一种生物质沼气制备装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于生物质沼气制备技术领域，具体涉及一种生物质沼气制备装置及制备方法。该装置包括前置水解舱及后端厌氧发酵装置；该技术将厌氧发酵的水解、产酸、产甲烷三个过程当中的水解过程置于前置水解舱中单独进行处理，将不易于泵送的大颗粒固体发酵物放置于水解舱内，通过顶部喷洒富有水解菌的沼液，对固体发酵物进行水解洗涤；同时，该技术的厌氧发酵装置采用底部泵送进料，顶部溢流出料，沼液循环利用的方式，精确的保证了厌氧发酵装置系统的稳定并解决了现有厌氧发酵技术对原水及后期沼液的处理问题。另外，本发明专利技术还采用了供氧孔板给发酵菌直接供氧的方式，提供了发酵菌的繁殖与活性，避免了发酵系统酸化的风险，提高了发酵效率。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质沼气制备装置及制备方法
本专利技术属于生物质沼气制备
，具体涉及一种生物质沼气制备装置及制备方法。
技术介绍
沼气，主要成分为甲烷，是人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物质，在隔绝空气(还原条件)，并在适宜的温度、pH条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体，沼气属于二次能源，并且是可再生能源。农林废物和养殖废弃物在农村地区来源广泛，有效利用这些可再生资源将能够有效缓解能源短缺的问题。在现有技术中，厌氧发酵由于其建设成本低、不会造成二次污染等优点逐渐被人们所选用，利用农林废物和养殖废弃物作为主要发酵原料以制取沼气是一种有效利用途径，但是，现有的厌氧发酵技术有其致命的缺点；一，发酵周期长，一个厌氧发酵周期基本都在30天左右；二，厌氧发酵对废弃物具有选择性，现有技术只能处理液体物料，对于大直径、大颗粒的固体原料无法处理；三，现有厌氧发酵技术对原水量的要求较大，且发酵后产生大量的沼液无处排放；四、农林废物中速效养分低，纤维素/木质素含量高，因此农林废物在发酵池内存在降解量低，难以实现材料的充分利用；五、现有的厌氧发酵一般为了避免体系内部酸化，会设置搅拌机构，从而保证体系均一，但是，专利技术人发现，厌氧发酵体系中物料和发酵菌的分布是有梯度的，如果能够充分利用该特点将能够有效提高发酵效率。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的固体生物质发酵周期长、原水需求量大、沼液排放量大以及未能充分利用发酵体系自身物料分布特点、发酵效率低等缺陷，从而提供一种生物质沼气制备装置及制备方法。为此，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种生物质沼气制备装置，包括：前置水解舱，内部设置有筛板，顶部设置有喷洒装置，底部设置有液相出口；厌氧发酵装置，下部设置有液相进口，与所述液相出口连通；所述厌氧发酵装置内的下部设置有供氧孔板，与微氧仪连通；侧壁上设置有溢流管道，与所述喷洒装置连通；顶部设置有沼气管道。可选的，所述溢流管道的位置高于所述喷洒装置。可选的，所述液相出口与所述液相进口之间设置有输送泵。可选的，所述筛板的孔径为1.5－2.5mm。可选的，所述筛板的开孔率为20－25％。可选的，所述前置水解舱上还设置有水解菌补充管路。可选的，所述厌氧发酵装置上设置有发酵菌补充管路。可选的，所述厌氧发酵装置的上部还设置有沼液补充管路。本专利技术还提供一种生物质沼气的制备方法，包括如下步骤：将固体生物质原料在水解菌存在下进行水解反应，生成固相和液相水解产物；所得液相水解产物进入厌氧发酵装置进行厌氧发酵，厌氧发酵过程中向厌氧发酵装置内通入微量氧气，生成生物质沼气和沼液，所述沼液循环至水解反应步骤喷洒至固体生物质原料表面；且，所述液相水解产物的进口位于厌氧发酵装置的下部，所述沼液的出口位于厌氧发酵装置的上部。可选的，所述水解菌为纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质水解菌中的至少一种；以固体生物原料为基准，所述水解菌的用量为0.3－0.5mg/t。可选的，所述微量氧气的流量为500－600mL/小时。可选的，所述厌氧发酵的温度为40－41℃。可选的，在厌氧发酵过程中加入产酸菌和甲烷菌中的至少一种；所述产酸菌为细菌胞外酶；以沼液为基准，所述产酸菌的用量为0.5－0.8mg/t，所述甲烷菌的用量为0.2－0.3mg/t。可选的，所述液相水解产物进入厌氧发酵装置的流量为150－200kg/小时；循环至水解步骤的沼液流量为130－170kg/小时。可选的，采用本专利技术上述提供的生物质沼气制备装置。对于水解菌、发酵菌(产酸菌和甲烷菌)均为本领域常用的菌种类别，如果体系自身菌种的数量能够满足水解和发酵要求，则无需额外补充；当不能满足工艺生产要求时，会按照上述的添加标准进行补充。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的生物质沼气制备装置，包括：前置水解舱，内部设置有筛板，顶部设置有喷洒装置，底部设置有液相出口；厌氧发酵装置，下部设置有液相进口，与所述液相出口连通；所述厌氧发酵装置内的下部设置有供氧孔板，与微氧仪连通；侧壁上设置有溢流管道，与所述喷洒装置连通；顶部设置有沼气管道。该装置通过设置前置水解舱的方式解决了大颗粒、大直径固体原料的问题；前置水解舱单独设置，由于没有发酵菌的影响，水解菌快速繁殖，且附着在固体发酵物表面，直接对固体发酵物进行水解作用，在水解酶作用下，转化产生单糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油；水解后的有机物随着喷洒液的流动洗涤作用进入沼液以便用于后续厌氧发酵产气，缩短了水解时间。所述厌氧发酵装置的液相进口设置在下部、上部设置溢流管道，在厌氧发酵装置内的下部设置有供氧孔板，如此设置，水解液相产物经厌氧发酵装置底部进入，随着厌氧发酵的进行已经后续沼液的进入，整个厌氧发酵装置从下往上有机物和发酵菌浓度逐渐下降，越接近于底部的有机物和发酵菌越丰富，越接近于顶部有机物和发酵菌越稀少，通过安装于厌氧发酵装置内下部的供氧孔板向发酵菌富集区域提供用以发酵菌生存和繁殖的微量氧气，通过该技术充分利用发酵体系自身物料分布特点，可大幅提高发酵菌的活跃性和数量，发酵菌能够得到充分利用，提高发酵效率和发酵产气率；同时，通过该技术可避免厌氧发酵过程中由于有机物不能到快速发酵而局部富集，最终使整个发酵系统酸化，且注入发酵系统中的微量氧气，不足以破坏发酵过程的厌氧环境。另外，溢流管道的设置，能够实现沼液循环利用，解决了原水需求及发酵后沼液难排的问题。本专利技术提供的生物质沼气制备装置，所述溢流管道的位置高于所述喷洒装置。由于该设计中的厌氧发酵装置顶部溢流口在物理位置上远高于前置水解舱顶部的喷洒装置，上述排出的沼液由于重力作用流回前置水解舱，经顶部的喷洒装置对舱内的固体发酵物进行喷洒、水解和洗涤，无需借助外部动力，节省能耗。本专利技术提供的生物质沼气制备装置，所述液相出口与所述液相进口之间设置有输送泵。如此能够实现小流量、柔性软启动的输送方式，达到不断更换厌氧发酵装置内的发酵原料的同时不引起厌氧发酵装置内的震动和内部流动，破坏发酵系统的分层结构。本专利技术提供的生物质沼气制备装置，所述前置水解舱上还设置有水解菌补充管路；所述厌氧发酵装置上设置有发酵菌补充管路。如此设置，可以在体系内菌种数量不足时，提供有效的额外补充，从而保证装置的高效运转。本专利技术提供的生物质沼气制备装置，所述厌氧发酵装置的上部还设置有沼液补充管路。由于厌氧发酵沼气的生成以及沼气带走部分水分，会使得整个系统的沼液数量下降，通过安装于厌氧发酵装置上部的沼液补充管道，可以对发酵系统补充液体，补充液可以是富含有机物的养殖污水也可以是清水。本专利技术提供的生物质沼气的制备方法，包括如下步骤：将固体生物质原料在水解菌存在下进行水解反应，生成固相和液相水解产物；所得液相水解产物进入厌氧发酵装置进行厌氧发酵，厌氧发酵过程中向厌氧发酵装置内通入微量氧气，生成生物质沼气和沼液，所述沼液循环至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质沼气制备装置，其特征在于，包括：/n前置水解舱，内部设置有筛板，顶部设置有喷洒装置，底部设置有液相出口；/n厌氧发酵装置，下部设置有液相进口，与所述液相出口连通；所述厌氧发酵装置内的下部设置有供氧孔板，与微氧仪连通；侧壁上设置有溢流管道，与所述喷洒装置连通；顶部设置有沼气管道。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质沼气制备装置，其特征在于，包括：
前置水解舱，内部设置有筛板，顶部设置有喷洒装置，底部设置有液相出口；
厌氧发酵装置，下部设置有液相进口，与所述液相出口连通；所述厌氧发酵装置内的下部设置有供氧孔板，与微氧仪连通；侧壁上设置有溢流管道，与所述喷洒装置连通；顶部设置有沼气管道。


2.根据权利要求1所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述溢流管道的位置高于所述喷洒装置。


3.根据权利要求1所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述液相出口与所述液相进口之间设置有输送泵。


4.根据权利要求1所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述筛板的孔径为1.5－2.5mm。


5.根据权利要求4所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述筛板的开孔率为20－25％。


6.根据权利要求1－5任一项所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述前置水解舱上还设置有水解菌补充管路。


7.根据权利要求6所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述厌氧发酵装置上设置有发酵菌补充管路。


8.根据权利要求1－5任一项所述的生物质沼气制备装置，其特征在于，所述厌氧发酵装置的上部还设置有沼液补充管路。


9.一种生物质沼气的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将固体生物质原料在水解菌存在下进行水解反应，生成固相和液相水解产物；
所得液相水解产物进入厌氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘宁，陈祎，马宗虎，冯冰，傅国志，陈冠英，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，华电中光新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11