一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法技术

本发明专利技术涉及干法厌氧发酵技术领域，具体涉及一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法。本发明专利技术以秸秆和畜禽粪便为原料，通过控制工艺参数可以实现批次干法厌氧发酵反应器的连续运行，且维持产气效率一直处于较高的水平并保持产气的稳定性。同时，本发明专利技术中渗滤液收集后与畜禽粪便经固液分离所得污水经湿法厌氧发酵后作为喷淋液，更加有效去除渗滤液长期循环的抑制成分；且所有序批式干法厌氧发酵反应器的渗滤液用统一的渗滤液收集罐收集，不同时期的渗滤液混合也可降低抑制效应。采用本发明专利技术提供的方法，反应器7天即可启动成功，容积产沼气率为1.2～1.3m

【技术实现步骤摘要】
一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法
本专利技术涉及干法厌氧发酵
，具体涉及一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法。
技术介绍
厌氧发酵生产沼气是中国绿色农业发展过程中处理农业废弃物的重要手段。随着中国沼气工程转型升级工作的深入推进，规模化大型沼气工程和规模化生物天然气工程成为沼气工程建设的主流。目前，中国农业废弃物沼气工程普遍采用湿法厌氧发酵技术，工艺较为成熟，运行过程中容积产气率保持在0.8～1.0m3/(m3·d)。干法厌氧发酵通常是指发酵原料的干物质含量在20～40％，发酵原料呈固态，处理过程中不产生污水，无沼液消纳问题，发酵剩余物可制成有机肥料，基本上实现零污染物排放，同时经济效益较好，能量呈正效应。随着发酵原料收集方式的改变，特别是养殖场干清粪收集方式的普遍应用，提高了发酵原料的含固率，为干法厌氧发酵技术的推广创造了条件。与湿法厌氧发酵相比，干法厌氧发酵虽具有众多优势与益处，但推广应用仍然存在众多困难，主要是目前干法厌氧发酵方法发酵效率低，缺乏稳定的产气工艺，产气率低；同时渗滤液长期循环易引起抑制物的积累，影响发酵产气效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法，本专利技术提供的方法解决了渗滤液长期循环易引起抑制物积累的问题，且产气率高，工艺稳定。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法，包括以下步骤：提供序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的装置，包括渗滤液收集罐和串联设置的3～4个干法厌氧发酵反应器；提供发酵原料、接种物和喷淋液原料；所述发酵原料包括秸秆和畜禽粪便经固液分离所得干清粪；所述接种物为干法厌氧发酵所得沼渣；所述喷淋液原料包括干法厌氧发酵所得渗滤液和畜禽粪便经固液分离所得污水；将所述喷淋液原料置于渗滤液收集罐中进行湿法厌氧发酵，得到喷淋液；将所述发酵原料和接种物置于干法厌氧发酵反应器中，在喷淋液喷淋条件下进行干法厌氧发酵，得到沼渣、渗滤液和沼气；所述干法厌氧发酵的操作参数包括：发酵温度为38～42℃；喷淋次数为1～8次/天，以湿重计，每次喷淋时喷淋液的质量与发酵原料和接种物总质量的比为(0.1～0.5)：1；依次启动所述干法厌氧发酵反应器，相邻干法厌氧发酵反应器的启动时间间隔为7～14天。优选地，所述渗滤液收集罐的体积为所述3～4个干法厌氧发酵反应器的总体积的1/3～1/5。优选地，以干重计，所述发酵原料中秸秆和干清粪的质量比为(0.4～2.5)：1。优选地，所述接种物的固含率≥20％。优选地，按质量含量计，所述接种物的接种量为10～50％。优选地，当所述发酵原料中秸秆的干物质含量≤干清粪的干物质含量时，按质量含量计，所述接种物的接种量为10～30％；当所述秸秆的干物质含量>干清粪的干物质含量时，按质量含量计，所述接种物的接种量为(30％,50％]。优选地，所述干法厌氧发酵在N2或CO2气氛中进行。本专利技术提供了一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法。本专利技术针对现今集约化农业农作物秸秆、畜禽粪便产量高而制定序批式干法厌氧发酵技术，充分利用了废弃资源，通过控制工艺参数可以实现批次干法厌氧发酵反应器的连续运行，提高了序批式干法厌氧发酵的启动效率，7～10天反应器即可启动成功，且维持产气效率一直处于较高的水平并保持产气的稳定性。同时，本专利技术提供的方法中渗滤液收集后与畜禽粪便经固液分离所得污水经湿法厌氧发酵后作为喷淋液，更加有效去除渗滤液长期循环的抑制成分；且所有序批式干法厌氧发酵反应器的渗滤液用统一的渗滤液收集罐收集，不同时期的渗滤液混合也可降低抑制效应。实施例的结果表明，采用本专利技术提供的方法，7天反应器即可启动成功，且容积产沼气率为1.2～1.3m3/(m3·d)，甲烷产量稳定在55～65％。附图说明图1为本专利技术提供的序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法，包括以下步骤：提供序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的装置，包括渗滤液收集罐和串联设置的3～4个干法厌氧发酵反应器；提供发酵原料、接种物和喷淋液原料；所述发酵原料包括秸秆和畜禽粪便经固液分离所得干清粪；所述接种物为干法厌氧发酵所得沼渣；所述喷淋液原料包括干法厌氧发酵所得渗滤液和畜禽粪便经固液分离所得污水；将所述喷淋液原料置于渗滤液收集罐中进行湿法厌氧发酵，得到喷淋液；将所述发酵原料和接种物置于干法厌氧发酵反应器中，在喷淋液喷淋条件下进行干法厌氧发酵，得到沼渣、渗滤液和沼气；所述干法厌氧发酵的操作参数包括：发酵温度为38～42℃；喷淋次数为1～8次/天，以湿重计，每次喷淋时喷淋液的质量与发酵原料和接种物总质量的比为(0.1～0.5)：1；依次启动所述干法厌氧发酵反应器，相邻干法厌氧发酵反应器的启动时间间隔为7～14天。本专利技术提供序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的装置，包括渗滤液收集罐和串联设置的3～4个干法厌氧发酵反应器。在本专利技术中，所述渗滤液收集罐的体积为所述3～4个干法厌氧发酵反应器的总体积的1/3～1/5。在本专利技术中，所述干法厌氧发酵反应器优选为申请号为201711258135.8的专利中公开的装置。在本专利技术中，所述干法厌氧发酵反应器之间具体的串联方式根据本领域技术人员熟知的方式设置即可。本专利技术对于所述渗滤液收集罐没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的渗滤液收集罐即可。在本专利技术中，所述渗滤液收集罐优选建于地下或半地下，并通过管道与所述干法厌氧发酵反应器连通，收集干法厌氧发酵反应器中产生的渗滤液。本专利技术提供发酵原料、接种物和喷淋液原料；所述发酵原料包括秸秆和畜禽粪便经固液分离所得干清粪；所述接种物为干法厌氧发酵所得沼渣；所述喷淋液原料包括干法厌氧发酵所得渗滤液和畜禽粪便经固液分离所得污水。在本专利技术中，所述秸秆优选包括玉米秸秆和/或水稻秸秆。在本专利技术中，所述畜禽粪便优选包括牛粪和/或猪粪。在本专利技术中，所述畜禽粪便经固液分离后得到干清粪和污水；所述干清粪与秸秆混合后作为发酵原料，所述污水与干法厌氧发酵所得渗滤液混合后作为喷淋液原料。本专利技术对于所述固液分离没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的固液分离方式、能够得到干清粪和污水即可。本专利技术对于所述秸秆和畜禽粪便的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的来源的秸秆和畜禽粪便即可。本专利技术以农业废弃物——秸秆和畜禽粪便为原料，采用序批式干法厌氧发酵方法生产沼气，充分利用了废弃资源，产气效率高且产气稳定性好。在本专利技术中，以干重计，所述发酵原料中秸秆和干清粪的质量比优选为(0.4～2.5)：1，更优选为(0.6～1.5)：1。在本专利技术中，所述接种物为干法厌氧发酵所得沼渣，所述接种物的固含率优选≥20％，更优选为25～40％。本专利技术中干法厌氧发酵所得沼渣无需其它处理，可以直接作为接种物使用，降低了生产成本，且有利于提高体系的固含率，避免了常规方法中采用沼液或者湿法厌氧发酵出料的浓缩污泥作为接种物而导致的体系含固率低或需要进行浓缩而增加了生产成本的问题。在本专利技术的实施例中，在初始运行时具体是采用湿法厌氧发酵出料的浓缩污泥或牛粪作为接种物，以使干法厌氧发酵顺利启动；当所述干法厌氧发酵启动后产生沼渣，再采用所述沼渣作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法，包括以下步骤：提供序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的装置，包括渗滤液收集罐和串联设置的3～4个干法厌氧发酵反应器；提供发酵原料、接种物和喷淋液原料；所述发酵原料包括秸秆和畜禽粪便经固液分离所得干清粪；所述接种物为干法厌氧发酵所得沼渣；所述喷淋液原料包括干法厌氧发酵所得渗滤液和畜禽粪便经固液分离所得污水；将所述喷淋液原料置于渗滤液收集罐中进行湿法厌氧发酵，得到喷淋液；将所述发酵原料和接种物置于干法厌氧发酵反应器中，在喷淋液喷淋条件下进行干法厌氧发酵，得到沼渣、渗滤液和沼气；所述干法厌氧发酵的操作参数包括：发酵温度为38～42℃；喷淋次数为1～8次/天，以湿重计，每次喷淋时喷淋液的质量与发酵原料和接种物总质量的比为(0.1～0.5)：1；依次启动所述干法厌氧发酵反应器，相邻干法厌氧发酵反应器的启动时间间隔为7～14天。

【技术特征摘要】
1.一种序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的方法，包括以下步骤：提供序批式启动干法厌氧发酵生产沼气的装置，包括渗滤液收集罐和串联设置的3～4个干法厌氧发酵反应器；提供发酵原料、接种物和喷淋液原料；所述发酵原料包括秸秆和畜禽粪便经固液分离所得干清粪；所述接种物为干法厌氧发酵所得沼渣；所述喷淋液原料包括干法厌氧发酵所得渗滤液和畜禽粪便经固液分离所得污水；将所述喷淋液原料置于渗滤液收集罐中进行湿法厌氧发酵，得到喷淋液；将所述发酵原料和接种物置于干法厌氧发酵反应器中，在喷淋液喷淋条件下进行干法厌氧发酵，得到沼渣、渗滤液和沼气；所述干法厌氧发酵的操作参数包括：发酵温度为38～42℃；喷淋次数为1～8次/天，以湿重计，每次喷淋时喷淋液的质量与发酵原料和接种物总质量的比为(0.1～0.5)：1；依次启动所述干法厌氧发酵反应器，相邻干法厌氧发酵反应器的启动时间间隔为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立欣，冯晶，于佳动，罗娟，黄开明，
申请(专利权)人：农业部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11