[發(fā)明專利]一種適合處理高含固率農(nóng)業(yè)廢棄物的高效水解酸化方法及其發(fā)酵裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810105216.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108165478A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙立欣;于佳動;馮晶;姚宗路;羅娟;魏世萌
• 申請（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院
• 主分類號: C12M1/16
• 分類號: C12M1/16;C12M1/04;C12M1/107;C12M1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種適合處理高含固率農(nóng)業(yè)廢棄物的高效水解酸化方法及其發(fā)酵裝置，包括水解酸化反應(yīng)器(1)、熱水循環(huán)系統(tǒng)(2)、滲濾液、沼液噴淋調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)、曝氣系統(tǒng)(4)。所述水解酸化反應(yīng)器(1)適合處理高含固率農(nóng)業(yè)廢棄物，采用鏟車直接進出料。所述熱水循環(huán)系統(tǒng)(2)為反應(yīng)器持續(xù)提供熱源，中溫發(fā)酵。通過滲濾液、沼液噴淋調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)利用滲濾液(酸化液)、沼液回流噴淋，增強物料持續(xù)水解酸化能力。曝氣系統(tǒng)(4)為水解酸化反應(yīng)提供微好氧水解酸化環(huán)境，強化水解。本發(fā)明可有效改善以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的連續(xù)運行反應(yīng)器進出料難、水解易受到產(chǎn)酸反饋抑制等難題；便于管理，運行能耗低，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于沼氣工程領(lǐng)域，用于提高以農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的兩相厭氧發(fā)酵過程中的水解酸化效率，特別是涉及到為處理高含固率物料所設(shè)計的帶有噴淋、滲濾液沼液回流的水解酸化方法及其裝置。

背景技術(shù)

利用厭氧發(fā)酵方法生產(chǎn)沼氣是促進農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的主要方式之一，也是促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、降低面源污染的重要途徑。農(nóng)業(yè)廢棄物以農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、尾菜為主，在厭氧發(fā)酵過程中，特別是農(nóng)作物秸稈、牛糞等富含纖維的原料，水解是影響產(chǎn)沼氣效率的限速步驟。而且，我國目前厭氧發(fā)酵原料含固率在4％～6％之間，秸稈、畜禽糞便采用管道進出料易堵塞，反應(yīng)器內(nèi)物料漂浮、結(jié)殼嚴重阻礙了實際工程的連續(xù)運行。對于目前我國農(nóng)業(yè)沼氣工程發(fā)展而言，需根據(jù)原料特性選擇合適的工藝方法及發(fā)酵裝置。

為解決上述問題，國內(nèi)普遍效仿歐洲發(fā)達國家采用兩相厭氧發(fā)酵工藝，即兩相分離的水解酸化+厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。然而，由于發(fā)酵反應(yīng)全程在密閉條件下進行，加之國內(nèi)秸稈(干秸稈)、畜禽糞便易降解物質(zhì)有限，導(dǎo)致水解效率低、酸化產(chǎn)物匱乏，產(chǎn)氣效率并無明顯提升。而且，建設(shè)、運行過程操作復(fù)雜、投入成本較大，依然缺乏應(yīng)用價值。為此，國內(nèi)外科研團隊聚焦問題進行了大量研究，根據(jù)原料特性和工程運行特點研發(fā)一種適用于處理農(nóng)業(yè)廢棄物的非密閉水解酸化反應(yīng)器，不僅可通過曝氣提高水解速率，加速酸化產(chǎn)物的生成，而且進出料在開放環(huán)境下進行，成功避免了管道堵塞問題，大大提高了反應(yīng)器的連續(xù)運行能力。然而，在水解酸化過程中，曝氣會損失部分酸化產(chǎn)物，采用提高含固率的方法可顯著促進有機酸濃度的提高；另一方面，提高含固率可加速廢棄物處理效率，縮小水解酸化反應(yīng)器體積，取消耗能的攪拌裝置，避免結(jié)殼現(xiàn)象發(fā)生。該工藝已在國內(nèi)農(nóng)業(yè)廢棄物沼氣工程中逐漸引起關(guān)注。

高含固率(10～40％)條件，自由水含量明顯降低，導(dǎo)致傳質(zhì)性能下降，影響物料的連續(xù)水解酸化。而且，含固率高，物料易降解成分迅速產(chǎn)酸，反饋抑制作用進一步限制物料水解。此外，強化高含固率物料水解酸化過程依然缺乏科學(xué)的調(diào)控措施和適用裝備，是當前農(nóng)業(yè)廢棄物水解酸化技術(shù)及裝備發(fā)展過程中急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述工程實際問題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種適合處理高含固率農(nóng)業(yè)廢棄物的高效水解酸化方法及其發(fā)酵裝置，特別是通過噴淋滲濾作用加強高含固率物料的持續(xù)水解和產(chǎn)酸能力，為厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣連續(xù)供應(yīng)充足的酸化產(chǎn)物。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種適合處理高含固率農(nóng)業(yè)廢棄物的高效水解酸化方法，其操作步驟為農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、尾菜等農(nóng)業(yè)廢棄物預(yù)先經(jīng)過充分混合，由鏟車或自動進料器(傳送帶)進入水解酸化反應(yīng)器(1)。關(guān)閉反應(yīng)器進料門，開啟熱水循環(huán)系統(tǒng)(2)為反應(yīng)器供熱。同時，開啟滲濾液、沼液噴淋調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)為物料噴淋，噴淋液為滲濾液、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器出料沼液混合液，經(jīng)滲濾作用進入滲濾液收集池儲存，同時出料為厭氧發(fā)酵反應(yīng)器提供酸化產(chǎn)物。在水解酸化過程中，曝氣系統(tǒng)(4)定時開啟、關(guān)閉為物料曝氣。