生物甲烷兩階段轉化產出的方法
2023-09-09 16:24:15 3
專利名稱：生物甲烷兩階段轉化產出的方法
技術領域：
本發明屬生物甲烷兩階段轉化產出的方法。
背景技術：
現在全球都在尋找能代替汽油的新能源，沼氣就是其中ー種再生能源。沼氣的出現在我國已有幾十年的歷史，但由於收集技術和收集設備沒有跟上，我國的沼氣僅停留在農村用戶用來照明或取火上，可再生能源沒有得到充分利用。而在國外，例如德國、瑞典、日本等國家，政府很重視再生能源的扶持補貼，政策條例很細，所以許多國家沼氣的發展比我國快了很多。在德國，沼氣可以上氣網也可以發電後上電網，德國把沼氣發展作為戰略能源，以期代替汽油。在我國，能對沼氣進行科學管理而實現產業化、規模化的前例少之又少， 日產沼氣2萬立方米以上的不到十家。在沼氣的製備エ藝技術上基本上都是只沿用了發酵手段，產量難以大幅提高。申請人經過多年研究實驗，發現只有經過對沼液進行水解酸化才有可能從根本上解決產氣量不高的問題，水解酸化就是本發明的核心技木。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供ー種原料在酸化池酸化後經調節再進入厭氧發酵產出甲烷的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，實現生物甲烷產量大幅度提高和穩定生產。本發明以如下技術方案解決上述技術問題本發明採用的エ藝流程是步驟I :將原料木薯渣及酒精廢液置入折流沉降池中，去除原料中大顆粒物料、調整固液比和pH值；步驟2 :將步驟I所得物料送入水解酸化池進行水解和酸化，使薯渣及酒精廢液中殘餘的澱粉、蛋白質、纖維素、不可發酵的糖等轉化成低分子有機酸；步驟3 :將步驟2酸化達到峰值之後的物料抽進調節池，與厭氧反應器的回流汙泥、沉降池回流汙泥與酸化池進水、酸鹼度緩衝液及菌種等物料混合均勻；步驟4 :將步驟3所得混合均勻的物料輸進厭氧發酵罐發酵；發酵罐內，在微生物共同作用下利用厭氧微生物將汙水或汙泥中的有機物分解出甲烷和ニ氧化碳等最終產物 排出汙泥經沉降後壓幹做為生物肥料外運，汙水經好氧池再充分曝氣降解殘餘有機物使 COD達標排放；步驟5 :收集步驟4所得氣體甲烷濃度達55 65%的儲存到溼式儲氣櫃，可直接送到鍋爐車間作為燃料燃燒供蒸汽給車間使用；其餘部分甲烷可送到燃氣車間進行提純淨化，甲烷濃度達97%以上的浄化氣收集到獨立氣櫃中，經壓縮送加氣站供機動車作車用燃氣。折流沉降池調整廢液量和廢渣量使總固量TS達4% -10%，溫度控制在30-45°C， 控制池內物料pH值在3. 2-4. 8。
水解酸化池內有多個酸化池，各酸化池中的物料通過壓カ差以自流動的方式從1# 池自動流到最後ー個酸化池；各池底均布有管道，管道上又布有分支列管，列管上每間隔一定距離開孔向上，通過泵打利用水力使池內汙泥翻騰保持懸浮狀態，使物料混合均勻、酸化反應充分；在1#池中加入酸化菌，酸化時間3-6天，酸化達到峰值之後物料被抽進調節池； 酸化池要求 pH 值 3. 2-4. 8，溫度值 30-45 °C，COD 值 15000 20000mg/L，VFA 為 3000 4000mg/L。調節池用於將厭氧反應器回流汙泥、沉降池回流汙泥與酸化池進水、酸鹼度緩衝液及菌種等物料混合均衡；要求PH值4. 0-6. 8，溫度值30-40°C，⑶D值< 25000mg/L，VFA 值 2500 3500mg/L。由調節池出來的物料在厭氧發酵罐內下進料上出料，不斷補充新鮮汙泥同時也不斷排出汙泥，保證厭氧發酵罐中厭氧反應的營養物質如氨、碳正常滿足；厭氧發酵罐內要求 pH值5. 5 7. 5，反應溫度25 45°C，微生物降解產生甲烷；本發明的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，以木薯加工產業的廢渣、廢水為原料， 開拓出一條高效、優質、低成本地生產新能源的渠道，不僅變廢為寶，實現了規模化生產，而且解決了ー個對保護環境極為重要的傳統難題，有著重要的經濟和社會意義。
具體實施例方式本發明採用的エ藝流程是原料(木薯渣及酒精廢液)一折流沉降一水解酸化一調節一厭氧發酵一儲氣一直接代替燃煤供鍋爐燃燒或純化成車用燃氣。原料木薯渣及酒精廢液在折流沉降池(即預處理池)內去除原料中大顆粒物料， 調整廢液量和廢渣量使總固量TS達4% -10%，溫度控制在30-45°C，調整pH值使池內物料 pH值在3. 2-4. 8，預處理後的物料通過抽液系統抽入水解酸化池。薯渣中殘餘有豐富的澱粉、蛋白質、纖維素、不可發酵的糖等。預處理後的薯渣在水解酸化池中首先被水解(液化)成可溶於水的物質，再轉化成低分子有機酸(乳酸類如 こ酸、丙酸、丁酸等)。申請人生產時用的水解酸化反應容器是水解酸化池，池內分成多個柵格，分別編號為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#池等，從1#池到最後ー個池是通過壓カ 差自流動方式流動；池的形狀為凹形結構，總容積約為3萬M3。池底布有管道,管道上又布有分支列管，列管上每間隔一定距離開孔，通過泵打利用水力使汙泥翻騰保持懸浮狀態，起到物料混合均勻、酸化反應充分進行的效果。渣、水等物料從折流沉降池經泵打進入1#酸化池，在1#池中加入酸化菌，酸化時長3-6天，酸化達到峰值之後就抽進調節池。酸化池監控項目有T、pH、VFA、C0D 等；要求 pH 值 3. 2-4. 8，溫度值 30_45°C，COD 值 15000 20000mg/ L, VFA 為 3000 4000mg/L。由於澱粉廠和酒精廠排出的廢渣廢水在水量、溫度、酸鹼等方面指標往往會有大幅度波動，這種變化對汙水處理設施的運行、特別是生物處理設施正常發揮是不利的。調節池目的是將厭氧反應器回流汙泥、沉降池回流汙泥與酸化池進水、酸鹼度緩衝液及菌種等多種物料混合均衡。調節池監控項目有pH、T、COD、VFA、等，要求pH值4. 0-6. 8，溫度值 30-40°C, COD 值< 25000mg/L, VFA 值 2500 3500mg/L。調節好後的物料送入厭氧發酵罐發酵，通過系統的管道、泵等實現厭氧發酵罐的進出料平衡，採用下進料上出料的方式，不斷補充新鮮汙泥進厭氧發酵罐，同時也不斷排出汙泥。保證厭氧發酵罐中厭氧反應的營養物質如氨、碳正常滿足。厭氧反應器(發酵罐)內，生物處理在厭氧條件下進行，在微生物共同作用下利用厭氧微生物將汙水或汙泥中的有機物分解成甲烷和ニ氧化碳等最終產物。木薯渣在厭氧菌 (產甲烷菌)作用下，微生物細胞裂變，在pH值5. 0 6. 8、反應溫度25 45°C條件下，微生物降解產生甲烷。排出汙泥經沉降後壓幹做為生物肥料外運，汙水經好氧池再充分曝氣降解殘餘有機物使COD達標(COD ^ 200mg/L)，水則可達標排放。在厭氧反應器產生的氣體，被收集並儲存到溼式儲氣櫃；由於氣體中以甲烷為主， 從厭氧反應器出來的氣體甲烷含量為50-65%，可以直接燃燒；而再經過提純處理的甲烷就可以達到車用燃料標準。故甲烷濃度達55 65%的氣體直接送到鍋爐車間作為燃料燃燒供蒸汽給車間使用，降低煤耗；另一部分甲烷送到燃氣車間進行提純淨化，甲烷濃度達 97%以上的氣體收集到獨立氣櫃中，經壓縮由拖車送到加氣站。申請人:以木薯渣和酒糟為原料，通過以上エ藝生產甲烷氣體。所用薯渣原料成份為水份70-85% (m/m，水與總物重之比)；含粉量6_8% (m/m，在渣水中含澱粉量)；含渣量10-16% (m/m,洛與總物重之比)。原料經預處理去除大顆粒物質,初步調節濃度和溫度； 再用泵將初步調節後的物料打進酸化池，所用的酸化池分10個格柵，物料經泵打進入1#酸化池，在1#池中加入酸化菌開始進行酸化，物料依次進入2#、3#、直至10#，完成酸化處理的階段；再泵入調節池再調節後進入厭氧反應器，在厭氧反應器中完成產甲烷階段，厭氧反應 4-6 天。在申請人實驗和生產的過程中，厭氧反應器內的攪拌葉直徑約3米，攪拌速度 30 50轉/分。不斷的攪拌保證了物料均勻，反應能充分進行。實施例I以木薯渣和酒糟為原料，酸化溫度32_35°C，pH值3. 2-3. 5，TS = 8%，酸化3天， 跟蹤2天之內的產量，進料量50-70米3/小時。表一 :10#酸化池與產氣量對比表
權利要求
1.一種生物甲烷兩階段轉化產出的方法，其特徵是工藝步驟是步驟I:將原料木薯渣及酒精廢液置入折流沉降池中，去除原料中大顆粒物料、調整固液比和pH值;步驟2 :將步驟I所得物料送入水解酸化池進行水解和酸化，使薯渣及酒精廢液中殘餘的澱粉、蛋白質、纖維素、不可發酵的糖等轉化成低分子有機酸；步驟3 :將在步驟2酸化達到峰值之後的物料抽進調節池，與厭氧反應器的回流汙泥、 沉降池回流汙泥與酸化池進水、酸鹼度緩衝液及菌種等物料混合均勻；步驟4 :將步驟3所得混合均勻的物料輸進厭氧發酵罐發酵；發酵罐內，在微生物共同作用下利用厭氧微生物將汙水或汙泥中的有機物分解出甲烷和二氧化碳等最終產物排出汙泥經沉降後壓幹作為生物肥料外運，汙水經好氧池再充分曝氣降解殘餘有機物使COD達標排放；步驟5 :收集步驟4所得氣體甲烷濃度達55 65%的儲存到溼式儲氣櫃，可直接送到鍋爐車間作為燃料燃燒供蒸汽給車間使用；其餘部分甲烷可送到燃氣車間進行提純淨化， 甲烷濃度達97%以上時將淨化氣體收集到獨立氣櫃中，經壓縮送到加氣站供機動車作車用燃氣。
2.如權利要求I所述的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，其特徵是步驟I中的折流沉降池調整廢液量和廢渣量使TS達4% -10%，溫度控制在30-45°C，控制池內物料pH值在 3. 2_4· 8 ο
3.如權利要求I所述的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，其特徵是步驟2中的水解酸化池內有多個酸化池，各酸化池中的物料通過壓力差以自流動的方式從1#池自動流到最後一個酸化池；各池底均布有管道，管道上又布有分支列管，列管上每間隔一定距離開孔， 通過泵打利用水力使池內汙泥翻騰保持懸浮狀態，使物料混合均勻、酸化反應充分；在1# 池中加入酸化菌,酸化時長3-6天，酸化達到峰值之後物料被抽進調節池；酸化池要求pH值3.2-4. 8，溫度值 30-45°C, COD 值 15000 20000mg/L, VFA 為 3000 4000mg/L。
4.如權利要求I所述的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，其特徵是步驟3中的調節池用於將厭氧反應器回流汙泥、沉降池回流汙泥與酸化池進水、酸鹼度緩衝液及菌種等物料混合均衡；要求pH值4. O 6. 8，溫度值30-40°C，⑶D值< 25000mg/L，VFA值2500 3500mg/L。
5.如權利要求I所述的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，其特徵是步驟4中經調節池出來的物料在厭氧發酵罐內下進料上出料，不斷補充新鮮汙泥同時也不斷排出汙泥，保證厭氧發酵罐中厭氧反應的營養物質如氨、碳正常滿足；厭氧發酵罐內要求pH值5. O 6. 8， 反應溫度25 45°C，微生物降解產生甲烷。
全文摘要
一種生物甲烷兩階段轉化產出的方法，將原料木薯渣及酒精廢液置入折流沉降池中，去除原料中大顆粒物料、調整固液比和pH值；所得物料送入水解酸化池進行水解和酸化，將酸化達峰值後的物料抽進調節池調節pH值、溫度、C0D值、VFA值，輸進厭氧發酵罐發酵得甲烷和二氧化碳，依甲烷濃度不同分送鍋爐車間作燃料或加工為機動車用燃氣。本發明的生物甲烷兩階段轉化產出的方法，以木薯加工產業的廢渣、廢水為原料，開拓出一條高效、優質、低成本地生產新能源的渠道，不僅變廢為寶，實現了規模化生產，而且解決了一個對保護環境極為重要的傳統難題，有著重要的經濟和社會意義。
文檔編號C02F9/14GK102586336SQ20121005640
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者劉族安, 劉英芬 申請人:劉族安, 廣西武鳴縣安寧澱粉有限責任公司