CN112209562A - 一种规模化大型沼气工程系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种规模化大型沼气工程系统及工艺，包括原料预处理系统、厌氧消化系统、沼气净化系统和沼气贮存及利用系统，所述原料预处理系统，可将养殖场粪便废水混合和搅拌均匀水解酸化，且通过厌氧消化系统，将各种粪便有机物分解菌，并将复杂的有机物分解成较为简单的物质以及利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷，即完成产沼气过程。本发明通过双重格栅井的设计，能够先去除大型杂质固体垃圾，再去除中小型杂质固体垃圾，可有效防止输送过程中造成堵塞及磨损，而影响工程进度的情况，同时也便于后期的发酵便，且通过两种处理臭气的方法，到净化废臭气体的目的，使得净化后的气体以无组织方式排入大气。

Description

一种规模化大型沼气工程系统及工艺

技术领域

本发明涉及大型沼气工程技术领域，具体为一种规模化大型沼气工程系统及工艺。

背景技术

随着畜牧业的发展，大量畜禽粪便给环境造成了污染，畜禽粪便和污水以及生猪屠宰加工过程中产生的污水对环境的污染和对其自身可持续发展带来的影响，已成为当前制约畜牧业健康发展的主要因素，也对畜产品的安全构成威胁，治理污染，保护和改善生态环境，促进畜禽养殖业可持续发展，己成为新世纪农业环保的当务之急，所以，大中型沼气工程在发展生态畜牧业将扮演必不可少的重要角色。

目前规模化大型沼气工程是指以粪便、秸秆等废弃物为原料，以能源生产为目标，最终实现沼气、沼液、沼渣综合利用的生态环保系统工程。是以畜禽粪便的污染治理为主要目的，以畜禽粪便的厌氧消化为主要技术环节，以粪便的资源化综合利用为效益保障，然而现阶段沼气工程建设过程中，不少沼气工程因原料来源的变化被迫停止运转或报废，且如果直接进入发酵，会使得发酵效果较差，另外，沼气存在有硫化氢、氨和硫醇等臭气物质，易会散到外界之中，臭气物质会影响周围环境空气质量，影响周围人们的正常生活，因此，为解决上述问题，提出一种规模化大型沼气工程系统及工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种规模化大型沼气工程系统及工艺，以解决上述背景技术中提出的原料内含有的一些较大的杂质，易对输送过程中造成堵塞及磨损的影响，且如果直接进入发酵，会使得发酵效果较差，沼气存在有硫化氢、氨和硫醇等臭气物质，易会散到外界之中，臭气物质会影响周围环境空气质量，影响周围人们的正常生活的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种规模化大型沼气工程系统及工艺，包括原料预处理系统、厌氧消化系统、沼气净化系统和沼气贮存及利用系统，所述原料预处理系统，可将养殖场粪便废水混合和搅拌均匀水解酸化，且通过厌氧消化系统，可将处理后的粪便废水进行厌氧发酵，所述沼气净化系统，可将沼气发酵的水分蒸发产生沼气，且沼气贮存及利用系统，可将沼气进入湿式贮气柜贮存。

优选的，所述原料预处理系统，包括处理池、格栅井、加热设备和搅拌设备，可先后依次对养殖场粪便废水祛除大体积杂质固体垃圾，再进行加热搅拌均匀水解酸化，以方便后续对处理后的粪便废水进行厌氧处理。

优选的，所述加热设备提供的热量，将物料加热到30°-50°，以方便后续对处理后的粪便废水进行厌氧。

优选的，所述格栅井设置为两组，一组所述格栅井的格栅条间隙30mm-50mm，另一组所述格栅井的格栅条间隙为10mm-15mm，以方便对原料中的杂质进行去除。

优选的，所述厌氧消化系统的滞留期与厌氧反应器类型有关，其地下池采用畜禽粪便为原料时滞留期为15-50天，地面高效装置采用畜禽粪便为原料时滞留期为10-15天。

优选的，所述厌氧消化系统通过厌氧反应器将厌氧过程中的温消化20° -30°，也可采用近中温消化25°-35°。

优选的，所述沼气净化系统，包括筛选设备和脱硫设备，可对发酵后的微生物的脱硫分解去味，再对发酵后的微生物的进行吸附去味。

步骤一：将养殖场的粪污和运输来的废水首先一起进入格栅井，且通锅两组格栅井的设计，能够先通过格栅井的格栅条间隙20mm-40mm，去除大型杂质固体垃圾，再经过格栅井的格栅条间隙为8mm-15mm，去除中小型杂质固体垃圾，经过双重格栅井祛除大体积杂质固体垃圾后，缓慢溢流进处理池内，紧接着，通过处理池内设搅拌设备开启运作，通过搅拌设备的机械运转，能够将逐渐进入的粪污和废水进行均匀搅拌混合，使其具有完全混合的流态，原料与原料的接触充分，发酵速率高，容积产气率较高，且在搅拌过程中，通过加热设备提供的热量，将物料加热到30°-50°，进一步使得粪污和运输来的废水处于全混合状态；

步骤二：将预处理后的混合粪液通过外接泵入厌氧反应器中，并进行厌氧发酵，厌氧发酵滞留期与厌氧反应器类型有关，例如，地下高效装置采用混合畜禽粪便为原料时滞留期为20-60天，地面高效装置采用混合畜禽粪便为原料时滞留期为8-15天；

步骤三：发酵过程中，将各种粪便有机物分解菌，并将复杂的有机物分解成较为简单的物质以及利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷，即完成产沼气过程，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会产生有一定量硫化氢、氨和硫醇等臭气物质生成，所以须脱除沼气中的硫化氢、氨和硫醇等臭气物质；

方法一：通过将碱性循环水由循环泵送到脱硫设备顶部进行喷淋，使得水在重力的作用下流经脱硫设备内填料表面，增加循环水的停留时间，充分吸收沼气中的硫化氢、氨和硫醇等臭气物质，最后由脱硫设备底部回流到再生池再生后进入下一次循环，由于喷淋的液体和填料可以让沼气和循环水充分接触发生反应，产物随循环水进入再生池从而被微生物快速分解；

方法二：将筛选设备的各种微生物菌群植种于填料上，当硫化氢、氨和硫醇等臭气物质经过填料表面初期，硫化氢、氨和硫醇等臭气物质被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，将硫化氢、氨和硫醇等臭气物质分解为水、二氧化碳和矿物质等无臭物，达到净化废臭气体的目的；

步骤四：沼气经脱水、脱硫，计量后进入湿式贮气柜贮存，其中一部分沼气进入发电机组发电，用增压装置加压，送至沼气发电室发电供养殖场生产生活照明用电，或锅炉利用，剩余部分作为燃料使用，或用于养殖场职工生活用能和饲料加工及畜禽繁殖供暖生产用能，以及深加工可制成高效生物活性有机肥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该制备工艺通过原料预处理系统内双重格栅井的设计，能够先去除大型杂质固体垃圾，再去除中小型杂质固体垃圾，可有效防止输送过程中造成堵塞及磨损，而影响工程进度的情况，同时也便于后期的发酵，并且通过将碱性循环水由循环泵送到脱硫设备顶部进行喷淋，使碱性水和沼气进行接触，从而可以使微生物快速分解，再将生物膜填料和沼气中的臭气进行吸附，从而可以达到净化废臭气体的目的，从而可以使得净化后的气体以无组织方式排入大气，减少对周围环境空气质量的影响。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明提供的一种实施例：

一种规模化大型沼气工程工艺，原料预处理系统、厌氧消化系统、沼气净化系统和沼气贮存及利用系统，原料预处理系统，可将养殖场粪便废水混合和搅拌均匀水解酸化，且通过厌氧消化系统，可将处理后的粪便废水进行厌氧发酵，沼气净化系统，可将沼气发酵的水分蒸发产生沼气，且沼气贮存及利用系统，可将沼气进入湿式贮气柜贮存，包括如下步骤；

步骤一：将养殖场的粪污和运输来的废水首先一起进入格栅井，且通锅两组格栅井的设计，能够先通过格栅井的格栅条间隙20mm-40mm，去除大型杂质固体垃圾，再经过格栅井的格栅条间隙为8mm-15mm，去除中小型杂质固体垃圾，经过双重格栅井祛除大体积杂质固体垃圾后，缓慢溢流进处理池内，紧接着，通过处理池内设搅拌设备开启运作，通过搅拌设备的机械运转，能够将逐渐进入的粪污和废水进行均匀搅拌混合，使其具有完全混合的流态，原料与原料的接触充分，发酵速率高，容积产气率较高，且在搅拌过程中，通过加热设备提供的热量，将物料加热到30°-50°，进一步使得粪污和运输来的废水处于全混合状态；

步骤二：将预处理后的混合粪液通过外接泵入厌氧反应器中，并进行厌氧发酵，厌氧发酵滞留期与厌氧反应器类型有关，例如，地下高效装置采用混合畜禽粪便为原料时滞留期为20-60天，地面高效装置采用混合畜禽粪便为原料时滞留期为8-15天；

步骤三：发酵过程中，将各种粪便有机物分解菌，并将复杂的有机物分解成较为简单的物质以及利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷，即完成产沼气过程，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会产生有一定量硫化氢、氨和硫醇等臭气物质生成，所以须脱除沼气中的硫化氢、氨和硫醇等臭气物质；

方法一：通过将碱性循环水由循环泵送到脱硫设备顶部进行喷淋，使得水在重力的作用下流经脱硫设备内填料表面，增加循环水的停留时间，充分吸收沼气中的硫化氢、氨和硫醇等臭气物质，最后由脱硫设备底部回流到再生池再生后进入下一次循环，由于喷淋的液体和填料可以让沼气和循环水充分接触发生反应，产物随循环水进入再生池从而被微生物快速分解；

方法二：将筛选设备的各种微生物菌群植种于填料上，当硫化氢、氨和硫醇等臭气物质经过填料表面初期，硫化氢、氨和硫醇等臭气物质被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，将硫化氢、氨和硫醇等臭气物质分解为水、二氧化碳和矿物质等无臭物，达到净化废臭气体的目的；

步骤四：沼气经脱水、脱硫，计量后进入湿式贮气柜贮存，其中一部分沼气进入发电机组发电，用增压装置加压，送至沼气发电室发电供养殖场生产生活照明用电，或锅炉利用，剩余部分作为燃料使用，或用于养殖场职工生活用能和饲料加工及畜禽繁殖供暖生产用能，以及深加工可制成高效生物活性有机肥。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：包括原料预处理系统、厌氧消化系统、沼气净化系统和沼气贮存及利用系统，所述原料预处理系统，可将养殖场粪便废水混合和搅拌均匀水解酸化，且通过厌氧消化系统，可将处理后的粪便废水进行厌氧发酵，所述沼气净化系统，可将沼气发酵的水分蒸发产生沼气，且沼气贮存及利用系统，可将沼气进入湿式贮气柜贮存。

2.根据权利要求1所述的一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：所述原料预处理系统，包括处理池、格栅井、加热设备和搅拌设备，可先后依次对养殖场粪便废水祛除大体积杂质固体垃圾，再进行加热搅拌均匀水解酸化，以方便后续对处理后的粪便废水进行厌氧处理。

3.根据权利要求2所述的一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：所述加热设备提供的热量，将物料加热到30°-50°，以方便后续对处理后的粪便废水进行厌氧。

4.根据权利要求2所述的一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：所述格栅井设置为两组，一组所述格栅井的格栅条间隙30mm-50mm，另一组所述格栅井的格栅条间隙为10mm-15mm，以方便对原料中的杂质进行去除。

5.根据权利要求1所述的一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：所述厌氧消化系统的滞留期与厌氧反应器类型有关，其地下池采用畜禽粪便为原料时滞留期为15-50天，地面高效装置采用畜禽粪便为原料时滞留期为10-15天。

6.根据权利要求5所述的一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：所述厌氧消化系统通过厌氧反应器将厌氧过程中的温消化20°-30°，也可采用近中温消化25°-35°。

7.根据权利要求1所述的一种规模化大型沼气工程系统，其特征在于：所述沼气净化系统，包括筛选设备和脱硫设备，可对发酵后的微生物的脱硫分解去味，再对发酵后的微生物的进行吸附去味。

8.一种规模化大型沼气工程工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将养殖场的粪污和运输来的废水首先一起进入格栅井，且通锅两组格栅井的设计，能够先通过格栅井的格栅条间隙20mm-40mm，去除大型杂质固体垃圾，再经过格栅井的格栅条间隙为8mm-15mm，去除中小型杂质固体垃圾，经过双重格栅井祛除大体积杂质固体垃圾后，缓慢溢流进处理池内，紧接着，通过处理池内设搅拌设备开启运作，通过搅拌设备的机械运转，能够将逐渐进入的粪污和废水进行均匀搅拌混合，使其具有完全混合的流态，原料与原料的接触充分，发酵速率高，容积产气率较高，且在搅拌过程中，通过加热设备提供的热量，将物料加热到30°-50°，进一步使得粪污和运输来的废水处于全混合状态；

步骤二：将预处理后的混合粪液通过外接泵入厌氧反应器中，并进行厌氧发酵，厌氧发酵滞留期与厌氧反应器类型有关，例如，地下高效装置采用混合畜禽粪便为原料时滞留期为20-60天，地面高效装置采用混合畜禽粪便为原料时滞留期为8-15天；

步骤三：发酵过程中，将各种粪便有机物分解菌，并将复杂的有机物分解成较为简单的物质以及利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷，即完成产沼气过程，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会产生有一定量硫化氢、氨和硫醇等臭气物质生成，所以须脱除沼气中的硫化氢、氨和硫醇等臭气物质，包括如下两种方法；

方法一：通过将碱性循环水由循环泵送到脱硫设备顶部进行喷淋，使得水在重力的作用下流经脱硫设备内填料表面，增加循环水的停留时间，充分吸收沼气中的硫化氢、氨和硫醇等臭气物质，最后由脱硫设备底部回流到再生池再生后进入下一次循环，由于喷淋的液体和填料可以让沼气和循环水充分接触发生反应，产物随循环水进入再生池从而被微生物快速分解；

方法二：将筛选设备的各种微生物菌群植种于填料上，当硫化氢、氨和硫醇等臭气物质经过填料表面初期，硫化氢、氨和硫醇等臭气物质被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，将硫化氢、氨和硫醇等臭气物质分解为水、二氧化碳和矿物质等无臭物，达到净化废臭气体的目的；

步骤四：沼气经脱水、脱硫，计量后进入湿式贮气柜贮存，其中一部分沼气进入发电机组发电，用增压装置加压，送至沼气发电室发电供养殖场生产生活照明用电，或锅炉利用，剩余部分作为燃料使用，或用于养殖场职工生活用能和饲料加工及畜禽繁殖供暖生产用能，以及深加工可制成高效生物活性有机肥。