[發(fā)明專利]使用干式厭氧發(fā)酵制造生物燃?xì)獾脑O(shè)備及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110439173.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103173349A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;王麗梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/107
• 分類號(hào): C12M1/107;C12P5/02
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫紀(jì)泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物燃?xì)獾闹圃欤貏e是涉及使用干式厭氧發(fā)酵制造生物燃?xì)獾脑O(shè)備和方法。

背景技術(shù)

生物燃?xì)庥置託猓嵌喾N微生物在厭氧條件下對(duì)有機(jī)物質(zhì)(如秸稈、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥等)進(jìn)行分解代謝的產(chǎn)物，其主要成分是甲烷和二氧化氮，還有硫化氫等少量的其他氣體，沼氣產(chǎn)生的過(guò)程也稱為厭氧發(fā)酵。按照總固體含量多少，厭氧消化技術(shù)可分為濕式厭氧消化(含固率＜15％)與干式厭氧消化(含固率20～40％)。干式厭氧工藝具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)：1)可以適應(yīng)各種來(lái)源的固體有機(jī)廢棄物；2)運(yùn)行費(fèi)用低，容積產(chǎn)氣率高；3)需水量低或不需水，殘?jiān)罄m(xù)處理費(fèi)用低；4)運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定，無(wú)濕法工藝中的浮渣、沉淀等問(wèn)題。

而在實(shí)際工程運(yùn)用中，由于在干式厭氧發(fā)酵中的物料不加水或者只加很少的水稀釋，干式厭氧消化系統(tǒng)內(nèi)物料的充分混和較為困難，造成沼氣產(chǎn)率降低。攪拌的目的是使發(fā)酵原料均勻分布，加強(qiáng)新鮮物料的接種效果，增加微生物與原料的接觸面，加快發(fā)酵速度。發(fā)酵液面經(jīng)常處于活動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)常攪拌回流沼氣池內(nèi)的發(fā)酵原料，不僅可以破除池內(nèi)浮殼，而且能使原料與沼氣細(xì)菌充分接觸，促進(jìn)沼氣細(xì)菌的新陳代謝，使其迅速生長(zhǎng)繁殖，加快發(fā)酵速度，提高產(chǎn)氣量。

沼氣工程中常用的攪拌方法有機(jī)械攪拌、沼氣回流攪拌(氣體攪拌)和發(fā)酵液回流攪拌(液體攪拌)。機(jī)械攪拌是在沼氣池內(nèi)安裝機(jī)械攪拌裝置，每1～2天攪拌一次，每次5～10min，攪拌有利于沼氣的釋放；氣體攪拌是將沼氣池內(nèi)的沼氣抽出來(lái)，通過(guò)輸送管道(中心管)從沼氣池底下部送進(jìn)去，使池內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的氣體回流，達(dá)到攪拌的目的；液體攪拌是用抽渣器從沼氣池的出料間將發(fā)酵液抽出，再通過(guò)進(jìn)料管注入沼氣池內(nèi)，產(chǎn)生較強(qiáng)的料液回流以達(dá)到攪拌和菌種回流的目的。

關(guān)于液體攪拌及沼氣攪拌鑒于對(duì)其攪拌效果、強(qiáng)度及能耗的考慮，所述兩種方法更適于濕式厭氧發(fā)酵及一些小型的干式厭氧發(fā)酵；而機(jī)械攪拌，目前采用的多為發(fā)酵罐內(nèi)全混式攪拌方式，由于整個(gè)罐體設(shè)置了混和裝置，罐內(nèi)料液處于完全均勻或基本均勻狀態(tài)，因此微生物能和物料充分接觸，接種效果好，但是該方法較易增加部分新進(jìn)入罐體內(nèi)的新鮮有機(jī)物料發(fā)酵時(shí)間不夠而直接由排渣口排出的風(fēng)險(xiǎn)，而且發(fā)酵罐罐體整體混和裝置的設(shè)置能耗是非常大的。

為了解決上述干式發(fā)酵方法中存在的混和困難且不充分問(wèn)題，中國(guó)專利CN?101381674A中，所述厭氧發(fā)酵罐內(nèi)不設(shè)置任何混和攪拌裝置，而是通過(guò)在厭氧發(fā)酵罐外的接種混和槽將新鮮物料與立式厭氧發(fā)酵罐內(nèi)的已發(fā)酵物料混和接種，混和接種后的物料再輸送至立式厭氧發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行干式厭氧反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中物料在罐內(nèi)從上至下呈推流形式移動(dòng)。所述接種物與新鮮物料的混和質(zhì)量比為4～10∶1。該方法避免了傳統(tǒng)的上述全混式攪拌方式中會(huì)使得部分新鮮物料發(fā)酵時(shí)間不夠而直接由排渣口排出的風(fēng)險(xiǎn)。

但是，在上述專利中，混和物提供至干式發(fā)酵罐中不再混和，因此為了使接種物料和新鮮物料充分接觸，充足量的發(fā)酵物料必須在發(fā)酵罐外與新供應(yīng)的物料混和，如專利中每單位新鮮物料混和4～10單位的發(fā)酵物料，但是這樣的方式影響了發(fā)酵罐的處理能力，同時(shí)大量物料的混和也增加能耗。特別是當(dāng)對(duì)每噸具有較高的沼氣產(chǎn)量的新鮮有機(jī)物料進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，在發(fā)酵罐中的平均停留時(shí)間需要增加至更多天，新鮮物料的進(jìn)料速度會(huì)更慢，不利于干式發(fā)酵器大量裝載新鮮物料，如玉米之類高能作物進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，導(dǎo)致更多的能量損失。

而且，最為關(guān)鍵的是該方法中的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中需要在發(fā)酵罐體外設(shè)置一個(gè)混和裝置，以達(dá)到新鮮物料與回流的發(fā)酵物料充分混和、接種的目的。厭氧發(fā)酵微生物只有在一定的溫度條件下才能生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)行正常的代謝活動(dòng)，因此發(fā)酵溫度是影響厭氧發(fā)酵制生物燃?xì)獾闹匾蛩亍５牵摲N外部混和裝置的設(shè)置會(huì)導(dǎo)致已具有合適溫度的新鮮物料與發(fā)酵物料在該攪拌裝置處的熱量散失，特別是在冬天及采用高溫發(fā)酵時(shí)，該種罐體外混和裝置的設(shè)置所產(chǎn)生的熱量散失的問(wèn)題會(huì)更為突出，這樣當(dāng)混和后物料進(jìn)入發(fā)酵罐體時(shí)，由于物料達(dá)不到所需要的溫度，會(huì)延緩物料的發(fā)酵啟動(dòng)，影響物料的實(shí)際發(fā)酵時(shí)間，減少物料的利用率及產(chǎn)氣率。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中問(wèn)題的至少一個(gè)方面，提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于通過(guò)改進(jìn)厭氧發(fā)酵罐體的結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中外部接種熱量損失較多的缺陷，從而在提高發(fā)酵材料的利用率及其產(chǎn)氣速率的同時(shí)降低厭氧發(fā)酵設(shè)備的運(yùn)行能耗。