CN202081098U - 干法湿法联合发酵秸秆的加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，该干法湿法联合发酵秸秆的加工装置实现秸秆垃圾依次通过揉搓设备、密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔进行干法湿法联合发酵处理，不仅安全高效地对餐厨垃圾进行资源化，而且实现了无害化处理，且处理过程无污染，防止细菌病毒传播，是一种经济性好、能实现良性生态循环的绿色环保的秸秆垃圾处理装置。

Description

干法湿法联合发酵秸秆的加工装置

技术领域

本实用新型属于一种垃圾处理工程技术领域，涉及一种对秸秆垃圾的处理装置，尤其是涉及一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置。 

背景技术

目前，农业生产过程中产生的农作物秸秆处置处理及资源化利用装置主要有秸秆还田的肥料化利用、青储饲料利用、化工原料利用以及焚烧、发电、制气等能源化利用方式。其中秸秆发酵制沼气就是一种能源化利用方式。 

我国农村的秸秆资源非常丰富，目前仅重要的作物秸秆就有近20种，且产量巨大。据估算，我国每年各类农作物秸秆产生量达7亿吨，这其中42％直接或过腹还田，30％作为农用燃料，8％作为工业或其他用途，20％约1.2亿吨剩余未被利用。这些剩余的农作物秸秆被废弃于田间地头、场院房头，不仅占压了大量的土地，影响了农村环境卫生，特别是在每年的“三夏”、“三秋”季节，农民为了抢收抢种则把这些剩余秸秆绝大部分在田间直接焚烧，大量剩余秸秆的露天焚烧不但造成极大的资源浪费，而且带来严重的大气污染，甚至影响飞机的正常起降和汽车行驶的安全，并频繁引发火灾事故。 

而与此同时，世界性的能源危机日趋加重，亟待开发可替代石油、煤炭的新型能源，特别是可再生能源，生物质能作为一种可再生的清洁能源而更受到世界各国的高度重视与关注。农作物秸秆作为粮食或饲料生产中所产生的废弃物，主要为含碳化合物，作为能源利用，不仅数量巨大且可再生，因而开发农作物秸秆能源化利用途径，不仅可解决大量秸秆遗弃而产生的环境污染与经济损失问题，而且可以减缓世界能源危机，尤其是可解决千家万户的农村居民能源供应的难题。 

据调查，我国每年产出城市生活垃圾2.5亿吨，禽畜粪便30多亿吨，作物秸秆10亿吨。目前我国对这些有机废弃物的无害化、资源化的厌氧发酵处理方式有两种： 

一是湿法厌氧发酵生产沼气及有机肥，该办法是用水将原料与空气隔绝，形成厌氧环境。这种装置比较成熟，一些地方也在应用。但是它最大的缺陷是要消耗大量的水资源，同时还要对沼渣、沼液进行二次处理。总建设项目投资大、占用资源多、维护困难。 

二是间歇式干法厌氧发酵生产沼气和有机肥，该办法是利用密闭容器将原料与空气隔绝， 形成厌氧环境。它不消耗水资源、不产生沼液、沼渣，无需二次无害化处理。但是这种方式在入料和出料时必须中断发酵过程，设备占用土地面积较大，操作人员劳动环境恶劣、劳动强度大。 

此外，沼气发酵是指以各种有机废弃物为原料，利用水解产酸菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷菌将其分解为CH₄、CO₂、H₂S等气体的发酵装置。其主要特点是充分利用工业和农业等产生的废弃物生产沼气，对改善环境，解决能源危机有着十分重要的意义。 

我国对沼气的研究已有多年的历史，在沼气开发前期，需做大量实验研究工作，目前我国在实验室发酵制备沼气时，其实验装置有些没有增保温装置，在室温条件下进行实验，有些利用太阳能或电能直接对实验装置进行加热，如北京市东单总部57号刘旭研制的一种沼气发酵罐(专利号为：ZL200720173713.3的中国专利)没有增保温装置。吉林省农科院土肥所农村能源处研制了一种自动排料沼气干发酵装置[期刊：可再生能源，1990(4)：25-27]和一种全封闭满装料连续进排料沼气干发酵装置(专利号为：ZL03252295.9的中国专利)，其利用太阳能直接对实验装置进行加热。河北省秦皇岛市海港区张连义研制的四季用沼气发酵罐(专利号为：ZL200620024073.5的中国专利)，其利用电能直接对实验装置进行加热。没有增保温装置时，实验温度变化较大，在温度较适合菌种时产气较好，而在温度不适合菌种时产气较差，因此产气不稳定，对实验影响较大。利用太阳能直接对实验装置进行加热时与无增保温装置时一样，当有无太阳时，产气不一样，产气也不稳定，对实验影响较大。当利用电能直接对实验装置进行加热时，加热时加热装置温度上升较快较高，容易将实验装置靠近加热装置的发酵物料中的菌种杀死，特别是在突然停电时，另外温度变化快容易将发酵物料中菌种杀死。 

为解决中国千家万户农村居民，特别是居住分散又远离城市或集镇的农村居民的清洁能源供应困难，国家自上世纪七十年代开始，就在农村推广使用以畜禽粪便以及人粪尿等为主要底物的沼气池技术，取得了良好的效果。然而，近年来随着养殖业向规模化小区化发展后，农村户用沼气池赖以产气的原料-畜禽粪便愈来愈少，农村沼气池面临着无米可饮的境地，探索研究户用沼气池替代畜禽粪便原料技术越来越迫切、越来越重要。 

利用农作物秸秆作为户用沼气池原料的研究以及示范工作，可追溯到上世纪八十年代，即利用现有的水压式沼气池，将秸秆与粪便混合进行厌氧发酵产沼气，其技术存在着秸秆上浮，容易形成结壳而影响产气，且当发酵结束后，沼渣与沼液处理困难，特别是水网地区。 

公开号为CN101020912的专利，提供了一种将甲烷菌回流与粉碎的秸秆原料混合发酵生产沼气的装置，其特征在于，它是将发酵沼气的原料农作物秸秆粉碎成秸秆粉末、秸秆颗粒、 秸秆丝后，再入沼气发酵罐，沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，根据实际测定的所含甲烷菌数量，按含甲烷菌渣料与新投入秸秆原料的体积比为0.5～8.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐进行连续发酵生产沼气，剩余部分含甲烷菌渣料排放到渣料池，该专利只涉及到沼液回流接种，且沼渣沼液通过出料管排出，容易接触空气，影响厌氧菌的数量，而且接种前需要对测定所含甲烷菌数量，在农村农户实际应用中难易操作。 

公开号为CN1769220的专利，提供了一种用厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥为原料的沼气生产技术，涉及沼气生产关键技术和高固形物沼气发酵反应器技术，但该专利所涉及的是湿法厌氧发酵技术，且不适应于农村农户使用。 

公开号为CN1403396的专利，提供了一种周期刺激秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的装置。其特征是将风干秸秆或筛选的有机垃圾经过汽爆处理后放入固态发酵罐体中；然后将汽爆物料与沼气迅速混合，密封于发酵罐体中进行固态发酵；通入发酵的沼气排净罐体中的空气，采用外界周期压力变化以强化固态发酵的速率；迅速排气收集沼气，该装置技术要求高，设备投资大，不适合农村使用。 

公开号为CN2863807的专利，提供了一种新型免清秸秆粪便综合使用保温沼气池，涉及沼气池的修建技术领域，主要技术特征在于水压间和进料管和为一体，发酵料进入进料口(压水间)经过浸泡液化产酸后自动进入沼气池发酵。沼气池内设有出料管利用沼气池的内部产气压力可将沼渣从出料管压出流向积肥坑。而不用人工清池。并在沼气池内部装有破壳搅拌气。使沼气池在日常管理更方便，提高产气率，产气稳定。该技术及涉及的是一种湿法厌氧产沼气技术，且因秸秆为漂浮物由压水间难以进入消化池，技术上不可行。 

综上所述，现有的专利技术难以解决秸秆干法发酵的技术难题，且所述技术或投资大成本高或不适合农村农户使用，而难以推广应用。 

利用秸秆产沼气，目前的装置根据干物质含量可以分为干法(干物质含量为20％以上)和湿法(干物质含量低于20％，一般在6％～8％之间)。无论干法发酵还是湿法发酵，其主要装置流程大体如下：秸秆预处理-堆沤-投料-加水封池-点火试气。预处理通常包括物理装置、化学装置和生物装置进行，首先将秸秆进行适当的粉碎，再用石灰水进行浸泡，然后进行堆沤。无论是湿法装置还是干法装置，都具有一些自身的优势，但同时也许多不足。 

首先，两者的发酵周期都比较长，一般需要150天～200天，最短也需要90～100天。发酵周期与工程投资息息相关，发酵周期降不下来，工程投资和工程占地面积都比较大。 

第二，进出料比较困难。秸秆属于固态物料，反应池需要气密性能较好。传统的泵式进料难度极大，至于造价昂贵的柱塞泵能胜任。大多数小型沼气池人工进料，大型工程因此受 到限制；出料同样存在问题，出一次料就得对发酵池清空一次，一方面容易引起安全事故，下次启动也比较麻烦。 

第三，搅拌困难，特别是在干发酵工程中，由于干物质含量比较高，发酵液比较粘稠，很难实现搅拌。 

第四，浮渣严重，由于缺乏有效的搅拌，比较轻的干物质容易形成浮渣，影响产气效果。 

第五，产气速度不可控，秸秆产气过程具有周期性，发酵初期产气量大，后期产气量小。 

因此，安全高效地对秸秆垃圾进行资源化、无害化处理和转化，既可从源头上杜绝本身的危害，又可缓解我国资源短缺的问题。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，克服上述现有技术的缺点，针对国内秸秆垃圾成分复杂的情况，研发出本实用新型由揉搓设备、密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔相互协同工作的干法湿法联合发酵秸秆的加工装置。 

本实用新型的目的是通过设计一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，该干法湿法联合发酵秸秆的加工装置实现秸秆垃圾依次通过揉搓设备、密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔进行干法湿法联合发酵处理，不仅安全高效地对餐厨垃圾进行资源化，而且实现了无害化处理，且处理过程无污染，防止细菌病毒传播，是一种经济性好、能实现良性生态循环的绿色环保的秸秆垃圾处理装置。 

为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

本实用新型的一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，包括揉搓设备，其特征在于：该干法湿法联合发酵秸秆的加工装置还依次包括：密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔并顺序连接。 

作为优选的技术方案： 

所述循环耦合发酵罐内置有固态发酵反应器和两台气体循环机。 

本装置和现有技术相比有以下优势： 

1.原生秸秆垃圾不必分选和粉碎，可大幅度降低运转成本。 

2.秸秆垃圾储存期间不必进行其它人力和机械干预，运转成本很低。 

3.垃圾中有许多大小不一各种固体物料，彻底腐熟需要较长时间，建造足够多个大型筒 仓构筑物可以便腐熟周期充分延长，而较长的腐熟周期可消耗污水越多，实现以污治污效果。 

4.经济效益高。 

附图说明

图1是本实用新型的干法湿法联合发酵秸秆的加工装置的示意图。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。 

实施例1： 

一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，包括揉搓设备，其特征在于：该干法湿法联合发酵秸秆的加工装置还依次包括：密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔并顺序连接。 

实施例2： 

一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，包括揉搓设备，其特征在于：该干法湿法联合发酵秸秆的加工装置还依次包括：密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔并顺序连接；所述循环耦合发酵罐内置有固态发酵反应器和两台气体循环机。 

Claims (2)

1.一种干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，包括揉搓设备，其特征在于：该干法湿法联合发酵秸秆的加工装置还依次包括：密封反应罐、椭圆形预浸池、循环耦合发酵罐、两段生物好氧处理器、厌氧消化器和脱硫塔并顺序连接。

2.根据权利要求1所述的干法湿法联合发酵秸秆的加工装置，其特征在于：所述循环耦合发酵罐内置有固态发酵反应器和两台气体循环机。