[发明专利]一种木质纤维素物料高效产甲烷装置及方法

权利要求书

1.一种木质纤维素物料产甲烷装置，包括发酵罐、连续进出料系统、搅拌系统、温度控制系统、沼气输出和监测系统；其特征在于：所述产甲烷装置还包括微好氧供给与监测系统和物料分区动态监测系统；

所述微好氧供给与监测系统包括氧气输送管和氧浓度在线监测仪；

所述氧气输送管从所述发酵罐的顶部延伸至其内部，其游离端上设有若干通孔，且为水平设置；

所述氧浓度在线监测仪包括探杆和设于其两端的显示器和探头，所述探杆从所述发酵罐的顶部延伸至其内部，所述探头和所述显示器分别设于所述发酵罐的内部和外部；

所述物料分区动态监测系统包括设于所述发酵罐的罐体侧壁上的pH监测仪A、pH监测仪B、pH监测仪C和透视窗口，所述pH监测仪A、pH监测仪B和pH监测仪C依次设于所述发酵罐的罐体侧壁的上部、中部和下部；

所述透视窗口设于所述发酵罐的罐体侧壁的中部。

2.根据权利要求1所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置，其特征在于：所述氧气输送管上设有氧气流量计；

所述通孔为均匀布置。

3.根据权利要求1或2所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置，其特征在于：所述pH监测仪A设于所述发酵罐内的发酵料面与其底部的距离的1/5～2/5处；

所述pH监测仪B设于所述发酵罐内的发酵料面与其底部的距离的1/2～3/4处；

所述pH监测仪C设于所述发酵罐内的发酵料面与其底部的距离的4/5～6/7处。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置，其特征在于：所述透视窗口沿所述发酵罐的轴向方向的长度为所述发酵罐的罐体高度的3/5～3/4，所述透视窗口沿所述发酵罐的周向方向的宽度为所述发酵罐的罐体直径的1/7～1/5。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置，其特征在于：所述连续进出料系统包括设于所述发酵罐的顶部的进料口和设于所述发酵罐的罐体侧壁上的出料口；

所述出料口采用螺旋出料的方式；

所述搅拌系统包括螺旋搅拌器，所述螺旋搅拌器包括纵向螺旋体和横向弯曲搅拌叶片，所述纵向螺旋体的长度不低于所述发酵罐的罐体高度的90％，所述横向弯曲搅拌叶片与所述发酵罐的罐体侧壁之间的间距为10～15cm。

6.一种木质纤维素物料产甲烷的方法，包括如下步骤：

(1)厌氧活性污泥和新鲜的畜禽粪进行厌氧发酵；

(2)所述厌氧发酵结束后，加入主料和/或辅料，并在间歇式通氧的条件下进行微好氧水解，并每天进行一次进料和一次出料；

监测发酵装置内内的氧浓度为0.05～0.10mg/L；

所述主料和/或辅料的C/N比为25～35；

所述主料为农作物秸秆、枯枝落叶和/或园林垃圾；

所述辅料为禽畜粪便、城市污泥和/或农副产品加工下脚料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，将所述厌氧活性污泥和所述畜禽粪便加入至权利要求1-5中任一项所述木质纤维素物料高效产甲烷装置的所述发酵罐内进行所述厌氧发酵；当所述发酵罐内产生沼气且其中甲烷的体积含量达到50％以上时，向所述发酵罐内加入含固率为10％～15％的所述畜禽粪便，并进行间歇式搅拌；当所述发酵罐内的发酵料的容积达到所述发酵罐的有效容积后，开始每天进行进料和出料，且进料和出料的物料体积相同；

步骤(2)中，通过所述氧气输送管向所述发酵罐内间歇式通氧；

通过所述氧浓度在线监测仪监测所述发酵罐内的氧浓度；

所述微好氧水解过程中，通过所述pH监测仪A、所述pH监测仪B和所述pH监测仪C监测所述发酵罐内相对应区域的发酵料的pH值分别为5.5～6.3、6.3～6.8和6.8～7.5。