[发明专利]畜禽粪便厌氧发酵工艺及其装置

说明书

本发明涉及的是畜禽粪便厌氧发酵工艺及其装置，属于微生物发酵和生物能开发利用领域。

目前对畜禽粪便的处理，国内外多采用全混合（搅拌）厌氧处理工艺;少数采用塞流和高浓度厌氧处理工艺。德国的利普公司（Lipp）研制了一种卧式机械搅拌全钢结构的消化池，采用了半塞流和混合（搅拌）相结合的处理工艺。该工艺将批量入池的料液在圆柱形卧式池和螺旋桨叶式机搅作用下，池中发酵液不断搅拌，并按先后次序向出料口蠕动。然而使用这种装置，由于发酵液浓度受到液泵性能的限制（TS浓度≤7%），所以池内料液塞流的运动状态尚不典型，产气率也难以提高。全混合发酵工艺的特点是中温发酵，液体搅拌，池容产气率较高，滞留期较短，但耗能大，设施多，原料利用率稍低;塞流工艺耗能省，设施简单，原料利用率高，但常温发酵，池容产气率低，滞留期长;高浓度发酵工艺池容产气率高，但原料利用率低，料液流动困难。因此，上述三种工艺各有利弊。

本发明的目的在于将塞流、混合（搅拌）和高浓度三种工艺融为一体，取长补短，达到“高产、低耗”的目的。同时对现有卧式消化池作出相应的改进。

本发明的发酵工艺采用了上述塞流、混合（搅拌）和高浓度相结合的发酵方法，其技术内容为：

（1）将人工推出的干、鲜粪便与配料水（冲洗污水和太阳能热水器热水）直接投入消化池内;

（2）在机械搅拌下，将上述粪水混合成含干物质10-13%的料液，以塞流方式向池后端不断蠕动;

（3）料液经发酵，产生沼气，直至以溢液和沉渣形式排出。

发酵过程中可通过锅炉向消化池内通入蒸汽，调节发酵温度。

本发明采用的装置是卧式带上、下隔板的机械搅拌的消化池，其特征在于：消化池一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口。进料口尺寸应与推粪车的尺寸相匹配，一般为80×80平方厘米。

本发明与全混合工艺相比，在相同的发酵温度（如28℃）下，池容产气率可提高40%左右，全年能量输出率高50%以上，而且使配料污水量减少一半，相应地也减少了这部分无用的热耗。可省去预处理池、调节池、进料搅拌泵及泵房等设施，使工程投资降低20%左右，而且操作运行简便，运行费用降低。特别是在15℃时，其池容产气率可达0.5米³/米³·天，比全混合工艺0.1米³/米³·天左右高数倍，有利于寒冷地区推广。

附图1是本发明的处理工艺流程图。图中，1是消化池，2是干化场，3是贮液池，4是过滤装置，5是贮气柜，6是锅炉，7是太阳能热水器。

本工艺的流程是：畜禽场推出的干、鲜粪便（可夹杂少量杂物），由提升机运至消化池1进料口处，直接倒入池内，同时泵入少量畜禽场冲洗污水（或太阳能热水器7的热水），必要时通入锅炉6的蒸汽加热，以保证发酵温度（15-35℃）和相应的滞留期（30-15天）。进入池内的粪水在机械搅拌作用下，相互混合成含干物质10-13%的料液并缓慢地向池后推进，料液中的固体杂物被沉积、截留于隔墙前部的小池内;同时不断发酵，不断产出沼气。溢流液自流入贮液池3，沉渣定期放至干化场2。干渣外运，可作肥料和饲料。排出的液沼作肥料或入鱼塘。消化池产生的沼气通过净化装置4，小部分供锅炉6燃烧，大部分存于贮气柜5供炊用或发电。

经研究，实现畜禽粪便三结合厌养发酵工艺的技术关键有：

1.发酵液干物质浓度的确定。浓度高有利于“塞流”，但难于搅拌;浓度低有利于搅拌，但形成不了“塞流”，也达不到高浓度的要求，为此，将猪、牛和鸡粪按干物质浓度10-15%进行该工艺的适应性试验。试验结果表明，其最佳干物质浓度为牛粪10-11%，猪粪11-12%，鸡粪12-13%。

2.料液的配制。即使采用特殊的液泵，也难以输送浓度为11-13%的发酵液。现采用一种有效而又简单的方法解决了这一难题：将畜禽场运出的干、鲜粪便，不经预处理和调配而直接倒入消化池，再泵入适量的冲洗污水或余热水等，在池内搅拌装置的作用下，可根据人为的需要配制成各种干物质浓度的发酵液。

附图2是卧式消化池的结构示意图。图中，8是机械搅拌桨叶，9是上隔板，10是下隔板，11是进料口。

附图3是进料口的放大图。图中，12是格栅。进料口尺寸应与推粪车的尺寸相匹配，一般为80×80平方厘米。

实施例1：

采用本发明的工艺流程和带进料口的消化池，使用牛粪为原料，分四批进行发酵，消化池规模为4×100米³，结果为：

（表见文后）

实施例2：