[发明专利]农业有机废弃物厌氧发酵回收沼气反应装置及回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于农业有机废弃物厌氧发酵回收沼气的高效反应装置及利用该装置进行厌氧发酵回收沼气的方法，属于环境保护工程及废弃物资源化利用领域。 

背景技术

农业有机废弃物包括农业生产产生的各类农作物秸秆，以及畜禽养殖产生的畜禽粪便等，处理难度较大，是环境治理的一大难题。将农业有机废弃物畜禽粪便、秸杆等作为可利用的资源进行厌氧发酵回收沼气，不仅可以解决农业生产废物对环境的污染问题，同时产生的沼气可作为能源继续加以利用，实现了废弃物的无害化、减量化、资源化，符合我国对环境保护和资源可持续利用的政策方针。 

目前，在我国广大农村地区，普遍应用和推广的还是以混合发酵工艺为主的厌氧反应消化系统（沼气池），虽然具有设计简单、施工方便、建设成本低的优点，但由于行使不同功能的产酸菌和产甲烷菌处于同一环境下，无法使各自优势充分发挥，造成这种系统运行效率低、连续性及稳定性差，尤其在北方寒冷地带，温度波动随时会造成系统运行效率急剧下降或运行失败。两相厌氧发酵工艺是厌氧发酵技术的革命性变革，该工艺将产酸发酵相和产甲烷相分开，成为两个独立的处理单元，各自形成产酸发酵微生物和产甲烷发酵微生物的最佳生态条件，实现完整的厌氧发酵过程，从而大幅度提高系统的处理能力、处理效果及系统稳定性。厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器作为第三代厌氧反应器的典型代表之一，具有比第二代厌氧反应器更加优越的特点，由于其具有较大的高径比，布水条件均匀，增加了出水回流循环，从而使得反应器内部具有较高的上升流速，增强了颗粒污泥的稳定性，促使反应器内污泥床处于膨胀状态，强化了反应器内的传质条件，减少死区，从而提高处理效果。目前，国内外已有大量学者通过实验证明EGSB 工艺用于处理低温、低浓度废水具有显著的优越性和可行性。 

我国北方地区气候寒冷，尤其是在冬季，低温气候条件的限制使得沼气工程运行效果差，沼气池的应用和推广及农民的积极性均远远落后于南方地区。牛粪以及农作物秸杆组成成分中含有的纤维素、半纤维素和木质素等很难被微生物利用降解，即便在目前较为流行的两相厌氧反应系统中，也存在降解不完全、容易形成浮渣，从而造成反应器或相关管路堵塞的问题，降低处理效率的同时，增加了处理的难度和成本。 

因此，农业有机废弃物的降解和资源化过程，尤其是气候条件不具优越性的北方低温地区农业有机废弃物的降解和资源化，对厌氧发酵系统的装置、工艺选择提出了更高的要求。 

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种适用于农业有机废弃物厌氧发酵回收沼气的高效反应装置及厌氧发酵方法，利用两相厌氧生物处理技术的原理与工艺，提高畜禽粪便、秸杆等农业有机废弃物在厌氧发酵过程中的降解效率，缓解因秸杆等难降解物质造成的管路及设备堵塞问题，降低北方低温环境对整个厌氧发酵系统带来的波动干扰，提高系统的运行稳定性，缩短厌氧发酵的时间，提高厌氧发酵过程中沼气的产生速率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：农业有机废弃物厌氧发酵回收沼气反应装置,包括产酸发酵相反应器、产甲烷相反应器，其特征在于在产酸发酵相反应器与产甲烷相反应器的连接管道上设置有过滤装置，所述过滤装置包括圆锥型壳体，壳体内腔内设置有过滤材料，壳体顶端设置有可开启或密封的盖板，壳体上下两端开设有进料口以及出料口，进料口的水平位置低于产酸发酵相反应器的出料口。 

所述过滤装置进料口的水平位置低于产酸发酵相反应器出料口的距离至少为产酸发酵相反应器总高度的2/3。 

作为优选，所述过滤材料为尼龙滤网或聚乙烯滤网，滤网孔径大小为0.5mm~3mm，其位置位于过滤装置总高度的1/2处。 

作为优选，产酸发酵相反应器包括壳体，壳体底部的进料口、壳体一侧近上端的出料口，壳体顶端设置有排气孔，壳体内部设置有叶片搅拌器。优选采用连续搅拌釜式反应器。 

作为优选，产甲烷相反应器包括壳体，壳体内腔分为反应区和沉淀区，进料口位于反应区底部壳体上，进料口上方、反应区内部设有布水器，排气孔位于壳体顶端，出料口位于壳体顶盖下方，反应区壳体侧面设有温感探头和氧化还原电位探头，沉淀区壳体上设置有回流出水口，出水口设置有回流管道连接进料口连接实现内部回流。优选采用厌氧膨胀颗粒污泥床反应器 

作为优选，回流出水口位于反应器沉淀区总高度的1/3~1/2处。

作为优选，过滤装置出料口与产甲烷相反应器的进料口连接管道上设置有蠕动泵。

作为优选，所述的产甲烷相反应器反应区的高径比为9：1~10：1。