本发明属于生物质能源，具体涉及多级协同处理提高药渣厌氧消化产沼气的方法及装置。
背景技术：
1、随着人口增长和工业化进程的加快，传统能源供给不足，而生物质能源作为一种可再生替代能源，备受关注。厌氧消化技术通过微生物分解有机物生成甲烷，成为一种重要的能源生产途径。在中国，每年产生的中药渣约为6000、7000万吨。目前，大多数药渣通过堆放、燃烧或填埋处理，造成了资源浪费和环境污染。药渣作为药物加工的副产品之一，药渣具有丰富的有机成分，在厌氧消化过程中具有较高的甲烷产气潜力。利用药渣进行厌氧消化，不仅有助于废物资源化，还可为缓解全球能源短缺提供可行的解决方案，然而，药渣结构复杂，难以被微生物直接降解，导致厌氧消化效率低，产甲烷量少。
2、因此，本发明利用超声波、电预处理药渣，再通过设置立体磁场和添加吐温-80改性泡沫铁材料，改善厌氧消化环境和提升微生物消化能力，使得有机物能够更快速和更彻底地被分解利用和增加电子转移能力，从而提升药渣厌氧消化沼气产量。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供多级协同处理提高药渣厌氧消化产沼气的方法及装置，以解决药渣结构复杂，难以被微生物直接降解，导致厌氧消化效率低，产甲烷量少的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、多级协同处理提高药渣厌氧消化产沼气的方法，包括以下步骤：
4、将固体药渣粉碎后，过筛网分级，得到药渣粉碎料；
5、将药渣粉碎料加入水形成待预处理混合物，使用超声波和电对待预处理混合物进行预处理，得到预处理混合物；
6、向预处理混合物中加入吐温-80改性泡沫铁，形成发酵混合料，将发酵混合料置于带有空间磁场的发酵罐中，进行厌氧消化；
7、收集发酵罐中的沼气；
8、收集发酵罐中的残余物，回收残余物中的吐温-80改性泡沫铁。
9、优选的，所述使用超声波和电对待预处理混合物进行预处理中，预处理用所述超声波的频率为40khz，功率为100w，处理时间为30分钟；预处理用所述电的电压强度为100v/m，处理时间为30分钟。
10、优选的，将孔隙度为60ppi的泡沫铁置于浓度为8.3g/l、温度为60℃的吐温-80溶液改性4小时得到改性产物，将改性产物置于60℃干燥箱中干燥后得到所述吐温-80改性泡沫铁。
11、优选的，所述将发酵混合料置于带有空间磁场的发酵罐中，所述空间磁场由永磁铁生成，磁场强度为14.4mt，且所述空间磁场强度调整基准为所述发酵罐中心，所述进行厌氧消化时，所述发酵罐中的发酵温度为35±1℃，发酵过程中每8小时进行一次搅拌，所述发酵罐中吐温-80改性泡沫铁的添加量为2.9g/l。
12、多级协同处理提高药渣厌氧消化产沼气的装置，应用多级协同处理提高药渣厌氧消化产沼气的方法，包括：
13、药渣粉碎部，用于将大块药渣处理为粉碎后的药渣，包括药渣粉碎装置壳体，所述药渣粉碎装置壳体内部设置有药渣粉碎腔，所述药渣粉碎装置壳体上设置有连通药渣粉碎腔的药渣进料口，所述药渣粉碎装置壳体上设置有药渣粉碎组件；
14、预处理部，用于预处理粉碎后的药渣，包括预处理装置壳体，所述预处理装置壳体内部设置有预处理腔，所述预处理装置壳体上连接有预处理进料口和沼液回流入口，所述预处理装置壳体内部设置超声波处理组件和电处理组件；
15、发酵部，用作发酵产生沼气，包括发酵罐外壳、连接在所述发酵罐外壳中的有机玻璃发酵壳体和开设在所述发酵罐外壳上的发酵罐进料口，所述发酵罐外壳上连接有搅拌组件，所述有机玻璃发酵壳体外部连接有磁场发生组件，所述发酵罐外壳上开设有吐温－80改性泡沫铁进出口，所述有机玻璃发酵壳体内部填充有吐温－80改性泡沫铁，所述发酵罐外壳上连接有发酵罐保温循环水出口和发酵罐保温循环水进口，所述发酵罐外壳与所述有机玻璃发酵壳体之间设置有与所述发酵罐保温循环水出口和发酵罐保温循环水进口连通的循环水保温腔；
16、保温部，用于向所述发酵部供热，包括与所述发酵罐保温循环水出口和发酵罐保温循环水进口连接的循环热水罐；
17、集气囊，通过集气管道与设置在所述发酵罐外壳上的沼气出口连接，且所述集气管道上设置有开关和气体流量计；
18、发酵残渣回收部，用于采集分离发酵残余物，包括固液分离罐，所述固液分离罐上连接有固液分离筛网和固液分离器；
19、所述药渣粉碎装置壳体与所述预处理进料口之间连接有第一管道，且所述第一管道上连接有开关和蠕动泵，所述预处理装置壳体与所述发酵罐进料口之间连接有第二管道，且所述第二管道上连接有开关和蠕动泵，所述沼液回流入口与所述固液分离罐之间连接有第三管道，且所述第三管道上连接有开关和蠕动泵，所述固液分离器上连接有延伸至所述发酵罐外壳内部的第四管道，所述第四管道上连接有开关和蠕动泵。
20、优选的，所述药渣粉碎组件包括连接在所述药渣粉碎装置壳体上的粉碎电机和连接在所述粉碎电机输出轴上的粉碎连接杆，所述粉碎连接杆延伸至所述药渣粉碎装置壳体内部，且所述粉碎连接杆上连接有粉碎叶片。
21、优选的，所述超声波处理组件包括插接在所述预处理装置壳体上的超声波振子，所述电处理组件包括连接在所述预处理装置壳体上的电预处理和超声波预处理电源以及插接在所述预处理装置壳体上的电预处理阳极和电预处理阴极，所述电预处理阳极位于所述预处理腔的中心，多个所述电预处理阴极等间距设置在所述电预处理阳极周围，并与所述电预处理阳极之间留有间隙，所述超声波振子位于所述电预处理阳极和电预处理阴极之间。
22、优选的，所述搅拌组件包括连接在所述发酵罐外壳上的搅拌电机、连接在所述搅拌电机输出轴端部的搅拌连接杆和连接在所述搅拌连接杆上的搅拌叶片，所述搅拌连接杆和所述搅拌叶片位于所述发酵罐外壳内部，所述磁场发生组件包括连接在所述有机玻璃发酵壳体底部的扁圆形永磁铁和多个连接在所述有机玻璃发酵壳体侧面的条形永磁铁，所述发酵罐外壳上连接有磁场检测装置。
23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24、本发明将固体药渣粉碎后进行超声波和电预处理，再向预处理混合物中加入吐温-80改性泡沫铁后，置于带有空间磁场的发酵罐中进行厌氧消化，进而获取沼气，通过超声波空化效应、机械振动和热效应，破坏药渣的细胞壁和纤维结构，释放出更多的可溶性有机物，提高药渣的可生物降解性，电场作用可以改变药渣颗粒表面的电荷分布，破坏细胞膜结构，促进细胞内有机物的释放，同时，电场还可以引起电泳和电渗现象，进一步破坏药渣的结构。吐温-80是一种非离子表面活性剂，能够改善泡沫铁的表面性质，增强其吸附能力和生物相容性。泡沫铁具有多孔结构，能够提供较大的比表面积，有利于微生物的附着和生长。此外，泡沫铁在厌氧消化过程中会释放fe2+和fe3+离子。磁场可以影响微生物的代谢活动和酶的活性，促进微生物的生长和繁殖。适当的磁场强度能够增强微生物的代谢活性，提高厌氧消化的效率。在空间磁场的作用下，fe2+和fe3+可能形成动态平衡，既提供了电子供体fe2+，又生成了氧化性更强的fe3+，优化了厌氧消化系统的整体环境，代谢活性提升的厌氧微生物能够将药渣中的有机物高效转化为沼气。