型杂物。格网的网眼间隙最佳为10mm，用于去除小型杂物。
在一些实施方式中，为了使调节池内的废水不结层，在调节池内安装了电动搅拌器，搅拌速度为最佳150r/min，水力停留时间最佳为6h。
在一些实施方式中，为了均匀快速的给酸化罐加温，在酸化罐内部设置导热管环绕，该导热管与热水罐相连接。
在一些实施方式中，为了更好的收集转化余热，热交换器为水热换热器，回收沼气发电机组的高温缸套水热量并形成热水。
在一些实施方式中，为了更好的促进废水中有机物的酸化水解，提高了黑膜沼气池的产气效率和产气量，设定产酸罐的水力停留的最佳时间为12h；最佳温条件下为45-55℃。
在一些实施方式中，为了提高了黑膜沼气池的产气效率和产气量，所述的酸化液为酸化罐的上清液；在黑膜沼气池最好采用黑色的高密度聚乙烯(HDPE) 防渗膜材料，覆盖沼气池底部与顶部，其中顶部黑膜厚度最佳为2.0mm，底部黑膜厚度最佳为1.0mm，沼气池水力停留时间最佳为15d。
在一些实施方式中，为了获得纯净的沼气，在黑膜沼气池产生的沼气需要净化沼气中的水气和硫化氢。
在一些实施方式中，为了不浪费以及循环利用能源，将沼气发电机发电过程中产生的多余热量通过热交换器转化为热水；所述的热水储存于热水罐中并通过导热管用于酸化罐增温。
与已有现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明通过两相厌氧发酵工艺处理猪场粪污，使产酸菌和产甲烷菌各自在最佳环境条件下生长，避免了在厌氧发酵过程中，产酸菌和产甲烷菌的相互干扰和代谢产物转化不均衡而造成的抑制作用，且酸化罐对猪场废水的进水水质和负荷的变化有较强的适应能力和缓冲作用，可大大削减猪场废水水量不稳定、间断性和集中性等特点对黑膜沼气池产沼气的影响，相比传统的单相厌氧消化工艺，更有利于提高产气量和产气效率，减小水力停留时间和增强系统运行的稳定性。
(2)本发明通过在酸化罐内部布置环绕导热管，将猪场沼气发电机在发电过程中产生的余热通过热交换器用于猪场废水升温，不仅促进了废水中大分子有机物转化为小分子的挥发性脂肪酸，提了高产甲烷菌的活性，从而提高了黑膜沼气池的产气量和产气效率，而且充分利用了沼气发电过程中产生的热能，形成能量内部循环，从而提高了经济效益。
(3)本发明通过将酸化罐的上清液进入黑膜沼气池厌氧发酵产沼气，底部的沼渣固液分离后生产有机肥，不仅解决了黑膜沼气池出渣困难的问题，从而避免了黑膜沼气池有效容积逐渐减少的问题，具有良好的经济效益和工程价值。
附图说明
图1一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法；
附图1中：1-格栅池；2-调节池；3-酸化罐；4-黑膜沼气池；5-沼气发电机；6-热交换器；7-热水罐。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，但本发明的实施方式及保护范围不限于此。
案例
一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，包括一下步骤：
猪场废水进入格栅池1，先通过间隙为50mm的粗格栅后，去除废水中的大型杂物，如塑料袋等，再通过网眼为10mm的格网，截留废水中的小型杂物，如砂石等；
优选地，猪场废水自流进入调节池2，形成均匀的混合液，调节池2带有搅拌器，搅拌速度为150r/min，水力停留时间为6h；
优选地，用泵将调节池2出水提升至酸化罐3侧下方的进水口，其中酸化罐3内部有导热管环绕，其中酸化液的停留时间为12h，温度为45-55℃；
优选地，酸化罐的上清液从酸化罐3侧上方的出水口自留进入黑膜沼气池 6中，其中沼渣从酸化罐3的底部排出；其中黑膜沼气池6采用黑色的高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜材料，覆盖沼气池底部与顶部，其中顶部黑膜厚度 2.0mm，底部黑膜厚度1.0mm，沼气池水力停留时间为15d。
优选地，黑膜沼气池6产生的沼气经过除水气和硫化氢后，通过沼气发电机5发电，在过程中产生的热量通过热交换器6形成热水，储存在热水罐7中，通过导热管用于酸化罐的酸化液加热，促进废水中的大分子有机物酸化水解。
表1猪场废水单相和两相厌氧发酵产沼气试验结果
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、猪场废水经格栅池过滤杂质后流入调节池搅拌均匀；
S2、调节池搅拌均匀的废水流入酸化罐内作高温水解酸化处理得到酸化液；
S3、将酸化液泵进入到黑膜沼气池发酵产沼气；
S4、沼气经过净化后连接沼气发电机并发电；
S5、沼气发电机、热交换器、热水罐依次连接，用于回收发电产生的余热并形成热水；
S6、将热水输送给酸化罐增温。
2.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的格栅池设有格栅和格网。
3.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的调节池安装有电动搅拌器。
4.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的酸化罐内部设有导热管环绕，所述的热水流经导热管给酸化罐加温。
5.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的热交换器为水热换热器，将回收沼气发电机组的高温缸套水热量并形成热水。
6.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的产酸罐的水力停留时间为12h；所述的高温条件下为45-55℃。
7.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的酸化液为酸化罐的上清液。
8.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的黑膜沼气池采用黑色的高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜材料，覆盖沼气池底部与顶部，其中顶部黑膜厚度2.0mm，底部黑膜厚度1.0mm，沼气池水力停留时间为15d。
9.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的沼气净化为去除沼气中的水气和硫化氢。
10.根据权利要求1所述的猪场废水两相厌氧发酵产沼气的方法，其特征在于，所述的发电余热为沼气发电机发电过程中产生的热量；所述的热水储存于热水罐中并通过导热管用于酸化罐增温。
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