[发明专利]一种通过沼液循环提高秸秆沼气产量和减排沼液的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物处理技术领域，涉及一种通过控制沼液循环来提高秸秆产气量、提高产气品质并且减少沼液排放量的方法。

背景技术

我国是农业大国，秸秆资源十分丰富，拥有量居世界首位。除少量被有效利用之外，大部分秸秆转向露天燃烧或者堆放在田间，不仅造成了严重的环境问题，同时浪费了大量的资源。通过厌氧消化将秸秆转化为清洁能源是秸秆实现无害化、资源化的有效途径。

秸秆厌氧消化后产生的废弃物中含有大量的沼液，沼液直接外排会造成严重的环境污染，而且沼液在实际利用过程中也存在一些不确定因素。沼液不仅含有丰富的营养元素如氮、磷、钾、铜、铁、锌等微量营养元素，还含有大量氨基酸、维生素、水解酶以及某些植物激素和一些其他有抑制病虫害作用的物质或因子。将沼液以循环的方式重新进入厌氧消化池，可以节约大量的水资源和尿素等化学药品，降低厌氧消化的运行成本；由于沼液中含有丰富均衡的微生物反应所需的营养成分，提高了微生物活性，进而提高麦秸厌氧发酵的产气量以及生物气中的甲烷含量。因此沼液循环不仅有利于节能减排和保护环境，还可以大大提高秸秆厌氧发酵的经济效益。

发明内容

本发明公开了秸秆连续式厌氧发酵中通过控制沼液循环量来提高产气的一种方法，工艺流程如图1所示。在连续进出料生产沼气工艺中，每天都会产生一定量的沼液，由于沼液中含有丰富的营养物质及某些微生物所必需的元素，因此沼液循环利用能促进微生物新陈代谢，提高微生物的活性，从而大幅提高产气量。本发明的沼液池中安装有传感器实时测定沼液中的参数指标，据此确定沼液的循环比例。厌氧消化室液面中安装有液位计，并与继电器控制的离心泵相连，避免了厌氧消化室中液面下降、物料有效容积减少的情况。该流程实现了麦秸连续发酵以及沼液循环利用的自动控制。

本发明中沼液循环控制流程如图2所示，一种通过沼液循环提高秸秆沼气产量和减排沼液的方法，其特征在于：

从厌氧发酵池中出来的混合物料经固液分离机进行固液分离后，通过传感器实时检测沼液中氨氮浓度、COD、BOD、pH、Zn²⁺浓度、Cu²⁺浓度参数；根据沼液测定参数确定沼液循环流程并对参数进行调节；

根据沼液测定指标数据设定沼液循环的比例为X，0％≤X≤100％；或者不循环；X由对产气抑制影响较大的氨氮浓度来确定：令氨氮浓度为Cmg/L，若C/15＝N……n，则循环比例为X＝(100-N)％；若氨氮浓度C＞1500mg/L，则沼液不循环；另外确定循环比例的辅助参数范围为BOD≥4000mg/L；

COD≥10000mg/L；Zn²⁺≥30mg/L；Cu²⁺≥6mg/L；pH≥7.5，当其中某个或者几个辅助参数达到规定范围时，沼液不循环；将超出参数范围的参数调节至氨氮浓度≤200mg/L；BOD≤500mg/L；COD≤1000mg/L；Zn²⁺＝0；Cu²⁺＝0并且pH＝6.8，使得沼液适合循环利用。

当沼液循环时，补充清水且在清水中添加适量的微量元素Fe、Co、Ni使得厌氧反应器中Fe、Co、Ni的浓度分别为(1.0～1.5)mg/L、(0.1～0.2)mg/L、(0.2～0.4)mg/L。

调节参数的方法为：用反硝化或添加氨氮去除剂的方法降低氨氮浓度，用化学沉淀法或混凝方法去除Zn²⁺和Cu²⁺，用酸碱中和法降低pH，用生化处理方法降低BOD及COD含量。

本发明具体的工艺步骤如下：

(1)在连续进出料生产沼气工艺中，每天从厌氧发酵池中出来的混合物料进入固液分离机进行固液分离后，沼渣外排作为肥料，沼液则进入沼液收集池。设每天所得沼液的体积为V。

(2)沼液收集池中安装实时监测传感器测定沼液中氨氮浓度、COD、BOD、pH、Zn²⁺浓度、Cu²⁺浓度等参数。根据所测定参数设定沼液循环的比例为X(0％≤X≤100％)或者不循环。