[发明专利]一种高温中性吹脱高效厌氧发酵装置及发酵方法

说明书

本发明涉及一种高温中性吹脱高效厌氧发酵装置及发酵方法。所述高温中性吹脱高效厌氧发酵装置包括依次连接的原料预混池、厌氧发酵罐、沼液吹脱系统；所述沼液吹脱系统包括吹脱塔、与吹脱塔的气体出口连接的氨气吸收塔以及用于吹脱塔加热的加热系统；所述厌氧发酵罐的沼气出口连接发电机，位于发电机外部的余热收集装置与所述加热系统相连。本发明中的吹脱过程无需添加任何碱剂，有效降低了吹脱过程中容易产生的大量泡沫和腐蚀问题，节省了用于购买化学碱剂的费用和避免了吹脱后碱性尾水排放困难的问题，缓解发酵罐内氨氮累积和抑制的问题，对于保障大中型沼气工程高效稳定运行具有重要意义。

技术领域

本发明涉及生物厌氧发酵和养分回收技术领域，尤其涉及一种高温中性吹脱高效厌氧发酵装置及发酵方法。

背景技术

厌氧发酵产沼气技术由于其具备缓解畜禽粪便环境污染和缓解农村能源日益增长需求压力的双重功能近年来在世界范围内受到普遍关注和快速发展。但畜禽粪便作为一种氮含量较高的有机废弃物，在厌氧发酵过程中，很容易形成高氨氮浓度。而高氨氮浓度易诱发游离氨浓度提高，从而降低产甲烷菌的活性，阻碍厌氧发酵的有序进行。因此，在实际生产过程中需要采取适当的措施来降低氨氮的积累，解除氨抑制。

随着沼气工程的规模化程度的逐渐提高，单纯的农田应用已经难以满足沼气工程的发展需要，如果这些沼液不能充分被处理利用，容易对环境造成二次污染，危害生态平衡，同时也是对资源的浪费。因此，规模化沼气工程的剩余沼液处理问题已成为制约其可持续发展的瓶颈。

氨氮吹脱工艺利用铵根离子的电离平衡，通过一定的方法使废水与载气充分接触，使废水中的氨发生解吸向气相中转移，并随气流带出，是一种处理成本相对较低、设备相对简单、操作简便的高效物化脱氮工艺，已经被用于处理养殖场废水和沼液。常规的氨吹脱工艺一般选择向待处理的液体中投加一定量的碱剂，提升pH以促进铵根的解离，增加液相中的氨气分压。但是在碱剂提升沼液pH的过程中会有大量的氨挥发至空气中，养分损失的同时也造成了环境的污染；同时，高pH沼液吹脱过程中会出现大量泡沫以及对于设备的腐蚀等问题，吹脱后的尾水由于pH的问题无法直接进行还田，仍需要进一步处理。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种集畜禽粪便高效稳定厌氧发酵和沼液氮养分高效回收的发酵装置及发酵方法，有效地缓解了传统高pH沼液吹脱过程中产生的发泡现象和对于设备的腐蚀、堵塞现象，以及高pH沼液排放困难的问题，解决畜禽粪便厌氧发酵过程中的氨抑制问题、沼液合理回流问题以及过剩沼液潜在的氮污染问题，实现沼液中氮养分的回收和再利用。综合考虑从畜禽粪便预处理环节到最终沼液还田过程中的每一个环节，避免二次污染和过多的经济投入。

(二)技术方案

本发明提供了一种高温中性吹脱高效厌氧发酵装置，包括依次连接的原料预混池、厌氧发酵罐、沼液吹脱系统；

所述沼液吹脱系统包括吹脱塔、与吹脱塔的气体出口连接的氨气吸收塔以及用于吹脱塔加热的加热系统；

所述厌氧发酵罐的沼气出口连接发电机，位于发电机外部的余热收集装置与所述加热系统相连，用于将所述发电机在运行过程中产生的余热输送至加热系统中。

进一步地，所述吹脱塔的出液口与位于所述厌氧发酵罐中的内加温盘管系统进液口管道相连；所述内加温盘管系统的出液口与所述原料预混池管道相连。

本发明还提供一种高温中性吹脱高效厌氧发酵方法，包括：

(1)发酵原料进行厌氧发酵，产生沼气和沼液；利用空气对所得沼液进行吹脱，经过高温气液传质后，产生的氨气经吸收形成氮肥；

(2)上述步骤(1)发酵所得沼气发电并网，发电过程中产生的余热回收用于加热吹脱过程中的沼液，促进游离氨气分子挥发。