[發(fā)明專利]固體有機廢棄物制生物燃氣的方法及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110213469.X
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102321673A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李樹君;劉天舒;黃希國;景全榮;吳麗麗;李道義
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12M1/107;B09B3/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;尚群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體有機廢棄物處理方法，特別是一種固體有機廢棄物厭氧發(fā)酵制生物燃氣的方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，有機固體廢棄物包括城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、集約化畜禽糞便、污水污泥等產(chǎn)量巨大，且成分非常復(fù)雜，往往含有大量的水分、揮發(fā)性物質(zhì)、病原體、寄生蟲卵和重金屬等環(huán)境污染物，如果處理不當會對自然和社會環(huán)境造成嚴重的危害。如簡單露天堆放，占用土地，破壞景觀，而且廢棄物中的有害成份可通過刮風進行空氣傳播，或經(jīng)過下雨侵入土壤和地下水源、污染河流等。

針對有機固體廢棄物特點，目前采用的主要方法有填埋、焚燒、厭氧發(fā)酵等。填埋法處理固體有機廢棄物，過程非常簡單，但需要大量的運費和填埋場地。隨著人口的增長和城市化的發(fā)展，可用于填埋的土地正在減少，廢物的填埋受場地的限制；另外，廢棄物在填埋后分解腐爛會放出大量的甲烷等氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)；而且，經(jīng)日光暴曬及雨水浸出液及瀝濾液會污染地下水，造成水體的富營養(yǎng)化，給嚴重短缺的水資源帶來二次污染；對于焚燒處理，其不但設(shè)備昂貴，且維護費用高，同時，焚燒過程中還會產(chǎn)生一些毒性很高的有機污染物二惡英等問題，目前政府和民眾對焚燒處理也持謹慎的態(tài)度。厭氧發(fā)酵法處理固體有機廢棄物是利用微生物的分解作用使其無害化轉(zhuǎn)化為能源、食品、飼料和肥料等，在處理垃圾的同時達到資源化利用獲得生物燃氣。

有機固體廢棄物的厭氧發(fā)酵依據(jù)總固體(TS)含量高低分為濕法發(fā)酵和干法發(fā)酵。濕法發(fā)酵是指進料的固含率小于15％，干法厭氧發(fā)酵是指進料的固含率為20％-50％。濕式厭氧發(fā)酵技術(shù)相對成熟，且在設(shè)計、運行管理上都較完善，但是發(fā)酵后會產(chǎn)生大量的沼液，處理不當容易造成二次污染。干法發(fā)酵相對濕法發(fā)酵具有較多優(yōu)點，諸如占地面積小、能耗小、運行費用低、過程無需添加新鮮水，發(fā)酵結(jié)束后沼液產(chǎn)生量小、預(yù)處理簡單無需除沙、不會產(chǎn)生浮渣和沉淀等，越來越受到關(guān)注。但由于干法發(fā)酵系統(tǒng)存在進出料困難、傳質(zhì)、傳熱困難的缺點，目前在大規(guī)模、工業(yè)化工程上應(yīng)用還存在困難。

申請?zhí)枮椤?01010130966”，名稱為“一種城市生活有機垃圾強化水解和厭氧消化產(chǎn)生生物燃氣的方法”的中國發(fā)明專利申請，其采用強化水解和厭氧發(fā)酵產(chǎn)生生物燃氣的方法，可實現(xiàn)有機垃圾的能源化利用，但其工藝需將有機物破碎減少到1cm以下，將破碎后的原料放入原料調(diào)節(jié)池，并需要添加水或發(fā)酵液調(diào)節(jié)原料固體濃度，控制原料的固體濃度低于15％，故其仍然無法克服濕法發(fā)酵技術(shù)的弊端。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種固體有機廢棄物制生物燃氣的方法及設(shè)備，可克服現(xiàn)有技術(shù)中濕法發(fā)酵技術(shù)需添加新鮮水，發(fā)酵結(jié)束后產(chǎn)生大量沼液，易造成二次污染和干法發(fā)酵進出料困難、傳質(zhì)、傳熱困難等不足，以實現(xiàn)有機廢棄物無害化處理及能源化利用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種固體有機廢棄物制生物燃氣的方法，其中，包括以下步驟：

a、預(yù)處理步驟，對有機廢棄物進行收集、分選和/或破碎，并預(yù)先對用于厭氧發(fā)酵的污泥進行接種馴化；

b、固液分離步驟，將經(jīng)過所述預(yù)處理步驟處理后的有機廢棄物直接進行固液分離；

c、液體厭氧發(fā)酵步驟，將所述固液分離步驟分離出的液體原料進行厭氧發(fā)酵以制備生物燃氣，并收集所制備的生物燃氣；

d、固體厭氧發(fā)酵步驟，將所述固液分離步驟分離出的固體原料進行厭氧發(fā)酵以制備生物燃氣，并收集所制備的生物燃氣；

e、二級一體化厭氧發(fā)酵步驟，將所述液體厭氧發(fā)酵步驟和所述固體厭氧發(fā)酵步驟處理后的原料繼續(xù)發(fā)酵以制備生物燃氣，并收集所制備的生物燃氣；

f、生物燃氣利用及渣液處理步驟，將所述液體厭氧發(fā)酵步驟、所述固體厭氧發(fā)酵步驟及所述二級一體化厭氧發(fā)酵步驟中收集的生物燃氣經(jīng)凈化后利用并排放處理所述二級一體化厭氧發(fā)酵步驟產(chǎn)生的渣液。

上述的固體有機廢棄物制生物燃氣的方法，其中，所述液體厭氧發(fā)酵步驟包括：

c1、液體預(yù)處理加熱步驟，將所述固液分離步驟分離后的液體原料進行調(diào)質(zhì)、接種、預(yù)加熱；

c2、中溫厭氧發(fā)酵步驟，將經(jīng)過所述液體預(yù)處理加熱步驟增溫后的液體原料進行中溫厭氧發(fā)酵以制備生物燃氣。

上述的固體有機廢棄物制生物燃氣的方法，其中，所述液體預(yù)處理加熱步驟包括，將所述固液分離步驟后的液體原料輸送至液體預(yù)處理調(diào)節(jié)池，進行預(yù)處理、調(diào)質(zhì)和接種，控制所述液體預(yù)處理調(diào)節(jié)池溫度為20℃～35℃，所述液體原料在所述液體預(yù)處理調(diào)節(jié)池內(nèi)停留的時間為1～1.5天。