[发明专利]一种有机废弃物生产生物燃气的方法及设备有效
申请号: | 201110248151.5 | 申请日: | 2011-08-26 |
公开(公告)号: | CN102321675A | 公开(公告)日: | 2012-01-18 |
发明(设计)人: | 李树君;刘天舒;黄希国;景全荣;李道义;吴丽丽 | 申请(专利权)人: | 中国农业机械化科学研究院 |
主分类号: | C12P5/02 | 分类号: | C12P5/02;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/107;C12M1/02 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 有机 废弃物 生产 生物 燃气 方法 设备 | ||
技术领域
本发明涉及有机废弃物处理及可再生能源领域,特别是一种两级两相厌氧消化系统处理有机废弃物生产生物燃气的方法及设备。
背景技术
厌氧消化工艺在处理有机物生产生物燃气和其他产品是工业中众所周知的。厌氧消化技术不仅能够实现有机废弃物的无害化、减量化处理及资源化利用,还能够获取可再生清洁能源,可以满足节能减排和环境保护的迫切要求。该有机废弃物可以是诸如市政垃圾、农业废弃物、畜禽粪便、厨余垃圾,或其它可以被转化为生物燃气和其它产品的有机源物质。
传统的单相湿式厌氧消化技术主要适合处理低浓度废弃物,污染负荷承受能力低,处理周期长,且有大量废水产生。干式厌氧发酵技术可以处理高含固率物料,有机负荷率和产气率高,节水、沼液产生量少、消化产物后处理系统简单等特点,是近年来研究的热点。但高含固率物料的流动性差、传质传热困难,使得干式厌氧发酵技术对预处理设备、输送设备、搅拌设备等均有较高的要求。此外,传统单相干式厌氧消化技术在发酵过程易产生酸、氨氮和其他有害物质的积累,导致反应运行效率下降甚至失败,因而系统运行稳定性较差。
新发展的两相厌氧消化技术依据厌氧消化过程中水解酸化与甲烷化菌群对环境的不同要求,通过提供其各自所需的最佳条件,使这两类菌群都能发挥最大的活性,从而提高系统的厌氧消化效率。两相厌氧消化还可以实现固液分离,即第一级固态厌氧发酵,第二级液态厌氧发酵,这对于难降解原料,特别是农业固体废弃物、市政垃圾等有机废弃物的处理据有独特的优势,可避免因为大量的残渣迅速充填整个反应器而导致反应器失效。而且从微生物生态角度考虑,两相厌氧消化系统比单相厌氧消化系统具有更强的稳定性,是有机废弃物生物处理的一个发展方向。如:专利号为“ZL02286361.3”,名称为“生活垃圾两相厌氧干发酵处理装置”的中国实用新型专利,该专利公开的系统主要由水解酸化预处理发酵装置和厌氧干发酵装置组成,并在水解酸化池中设直了消化液回流装置,但是并没有将干发酵中的液体进行循环利用,而且其厌氧干发酵装置中进料是没有经过固液分离的混合料液。申请号为“03118038.8”,名称为“城市垃圾两步厌氧消化处理工艺”的中国发明专利申请,该专利将垃圾进行分选和破碎后送入水解发酵罐,酸化液泵入升流式厌氧污泥床(UASB),也是一种将固体废弃物加工成液状物料的发酵技术。上述两相厌氧消化系统都是批次进行的,系统的整体污染负荷仍较低,且沼气产量不稳定,不能实现连续稳定运行。再如:申请号为“200710144427.9”,名称为“两级两相厌氧工艺处理高浓度有机废水的方法”的中国发明专利申请,公开了高浓度有机废水的两级两相厌氧工艺处理方法,以解决现有单级厌氧反应器的处理效果不易达到高浓度有机废水处理标准的问题,但未涉及固态有机废弃物的厌氧消化处理。申请号为“200810104975.3“,名称为“一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法”的中国发明专利申请,公开了一种系统污染负荷高、沼气产量稳定,实现连续操作的两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法,但是该系统为序批式工艺,清空反应器时有爆炸或者甲烷释放的危险。
再比如:申请号为“201010106904.4”,名称为“易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的方法”的中国发明专利申请,公开了一种易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的方法,将厌氧消化过程的水解产酸过程和产乙酸产甲烷过程分开,以避免易腐性有机垃圾产生的有机酸抑制产甲烷作用,适用于易腐性有机垃圾的厌氧消化处理,具有高效稳定的易腐性有机垃圾厌氧消化产沼气能力,但是该方法的系统构成复杂,固体渗滤床底部筛板易堵塞,不适应含有较多砂石等惰性颗粒的物料,且过程控制和操作复杂。申请号为“201010130966.9”,名称为“一种城市生活有机垃圾强化水解和厌氧消化产生生物燃气的方法”的中国发明专利申请,公开了一种城市生活有机垃圾的湿法两相厌氧发酵技术,以提高有机质去除率和原料产气率,并去除垃圾中的病原菌,但需要添加水或发酵液调节原料固体浓度且控制在15%以内,其工艺需将有机物破碎粒径减小到1cm以下,故其仍然无法克服湿法发酵技术的弊端。
总之,现有技术的有机废弃物处理方法均存在不足,开发一种物料适应性强、污染负荷高、稳定性好且能连续生产的固液两级两相厌氧消化有机废弃物生产生物燃气的方法及其系统,成为有机废弃物资源化、减量化和能源化处理的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物料适用性强、污染负荷高、稳定性好且能连续生产的固液两级两相厌氧消化处理有机废弃物生产生物燃气的方法及设备。
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