[發明專利]農業有機廢棄物厭氧發酵回收沼氣反應裝置及回收方法

有效

• 申請號: 201410348997.X
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104130942A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 馬放;鹿曉菲;王海東;王世偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學宜興環保研究院;江蘇哈宜環保研究院有限公司
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/12;C12M1/107;C12M1/02;C12P5/02
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 李妙英

技術領域

本發明涉及一種適用于農業有機廢棄物厭氧發酵回收沼氣的高效反應裝置及利用該裝置進行厭氧發酵回收沼氣的方法，屬于環境保護工程及廢棄物資源化利用領域。?

背景技術

農業有機廢棄物包括農業生產產生的各類農作物秸稈，以及畜禽養殖產生的畜禽糞便等，處理難度較大，是環境治理的一大難題。將農業有機廢棄物畜禽糞便、秸桿等作為可利用的資源進行厭氧發酵回收沼氣，不僅可以解決農業生產廢物對環境的污染問題，同時產生的沼氣可作為能源繼續加以利用，實現了廢棄物的無害化、減量化、資源化，符合我國對環境保護和資源可持續利用的政策方針。?

目前，在我國廣大農村地區，普遍應用和推廣的還是以混合發酵工藝為主的厭氧反應消化系統（沼氣池），雖然具有設計簡單、施工方便、建設成本低的優點，但由于行使不同功能的產酸菌和產甲烷菌處于同一環境下，無法使各自優勢充分發揮，造成這種系統運行效率低、連續性及穩定性差，尤其在北方寒冷地帶，溫度波動隨時會造成系統運行效率急劇下降或運行失敗。兩相厭氧發酵工藝是厭氧發酵技術的革命性變革，該工藝將產酸發酵相和產甲烷相分開，成為兩個獨立的處理單元，各自形成產酸發酵微生物和產甲烷發酵微生物的最佳生態條件，實現完整的厭氧發酵過程，從而大幅度提高系統的處理能力、處理效果及系統穩定性。厭氧膨脹顆粒污泥床（EGSB）反應器作為第三代厭氧反應器的典型代表之一，具有比第二代厭氧反應器更加優越的特點，由于其具有較大的高徑比，布水條件均勻，增加了出水回流循環，從而使得反應器內部具有較高的上升流速，增強了顆粒污泥的穩定性，促使反應器內污泥床處于膨脹狀態，強化了反應器內的傳質條件，減少死區，從而提高處理效果。目前，國內外已有大量學者通過實驗證明EGSB?工藝用于處理低溫、低濃度廢水具有顯著的優越性和可行性。?

我國北方地區氣候寒冷，尤其是在冬季，低溫氣候條件的限制使得沼氣工程運行效果差，沼氣池的應用和推廣及農民的積極性均遠遠落后于南方地區。牛糞以及農作物秸桿組成成分中含有的纖維素、半纖維素和木質素等很難被微生物利用降解，即便在目前較為流行的兩相厭氧反應系統中，也存在降解不完全、容易形成浮渣，從而造成反應器或相關管路堵塞的問題，降低處理效率的同時，增加了處理的難度和成本。?

因此，農業有機廢棄物的降解和資源化過程，尤其是氣候條件不具優越性的北方低溫地區農業有機廢棄物的降解和資源化，對厭氧發酵系統的裝置、工藝選擇提出了更高的要求。?

發明內容

本發明的主要目的在于針對上述問題，提供一種適用于農業有機廢棄物厭氧發酵回收沼氣的高效反應裝置及厭氧發酵方法，利用兩相厭氧生物處理技術的原理與工藝，提高畜禽糞便、秸桿等農業有機廢棄物在厭氧發酵過程中的降解效率，緩解因秸桿等難降解物質造成的管路及設備堵塞問題，降低北方低溫環境對整個厭氧發酵系統帶來的波動干擾，提高系統的運行穩定性，縮短厭氧發酵的時間，提高厭氧發酵過程中沼氣的產生速率。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：農業有機廢棄物厭氧發酵回收沼氣反應裝置,包括產酸發酵相反應器、產甲烷相反應器，其特征在于在產酸發酵相反應器與產甲烷相反應器的連接管道上設置有過濾裝置，所述過濾裝置包括圓錐型殼體，殼體內腔內設置有過濾材料，殼體頂端設置有可開啟或密封的蓋板，殼體上下兩端開設有進料口以及出料口，進料口的水平位置低于產酸發酵相反應器的出料口。?

所述過濾裝置進料口的水平位置低于產酸發酵相反應器出料口的距離至少為產酸發酵相反應器總高度的2/3。?

作為優選，所述過濾材料為尼龍濾網或聚乙烯濾網，濾網孔徑大小為0.5mm~3mm，其位置位于過濾裝置總高度的1/2處。?

作為優選，產酸發酵相反應器包括殼體，殼體底部的進料口、殼體一側近上端的出料口，殼體頂端設置有排氣孔，殼體內部設置有葉片攪拌器。優選采用連續攪拌釜式反應器。?

作為優選，產甲烷相反應器包括殼體，殼體內腔分為反應區和沉淀區，進料口位于反應區底部殼體上，進料口上方、反應區內部設有布水器，排氣孔位于殼體頂端，出料口位于殼體頂蓋下方，反應區殼體側面設有溫感探頭和氧化還原電位探頭，沉淀區殼體上設置有回流出水口，出水口設置有回流管道連接進料口連接實現內部回流。優選采用厭氧膨脹顆粒污泥床反應器?

作為優選，回流出水口位于反應器沉淀區總高度的1/3~1/2處。

作為優選，過濾裝置出料口與產甲烷相反應器的進料口連接管道上設置有蠕動泵。

作為優選，所述的產甲烷相反應器反應區的高徑比為9：1~10：1。?