專(zhuān)利名稱(chēng)：一種易腐有機(jī)廢棄物與秸稈聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法
一種易腐有機(jī)廢棄物與秸稈聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法本發(fā)明涉及可再生能源領(lǐng)域，尤其涉及一種易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年產(chǎn)生約8億噸農(nóng)作物秸桿。目前，秸桿的能源利用方式主要有焚燒、氣化、熱解、乙醇發(fā)酵和沼氣發(fā)酵。與其它能源利用方式相比，利用沼氣發(fā)酵技術(shù)處理利用秸桿，不僅可以產(chǎn)生高效、清潔的高品位能源，同時(shí)產(chǎn)生的沼渣和沼液還可以直接用作有機(jī)肥料。沼氣發(fā)酵技術(shù)本身是一種非常成熟的技術(shù)，利用該技術(shù)轉(zhuǎn)化秸桿為新型能源，可以緩解我國(guó)常規(guī)能源緊張狀況、提高農(nóng)村人民的生活質(zhì)量；另一方面，又可解決作物秸桿的出路問(wèn)題，減少因露天焚燒、亂堆亂置等帶來(lái)的對(duì)環(huán)境不利影響。實(shí)際上，我國(guó)已 經(jīng)明確將秸桿沼氣作為一項(xiàng)主要的可再生能源進(jìn)行重點(diǎn)支持發(fā)展。當(dāng)然，上述所述的秸桿，除了農(nóng)作物秸桿外，如稻草、玉米秸、麥秸等，還包括大量草本類(lèi)能源植物，如皇草、象草、柳枝稷、芒草、狼尾草等。眾所周知，秸桿復(fù)雜的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)是阻礙其生物降解的重要因素，因此在進(jìn)行沼氣發(fā)酵之前，通常需要對(duì)秸桿進(jìn)行預(yù)處理。常用的預(yù)處理方法包括物理預(yù)處理、化學(xué)預(yù)處理、生物預(yù)處理，從目前的應(yīng)用來(lái)看，主要采用物理預(yù)處理+化學(xué)預(yù)處理相結(jié)合的方法，即切碎/粉碎+酸/堿預(yù)處理。目前采用的酸/堿預(yù)處理方法主要為強(qiáng)酸或強(qiáng)堿預(yù)處理，例如鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等，這種預(yù)處理方法普遍存在設(shè)備腐蝕問(wèn)題，且需要大量的水對(duì)預(yù)處理后的原料進(jìn)行清洗或需要大量的酸堿進(jìn)行中和。當(dāng)用水進(jìn)行清洗時(shí)，會(huì)損失溶解有機(jī)質(zhì)；當(dāng)用酸堿中和時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生大量的鈉離子和氯離子，不僅可能抑制厭氧發(fā)酵，還可能造成環(huán)境污染，而且會(huì)影響沼渣的后續(xù)利用。以上問(wèn)題嚴(yán)重影響了酸/堿預(yù)處理方法在規(guī)?；諚U沼氣工程上的應(yīng)用。易腐有機(jī)廢棄物包括廚余垃圾、果蔬垃圾和肉類(lèi)加工廢棄物等，其最大的特點(diǎn)是水分含量和有機(jī)質(zhì)含量都比較聞，水分含量一般在70%以上,有機(jī)質(zhì)含量一般在90%以上(以干基計(jì))。上述特點(diǎn)使得現(xiàn)有城市生活垃圾處理技術(shù)均存在一些問(wèn)題；比如，較高的有機(jī)質(zhì)含量會(huì)導(dǎo)致填埋過(guò)程中產(chǎn)生大量污染地下水和土壤圈的滲濾液以及無(wú)序排放的溫室氣體(以甲烷為主)；較高的水分含量導(dǎo)致焚燒處理過(guò)程添加大量額外的輔助燃料。衛(wèi)生填埋對(duì)選址要求較高，且占地面積較大，在許多大城市，已經(jīng)很難找到適合衛(wèi)生填埋的場(chǎng)地；焚燒處理，由于存在二次污染、一次性投入高、能量輸出效率低等問(wèn)題，政府和民眾對(duì)都持謹(jǐn)慎的態(tài)度。高水分含量和高有機(jī)質(zhì)含量的易腐有機(jī)廢棄物非常適于厭氧消化處理，在消除垃圾污染的同時(shí)，能獲得清潔可再生能源(甲烷)，易腐有機(jī)廢棄物的有效處理能夠顯著消除城市生活垃圾的污染。但易腐性有機(jī)廢棄物主要成分為糖類(lèi)、淀粉、膳食纖維、蛋白質(zhì)，它們屬于容易水解酸化的物質(zhì)，在厭氧消化過(guò)程中水解產(chǎn)酸速率較快，形成大量的甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等揮發(fā)性脂肪酸，嚴(yán)重抑制厭氧消化。[發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明提供了一種易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其能避免易腐有機(jī)廢棄物在傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵過(guò)程中容易發(fā)生的“酸中毒”、傳統(tǒng)強(qiáng)酸強(qiáng)堿預(yù)處理存在的設(shè)備和管道腐蝕，降低秸桿的預(yù)處理成本，有利于沼渣的后續(xù)利用，提高沼氣發(fā)酵性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法， 包括以下步驟步驟一、收集易腐有機(jī)廢棄物和秸桿并分別粉碎；步驟二、將粉碎后的易腐有機(jī)廢棄物裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，密封固體滲濾床，控制PH值4. 5-6. 5進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸生成揮發(fā)性脂肪酸以及少量氫氣和二氧化碳，沼液從固體滲濾床頂部進(jìn)入對(duì)易腐有機(jī)廢棄物進(jìn)行淋洗，揮發(fā)性脂肪酸溶于沼液中，經(jīng)過(guò)滲濾填料和支撐滲濾填料的多孔板后形成滲濾液；步驟三、收集從固體滲濾床底部排出的滲濾液，通入秸桿預(yù)處理反應(yīng)器，添加步驟一粉碎后的秸桿到滲濾液中，攪拌均勻，控制秸桿干物質(zhì)質(zhì)量濃度為10%-15%，密封秸桿預(yù)處理反應(yīng)器進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理；步驟四、收集固體滲濾床下部排出的水解產(chǎn)酸殘?jiān)徒諚U預(yù)處理反應(yīng)器預(yù)處理后的秸桿、滲濾液混合物，加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加沼液稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度或加少量堿調(diào)解至中性，并添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵；并收集從固體滲濾床頂部排出的氫氣和二氧化碳，從底部通入沼氣發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行沼氣發(fā)酵；控制沼氣發(fā)酵溫度為250C -60°C，pH 值 6. 5-8. O。本發(fā)明采用水解產(chǎn)酸和沼氣發(fā)酵兩相工藝，避免易腐有機(jī)廢棄物在傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵過(guò)程中容易發(fā)生的“酸中毒”;采用富含揮發(fā)性脂肪酸的滲濾液對(duì)秸桿進(jìn)行預(yù)處理，由于揮發(fā)性脂肪酸的腐蝕性較弱，避免傳統(tǒng)強(qiáng)酸/強(qiáng)堿預(yù)處理存在的設(shè)備和管道腐蝕；另外，由于揮發(fā)性脂肪酸本身來(lái)源于易腐有機(jī)廢棄物，無(wú)需額外添加其它化學(xué)藥品(如鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等)，因此大大降低了秸桿的預(yù)處理成本；且由于揮發(fā)性脂肪酸本身就是沼氣發(fā)酵的良好底物，因此，無(wú)需對(duì)預(yù)處理后的秸桿進(jìn)行清洗，可直接利用揮發(fā)性脂肪酸進(jìn)行沼氣發(fā)酵；并且由于揮發(fā)性脂肪酸酸性較弱，只需添加少量堿或進(jìn)行稀釋處理后即可進(jìn)行后續(xù)沼氣發(fā)酵，減少堿金屬離子的大量積累，避免沼氣發(fā)酵抑制和環(huán)境污染，有利于沼渣的后續(xù)利用；最后，易腐有機(jī)廢棄物多為富氣原料，而稻桿的碳?xì)獗认鄬?duì)較聞，缺乏氣源，將兩者進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵可以優(yōu)化調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比，提高沼氣發(fā)酵性能。圖I是本發(fā)明易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法在一實(shí)施例中的工藝流程圖。下面結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做一詳細(xì)的闡述。如圖I所示的工藝流程圖，本發(fā)明的易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，包括以下步驟步驟一、收集易腐有機(jī)廢棄物和秸桿并分別粉碎；由于易腐有機(jī)廢棄物雜質(zhì)比較多，可以除雜后粉碎，而且易腐有機(jī)廢棄物和秸桿粉碎后的粒徑最好在20mm以下，可以提高后續(xù)的水解產(chǎn)酸、預(yù)處理和沼氣發(fā)酵效果；步驟二、采用固體滲濾床作為厭氧水解產(chǎn)酸反應(yīng)器，將粉碎后的易腐有機(jī)廢棄物裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，密封固體滲濾床，控制PH值
4.5-6. 5進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸生成揮發(fā)性脂肪酸(包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等)以及少量氫氣和二氧化碳，沼液從固體滲濾床頂部進(jìn)入對(duì)易腐有機(jī)廢棄物進(jìn)行淋洗(可以通過(guò)布水器進(jìn)行淋洗)，揮發(fā)性脂肪酸溶于沼液中，在重力作用下經(jīng)過(guò)滲濾填料和支撐滲濾填料的多孔板后形成滲濾液，并從固體滲濾床底部排出；另外，可以通過(guò)調(diào)節(jié)易腐有機(jī)廢棄物進(jìn)料量、沼液淋洗量、沼液淋洗頻率控制滲濾液中揮發(fā)性脂肪酸濃度> 8g/L，這樣可以保證后續(xù)對(duì)秸桿的預(yù)處理效果；并定期從固體滲濾床下部排出水解產(chǎn)酸殘?jiān)?，便于后續(xù)的沼氣發(fā)酵利用；
步驟三、收集從固體滲濾床底部排出的滲濾液，通入秸桿預(yù)處理反應(yīng)器，添加步驟一粉碎后的秸桿到滲濾液中，攪拌均勻，秸桿干物質(zhì)質(zhì)量濃度為10%-15% (秸桿干物質(zhì)質(zhì)量濃度是指秸桿的質(zhì)量占秸桿和滲濾液總質(zhì)量的百分比)，密封秸桿預(yù)處理反應(yīng)器進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理；最好控制秸桿預(yù)處理反應(yīng)器的預(yù)處理溫度為80°C _160°C，預(yù)處理時(shí)間為lh_5h，以提高秸桿預(yù)處理效果；步驟四、收集固體滲濾床下部排出的水解產(chǎn)酸殘?jiān)徒諚U預(yù)處理反應(yīng)器預(yù)處理后的秸桿、滲濾液混合物，加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加沼液稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度或加少量堿調(diào)解至中性，并添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵；并收集從固體滲濾床頂部排出的氫氣和二氧化碳，從底部通入沼氣發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行沼氣發(fā)酵；控制沼氣發(fā)酵溫度為250C -60°C，pH 值 6. 5-8. O。一般發(fā)酵周期為 20-30 天。為了循環(huán)利用發(fā)酵剩余物，提高利用效率，在步驟四之后，還可以包括步驟五收集沼氣發(fā)酵反應(yīng)器排出的發(fā)酵剩余物，一部分用作沼氣發(fā)酵接種物，其余部分進(jìn)行固液分離形成沼液和沼渣，部分沼液回流到固體滲濾床用于淋洗易腐有機(jī)廢棄物，部分沼液加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度。沼渣可以用作固體有機(jī)肥。另外，在步驟四產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電時(shí)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜诩訜峤諚U預(yù)處理器反應(yīng)器?？梢猿浞掷媚茉?，節(jié)省秸桿的預(yù)處理成本。需要說(shuō)明的是，上述所述的秸桿包括但不限于稻草、麥桿、玉米秸、米草、狼尾草、
皇草、象草。下面通過(guò)具體的實(shí)施例和對(duì)比例來(lái)說(shuō)明下本發(fā)明所取得的顯著效果。實(shí)施例I以新鮮果蔬垃圾(含水率89%)作為易腐有機(jī)廢棄物，收集除雜后粉碎至粒徑20mm以下備用，以干稻草(含水率9%)作為秸桿，粉碎至粒徑20_以下備用；取破碎后的果蔬垃圾50kg裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，密封固體滲濾床，控制pH值4. 5進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸，每隔4h取I. 5kg來(lái)自固液分離后的沼液從固體滲濾床頂部進(jìn)入并經(jīng)布水器對(duì)果蔬垃圾進(jìn)行淋洗，水解產(chǎn)酸生成的揮發(fā)性脂肪酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等)溶于沼液中，在重力作用下經(jīng)過(guò)滲濾填料和支撐滲濾填料的多孔板后形成滲濾液并從固體滲濾床底部排出，測(cè)得總揮發(fā)性脂肪酸濃度為8. 5g/L，經(jīng)過(guò)48h的水解產(chǎn)酸后，累計(jì)收集到滲濾液16kg，從固體滲濾床下部排出水解產(chǎn)酸殘?jiān)?；將上述滲濾液通入秸桿預(yù)處理反應(yīng)器，添加粉碎后的干稻草2kg到滲濾液中并攪拌均勻，稻草干物質(zhì)質(zhì)量濃度為10. 1%，密封秸桿預(yù)處理反應(yīng)器后進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理，控制預(yù)處理溫度為90°C，預(yù)處理時(shí)間為Ih ;將上述水解產(chǎn)酸殘?jiān)?、預(yù)處理后的秸桿、滲濾液混合物加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加120g碳酸氫銨調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比，添加沼液用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度，添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，控制沼氣發(fā)酵溫度為25°C，pH值6. 5，同時(shí)收集從固體滲濾床頂部排出的氫氣和二氧化碳，從底部通入沼氣發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行沼氣發(fā)酵，經(jīng)過(guò)20天的沼氣發(fā)酵獲得沼氣3075L，單位原料產(chǎn)氣量為421L/kg TS ;完成沼氣發(fā)酵的發(fā)酵剩余物從沼氣發(fā)酵反應(yīng)器排出，一部分用作沼氣發(fā)酵接種物，其余部分進(jìn)行固液分離形成沼液和沼渣，部分沼液回流到固體滲濾床用于淋洗果蔬垃圾，部分沼液加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度，沼渣用作固體有機(jī)肥。實(shí)施例2以新鮮果蔬垃圾(含水率89%)作為易腐有機(jī)廢棄物，收集除雜后破碎至粒徑20mm 以下備用，以干稻草(含水率9%)作為秸桿，粉碎至粒徑20_以下備用；取破碎后的果蔬垃圾IOOkg裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，密封固體滲濾床，控制PH值5進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸，每隔3h取3kg來(lái)自固液分離后的沼液從固體滲濾床頂部進(jìn)入并經(jīng)布水器對(duì)果蔬垃圾進(jìn)行淋洗，水解產(chǎn)酸生成的揮發(fā)性脂肪酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等)溶于沼液中，在重力作用下經(jīng)過(guò)滲濾填料和支撐滲濾填料的多孔板后形成滲濾液并從固體滲濾床底部排出，測(cè)得總揮發(fā)性脂肪酸濃度為13g/L，經(jīng)過(guò)48h的水解產(chǎn)酸后，累計(jì)收集到滲濾液45kg，從固體滲濾床下部排出水解產(chǎn)酸殘?jiān)粚⑸鲜鰸B濾液通入秸桿預(yù)處理反應(yīng)器，添加粉碎后的干稻草7kg到滲濾液中并攪拌均勻，稻草干物質(zhì)質(zhì)量濃度為12. 2%，密封秸桿預(yù)處理反應(yīng)器后進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理，控制預(yù)處理溫度為120°C，預(yù)處理時(shí)間為3h ;將上述水解產(chǎn)酸殘?jiān)㈩A(yù)處理后的秸桿、滲濾液混合物加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加240g碳酸氫銨調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比，添加沼液用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度，添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，控制沼氣發(fā)酵溫度為37°C，pH值7. 0，同時(shí)收集從固體滲濾床頂部排出的氫氣和二氧化碳，從底部通入沼氣發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行沼氣發(fā)酵，經(jīng)過(guò)28天的沼氣發(fā)酵獲得沼氣7527L，單位原料產(chǎn)氣量為433L/kg TS ;完成沼氣發(fā)酵的發(fā)酵剩余物從反應(yīng)器排出，一部分用作沼氣發(fā)酵接種物，其余部分進(jìn)行固液分離形成沼液和沼渣，部分沼液回流到厭氧水解產(chǎn)酸反應(yīng)器用于淋洗果蔬垃圾，部分沼液加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度，沼渣用作固體有機(jī)肥。實(shí)施例3以新鮮廚余垃圾(含水率76%)作為易腐有機(jī)廢棄物，收集除雜后破碎至粒徑20mm以下備用，以干稻草(含水率9%)作為秸桿，粉碎至粒徑20_以下備用；取破碎后的廚余垃圾IOOkg裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，密封固體滲濾床，控制pH值6. 5進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸，每隔3h取4kg來(lái)自固液分離后的沼液從反應(yīng)器頂部進(jìn)入并經(jīng)布水器對(duì)廚余垃圾進(jìn)行淋洗，水解產(chǎn)酸生成的揮發(fā)性脂肪酸(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等)溶于水中，在重力作用下經(jīng)過(guò)滲濾填料和支撐滲濾填料的多孔板后形成滲濾液并從固體滲濾床底部排出，測(cè)得總揮發(fā)性脂肪酸濃度為16g/L，經(jīng)過(guò)48h的水解產(chǎn)酸后，累計(jì)收集到滲濾液60kg，收集從固體滲濾床頂部排出的少量氫氣和二氧化碳，從固體滲濾床下部排出水解產(chǎn)酸殘?jiān)?；將上述滲濾液通入秸桿預(yù)處理反應(yīng)器，添加粉碎后的干稻草11. 5kg到滲濾液中并攪拌均勻，稻草干物質(zhì)質(zhì)量濃度為14. 6%，密封秸桿預(yù)處理反應(yīng)器后進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理，控制預(yù)處理溫度為160°C，預(yù)處理時(shí)間為5h ;將上述水解產(chǎn)酸殘?jiān)?、預(yù)處理后的秸桿、滲濾液混合物加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加沼液用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度，添加堿液調(diào)解PH值至7. O，添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，控制沼氣發(fā)酵溫度為55°C，pH值8. O，同時(shí)收集從固體滲濾床頂部排出的氫氣和二氧化碳，從底部通入沼氣發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行沼氣發(fā)酵，經(jīng)過(guò)35天的沼氣發(fā)酵獲得沼氣19800L，單位原料產(chǎn)氣量為574L/kg TS ；完成沼氣發(fā)酵的發(fā)酵剩余物從反應(yīng)器排出，一部分用作沼氣發(fā)酵接種物，其余部分進(jìn)行固液分離形成沼液和沼渣，部分沼液回流到厭氧水解產(chǎn)酸反應(yīng)器用于淋洗廚余垃圾，部分沼液加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度，沼渣用作固體有機(jī)肥。對(duì)比例I以新鮮果蔬垃圾(含水率89%)作為易腐有機(jī)廢棄物單獨(dú)進(jìn)行沼氣發(fā)酵，收集除雜后破碎至粒徑20mm以下備用，取破碎后的果蔬垃圾50kg裝填于沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加120g碳酸氫銨調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比，添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，控制沼氣發(fā)酵 溫度為25°C，經(jīng)過(guò)I天的沼氣發(fā)酵后產(chǎn)氣停止，測(cè)定發(fā)酵液的pH值為4. 9，總揮發(fā)性脂肪酸濃度為13. 6g/L，沼氣發(fā)酵顯然受到揮發(fā)性脂肪酸的抑制，采用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7. 0，經(jīng)過(guò)I天的觀察，仍然沒(méi)有顯著產(chǎn)氣，沼氣發(fā)酵徹底失敗。對(duì)比例2以新鮮廚余垃圾(含水率76%)作為易腐有機(jī)廢棄物單獨(dú)進(jìn)行沼氣發(fā)酵，收集除雜后破碎至粒徑20mm以下備用，取破碎后的廚余垃圾50kg裝填于沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，控制沼氣發(fā)酵溫度為55°C，經(jīng)過(guò)I天的沼氣發(fā)酵后產(chǎn)氣停止，測(cè)定發(fā)酵液的PH值為4. 3，總揮發(fā)性脂肪酸濃度為20. 2g/L，沼氣發(fā)酵顯然受到揮發(fā)性脂肪酸的抑制，采用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至7. 0，經(jīng)過(guò)I天的觀察，仍然沒(méi)有顯著產(chǎn)氣，沼氣發(fā)酵徹底失敗。對(duì)比例3以干稻草(含水率9%)作為秸桿單獨(dú)進(jìn)行沼氣發(fā)酵，粉碎至粒徑20mm以下備用，取5kg到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加50g碳酸氫銨調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比，添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，控制沼氣發(fā)酵溫度為37°C，pH值7，經(jīng)過(guò)28天的沼氣發(fā)酵獲得沼氣1137L，單位原料產(chǎn)氣量為250L/kg TS0對(duì)比實(shí)施例和對(duì)比例可以看出，由于果蔬垃圾和廚余垃圾是易腐有機(jī)廢棄物，直接進(jìn)行沼氣發(fā)酵容易產(chǎn)生嚴(yán)重的揮發(fā)性脂肪酸抑制，致使沼氣發(fā)酵失?。欢唇?jīng)預(yù)處理的秸桿直接進(jìn)行沼氣發(fā)酵時(shí)，原料產(chǎn)氣率較低。將易腐有機(jī)廢棄物和秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣，首先對(duì)易腐有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸，獲得含高濃度揮發(fā)性脂肪酸的滲濾液，用于對(duì)秸桿進(jìn)行預(yù)處理，最后將易腐有機(jī)廢棄物水解產(chǎn)酸殘?jiān)?、預(yù)處理后秸桿和滲濾液進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，不僅避免了易腐有機(jī)廢棄物單獨(dú)沼氣發(fā)酵存在的揮發(fā)性脂肪酸抑制，而且提高了秸桿的原料產(chǎn)氣率。以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、收集易腐有機(jī)廢棄物和秸桿并分別粉碎； 步驟二、將粉碎后的易腐有機(jī)廢棄物裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，密封固體滲濾床，控制PH值4. 5-6. 5進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸生成揮發(fā)性脂肪酸以及少量氫氣和二氧化碳，沼液從固體滲濾床頂部進(jìn)入對(duì)易腐有機(jī)廢棄物進(jìn)行淋洗，揮發(fā)性脂肪酸溶于沼液中，經(jīng)過(guò)滲濾填料和支撐滲濾填料的多孔板后形成滲濾液； 步驟三、收集從固體滲濾床底部排出的滲濾液，通入秸桿預(yù)處理反應(yīng)器，添加步驟一粉碎后的秸桿到滲濾液中，攪拌均勻，控制秸桿干物質(zhì)質(zhì)量濃度為10%-15%，密封秸桿預(yù)處理反應(yīng)器進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理； 步驟四、收集固體滲濾床下部排出的水解產(chǎn)酸殘?jiān)徒諚U預(yù)處理反應(yīng)器預(yù)處理后的秸桿、滲濾液混合物，加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，添加沼液稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度或加少量堿調(diào)解至中性，并添加沼氣發(fā)酵接種物進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵；并收集從固體滲濾床頂部排出的氫氣和二氧化碳，從底部通入沼氣發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行沼氣發(fā)酵；控制沼氣發(fā)酵溫度為250C -60°C，pH 值 6. 5-8. O。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于步驟一中，控制易腐有機(jī)廢棄物和稻桿粉碎后的粒徑在20_以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于步驟二中，通過(guò)調(diào)節(jié)易腐有機(jī)廢棄物進(jìn)料量、沼液淋洗量、沼液淋洗頻率控制滲濾液中揮發(fā)性脂肪酸濃度> 8g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于步驟三中，控制秸桿預(yù)處理反應(yīng)器的預(yù)處理溫度為80°C _160°C，預(yù)處理時(shí)間為lh-5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于在步驟四之后，還包括步驟五 收集沼氣發(fā)酵反應(yīng)器排出的發(fā)酵剩余物，一部分用作沼氣發(fā)酵接種物，其余部分進(jìn)行固液分離形成沼液和沼渣，部分沼液回流到固體滲濾床用于淋洗易腐有機(jī)廢棄物，部分沼液加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器用于稀釋揮發(fā)性脂肪酸濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的易腐有機(jī)廢棄物與秸桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于在步驟四產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電時(shí)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜诩訜峤諚U預(yù)處理器反應(yīng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的易腐有機(jī)廢棄物與稻桿聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述秸桿包括稻草、麥桿、玉米秸、米草、狼尾草、皇草、象草。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種易腐有機(jī)廢棄物與秸稈聯(lián)合產(chǎn)沼氣的方法，包括以下步驟步驟一、收集易腐有機(jī)廢棄物和秸稈并分別粉碎；步驟二、將粉碎后的易腐有機(jī)廢棄物裝填于固體滲濾床的滲濾填料上面，添加沼氣發(fā)酵接種物，進(jìn)行厭氧水解產(chǎn)酸形成滲濾液；步驟三、收集從固體滲濾床底部排出的滲濾液，與粉碎后的秸稈加入到秸稈預(yù)處理反應(yīng)器，進(jìn)行加熱浸泡預(yù)處理；步驟四、收集水解產(chǎn)酸殘?jiān)皖A(yù)處理后的秸稈、滲濾液混合物，加入到沼氣發(fā)酵反應(yīng)器，進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。本發(fā)明能避免易腐有機(jī)廢棄物在傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵過(guò)程中容易發(fā)生的“酸中毒”、傳統(tǒng)強(qiáng)酸/強(qiáng)堿預(yù)處理存在的設(shè)備和管道腐蝕，降低秸稈的預(yù)處理成本，有利于沼渣的后續(xù)利用，提高沼氣發(fā)酵性能。
文檔編號(hào)C12P5/02GK102757980SQ20121026592
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者曹婧, 顏煦, 黎振廷 申請(qǐng)人:深圳市海吉星環(huán)保有限責(zé)任公司