一种间歇式干法沼气发酵工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种间歇式干法沼气发酵工艺，采用间歇式干法发酵生产沼气，原料的料液浓度为28～30%，技术关键在于原料的备料和投料方法，秸秆制成秸秆粉，秸秆粉与人畜粪便均先行进行堆沤处理，解决了固含量高导致的传热传质不均匀以及酸中毒等问题。秸秆粉与人畜粪便混合堆沤后，所得堆沤产物，其中一部分转移至发酵罐的下部先行进行好氧发酵，剩余部分与沼渣等混合后转移至发酵罐的上部堆沤处理，密封发酵罐进行厌氧发酵，进一步促进原料内部流通，促进均匀传热传质。

【技术实现步骤摘要】
一种间歇式干法沼气发酵工艺
本专利技术涉及沼气发酵
，特别是涉及一种间歇式干法沼气发酵工艺。
技术介绍
沼气是沼气微生物在厌氧条件下发酵、分解有机物而产生的一种可燃性气体；根据厌氧发酵底物干物质含量的不同，可以将沼气发酵分为湿法和干法两种，前者的底物干物质含量一般低于8%，是液态有机物的处理方法；后者的底物干物质含量通常在20%以上，是固态有机物的处理方法；但是，干法发酵存在几个技术难题，由于发酵原料的干物质浓度高会导致进出料难、传热传质不均匀、酸中毒等问题，在发酵工艺上始终应当围绕这些问题进行优化；干法发酵又可以分为连续式和间歇式两种，前者工艺复杂、成本高，较难推广；间歇式干法沼气发酵属于有机固体废物能源化与处置的有效途径，特别是近年来随着全球能源和环境危机日益加剧，间歇式干法沼气发酵由于具有容积产气率高、处理过程中不产生污水、自身能耗低等独特优势，越来越受到人们的关注，逐渐成为世界各国农业固体废物资源化技术研究的热点；间歇式发酵是一次性调配好原料注入密闭式发酵罐内，在恒定温度下进行不间断的一个周期的发酵，期间不能进行注料和出料，很难保证罐体内甲烷菌的数量和活性，无法实时保障罐内发酵在最适宜的条件下进行；因此，对于间歇式发酵而言，起始的物料准备和条件控制显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种间歇式干法沼气发酵工艺，解决了固含量高导致的传热传质不均匀以及酸中毒等问题，提高沼气产气量；为实现上述目的，本专利技术是通过如下方案实现的：一种间歇式干法沼气发酵工艺，将各原料转移至发酵罐，进行间歇式发酵生产沼气；各原料的备料和投料方法如下：（1）将干燥秸秆切断并粉碎，制成20～30目的秸秆粉，均匀喷洒质量浓度1.5～2%的石灰水，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；（2）人畜粪便用塑料薄膜覆盖，堆沤10～15天；（3）将步骤（1）处理后的秸秆粉与步骤（2）处理后的人畜粪便混匀，按照每层30～40cm进行层层堆积，每层表面均匀喷洒质量浓度1.5～2%的尿素水溶液和质量浓度2～3%的磷酸二氢钾水溶液，堆积至高度1.5～2m，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；（4）将步骤（3）所得堆沤产物的一半转移至发酵罐的下部压实，加入脱硫剂和甲烷菌，进行好氧发酵；（5）将剩余的堆沤产物与正常运行的发酵罐所产沼渣、粉煤灰、膨润土混合后转移至发酵罐的上部压实，堆沤2～3天；待发酵罐内原料温度升高至50～60℃，立即加入水调整料液浓度为28～30%，并密封发酵罐进行厌氧发酵；优选的，秸秆粉与人畜粪便的质量比为1:2～2.5，秸秆粉、石灰水、尿素水溶液、磷酸二氢钾水溶液的质量体积比为1g：0.7～0.8mL：1.2～1.3mL：0.8～1mL；优选的，秸秆粉与脱硫剂、甲烷菌的质量比为1:0.01～0.02:0.2～0.3；优选的，发酵罐的顶部和底部分别设有相连通的沼液喷淋装置和沼液收集装置，厌氧发酵过程中产生的沼液收集到沼液收集装置，接着泵升至沼液喷淋装置从发酵罐的顶部均匀向下喷淋到内部的原料上；优选的，步骤（1）中，所述秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆或大豆秸秆中的任一种或多种；优选的，步骤（2）中，所述人畜粪便选自人粪便、牛粪或猪粪中的任一种或多种；优选的，步骤（4）中，向发酵罐内充氧进行好氧发酵，每间隔20～30分钟搅拌一次；优选的，步骤（4）中，所述脱硫剂为质量比2:1的钼酸钠和硫化氢消除剂制成的混合物；优选的，步骤（4）中，好氧发酵时间为8～10小时；优选的，步骤（5）中，所述剩余的堆沤产物与沼渣、粉煤灰、膨润土的质量比为1:0.2～0.3：0.08～0.1：0.07～0.09；优选的，步骤（5）中，厌氧发酵温度为35～45℃，时间为25～30天；本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用间歇式干法发酵生产沼气，原料的料液浓度为28～30%，技术关键在于原料的备料和投料方法，秸秆制成秸秆粉，秸秆粉与人畜粪便均先行进行堆沤处理，解决了固含量高导致的传热传质不均匀以及酸中毒等问题；秸秆粉与人畜粪便混合堆沤后，所得堆沤产物，其中一部分转移至发酵罐的下部先行进行好氧发酵，剩余部分与沼渣等混合后转移至发酵罐的上部堆沤处理，密封发酵罐进行厌氧发酵，进一步促进原料内部流通，促进均匀传热传质；2、秸秆粉用适量的石灰水喷洒处理，防止酸中毒；秸秆粉与人畜粪便混合堆沤后，层层堆积，每层表面均匀喷洒尿素水溶液和磷酸二氢钾水溶液，调整适当的C/N值和C/P值，使得发酵更充分，获得更大的沼气产气量；3、发酵罐的顶部和底部分别设有相连通的沼液喷淋装置和沼液收集装置，厌氧发酵过程中产生的沼液收集到沼液收集装置，接着泵升至沼液喷淋装置从发酵罐的顶部均匀向下喷淋到内部的原料上，有利于保证发酵罐内甲烷菌的数量和活性，保证发酵效果；4、在厌氧发酵之前将剩余的堆沤产物与正常运行的发酵罐所产沼渣、粉煤灰、膨润土混合后堆沤处理，沼渣、粉煤灰和膨润土协同作用，提高沼气产气量；其中，沼渣中富含酶类和有益微生物等，可促进原料中的有机质分解，并实现了沼渣的循环利用；粉煤灰和膨润土形成的孔隙有利于良好的传热传质，并且它们含有丰富的金属元素，起到催化作用，促进有机质分解进而提高发酵产气量。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围；本专利技术涉及的甲烷菌，购自山东苏柯汉生物工程股份有限公司；硫化氢消除剂，购自威海云清化工开发院；实施例1一种间歇式干法沼气发酵工艺，将各原料转移至发酵罐，进行间歇式发酵生产沼气；各原料的备料和投料方法如下：（1）将干燥秸秆切断并粉碎，制成20目的秸秆粉，均匀喷洒质量浓度1.5%的石灰水，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2天；（2）人畜粪便用塑料薄膜覆盖，堆沤10天；（3）将步骤（1）处理后的秸秆粉与步骤（2）处理后的人畜粪便混匀，按照每层30cm进行层层堆积，每层表面均匀喷洒质量浓度1.5%的尿素水溶液和质量浓度2%的磷酸二氢钾水溶液，堆积至高度1.5m，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2天；（4）将步骤（3）所得堆沤产物的一半转移至发酵罐的下部压实，加入脱硫剂和甲烷菌，进行好氧发酵；（5）将剩余的堆沤产物与正常运行的发酵罐所产沼渣、粉煤灰、膨润土混合后转移至发酵罐的上部压实，堆沤2天；待发酵罐内原料温度升高至50℃，立即加入水调整料液浓度为28%，并密封发酵罐进行厌氧发酵；其中，秸秆粉与人畜粪便的质量比为1:2，秸秆粉、石灰水、尿素水溶液、磷酸二氢钾水溶液的质量体积比为1g：0.7mL：1.2mL：0.8mL；秸秆粉与脱硫剂、甲烷菌的质量比为1:0.01:0.2；发酵罐的顶部和底部分别设有相连通的沼液喷淋装置和沼液收集装置，厌氧发酵过程中产生的沼液收集到沼液收集装置，接着泵升至沼液喷淋装置从发酵罐的顶部均匀向下喷淋到内部的原料上；步骤（1）中，秸秆为玉米秸秆；步骤（2）中，人畜粪便为人粪便；步骤（4）中，向发酵罐内充氧进行好氧发酵，每间隔20分钟搅拌一次；步骤（4）中，脱硫剂为质量比2:1的钼酸钠和硫化氢消除剂制成的混合物；步骤（4）中，好氧发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间歇式干法沼气发酵工艺，将各原料转移至发酵罐，进行间歇式发酵生产沼气；其特征在于，各原料的备料和投料方法如下：（1）将干燥秸秆切断并粉碎，制成20～30目的秸秆粉，均匀喷洒质量浓度1.5～2%的石灰水，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；（2）人畜粪便用塑料薄膜覆盖，堆沤10～15天；（3）将步骤（1）处理后的秸秆粉与步骤（2）处理后的人畜粪便混匀，按照每层30～40cm进行层层堆积，每层表面均匀喷洒质量浓度1.5～2%的尿素水溶液和质量浓度2～3%的磷酸二氢钾水溶液，堆积至高度1.5～2m，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；（4）将步骤（3）所得堆沤产物的一半转移至发酵罐的下部压实，加入脱硫剂和甲烷菌，进行好氧发酵；（5）将剩余的堆沤产物与正常运行的发酵罐所产沼渣、粉煤灰、膨润土混合后转移至发酵罐的上部压实，堆沤2～3天；待发酵罐内原料温度升高至50～60℃，立即加入水调整料液浓度为28～30%，并密封发酵罐进行厌氧发酵。

【技术特征摘要】
1.一种间歇式干法沼气发酵工艺，将各原料转移至发酵罐，进行间歇式发酵生产沼气；其特征在于，各原料的备料和投料方法如下：（1）将干燥秸秆切断并粉碎，制成20～30目的秸秆粉，均匀喷洒质量浓度1.5～2%的石灰水，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；（2）人畜粪便用塑料薄膜覆盖，堆沤10～15天；（3）将步骤（1）处理后的秸秆粉与步骤（2）处理后的人畜粪便混匀，按照每层30～40cm进行层层堆积，每层表面均匀喷洒质量浓度1.5～2%的尿素水溶液和质量浓度2～3%的磷酸二氢钾水溶液，堆积至高度1.5～2m，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；（4）将步骤（3）所得堆沤产物的一半转移至发酵罐的下部压实，加入脱硫剂和甲烷菌，进行好氧发酵；（5）将剩余的堆沤产物与正常运行的发酵罐所产沼渣、粉煤灰、膨润土混合后转移至发酵罐的上部压实，堆沤2～3天；待发酵罐内原料温度升高至50～60℃，立即加入水调整料液浓度为28～30%，并密封发酵罐进行厌氧发酵。2.根据权利要求1所述的一种间歇式干法沼气发酵工艺，其特征在于，秸秆粉与人畜粪便的质量比为1:2～2.5，秸秆粉、石灰水、尿素水溶液、磷酸二氢钾水溶液的质量体积比为1g：0.7～0.8mL：1.2～1.3mL：0.8～1mL。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德民，
申请(专利权)人：江苏中科重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32