專利名稱：利用射流攪拌技術(shù)發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用有機(jī)廢物發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，屬于廢物資源化生產(chǎn)生物質(zhì)能領(lǐng)域。屬于有機(jī)廢物資源化生產(chǎn)生物質(zhì)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用有機(jī)廢物厭氧發(fā) 酵生產(chǎn)沼氣，不僅能有效解決環(huán)境污染問題，而且可生產(chǎn)沼氣生物質(zhì)能源，是解決能源和環(huán)境問題的有效途徑之一。目前，利用有機(jī)廢物生產(chǎn)沼氣最常用的厭氧消化裝置是全混合式發(fā)酵罐。全混合式發(fā)酵罐最大的優(yōu)點(diǎn)是適用于高濃度和含有大量懸浮固體的原料，不受原料性質(zhì)的限制。 本發(fā)明采用全混合 式發(fā)酵罐，攪拌對全混合式發(fā)酵罐沼氣發(fā)酵所起重要的作用，可使新料液與發(fā)酵液混合均勻，使原料基質(zhì)與發(fā)酵液中微生物充分接觸，促進(jìn)生化反應(yīng)速度；可使固體物質(zhì)在料液中分散、懸浮，增強(qiáng)其與微生物的接觸面，促進(jìn)固體物質(zhì)的消化降解，同時還可避免發(fā)酵液結(jié)殼；消減發(fā)酵液濃度和溫度的不均勻現(xiàn)象。通常全混合式發(fā)酵罐攪拌方式有機(jī)械攪拌、發(fā)酵液回流攪拌和沼氣回流攪拌。發(fā)酵罐采用攪拌機(jī)攪拌，在發(fā)酵器內(nèi)安裝機(jī)械攪拌機(jī)，在密閉的容器內(nèi)裝有傳動機(jī)械，檢修很困難；尤其是在大型容器內(nèi)攪拌不均勻， 固體原料與發(fā)酵菌團(tuán)接觸不良，發(fā)酵很難達(dá)到預(yù)定效果，產(chǎn)氣率不理想；且機(jī)械攪拌功率消耗大。僅沼氣回流方式攪拌，需沼氣壓縮機(jī)壓送回流，存在回流氣體管易堵塞、攪拌不均勻的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用射流攪拌器，同時實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液回流攪拌和沼氣攪拌，能耗小，沼氣中二氧化碳的吸入，可能使氫分壓降低，從而大大加速甲烷化進(jìn)程，能明顯提高產(chǎn)氣量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于將畜禽糞便、村落有機(jī)廢棄物、青飼或有機(jī)廢水等原料，利用射流回流攪拌技術(shù)，厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化為沼氣，提高沼氣轉(zhuǎn)化效果，以達(dá)到廢物資源化生產(chǎn)可再生能源的目的。本發(fā)明射流回流攪拌發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法由通過原料加料系統(tǒng)、太陽能加熱系統(tǒng)、射流攪拌循環(huán)回流系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫裝置與安全水封裝置等來實(shí)現(xiàn)。具體含有以下四個步驟第一步加料將原料依次經(jīng)過粗格柵、細(xì)格柵，調(diào)節(jié)池配制原料，泵送入?yún)捬醢l(fā)酵罐；第二步，射流攪拌發(fā)酵液回流原料和發(fā)酵罐底發(fā)酵液用泵抽出送往射流器，同時吸入灌頂及其儲氣袋中的沼氣，與原料液在射流器喉管充分混合，然后均勻地分布在整個發(fā)酵罐截面上；第三步，太陽能加熱射流回流攪拌同時，利用太陽能集熱成65 75°C的熱水加熱混合發(fā)酵液，使發(fā)酵溫度維持在中溫即33 37°C )或高溫即52 58°C，發(fā)酵周期為 10 20天；第四步脫硫發(fā)酵罐內(nèi)生產(chǎn)的沼氣，經(jīng)脫硫器脫除H2S,輸送至用戶。
所述原料包括畜禽糞便、村落有機(jī)廢棄物、青飼或有機(jī)廢水。所述射流攪拌器內(nèi)設(shè)有氣體管道與發(fā)酵罐罐頂相連，罐底進(jìn)料管與射流器相連， 使原料、發(fā)酵液和罐頂回流沼氣在射流器喉管充分混合。厭氧發(fā)酵罐是由一個或兩個以上厭氧發(fā)酵罐構(gòu)成一級或多級串聯(lián)階梯式發(fā)酵罐， 每個設(shè)有進(jìn)料管和排氣管，進(jìn)料管將各罐依次相連，沼氣排氣管匯集至儲氣袋。 對沼氣采用過濾器脫塵，采用氧化鐵脫硫劑或活性炭脫硫。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是(1).適合高、低濃度有機(jī)廢物或廢水等發(fā)酵原料TS 2 10%。傳質(zhì)效果好，容積負(fù)荷高；(2).能耗小，與機(jī)械攪拌相比，節(jié)能20%以上。(3).工期短，低成本，占地面積小。(4).射流器結(jié)構(gòu)簡單，可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，工作可靠，發(fā)酵罐內(nèi)部無傳動設(shè)備，無需維修。運(yùn)行能耗小。且因沼氣中二氧化碳的吸入，可使發(fā)酵體系氫分壓降低，從而大大加速甲烷化進(jìn)程，顯著提高甲烷產(chǎn)氣量及含量。(5).產(chǎn)氣率高，比傳統(tǒng)沼氣生產(chǎn)工藝提高20%以上。(6).消除污染源，環(huán)境效益顯著。


下面結(jié)合附圖以實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。圖1是本發(fā)明的射流攪拌回流技術(shù)生產(chǎn)沼氣流程方框圖。圖2是本發(fā)明的射流回流攪拌生產(chǎn)沼氣流程示意圖。圖3是本發(fā)明的二級發(fā)酵射流回流攪拌沼氣發(fā)酵工藝流程方框圖。圖2中，1.太陽能；2.熱水箱；3.熱水換熱器；4.射流器；5.厭氧發(fā)酵罐；6.過濾器；7.脫硫器；8.循環(huán)泵；9.進(jìn)料泵；10.調(diào)節(jié)池。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明依次經(jīng)歷以下四個步驟第一步加料將原料依次經(jīng)過粗格柵、細(xì)格柵，調(diào)節(jié)池配制原料，泵送入?yún)捬醢l(fā)酵罐。第二步射流攪拌發(fā)酵液回流原料和發(fā)酵罐底發(fā)酵液用泵抽出送往射流器，同時吸入灌頂及其儲氣袋中的沼氣，與原料液在射流器喉管充分混合，然后均勻地分布在整個發(fā)酵罐截面上。第三步太陽能加熱射流回流攪拌同時，利用太陽能集熱成65 75°C的熱水加熱混合發(fā)酵液，使發(fā)酵溫度維持在中溫(33 37°C)或高溫(52 58°C)，為中溫沼氣發(fā)酵或高溫沼氣發(fā)酵提供適宜溫度，發(fā)酵周期為10 20天。第四步脫硫發(fā)酵罐內(nèi)生產(chǎn)的沼氣，經(jīng)脫硫器脫除H2S,輸送至用戶。實(shí)施例1以20m3發(fā)酵罐的射流回流攪拌沼氣發(fā)酵為例。處理能力單一或混合畜禽糞便400 800kg/日；發(fā)酵TS :5 8% ；發(fā)酵溫度33 37°C ；發(fā)酵周期10 20天；產(chǎn)氣量20 40m3/日。將養(yǎng)殖廢物如牛糞、豬糞、雞糞等依次經(jīng)過粗格柵、細(xì)格柵，用發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵液或自來水在調(diào)節(jié)池(10)配制成發(fā)酵原料，進(jìn)料濃度控制在5 8%，用進(jìn)料泵(9)送入?yún)捬醢l(fā)酵罐(5)。原料和發(fā)酵罐底發(fā)酵液用循環(huán)泵(8)抽出送往射流器(4)，并吸入沼氣，在射流器喉管充分混合。同時，將65 75°C的太陽能熱水(1，2)通過換熱器(3)加熱混合后 的發(fā)酵液，使發(fā)酵溫度維持在33 37°C，經(jīng)加熱、混合的發(fā)酵液加入發(fā)酵罐(5)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。沼氣經(jīng)過濾器(6)和脫塵脫硫器(7)脫除H2S,輸送至用戶。實(shí)施例2以IOOm3發(fā)酵罐二級發(fā)酵的射流回流攪拌沼氣發(fā)酵為例。處理能力畜禽糞便、青飼等10 15t/日，發(fā)酵TS :6 10% ；發(fā)酵溫度33 370C ；發(fā)酵周期10 20天；產(chǎn)氣量200 350m3/日。養(yǎng)殖場糞水通過排水溝自流到預(yù)處理池或用糞車從遠(yuǎn)處收集的糞便倒入預(yù)處理池，在調(diào)節(jié)池(10)用厭氧發(fā)酵后的沼水或自來水進(jìn)行調(diào)配，保持水平衡，進(jìn)料濃度控制在 6 10%，調(diào)節(jié)池(10)前依次設(shè)置有機(jī)械格柵，調(diào)配后糞水經(jīng)過一機(jī)械格柵，將糞水中的草或其它雜物清除，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi)，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有上水泵(9)，定量地將料液泵入一級發(fā)酵罐和二級發(fā)酵罐(5)。在糞水原料管道上設(shè)置套管換熱器(3)與來自熱水箱(2)的熱水進(jìn)行熱交換，使厭氧發(fā)酵罐內(nèi)的溫度控制在35°C左右?？商砑忧噘A料等原料，用切碎機(jī)切碎至Icm以下，用料斗和提升機(jī)提至喂料機(jī)，用喂料機(jī)加入一級發(fā)酵罐內(nèi)，參與發(fā)酵。用循環(huán)泵(8)將由上水泵送來的料液和發(fā)酵罐底部抽出的發(fā)酵液經(jīng)循環(huán)泵混合后送往射流混合器，射流混合器又將罐頂儲存的沼氣吸入，一并送往發(fā)酵罐底部分布器中， 均勻地將混合料液分布在整個發(fā)酵罐截面上。產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入發(fā)酵罐頂部柔性雙膜貯氣罐中，由雙膜貯氣罐自身控制系統(tǒng)控制蒸汽壓力2 3kpa。經(jīng)過濾器(6)和脫塵脫硫器(7) 脫除H2S,生產(chǎn)成沼氣。
權(quán)利要求
1.一種射流回流攪拌發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征是通過原料加料系統(tǒng)、太陽能加熱系統(tǒng)、射流攪拌循環(huán)回流系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵罐、脫硫裝置與安全水封裝置來實(shí)現(xiàn)，具體含有以下四個步驟第一步加料將原料依次經(jīng)過粗格柵、細(xì)格柵，調(diào)節(jié)池配制原料，泵送入?yún)捬醢l(fā)酵罐；第二步，射流攪拌發(fā)酵液回流原料和發(fā)酵罐底發(fā)酵液用泵抽出送往射流器，同時吸入灌頂及其儲氣袋中的沼氣，與原料液在射流器喉管充分混合，然后均勻地分布在整個發(fā)酵罐截面上；第三步，太陽能加熱射流回流攪拌同時，利用太陽能集熱成65 75°C的熱水加熱混合發(fā)酵液，使發(fā)酵溫度維持在中溫即33 37°C )或高溫即52 58°C，發(fā)酵周期為10 20 天；第四步脫硫發(fā)酵罐內(nèi)生產(chǎn)的沼氣，經(jīng)脫硫器脫除壓3，輸送至用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射流攪拌發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征是所述原料包括畜禽糞便、村落有機(jī)廢棄物、青飼或有機(jī)廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射流回流攪拌發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征是所述射流攪拌器內(nèi)設(shè)有氣體管道與發(fā)酵罐罐頂相連，罐底進(jìn)料管與射流器相連，使原料、發(fā)酵液和罐頂回流沼氣在射流器喉管充分混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射流回流攪拌發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征是厭氧發(fā)酵罐是由一個或兩個以上厭氧發(fā)酵罐構(gòu)成一級或多級串聯(lián)階梯式發(fā)酵罐，每個設(shè)有進(jìn)料管和排氣管，進(jìn)料管將各罐依次相連，沼氣排氣管匯集至儲氣袋。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的射流回流攪拌發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征是對沼氣采用過濾器脫塵，采用氧化鐵脫硫劑或活性炭脫硫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用有機(jī)廢物發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，屬于廢物資源化生產(chǎn)生物質(zhì)能領(lǐng)域。屬于有機(jī)廢物資源化生產(chǎn)生物質(zhì)能領(lǐng)域。本發(fā)明就將畜禽糞便、村落有機(jī)廢棄物、青飼或有機(jī)廢水等加入發(fā)酵罐厭氧消化，利用射流器攪拌回流混合技術(shù)，將原料和發(fā)酵罐底發(fā)酵液用泵抽出送往射流器，同時吸入發(fā)酵罐頂部儲存的沼氣，與原料液在射流器喉管充分混合，均勻地分布在整個發(fā)酵罐截面上，原料基質(zhì)與發(fā)酵液中微生物接觸面經(jīng)多次更新和接觸，提高生化反應(yīng)速度，且有利于沼氣中二氧化碳被還原產(chǎn)生甲烷，提高沼氣生產(chǎn)效果。本發(fā)明工藝簡單、設(shè)備易加工可標(biāo)準(zhǔn)化，適用于城市、農(nóng)村有機(jī)固體廢棄物和有機(jī)廢水等資源化利用。
文檔編號C02F11/04GK102154372SQ201010595649
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者馮輝, 寧平, 殷在飛, 熊向峰, 瞿廣飛 申請人:昆明理工大學(xué)