一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理工艺及系统的制作方法

本发明属于农业固体有机废物处理与资源化领域，具体说是一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理工艺及系统。

背景技术

农业固体有机废物包括农作物杆茎、水生植物、禽畜养殖粪污、尾菜等，不恰当的处理方式在造成资源浪费的同时会严重污染环境。据不完全统计，我国秸秆年产量在7亿吨以上，禽畜养殖粪污40亿吨以上，厌氧消化技术因其具有绿色、环境友好、可持续的特点而被广泛关注与采用。

传统的厌氧消化技术主要包括预处理单元、核心厌氧消化产气单元、发酵副产物处理单元和气体净化压缩单元等。预处理单元是厌氧消化技术核心之一，预处理效果会直接影响后续设备整体运行稳定性和消化产气量。预处理核心包括调节消化底物含固率至厌氧消化合适范围内，将底物预热至合适消化温度范围等，主要适用于如城市污泥、餐厨垃圾、农村禽畜养殖粪污等。该类底物的特点是密度接近于水，且易与水混合达到均质状态。

对于农业固体有机废物，包括以秸秆为代表的低密度、难降解的纤维素类生物质和含泥沙量较高的禽畜养殖粪污，因此传统方法已无法满足厌氧消化预处理需求。研究表明，氨化方法可以有效提高纤维素类生物质微生物降解性能，并且使其更易与其它均质底物混合达到均质状态。如何使多种不同密度底物调质后达到适合厌氧消化的含水率、温度及均质状态却存在诸多问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理工艺及系统，提高多种不同密度、不同性质底物预处理效果，满足厌氧消化进料所需各项工艺参数，保证系统稳定性。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理工艺，包括：生物质废物预处理、禽畜养殖粪污粗调和混合物精调，具体为：首先利用粉碎机对生物质废物破碎至0.5～2cm后，再利用沼液在氨化预处理槽内进行预处理；养殖厂运输来的粪污，在禽畜养殖粪污粗调池内初步调整含固率并分离泥沙，经管道破碎机输送入混合物精调池；最后将预处理后的生物质废物与粗调后的粪污混合，进一步调整含固率，预热混合物至厌氧消化所需温度范围内，经管道破碎机输送入厌氧消化罐。

进一步的，所述生物质废物预处理，利用粉碎机粉碎后的生物质废物在氨化预处理槽中喷洒厌氧消化剩余沼液进行预处理，混合均匀预处理3-10天，沼液喷洒量含固率为40-75％。

进一步的，所述禽畜养殖粪污粗调，禽畜养殖粪污直接倒入粗调池中，进污水管向粗调池内加水，开启液下搅拌机，利用激光液位计控制加入污水量将粪污含固率调节至7％～15％，蒸汽盘管对粗调粪污预热至厌氧消化所需温度范围内，开启刮沙机将泥沙刮至受沙斗并利用排沙螺旋将泥沙提升排放至受沙泥槽外运；粗调后物料经过管道破碎机，利用螺杆泵打入精调池。

进一步的，所述混合物精调，利用搅拌器将氨化预处理后的生物质废物和粗调粪污进一步均匀混合，利用激光液位计控制加入污水量调整含固至5％～15％，利用加热盘管进一步调整混合物温度至厌氧消化所需温度；精调后的的物料经过管道破碎机，利用螺杆泵打入厌氧消化罐内。

本申请还包括一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理系统，包括生物质废物氨化预处理槽、禽畜养殖粪污粗调池和混合物精调池；所述氨化预处理槽上方设有沼液喷洒器，该沼液喷洒器配有流量控制器，在禽畜养殖粪污粗调池中设有蒸汽盘管，液下搅拌机设置在禽畜养殖粪污粗调池的一侧，刮痧机伸入到禽畜养殖粪污粗调池底部，受沙泥槽设置在排沙螺旋钢管的一端下部，排沙螺旋钢管的另一端置于禽畜养殖粪污粗调池底部的斜面上，该端的排沙螺旋钢管下部设有受沙斗；所述禽畜养殖粪污粗调池的出料口通过管道破碎机、螺杆泵连接至混合物精调池的进料口，所述混合物精调池中设有加热盘管，搅拌器伸进混合物精调池中，所述混合物精调池的出料口通过管道破碎机、螺杆泵连接至厌氧消化罐。

优选的，经过氨化预处理槽预处理后的生物质废物通过铲车或利用皮带输送入混合物精调池中。

优选的，禽畜养殖粪污粗调池中设有温度探头、ph探头、激光液位计。

优选的，混合物精调池中设有温度探头、ph探头、激光液位计。

优选的，在禽畜养殖粪污粗调池的一端设有缓坡，所述缓坡与水平面的夹角为5～30°。

进一步优选的，禽畜养殖粪污粗调池和混合物精调池均高于地面5～40厘米。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：针对农业固体有机废物厌氧消化的不同密度与不同性质底物在同一预处理系统中实现预处理，提高纤维素类生物质的微生物降解性能同时，可去除禽畜养殖粪污中大部分泥沙。沼液喷洒装置充分考虑到含水率等工艺参数要求配备了流量计，粗调池中安装的刮泥机、受沙泥槽可将沉淀下来的泥沙收集并通过排沙螺旋钢管排出粗调池，粗调池通过液下搅拌机可以在最低能耗下完成禽畜养殖粪污初步调质。精调池配备搅拌器可以使多种物料充分混合。蒸汽盘管加热方式可以使得禽畜粪污温度快速上升，加热盘管可以进一步精确调整混合物温度，提高换热效率，节约能源。禽畜养殖粪污等底物中可能含有毛发、羽毛等杂质，加上可能含有不完全粉碎的生物质废物，通过管道破碎机后可以进一步切碎防止管路堵塞问题。螺杆泵具有大通量、高扬程、不堵塞的特点，利用螺杆泵作为主要输送动力源不仅可以节约能耗，还可以保证系统稳定运行。两个调质池均配备了液位、温度和ph探头，可以实时监测调质效果，保证工艺稳定。

系统设计紧凑合理，具有工程可操作性，经过预处理后的混合底物，无秸秆漂浮现象，可完全满足农业固体有机废物厌氧消化进料要求。

附图说明

图1为一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理系统结构示意图。

图中序号说明：1.粉碎机、2.氨化预处理槽、3.沼液喷洒器、4.排沙螺旋钢管、5.受沙泥槽、6.缓坡、7.蒸汽盘管、8.进污水管、9.刮沙机、10.受沙斗、11.温度探头、12.ph探头、13.激光液位计、14.液下搅拌机、15.管道破碎机、16.螺杆泵、17.预处理后生物质废物、18.搅拌器、19.加热盘管、20.厌氧消化罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本专利做进一步的描述说明。

实施例1：

1、收集自然风干的玉米秸秆，在粉碎机中粉碎至1厘米，喷洒沼液至含水率60％左右，混合均匀预处理9天。

2、养鸡厂运送来的粪便倒入粗调池中，缓坡角度15°，粗调与精调池均高于地面15厘米。同时向池内加水，开启液下搅拌机混合，在池内通入蒸汽对粗调粪污预热至35℃；

3、利用激光液位计控制加入水量使得粗调后粪便含水率为92％；

4、调整含水率后开启刮沙机将泥沙刮至受沙斗并利用排沙螺旋钢管将泥沙提升排放至受沙泥槽外运；

5、粗调后物料经过管道破碎机，利用螺杆泵打入精调池；

6、将氨化预处理后的秸秆和粗调粪污加入精调池；

7、利用搅拌器进一步混合均匀，并利用激光液位计控制加入污水量调整含固至10％；

8、利用加热盘管进一步调整混合物温度至40℃；

9、精调后的的物料经过管道破碎机，利用螺杆泵打入厌氧消化罐体内。

上述方法是在一种农业固体有机废物厌氧消化的前处理系统中实施的，该系统包括生物质废物氨化预处理槽、禽畜养殖粪污粗调池和混合物精调池。氨化预处理槽中沼液喷洒器配有流量控制器，精确定量沼液喷洒体积；禽畜养殖粪污粗调池底部安装有蒸汽盘管预热和液下搅拌机均质，并配有刮沙机、受沙斗、排沙螺旋钢管排出泥沙；混合物精调池安装有搅拌器均质和加热盘管。经过氨化预处理槽预处理后的生物质废物可通过铲车直接或利用皮带输送间接送入混合物精调池。自排沙螺钢管旋排出泥沙至受沙泥槽中，再行外运。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造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创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。