[發(fā)明專利]一種通過沼液循環(huán)提高秸稈沼氣產(chǎn)量和減排沼液的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210012466.4
• 申請(qǐng)日: 2012-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN102586333A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李秀金;郝力彪;袁海榮;朱保寧;鄒德勛;劉研萍;龐云芝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P5/02
• 分類號(hào): C12P5/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種通過控制沼液循環(huán)來提高秸稈產(chǎn)氣量、提高產(chǎn)氣品質(zhì)并且減少沼液排放量的方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源十分豐富，擁有量居世界首位。除少量被有效利用之外，大部分秸稈轉(zhuǎn)向露天燃燒或者堆放在田間，不僅造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，同時(shí)浪費(fèi)了大量的資源。通過厭氧消化將秸稈轉(zhuǎn)化為清潔能源是秸稈實(shí)現(xiàn)無害化、資源化的有效途徑。

秸稈厭氧消化后產(chǎn)生的廢棄物中含有大量的沼液，沼液直接外排會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且沼液在實(shí)際利用過程中也存在一些不確定因素。沼液不僅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷、鉀、銅、鐵、鋅等微量營(yíng)養(yǎng)元素，還含有大量氨基酸、維生素、水解酶以及某些植物激素和一些其他有抑制病蟲害作用的物質(zhì)或因子。將沼液以循環(huán)的方式重新進(jìn)入?yún)捬跸兀梢怨?jié)約大量的水資源和尿素等化學(xué)藥品，降低厭氧消化的運(yùn)行成本；由于沼液中含有豐富均衡的微生物反應(yīng)所需的營(yíng)養(yǎng)成分，提高了微生物活性，進(jìn)而提高麥秸厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣量以及生物氣中的甲烷含量。因此沼液循環(huán)不僅有利于節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境，還可以大大提高秸稈厭氧發(fā)酵的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了秸稈連續(xù)式厭氧發(fā)酵中通過控制沼液循環(huán)量來提高產(chǎn)氣的一種方法，工藝流程如圖1所示。在連續(xù)進(jìn)出料生產(chǎn)沼氣工藝中，每天都會(huì)產(chǎn)生一定量的沼液，由于沼液中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及某些微生物所必需的元素，因此沼液循環(huán)利用能促進(jìn)微生物新陳代謝，提高微生物的活性，從而大幅提高產(chǎn)氣量。本發(fā)明的沼液池中安裝有傳感器實(shí)時(shí)測(cè)定沼液中的參數(shù)指標(biāo)，據(jù)此確定沼液的循環(huán)比例。厭氧消化室液面中安裝有液位計(jì)，并與繼電器控制的離心泵相連，避免了厭氧消化室中液面下降、物料有效容積減少的情況。該流程實(shí)現(xiàn)了麥秸連續(xù)發(fā)酵以及沼液循環(huán)利用的自動(dòng)控制。

本發(fā)明中沼液循環(huán)控制流程如圖2所示，一種通過沼液循環(huán)提高秸稈沼氣產(chǎn)量和減排沼液的方法，其特征在于：

從厭氧發(fā)酵池中出來的混合物料經(jīng)固液分離機(jī)進(jìn)行固液分離后，通過傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)沼液中氨氮濃度、COD、BOD、pH、Zn²⁺濃度、Cu²⁺濃度參數(shù)；根據(jù)沼液測(cè)定參數(shù)確定沼液循環(huán)流程并對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)；

根據(jù)沼液測(cè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)設(shè)定沼液循環(huán)的比例為X，0％≤X≤100％；或者不循環(huán)；X由對(duì)產(chǎn)氣抑制影響較大的氨氮濃度來確定：令氨氮濃度為Cmg/L，若C/15＝N……n，則循環(huán)比例為X＝(100-N)％；若氨氮濃度C＞1500mg/L，則沼液不循環(huán)；另外確定循環(huán)比例的輔助參數(shù)范圍為BOD≥4000mg/L；

COD≥10000mg/L；Zn²⁺≥30mg/L；Cu²⁺≥6mg/L；pH≥7.5，當(dāng)其中某個(gè)或者幾個(gè)輔助參數(shù)達(dá)到規(guī)定范圍時(shí)，沼液不循環(huán)；將超出參數(shù)范圍的參數(shù)調(diào)節(jié)至氨氮濃度≤200mg/L；BOD≤500mg/L；COD≤1000mg/L；Zn²⁺＝0；Cu²⁺＝0并且pH＝6.8，使得沼液適合循環(huán)利用。

當(dāng)沼液循環(huán)時(shí)，補(bǔ)充清水且在清水中添加適量的微量元素Fe、Co、Ni使得厭氧反應(yīng)器中Fe、Co、Ni的濃度分別為(1.0～1.5)mg/L、(0.1～0.2)mg/L、(0.2～0.4)mg/L。

調(diào)節(jié)參數(shù)的方法為：用反硝化或添加氨氮去除劑的方法降低氨氮濃度，用化學(xué)沉淀法或混凝方法去除Zn²⁺和Cu²⁺，用酸堿中和法降低pH，用生化處理方法降低BOD及COD含量。

本發(fā)明具體的工藝步驟如下：

(1)在連續(xù)進(jìn)出料生產(chǎn)沼氣工藝中，每天從厭氧發(fā)酵池中出來的混合物料進(jìn)入固液分離機(jī)進(jìn)行固液分離后，沼渣外排作為肥料，沼液則進(jìn)入沼液收集池。設(shè)每天所得沼液的體積為V。

(2)沼液收集池中安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器測(cè)定沼液中氨氮濃度、COD、BOD、pH、Zn²⁺濃度、Cu²⁺濃度等參數(shù)。根據(jù)所測(cè)定參數(shù)設(shè)定沼液循環(huán)的比例為X(0％≤X≤100％)或者不循環(huán)。