本發(fā)明涉及養(yǎng)豬廢水資源化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種養(yǎng)豬廢水能源回收的裝置和方法。
背景技術(shù)：
規(guī)模化養(yǎng)豬場廢水含有高濃度有機(jī)物和氮素，是一種排放量大、處理難度高且處理率較低的廢水。未經(jīng)處理的廢水排放到環(huán)境中會(huì)引起地下水污染、農(nóng)業(yè)面源污染等環(huán)境問題，是一些水體富營養(yǎng)化的重要污染源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前養(yǎng)豬場應(yīng)用最多的水沖式清糞，每天每萬頭生豬可產(chǎn)生廢水150～250m3，其中生化需氧量（bod5）可達(dá)2000～8000m/l，cod可達(dá)5000～20000m/l。如此大量的有機(jī)物排放到水體中，給水環(huán)境帶來了巨大的壓力。
現(xiàn)有常規(guī)的厭氧好氧處理方法不僅需要消耗大量的電能，還會(huì)造成大量溫室氣體甲烷的排放，目前針對養(yǎng)豬廢水的資源化處理技術(shù)尚未見相關(guān)技術(shù)報(bào)道，如果能解決養(yǎng)豬廢水的資源化處理問題，不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，也具有重要的環(huán)境效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有養(yǎng)豬廢水的資源化處理技術(shù)不足，提供一種養(yǎng)豬廢水能源回收的裝置。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是基于所述裝置提供一種養(yǎng)豬廢水能源回收的方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
提供一種養(yǎng)豬廢水能源回收的裝置，包括，高溫消化沼氣池、沼氣脫水罐、沼氣脫硫罐、沼氣儲(chǔ)存罐和沼氣發(fā)電機(jī)，并用密閉的沼氣管線依次連接；所述的高溫消化沼氣池，采用下埋式池體銜接密閉頂膜的方式絕熱保溫，使沼氣池內(nèi)反應(yīng)處于高溫消化區(qū)間。
本發(fā)明所述高溫消化沼氣池采用下埋式池體銜接密閉頂膜的方式，所產(chǎn)生的熱量積累不易逸散，使得整個(gè)池體的溫度能維持在較高水平。
優(yōu)選地，所述下埋式池體銜接密閉頂膜的方式是頂膜鋪滿整個(gè)池壁，包裹擋土墻，埋入池底土中。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述高溫消化池下埋的深度為5.4米。
優(yōu)選地，所述高溫消化沼氣池的頂膜采用高密度聚乙烯。
所述沼氣脫水罐采用吸附脫水干燥劑，降低沼氣的含水率，提高單位氣體的燃燒熱值。
所述的沼氣脫硫罐采用常溫再生脫硫劑，去除沼氣中的硫化物，避免燃燒后產(chǎn)生硫氧化物污染。
優(yōu)選地，所述脫水劑采用硅膠。
優(yōu)選地，所述脫硫劑采用氧化鐵。
所述的沼氣儲(chǔ)存罐配有壓力調(diào)節(jié)閥，不僅可以儲(chǔ)存多余沼氣，還可以保證進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)的沼氣在較為穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)。
所述的沼氣發(fā)電機(jī)可以將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。
本發(fā)明同時(shí)提供一種養(yǎng)豬廢水能源回收的方法，包括如下步驟：
s1.養(yǎng)豬廢水經(jīng)過高溫消化沼氣池，有機(jī)物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，高溫厭氧發(fā)酵停留時(shí)間控制為25～35天，溫度控制在50～70℃，沼氣產(chǎn)生率為0.3～0.4m3/kgcod；
s2.經(jīng)步驟s1所產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入沼氣脫水罐，吸附脫去所含水分；
s3.經(jīng)步驟s2得到的沼氣進(jìn)入沼氣脫硫罐，利用常溫再生脫硫劑，去除沼氣中的h2s氣體；
s4.經(jīng)過步驟s3的干凈沼氣進(jìn)入沼氣儲(chǔ)存罐，進(jìn)行壓縮儲(chǔ)存；
s5.通過沼氣儲(chǔ)存罐的可控壓力閥門，調(diào)節(jié)進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)的沼氣壓力，維持發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為向外輸出穩(wěn)定的電能，維持養(yǎng)豬場廢水處理系統(tǒng)日常運(yùn)行的所需的電能消耗。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明根據(jù)養(yǎng)豬廢水的特點(diǎn)和資源化利用的原則創(chuàng)造性的對養(yǎng)豬廢水的厭氧產(chǎn)沼氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造和優(yōu)化。
（1）在厭氧產(chǎn)沼氣階段采用高溫消化產(chǎn)沼氣，以加快養(yǎng)豬廢水的處理時(shí)間，增加沼氣的產(chǎn)生速率。同時(shí)使沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)受季節(jié)溫度變化影響較少。
（2）同時(shí)將脫水罐、脫硫罐和儲(chǔ)存罐整合到整個(gè)裝置系統(tǒng)中，以降低沼氣含水率提高單位燃燒熱值；同時(shí)降低含硫量，以確保發(fā)電機(jī)尾氣硫氧化物的排放達(dá)標(biāo)；調(diào)整進(jìn)入發(fā)電機(jī)的沼氣壓力，維持發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
附圖說明
圖1為養(yǎng)豬廢水能源回收裝置的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明方法。下述實(shí)施例僅用于示例性說明，不能理解為對本發(fā)明的限制。除非特別說明，下述實(shí)施例中使用的生物材料、試劑原料為常規(guī)市購或商業(yè)途徑獲得的生物材料和試劑原料，除非特別說明，下述實(shí)施例中使用的方法和設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)使用的方法和設(shè)備。
實(shí)施例1
如附圖1所示，本發(fā)明的養(yǎng)豬廢水能源回收裝置由串聯(lián)的高溫消化沼氣池、沼氣脫水罐、沼氣脫硫罐、沼氣儲(chǔ)存罐和沼氣發(fā)電機(jī)組成，并用密閉的沼氣管線依次連接。
本實(shí)例中高溫消化池采用下埋式池體銜接密閉頂膜的方式絕熱保溫。所產(chǎn)生的熱量積累不易逸散，使得整個(gè)池體的溫度能維持在較高水平。所述下埋式池體銜接密閉頂膜的方式是頂膜鋪滿整個(gè)池壁，包裹擋土墻，埋入池底土中。優(yōu)選地，所述高溫消化池下埋的深度為5.4米。
所述高溫消化沼氣池的頂膜采用高密度聚乙烯。
所述沼氣脫水罐采用吸附脫水干燥劑，降低沼氣的含水率，提高單位氣體的燃燒熱值。所述的沼氣脫硫罐采用常溫再生脫硫劑，去除沼氣中的硫化物，避免燃燒后產(chǎn)生硫氧化物污染。所述脫水劑采用硅膠。所述脫硫劑采用氧化鐵。
所述的沼氣儲(chǔ)存罐配有壓力調(diào)節(jié)閥，不僅可以儲(chǔ)存多余沼氣，還可以保證進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)的沼氣在較為穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)。所述的沼氣發(fā)電機(jī)可以將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。
基于所述裝置，本發(fā)明同時(shí)提供一種養(yǎng)豬廢水能源回收的方法，包括如下步驟：
s1.養(yǎng)豬廢水經(jīng)過高溫消化沼氣池，有機(jī)物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，高溫厭氧發(fā)酵停留時(shí)間控制為25～35天，溫度控制在50～70℃，沼氣產(chǎn)生率為0.3～0.4m3/kgcod；
s2.經(jīng)步驟s1所產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入沼氣脫水罐，吸附脫去所含水分；
s3.經(jīng)步驟s2得到的沼氣進(jìn)入沼氣脫硫罐，利用常溫再生脫硫劑，去除沼氣中的h2s氣體；
s4.經(jīng)過步驟s3的干凈沼氣進(jìn)入沼氣儲(chǔ)存罐，進(jìn)行壓縮儲(chǔ)存；
s5.通過沼氣儲(chǔ)存罐的可控壓力閥門，調(diào)節(jié)進(jìn)入沼氣發(fā)電機(jī)的沼氣壓力，維持發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為向外輸出穩(wěn)定的電能，維持養(yǎng)豬場廢水處理系統(tǒng)日常運(yùn)行的所需的電能消耗。
在本實(shí)施例中，養(yǎng)豬污水由養(yǎng)豬場總排水口排出，進(jìn)入高溫消化沼氣池，進(jìn)水的cod濃度為5249～5876mg/l，水力停留時(shí)間控制在30天，控制反應(yīng)池溫度在50～70℃。反應(yīng)器運(yùn)行8個(gè)月，歷經(jīng)夏、秋、冬季，cod的去除率都在90%以上，沼氣的產(chǎn)生率為0.34～0.38m3/kgcod。
經(jīng)過脫水罐和脫硫罐之后的，干燥純凈沼氣進(jìn)入沼氣儲(chǔ)存罐，通過儲(chǔ)存罐的壓力調(diào)節(jié)閥，可以使沼氣發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定條件下發(fā)電。在本實(shí)施例中，廢水中每kgcod可以產(chǎn)生0.51～0.57度電。
本發(fā)明提出了一種養(yǎng)豬廢水的能源回收裝置和方法，在實(shí)際的運(yùn)行中，該裝置每天所產(chǎn)生的電量，可以滿足包括后續(xù)好氧處理的曝氣在內(nèi)的整個(gè)養(yǎng)豬廢水處理系統(tǒng)的日常電能消耗。本發(fā)明利用高濃度的養(yǎng)豬廢水進(jìn)行產(chǎn)沼發(fā)電，不僅有效的實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的去除，所產(chǎn)生沼氣用于發(fā)電，還減少了溫室氣體的排放。同時(shí)所產(chǎn)生的電能用于整個(gè)養(yǎng)豬廢水的污水處理設(shè)施，降低了養(yǎng)豬場的運(yùn)行成本。裝置中核心的高溫消化系統(tǒng)，不僅不易受外界氣溫的沖擊，而且產(chǎn)沼速率快、產(chǎn)沼率高。因此，本發(fā)明的裝置和方法不僅具有環(huán)境效益，還具有經(jīng)濟(jì)效益。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。