[发明专利]高氨氮有机废弃物干式沼气发酵装置及其发酵方法

说明书

本发明公开了一种高氨氮有机废弃物干式沼气发酵装置及其发酵方法，干式沼气发酵装置包括卧式发酵罐体，卧式发酵罐体内设置有进料通道、发酵室和出料通道，进料通道和出料通道的底部分别与发酵室连通，在发酵室顶部沿发酵室长度方向固定设置有多个放置添加剂的装放机构，发酵室顶部连通有沼气管。采用本发明后，固态、半固态有机废弃物直接沼气发酵，不需要加水稀释，也不需要预处理除砂；耐受高浓度氨氮，且高氨氮下产气效率高；加温需要的热量少；恶臭排放少。

技术领域

本发明涉及一种高氨氮有机废弃物干式沼气发酵装置及其发酵方法，属于环境工程的固体废弃物处理以及沼气工程领域，主要用于规模化畜禽场固态、半固态粪便、餐厨垃圾等的处理与利用。

背景技术

对于固态、半固态畜禽粪便、餐厨垃圾等高氨氮有机废弃物的处理利用，现有技术中主要有以下几种方法：

一是制作动物饲料。畜禽粪便特别是鸡粪、以及餐厨垃圾中含有大量蛋白、脂肪和一定数量的碳水化合物，经过加工处理可成为较好的饲料资源。目前主要是鸡粪、餐厨垃圾精加工后饲喂猪、牛和羊等，加工方法主要采用高温干燥法、化学处理法、和分离法等。干燥法加工处理是利用燃料、太阳能、风能等，将鸡粪、餐厨垃圾等有机废弃物的含水量降低，抑制有机废弃物内微生物代谢，使其营养物质得以保存的方法。但干燥过程对有机废弃物中营养物质的损耗严重，并且未能实现完全的无害化，此外干燥后的产品遇水会出现二次发酵现象，影响其后续利用。畜禽生产过程中大量使用的各种添加剂，大部分残留在粪便中，粪便再作为饲料使用时，可能会出现超标甚至中毒；餐厨垃圾作饲料也存在疫病传播风险。发达国家已禁止使用畜禽粪便、餐厨垃圾作饲料。

二是堆肥生产有机肥。添加养分及水分调理剂、调节畜禽粪便、餐厨垃圾适当的碳氮比，控制适当的水分、温度、氧气、酸碱度，通过微生物降解畜禽粪便、餐厨垃圾中的有机质，从而产生高温杀死其中的病原菌，使有机物腐殖质化。同时，堆肥化处理过程中微生物分解有机质产生的能量，增加粪便、餐厨垃圾中水分的散发，起到降低固态、半固态有机废弃物水分的作用。堆肥法处理过程中氮素损失较大，粪便槽式发酵氮素损失可高达35%~51%，通风的能耗比较大，并且有恶臭气体排放影响周边环境。

三是生产沼气。是在厌氧微生物的作用下，有机物转化为价值很高的沼气和二氧化碳，是一种比较理想的处理粪便、餐厨垃圾和资源回收利用的技术。目前主要采用湿发酵技术，就是将粪便、餐厨垃圾与污水混合，调配成总固体浓度（TS）12％以下的料液，再进入沼气发酵装置，具有启动快，进出料方便，运行管理成熟等优点。该技术的主要问题：一是需要加水稀释，浪费水资源；二是进料干物质（TS）含量低，料液量大，升温困难，因此而处理效率低；三是发酵装置容积大，建设成本高；四是沼液沼渣数量大，养分含量低，输送成本高,完全利用困难。另外，对于含砂多的粪便，如鸡粪、牛粪，预处理除砂困难，沼气发酵装置容易积砂，并且不易排出，从而减少装置有效容积，最终导致系统报废。处理利用粪便、餐厨垃圾还可以采用干式沼气发酵技术。干式沼气发酵是指进料干物质（TS）浓度大于20%的沼气发酵，简称干发酵。相比湿发酵，干发酵残余物中干物质及养分浓度高，稍加晾干后即呈固态，运输和施用方便，也可进一步加工生产固态有机肥，在消纳粪污土地有限和水资源缺乏的地区，其优势更为突出。但是干发酵中，物料流动性差，并且存在严重的异质性，发酵底物和微生物的交流受到限制，更具挑战的是，高氨氮有机废弃物如鸡粪、餐厨垃圾干发酵过程会产生严重的氨抑制，使使得干式沼气发酵不能正常进行。氨抑制及其伴生的酸抑制是国内外干式沼气发酵的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种高氨氮有机废弃物干式沼气发酵装置及其发酵方法。采用本发明，固态、半固态有机废弃物直接沼气发酵，不需要加水稀释，也不需要预处理除砂；耐受高浓度氨氮，且高氨氮下产气效率高；加温需要的热量少；恶臭排放少。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：