一种两相厌氧发酵产沼气方法
【专利摘要】本发明公开了一种以秸秆和餐厨垃圾为原料的两相厌氧发酵产沼气方法，本发明的方法通过将秸秆与餐厨垃圾以合适的配比进行混合，解除单一物料产生的抑制，从而促进两相共同发酵，本发明通过在产气相中设置填料和调节产气相中水力停留时间，进而大大提高了产气量和相分离的效果。本发明的方法在解决了单相厌氧出现的反应器浮渣、结壳以及沼液排放量大的问题的同时，还大大提高了物料的水解酸化效率和产气效率，本发明方法特别适合农村区域面积广、秸秆产生地区分散的现状，具有较好的应用前景。
【专利说明】一种两相厌氧发酵产沼气方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以秸杆和餐厨垃圾为原料的两相厌氧发酵产沼气方法，属于环境工程和能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，随着生活水平的提高，城乡一体化建设进程的加快，电能、化石能等商品能源成为农村地区的主要使用能源，造成了大量的农作物秸杆废弃在田间地头被付之一炬。秸杆焚烧危害巨大，譬如:(1)秸杆经不完全燃烧会产生大量氮氧化物、二氧化硫以及可吸入颗粒物等危害人民群众身体健康的物质；(2)这样不加任何措施的焚烧容易引发火灾，威胁人民群众生命财产安全；(3)秸杆焚烧产生大量烟雾，使能见度大大降低，严重干扰交通运输，影响交通安全；(4)造成能源使用效率低，浪费资源。将秸杆进行厌氧发酵产沼气，一方面可以解决农村地区环境污染问题，另一方面也可产生清洁能源沼气，既满足了环境保护的需要，又可以避免资源浪费，实现环保、能源、资源再利用综合效益。餐厨垃圾和秸杆都是具有较高的产气潜力，而且都是难处理的农村有机废弃物，单一的秸杆厌氧处理发酵周期长且C/N比较高，单一的餐厨垃圾厌氧发酵不稳定而且极易发生酸化抑制。
[0003]目前，秸杆厌氧发酵产沼气反应器主要有单相厌氧发酵反应器和两相厌氧发酵反应器。单相厌氧发酵反应器是将沼气发酵原料投入到一个装置中，是沼气发酵的产酸和产甲烷阶段合二为一，在同一装置中自行调节完成。单相厌氧发酵反应器结构简单，基建投资较低，对人员和设备要求不高，但是产气效率较低。
[0004]两相厌氧发酵反应器是在两个独立的发酵装置进行产酸阶段和产气阶段，为产酸菌和产甲烷菌提供各自所需的最佳条件，避免了单相厌氧发酵工艺微生物之间和环境对微生物的抑制作用，两相厌氧发酵反应器比单相厌氧发酵反应器更能充分发挥微生物的活性，提高处理效果，但是工`艺构造运行复杂，投资也比单相厌氧厌氧发酵反应器高很多，对人员和设备的要求也较高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种以秸杆和餐厨垃圾为原料的两相厌氧发酵产沼气方法，本发明的方法通过将秸杆与餐厨垃圾以合适的配比进行混合，解除单一物料产生的抑制，从而共同促进两相发酵。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:
一种两相厌氧发酵产沼气方法，包括如下步骤:
步骤1，将干物质量比为3:1的秸杆与餐厨垃圾混合完全后置于水解酸化装置中；步骤2，将发酵液喷淋在步骤I的混合物料上，混合物料在发酵液的作用下，转化为有机酸；
步骤3，步骤2溶出的有机酸随着循环液流入发酵产气装置中，有机酸在产甲烷菌的作用下产生沼气；其中，循环液流量与混合物料的干物质量比为416.7gTS/L*d ；步骤4，经步骤3反应后剩余的有机酸随着循环液返回水解酸化装置中。
[0007]作为优选，步骤I中，所述混合物料的换料周期为28-31天。
[0008]作为优选，步骤I中，所述秸杆粒径为5mm。
[0009]作为优选，步骤2中，所述发酵液中含有纤维素分解菌和蛋白质水解菌。
[0010]作为优选，步骤3中，所述有机酸在发酵产气装置中的停留时间为0.5^2.5d。
[0011]作为优选，步骤3中，所述发酵产气装置的温度为35°C。
[0012]作为优选，步骤3中，所述发酵产气装置内填有绳结丝填料，其中，按体积比计，所述绳结丝填料的充填率为20%。
[0013]有益效果:本发明的两相厌氧发酵产沼气方法将餐厨垃圾与秸杆按合适的配比混合后，单位质量的物料产气量大大增高，同时也缩短了秸杆的水解产酸周期，进而大大提高了物料的水解酸化效率和产气效率，解决了单相厌氧出现的反应器浮渣、结壳以及沼液排放量大的问题，本发明方法特别适合农村区域面积广、秸杆产生地区分散的状况，具有较好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是利用本发明产沼气方法系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]本发明提供一种以秸杆和餐厨垃圾为原料的两相厌氧发酵产沼气方法，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0016]本方法采用批次进料，将底物置于水解酸化装置14中，发酵液自上而下喷淋在底物上，底物中的有机质在水解菌群和产酸菌群的作用下产生有机质溶出液(该有机质溶出液为乙酸、丙酸或丁酸等有机酸)，同时产生的气体经出气口 15逸出，有机质溶出液经过穿孔挡板11过滤后，随着循环液被提升泵12泵入发酵产气装置13中，调节发酵产气装置13的水力停留时间为1.5d后，在该时间内，发酵产气装置13中的加热棒、热电偶、控制器、外壁保温层将发酵产气装置13的温度控制在35°C，有机质溶出液在发酵产气装置13中被产甲烷菌转化为主要成分为甲烷的沼气，沼气从出气口 3逸出；反应后剩余的有机质溶出液经出水堰6返回水解酸化装置14中，进行第二次有机质溶出，循环往复。
[0017]上述实施方式中底物为混合完全的秸杆与餐厨垃圾，秸杆经粉碎机粉碎至5_，与餐厨垃圾一次性完全混合，以干物质量计，秸杆与餐厨垃圾的最佳质量比为3:1时酸化效果较好，单位质量(底物)的有机质溶出量为77.6 mg/gTS，单位质量的产气量为183.8ml/g ；由水解酸化装置14抽入至发酵产气装置13的循环液流量与底物干物质量比为416.7gTS/L*d;发酵产气装置13的水力停留时间为1.5天的产气效果较好，单位质量的产气量为183.8ml/g ;水解酸化装置14中的底物换料周期为28-31天；发酵产气装置13内填有绳结丝填料7，其中，按体积比计，所述绳结丝填料7的充填率为20%。
[0018]采用该产沼气方法的系统能够实现稳定产气，产气效率高，相分离效果好，且运行中浮渣产生较少、未发生结壳和大量浮渣现象且沼液能循环利用。
[0019]上述实施方式为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围`之内。
【权利要求】
1.一种两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1，将干物质量比为3:1的秸杆与餐厨垃圾混合完全后置于水解酸化装置中； 步骤2，将发酵液喷淋在步骤I的混合物料上，混合物料在发酵液的作用下，转化为有机酸； 步骤3，步骤2溶出的有机酸随着循环液流入发酵产气装置中，有机酸在产甲烷菌的作用下产生沼气；其中，循环液流量与混合物料的干物质量比为416.7gTS/L*d ； 步骤4，经步骤3反应后剩余的有机酸随着循环液返回水解酸化装置中。
2.根据权利要求1所述的两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:步骤I中，所述混合物料的换料周期为28-31天。
3.根据权利要求1所述的两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:步骤I中，所述秸杆粒径为5mm。
4.根据权利要求1所述的两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:步骤2中，所述发酵液中含有纤维素分解菌和蛋白质水解菌。
5.根据权利要求1所述的两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:步骤3中，所述有机酸在发酵产气装置中的停留时间为0.5^2.5d。
6.根据权利要求1所述的两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:步骤3中，所述发酵产气装置的温度为35°C。
7.根据权利要求1所`述的两相厌氧发酵产沼气方法，其特征在于:步骤3中，所述发酵产气装置内填有绳结丝填料，其中，按体积比计，所述绳结丝填料的充填率为20%。
【文档编号】C12P5/02GK103820502SQ201410077904
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】李先宁, 吴磊, 洪锋, 程伟, 汪楚乔, 黄飞 申请人:东南大学