[实用新型]复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及沼气制备领域，具体涉及一种复合物料二级高温厌氧发酵高效制备沼气的装置。

背景技术

城市及农村废弃物是重要的污染源，污染水体、土壤及大气。我国河流污染60％来源于牲畜畜禽粪便，环境治理十分紧迫。由于采用常规的环保处理手段是一项负效益的投资，给政府带来巨大的负担。采用废物利用资源化方式，现行的技术无论是固体肥料的生产还是沼气的利用，由于投资回报率低都无法实现真正产业化。

中国利用厌氧发酵产生沼气的技术历史悠久。截至2010年末(中国农业部统计数据)，中国处理农业废弃物的沼气工程数量已达到3556座，但其工程规模及产生的效益与世界发达国家差距巨大。主要特点是工程规模小，池容在1000m³以上的沼气工程仅占9％，沼气总产量只有德国的17.6％，年沼气发电量只是德国的0.16％。中国处理农业有机废弃物的沼气工程由于相对规模小，又远离城镇，产生的沼气仅有少量用于发电和集中供气(沼气发电用气量仅占总产气量的约2.53％，集中供气量小于总产气量的1％)，大量的沼气仅用于养殖场自身的生产、生活，没有实现产业化。同时城市垃圾如餐厨垃圾，市政污泥等虽然有国家的处理补贴但是仍然建设工程缺乏经济效益无法产业化。

近年来，在国内已经有许多公司从事以农村养殖业废物为原料或者餐厨垃圾为原料的大型沼气工程的设计、施工及建造。其总体特点是技术上采用中温发酵技术，极个别采用高温技术，采用单一物料居多，也有少部分采用多种复合物料，大型沼气工程设计产气能力在2万方左右，实际产气能力不足一半。工程的产气规模在5000m³/d以下居多。工程装备水平较低，容积产气负荷最好水平在1-1.5m³/m³.d，产生的沼气制备生物天然气，由于产气能力低，工程投资回报能力差，无法形成市场化发展。

现有技术中的废弃物资源化处理方法很多，厌氧发酵制备沼气是使用最广泛的技术，该工艺特点：

1、物料来源包括畜禽粪便、秸秆、餐厨垃圾、城市污泥、工业废物等物料。

2、收集与预处理部分的功能是对物料的集中收集，预处理的作用去除物料中的杂质例如石头、沙子、塑料、树根等物质同时将物料进行粉碎。

3、一级物料泵功能提升预处理后的物料进入一级发酵罐。

4、一级发酵罐采用中温厌氧发酵技术，温度控制在35-45℃或者高温厌氧发酵技术，温度控制在52-55℃，发酵罐采用顶部搅拌器的全混合厌氧发酵罐，罐体内设环绕水管用于加热，水利停留时间为15-20天。一级厌氧发酵罐是物料主发酵罐，大部分沼气产生并被输送进入二级发酵罐。

5、二级物料泵输送一级发酵罐发酵后物料进入二级厌氧发酵罐。

6、二级厌氧发酵罐采用顶式膜底部搅拌的全混发酵罐，水利停留时间为3-5天，主要功能包括两部分，第一：可以作为储气柜收集气体；第二：使物料进一步充分发酵。

7、沼液泵将发酵完全的沼液输送到沼液处理单元。

8、热水锅炉提供循环热水与发酵罐内热水套管相连给发酵罐加热，保证池内高温。

现有技术存在以下缺点：

1、物料没有分类一起进行预处理单元，由于物料性质不同给预处理加大困难。

2、混合物料一起进入一级发酵罐，停留时间为15-20天，一级发酵罐是系统主发酵罐，厌氧发酵分为产酸阶段和产甲烷阶段，由于各种物料的成分不同，水解酸化阶段的时间差距很大，比如猪粪的水解酸化时间只需要3天就可以而餐厨垃圾的水解酸化阶段要求5天，牲畜尸体水解酸化阶段时间更长，所以混合物料进行水解酸化会导致物料酸败机率加高，即使是单一物料由于产酸阶段PH降低，同时产甲烷阶段的最佳环境在弱碱性条件下最适合，所以会抑制产甲烷菌的生长，大大影响产气效率，同时水解酸化段需要的酸性环境和时间也会由于产甲烷段的干扰不能充分完成，水解酸化段的不充分也会降低产甲烷的效率。

3、二级厌氧发酵罐的停留时间为3-5天，该部分主要是承担发酵余气的收集及作为沼气储柜的作用，对发酵整体过程没有促进作用。

4、发酵罐采用内设环状循环水管来保证发酵罐的温度，发酵罐的热水管线会结垢导致传导热能力减弱，长期运行需要加大系统供热量，如果进行维修，清洗结垢必须关停系统，罐体清空才能完成，维护成本高。

5、该种形式的二级发酵系统产气负荷低，抗氨氮、pH及挥发性脂肪酸能力差，系统非常容易酸化运行不稳定，特别对于脂肪及蛋白质含量高的物料处理能力相当差。

实用新型内容