本发明涉及本发明属于固体废物处理技术领域，尤其涉及一种中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的方法及系统。
背景技术：
中药生产是我国传统且特有的一种工业，截至2015年，我国已有中药企业有1636家，占医药行业总数的32％。中药在生产过程中经过煎煮和发酵等工艺以提取制药成分，最终会产生大量药渣，我国每年药渣产生量超过3000万吨。
中药渣主要具有以下特点：1、含水率高，一般在70％以上；2、有机质含量高，富含n、p、k等无机营养元素；3、主要成分为纤维素、半纤维素和木质素等不易降解和难降解的大分子有机物。早期国内中药渣处置方法主要为简易堆放和填埋，但堆放过程中由于雨水淋溶，易引起周边地表水、地下水及土壤污染。另外，中药渣一般为含水率较高的生物质物料，易腐烂、且腐烂过程中会释放大量vocs，造成大气污染。近几年，中药渣的处理方法逐渐拓展为土地利用、焚烧、热解和厌氧消化等方法。中药渣虽然富含n、p、k等营养元素，但土地利用需经过破碎、脱水、杀菌等步骤，且药物残留可能为农作物及人体带来安全问题；若采用焚烧和热解等热处理方式处理处置，需要经过脱水和干化过程，能耗较高，且焚烧过程中会产生sox和nox等污染物。厌氧消化技术是药渣中有机物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被转化为甲烷和二氧化碳的过程，而药渣中纤维素和半纤维素为难降解物质，直接厌氧消化的周期较长。
综上所述，若废药渣的资源化、无害化和减量化，需要进一步开发科学有效的处理方法和系统。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的方法及系统。
为达到上述目的，本发明一种中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)对中药渣进行破碎处理，获得一定粒径的中药渣颗粒；
步骤(2)利用水热反应器对获得的中药渣颗粒水热处理，获得水解产物及剩余药渣；
步骤(3)利用厌氧消化反应器对水解产物和剩余药渣进行厌氧消化处理，获得沼气。
进一步地，所述步骤(1)中中药渣颗粒的粒径范围为10-150mm。
进一步地，所述步骤(2)中进行水热处理时，以0.15～2.5℃/s的升温速率升至60～270℃，并保持10～30min；
在进行水热处理时，水热反应器的工作压力范围为0.4～1.6mpa。
进一步地，还包括对中药渣颗粒进行强力搅拌处理，以使中药渣均质化。
进一步地，水热处理后还包括对中药渣进行换热处理以使中药渣降温至20～25℃。
进一步地，进行厌氧消化处理时，厌氧消化温度为30～40℃，停留时间为12～20d，碳源保证满足c/n为20:1～30:1，ph为7～8。
本发明中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的方法，利用水在一定的高温高压条件下具有的高反应活性，将中药渣中含量较高且难降解的纤维素、半纤维素等大分子有机质水解，并转化为易降解的水溶产物。通过对中药渣进行水热处理，能改善中药渣厌氧消化性能，缩短厌氧消化的水力停留时间，提高中药渣的有机负荷，最终提高沼气产生速率和产生量。
为达上述目的，本发明一种中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的系统，包括破碎机、混料机、水热反应器和厌氧消化反应器；所述破碎机用于对中药渣进行破碎处理，所述破碎机的出料口通过皮带输送机与所述混料机的进料口连通，所述混料机的出料口通过皮带输送机与所述水热反应器的进料口连通，所述水热反应器的出料口与所述消化厌氧反应器的进料口连通。
进一步地，还包括双膜储气柜，所述双膜储气柜的进气管通过气体输送管与厌氧消化反应器的出气口连通。
进一步地，还包括脱水装置和脱硫装置以及发电机组，所述双膜储气柜的出气口通过管道依次与脱水装置进气口连通，所述脱水装置的出气口通过管道与脱硫装置的进气口连通，所述脱硫装置的出气口与发电机组的进气口连通。
进一步地，还包括除臭装置，混料机盛装筒的侧壁上设置有排气口，所述除臭装置的进气口与所述排气口连通。
进一步地，所述水热反应器的出气口处设置有泄压阀。
本发明中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的系统处理效率高，设备体积小，本发明避免了干化工艺中的潜热损失，可最大程度实现中药渣的资源化利用。
具体实施方式
实施例1
本实施例中提供一种中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的方法，包括如下步骤：步骤(1)对中药渣进行破碎处理，获得粒径范围为10-150mm的中药渣颗粒；再将中药渣颗粒经皮带输送机送入混料槽中，在强力搅拌下将物料均质化；
步骤(2)利用水热反应器对均质化后的中药渣进行水热处理，获得水解产物及剩余药渣；水热处理时，以0.15～2.5℃/s的升温速率升至60～270℃，并保持10～30min；在进行水热处理时，还包括向水热反应器中通入高压蒸汽以提高水热反应器工作压力至1.6mpa；
步骤(3)利用厌氧消化反应器对水解产物和剩余药渣进行厌氧消化处理，获得甲烷；进行厌氧消化处理时，厌氧消化温度为30～40℃，停留时间为12～20d，碳源保证满足c/n为20:1～30:1，ph为7～8。
具体的，还包括对水热处理后还包括对中药渣进行换热处理，以使中药渣降温至20～25℃。
本发明中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的方法，利用水在一定的高温高压条件下具有的高反应活性，将中药渣中含量较高且难降解的纤维素、半纤维素等大分子有机质水解，并转化为易降解的水溶产物。通过对中药渣进行水热处理，能改善中药渣厌氧消化性能，缩短厌氧消化的水力停留时间，提高中药渣的有机负荷，最终提高沼气的产生速率和产生量。
实施例3
本实施例提供一种中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的系统，包括破碎机、混料机、水热反应器、厌氧消化反应器、双膜储气柜、脱水装置、脱硫装置以及发电机组；破碎机用于对中药渣进行破碎处理，所述破碎机的出料口通过皮带输送机与所述混料机的进料口连通，所述混料机的出料口通过皮带输送机与所述水热反应器的进料口连通，所述水热反应器的出料口与所述消化厌氧反应器的进料口连通。
其中，双膜储气柜的进气管通过气体输送管与厌氧消化反应器的出气口连通。双膜储气柜的出气口通过管道依次与脱水装置进气口连通，所述脱水装置的出气口通过管道与脱硫装置的进气口连通，所述脱硫装置的出气口与发电机组的进气口连通。
较佳的，本实施例中还包括除臭装置，混料机盛装筒的侧壁上设置有排气口，所述除臭装置的进气口与所述排气口连通。
本实施例中水热反应器的出气口出设置有泄压阀。通过设置的泄压阀，水热处理反应预定时间时阀门打开，中药渣因为压力骤降而体积迅速膨胀，细胞内的水蒸气使细胞壁爆裂，同时释放有机质，水热处理后中药渣经热交换器后进一步降温至20～25℃。
本实施例，中药渣经水热反应器和厌氧消化反应器的处理后，药渣中有机质在微生物作用下转化为甲烷、二氧化碳、硫化氢和水分，经过脱水装置将其中水分去除，再经脱硫装置将其中硫化氢去除，最终输送至双膜储气柜中贮存。
本发明中药渣水热处理联合厌氧消化产甲烷的系统处理效率高，设备体积小，本发明避免了干化工艺中的潜热损失，可最大程度实现中药渣的资源化利用。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。