本發(fā)明屬于有機固體廢棄物厭氧消化處理技術領域，具體涉及一種強化多原料兩級全混厭氧消化產沼氣的方法。
背景技術：
有機固體廢棄物中因含有大量有機質、植物養(yǎng)分，同時也含有病原微生物，容易腐爛發(fā)臭。如果處理不當，不僅造成了生物質資源浪費，而且還可能造成嚴重的二次污染。
厭氧消化技術作為有機固體廢棄物資源化處理的成熟技術之一，在我國已經得到了極為廣泛的應用。但大多數(shù)大型厭氧發(fā)酵處理工程的原料存在單一性，受到了一定的限制。多原料混合厭氧消化由于存在物料營養(yǎng)元素特性互補、原料來源廣泛等優(yōu)勢，逐步替代單一原料厭氧發(fā)酵。而多原料厭氧消化同時也因物料存在多樣性與復雜性，在厭氧消化時難以達到物料同步產氣的進行，進而降低了物料厭氧消化的降解效率及產氣效果。許多研究者多從原料如何預處理的方法上進行考慮，卻忽視了厭氧消化工藝及方法上的改進。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種強化多原料兩級全混厭氧消化產沼氣的方法，以克服傳統(tǒng)多原料混合厭氧消化時物料降解效率低、產氣率低等問題，并提高消化后消化漿的脫水性能，減少后期沼渣堆肥輔料的添加量，降低運行成本。
本發(fā)明以如下技術方案解決上述技術問題：
本發(fā)明強化多原料兩級全混厭氧消化產沼氣的方法，它包括以下操作步驟：
(1)將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理后，送入混合進料池混合；
(2)調節(jié)混合進料池的物料固含量至8％～15％，并預熱至35～38℃；
(3)將混合進料池的物料送入一級厭氧罐消化處理；
(4)經過一級厭氧罐厭氧消化處理后的消化漿，部分回流至熱水解罐進行高溫熱水解處理，然后再進入混合進料池與原料混合，剩下的進入二級厭氧罐消化處理；
(5)經過二級厭氧罐厭氧消化處理后的消化漿，部分回流至臭氧處理裝置進行強化處理，然后返回至二級厭氧罐，剩下的進入消化漿儲池；
(6)將消化漿經過固液分離出沼渣和沼液，沼渣進入堆肥系統(tǒng)處理，沼液回流至混合進料池或制成液態(tài)肥；
(7)一級厭氧罐和二級厭氧罐產生的沼氣經過沼氣提純系統(tǒng)凈化后即可使用。
步驟(1)中，禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：餐廚垃圾：剩余污泥＝1：3：0.25～1：0.25～1。
步驟(1)中，混合進料池連接熱水解罐的二次蒸汽出口，物料停留時間為4h～12h。
所述一級厭氧罐的消化處理條件為：消化溫度為37±1℃，水力停留時間為8～15天。
所述熱水解罐的處理條件為：壓力為0.80～1.95Mpa，反應溫度為170℃～210℃，處理反應時間15～90min。
所述二級厭氧罐的消化處理條件為：消化溫度為常溫，水力停留時間為5～12天。
步驟(5)中，臭氧處理裝置的強化處理時間為10～50min，投加量為0.02～0.08g-O3/g-TS，強化處理后物料采用多點通入二級厭氧罐底部內形成旋流水力攪拌。
所述一級厭氧罐和二級厭氧罐的消化漿回流比均為1:10～1:2。
步驟(6)中，固液分離采用板框壓濾機分離，分離沼渣含水率達到50％以下，堆肥系統(tǒng)為動態(tài)好氧倉式堆肥處理，處理時間為10～15天。
本發(fā)明方法具有如下有益效果：
1.多原料混合厭氧消化可實現(xiàn)物料營養(yǎng)元素特性互補，相對單一物料厭氧消化減少輔料的投入，降低運行成本。
2.多原料廢棄物使用兩級全混厭氧消化處理，分級強化，一級厭氧消化通過物料回流熱水解強化處理、二級厭氧消化通過物料回流臭氧強化處理，使混合物料厭氧消化時混合物料的有機質降解效率提高了30％～50％，產氣率提高了20％～40％。
3.熱水解處理后的高溫熱物料不需換熱降溫直接與混合進料池原料混合，提高混合物料溫度的同時增加了混合物料的流動性，進而提高混合物料的進料固含量，并減少熱能損失。
4.物料經過分級強化兩級厭氧消化處理后，提高了后續(xù)消化漿的脫水性能，有效減少沼渣堆肥輔料的添加量，降低堆肥運行成本。
附圖說明
圖1是本發(fā)明強化多原料兩級全混厭氧消化產沼氣的方法的工藝流程圖。
具體實施方式
下面附圖和實施例對本發(fā)明方法作進一步的說明：
如圖1所示，本發(fā)明方法的具體操作步驟是：
(1)將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理后，送入混合進料池混合；其中，禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：餐廚垃圾：剩余污泥＝1：3：0.25～1：0.25～1；
(2)混合進料池的底部設有與熱水解罐的二次蒸汽出口連接的蒸汽加熱盤管，熱水解罐的物料出口連接混合進料池，將進入混合進料池的物料調節(jié)固含量至8％～15％，物料停留時間為4h～12h，通過二次蒸汽將物料預熱至35～38℃；
(3)將混合進料池的物料送入一級厭氧罐消化處理，一級厭氧罐內設置多層機械攪拌，其消化處理條件為：消化溫度為37±1℃，水力停留時間為8～15天；
(4)經過一級厭氧罐厭氧消化處理后的消化漿，部分回流至熱水解罐進行高溫熱水解處理，再進入混合進料池與原料混合，剩下的進入二級厭氧罐消化處理；所述熱水解罐的處理條件為：壓力為0.80～1.95Mpa，反應溫度為170℃～210℃，處理反應時間15～90min；
(5)經過二級厭氧罐厭氧消化處理后的消化漿，部分回流至臭氧處理裝置進行強化處理，然后返回至二級厭氧罐，剩下的進入消化漿儲池；所述二級厭氧罐的消化處理條件為：消化溫度為常溫，水力停留時間為5～12天；所述臭氧處理裝置的強化處理時間為10～50min，投加量為0.02～0.08g-O3/g-TS，強化處理后物料采用多點通入二級厭氧罐底部內形成旋流水力攪拌。
(6)將消化漿經過固液分離出沼渣和沼液，沼渣進入堆肥系統(tǒng)處理，沼液回流至混合進料池或制成液態(tài)肥；所述固液分離采用板框壓濾機分離，分離沼渣含水率50％以下，堆肥系統(tǒng)為動態(tài)好氧倉式堆肥處理，處理時間為10～15天。
(7)一級厭氧罐和二級厭氧罐產生的沼氣送入沼氣穩(wěn)壓柜，再經過沼氣提純系統(tǒng)凈化后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
本發(fā)明所述一級厭氧罐和二級厭氧罐的消化漿回流比均為1:10～1:2。
以下是本發(fā)明方法的具體實施例：
實施例1
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：0.25：0.25送入進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為8％，用熱水解工序產生的二次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，并與來自熱水解的高溫物料混合，使總混合物料預熱溫度達到35℃，整個物料混合預熱停留時間為4h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為8天，一級厭氧罐出料消化漿按1:10回流至熱水解罐，在壓力0.80Mpa、溫度170℃下強化處理15min后進入混合進料池，剩下的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為5天。二級厭氧罐出料消化漿按1:10回流至臭氧處理裝置進行強化處理，處理條件為處理時間10min，臭氧投加量為0.02g-O3/g-TS，處理后物料采用多點通入二級厭氧罐底部內形成旋流水力攪拌，剩下的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過本發(fā)明方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為62.3％，產氣率為423m3/t-TS，脫水沼渣含水率為50％以下。
比較例1
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：0.25：0.25送入混合進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為8％，用一次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，使混合物料預熱溫度達到35℃，整個物料混合預熱停留時間為4h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為8天，經過一級厭氧罐處理后的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為5天。經過二級厭氧罐處理后的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過該上述方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為47.5％，產氣率為346m3/t-TS，脫水沼渣含水率為60％以下。
由此可見，實施例1采用高溫熱水解結合臭氧分級回流強化多原料兩級全混厭氧消化的方法，相對比較例1的方法，有機質降解率提高了31.16％，產氣率提高了22.25％，沼渣脫水性能有效提高。
實施例2
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：0.25：0.25送入進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為10％，用熱水解工序產生的二次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，并與來自熱水解的高溫物料混合，使總混合物料預熱溫度達到36℃，整個物料混合預熱停留時間為8h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為14天，一級厭氧罐出料消化漿按1:5回流至熱水解罐，在壓力1.27Mpa、溫度190℃下強化處理30min后進入混合進料池，剩下的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為11天。二級厭氧罐出料消化漿按1:5回流至臭氧處理裝置進行強化處理，處理條件為處理時間20min，臭氧投加量為0.03g-O3/g-TS，處理后物料采用多點通入二級厭氧罐底部內形成旋流水力攪拌，剩下的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過本發(fā)明方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為60.3％，產氣率為420m3/t-TS，脫水沼渣含水率為50％以下。
比較例2
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：0.25：0.25送入混合進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為10％，用一次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，使混合物料預熱溫度達到36℃，整個物料混合預熱停留時間為8h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為14天，經過一級厭氧罐處理后的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為11天。經過二級厭氧罐處理后的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過該方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為45.5％，產氣率為333m3/t-TS，脫水沼渣含水率為60％以下。
由此可見，實施例2采用高溫熱水解結合臭氧分級回流強化多原料兩級全混厭氧消化的方法，相對比較例2的方法，有機質降解率提高了32.53％，產氣率提高了26.13％，沼渣脫水性能有效提高。
實施例3
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：0.5：0.5進入混合進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為12％，用熱水解工序產生的二次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，并與來自熱水解的高溫物料混合，使總混合物料預熱溫度達到36℃，整個物料混合預熱停留時間為8h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為15天，一級厭氧罐出料消化漿按1:5回流至熱水解罐，在壓力1.27Mpa、溫度190℃下強化處理40min后進入混合進料池，剩下消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為12天。二級厭氧罐出料消化漿按1:5回流至臭氧處理裝置進行強化處理，處理條件為處理時間30min，臭氧投加量為0.05g-O3/g-TS，處理后物料采用多點通入二級厭氧罐底部內形成旋流水力攪拌，剩下消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過本發(fā)明方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為61.5％，產氣率為426m3/t-TS，脫水沼渣含水率為50％以下。
比較例3
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：0.5：0.5送入混合進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為12％，用一次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，使混合物料預熱溫度達到36℃，整個物料混合預熱停留時間為8h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為15天，經過一級厭氧罐處理后的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為12天。經過二級厭氧罐處理后的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過該方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為46.0％，產氣率為340m3/t-TS，脫水沼渣含水率為60％以下。
由此可見，實施例3采用高溫熱水解結合臭氧分級回流強化多原料兩級全混厭氧消化的方法，相對比較例3的方法，有機質降解率提高了33.70％，產氣率提高了25.29％，沼渣脫水性能有效提高。
實施例4
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：1：1送入進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為15％，用熱水解工序產生的二次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，并與來自熱水解的高溫物料混合，使總混合物料預熱溫度達到38℃，整個物料混合預熱停留時間為12h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為15天，一級厭氧罐出料消化漿按1:2回流至熱水解罐，在壓力1.95Mpa、溫度210℃下強化處理90min后進入混合進料池，剩下的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為12天。二級厭氧罐出料消化漿按1:2回流至臭氧處理裝置進行強化處理，處理條件為處理時間50min，臭氧投加量為0.08g-O3/g-TS，處理后物料采用多點通入二級厭氧罐底部內形成旋流水力攪拌，剩下的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過該本發(fā)明方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為58.6％，產氣率為401m3/t-TS，脫水沼渣含水率為50％以下。
比較例4
將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾分別經過常規(guī)預處理，其中禽畜糞便進行均漿除砂，稻草秸稈進行粉碎至1cm以下，剩余污泥進行均漿除砂，餐廚垃圾進行機械分選、除油、粉碎調漿，預處理后將禽畜糞便、稻草秸稈、剩余污泥、餐廚垃圾按干固含量TS比為：禽畜糞便：稻草秸稈：剩余污泥：餐廚垃圾＝1：3：1：1送入混合進料池混合，使用回流沼液調節(jié)混合物料的固含量為15％，用一次蒸汽通過混合進料池的蒸汽加熱盤管對混合物料進行預熱，使混合物料預熱溫度達到38℃，整個物料混合預熱停留時間為12h；通過螺桿泵將混合物料送入一級厭氧罐，控制厭氧消化反應溫度為37±1℃，水力停留時間為15天，經過一級厭氧罐處理后的消化漿進入二級厭氧罐厭氧消化，消化條件為常溫，水力停留時間為12天。經過二級厭氧罐處理后的消化漿則進入消化漿儲池，通過板框壓濾機將消化漿進行脫水后，進入堆肥系統(tǒng)進行好氧堆肥處理10～15天。厭氧罐產生的沼氣則進入沼氣提存系統(tǒng)提純后用于燃氣汽車或蒸汽鍋爐。
混合物料經過該方法穩(wěn)定運行處理，有機質降解率為39.2％，產氣率為289m3/t-TS，脫水沼渣含水率為60％以下。
由此可見，實施例4采用高溫熱水解結合臭氧分級回流強化多原料兩級全混厭氧消化的方法，相對比較例4的方法，有機質降解率提高了49.49％，產氣率提高了38.75％，沼渣脫水性能有效提高。