[发明专利]一种干-半干-湿法协同生产沼气装置及运行方法

说明书

一种干‑半干‑湿法协同生产沼气装置，箱体内设有酸化‑厌氧湿发酵反应器，其上部为快速酸化反应区，下部为湿法发酵反应区，两者之间通过隔板隔离，液压伸缩管控制隔板的开合；沼液储存罐和湿发酵反应区连通，另一侧通过管道及其上安装的蠕动泵和快速酸化反应区上部连通且该管道的端头设有喷淋头。该生产沼气装置的运行方法，每隔28天进行一次喷淋接种，在厌氧条件下进行2天的干发酵酸化反应后，在微好氧条件下，在喷淋液中浸泡2天进行半干发酵酸化反应，再打开隔板，产生沼液流入下部湿法发酵反应区完成周期为24天的干‑湿耦合产沼气发酵。本发明干‑半干‑湿法协同生产沼气的设置，更加有利于传质传热，促进物质转化效率，最终提高甲烷产量。

技术领域

本发明属于生物质能源技术应用领域，特别涉及一种干-半干-湿法协同生产沼气装置及运行方法。

背景技术

随着农村生活水平的提高，农村生产生活产生的有机废弃物产生量每年以8%~10%的速度增长，同时具有基数大、种类多、成分复杂等特点。传统的沼气工程处理农业农村有机废弃物时，原料适用性不强，经常引起产气抑制，在工程运行方面也存在厌氧的酸化环境易引起酸化产物对水解反应的抑制，限制底物的进一步转化，发酵条件仍需要进一步优化；厌氧发酵的酸化阶段与产甲烷阶段两相独立操作，需要设备多、能耗高，影响工程连续运行效率。厌氧发酵作为处理大量农业农村废弃物高值高效利用的一项重要技术，其主要包括干式厌氧发酵和湿式厌氧发酵。干式厌氧发酵适用于处理含固率较高（TS20%）的有机废弃物，具有产气率高、节约用水、成本低以及运行简单等优点，但由于底物难于搅拌，传质、传热困难也会影响系统的产气效率；湿式厌氧发酵常用于处理餐厨垃圾和活性污泥等含水率较高（TS10%）、流动性强的有机废物，虽然传质均匀且发酵系统具有良好的启动性能，但湿法厌氧发酵技术会产生大量的沼液，若处理不当，易造成二次污染，对环境产生较大的危害。鉴于传统厌氧发酵具有突出的弱点，若将湿法厌氧发酵的沼液用于酸化反应的喷淋，既沼液减量显著，并且提高了酸化阶段的有机酸含量，同时酸化阶段结束的沼液可作为湿法厌氧发酵的原料进一步转化，快速酸化-产沼气发酵一体化可以有效解决湿法厌氧发酵沼液消纳不足，传统厌氧发酵产酸抑制的问题。

另外，沼渣是沼气生产过程中重要的堆肥发酵底物，传统的厌氧发酵产气与好氧堆肥生产有机肥通常在分开的装置进行，有独立的厌氧发酵和好氧发酵区，占地面积较大，而且，原料转运费时费力效率较低，人工管理难度大。因此，急需开发一种适合在规模化沼气工程应用的协同处理乡村生产生活废弃物的干湿耦合-气肥联产一体化装置并创新配套运行方法来解决现有沼气工程中存在的突出问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种干-半干-湿法协同生产沼气装置，可以有效解决湿法厌氧发酵沼液消纳不足，传统厌氧发酵产酸抑制的问题。

本发明的目的之二是提供一种干-半干-湿法协同生产沼气装置的运行工艺，解决针对混合原料酸化过程有机酸含量较低、易发生反馈抑制，湿法厌氧发酵沼液产沼气效率低等问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种干-半干-湿法协同生产沼气装置，包括箱体，该箱体内设有酸化-厌氧湿发酵反应器，其上部为快速酸化反应区，下部为湿法发酵反应区，两者之间通过隔板隔离，隔板下端面和反应器内壁之间安装有液压伸缩杆，该液压伸缩管和外接液压泵连接而控制隔板的开合；沼液储存罐一侧和湿发酵反应区底部通过管道连通，另一侧通过管道及其上安装的蠕动泵和快速酸化反应区上部连通且该管道的端头设有喷淋头；所述快速酸化反应区和湿发酵反应区的上部通过管道均和储气罐连通；各管道上均设有开关阀。

所述隔板上方设置有渗滤网。

所述箱体带有进料门，门框上安装充气密封圈，该充气密封圈通过管道和外设风机连接，该管道上设有开关阀。

所述酸化-厌氧湿发酵反应器的外壁上设有保温层。