一種植物秸稈降解和厭氧發酵制沼氣的裝置及使用方法與流程
2024-04-04 19:40:05
本發明涉及廢物資源化利用技術領域，尤其涉及一種植物秸稈降解和厭氧發酵制沼氣的裝置及使用方法。
背景技術：
我國資源豐富，但隨著經濟的快速增長，資源消耗巨大，面臨著能源危機，而廢物的資源化利用是一個有效的途徑。我國現行固體廢物汙染環境防治法和國家環境保護「十三五」規劃均規定，鼓勵廢棄物的資源化利用，減少對環境的汙染。
在農業生產中植物秸稈產生量大，焚燒後嚴重汙染空氣，隨意堆棄，汙染地下水。植物秸稈的資源化利用是目前一條有效的途徑，而厭氧發酵製備沼氣資源化利用率高，有效的防護後，對環境無汙染。目前對植物秸稈發酵處理以制肥和製備沼氣為主，主要授權或公開的專利包括：一種利用秸稈直接制肥的方法及製備的秸稈有機肥(201610131358.7)、一種利用打捆秸稈與畜禽糞便聯合產沼氣的方法(201610275437.5)、水稻秸稈製取沼氣的方法(201510952705.8)、全自動沼氣池(201510843855.5)、一種農業廢棄物資源化集成利用的方法(201510591341.5)、集約化蔬菜區有機廢棄物資源化高效厭氧發酵產沼氣的方法(201510424607.7)、一種利用秸稈微生物發酵合成速效緩釋一體高效生態複合肥的智能製備系統及製備方法(201510240084.0)、凹凸棒土混合作物秸稈及糞便發酵生產沼氣的方法(201510029537.5)、一種有機廢棄物混合發酵制沼氣的處理方法(201510024879.8)、戶用純秸稈沼氣發酵工藝(201510015455.5)、一種利用農業廢棄物低溫發酵沼氣的方法(201410842173.8)、一種利用高木質纖維素含量蔬菜秸稈厭氧發酵產沼氣的方法(201410749349.5)、沼氣的製備方法(201410739645.7)、一種利用回收的沼液噴淋秸稈的乾式厭氧發酵裝置(201410675397.4)、一種農村生活垃圾分類和能源化利用的方法(201410416325.8)、藍藻、蘆葦和水稻秸稈幹法厭氧發酵制沼氣的工藝(201410334984.7)、一種分散式養豬戶糞便和秸稈混合發酵制沼氣發電技術(201410262068.7)等，雖然能夠實現利用秸稈製備沼氣的目的，但是產氣率低，處理成本高，推廣應用困難。
因此，開發一種植物秸稈降解和厭氧發酵制沼氣的裝置及使用方法具有重要意義。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種植物秸稈降解和厭氧發酵制沼氣的裝置及使用方法，克服常規發酵處理方法需要粉碎植物秸稈的弊病，克服傳統方法成本高和推廣困難的缺點，同時解決傳統方法產氣率低的問題。
本發明的技術方案如下：
一種植物秸稈降解和厭氧發酵制沼氣的裝置及使用方法，其特徵在於：該裝置包括降解池和發酵池，降解池的池壁上設置提升振動器，在支撐杆上分層堆放植物秸稈和人畜糞便，同時拌入降解菌，發酵堆體設置通氣排渣通道，通過抽取發酵池內的沼液，循環至降解池池頂蓋板上的通氣噴液口噴入沼液，調整植物秸稈和人畜糞便的溼度；降解後的混合料通過過濾器、進料管、排渣泵、排料主管和排料支管輸送到發酵池內厭氧發酵製備沼氣，排料主管上設置防止回流的截止閥；發酵池頂蓋上設置排氣口，發酵池的一側池底設置過濾器，通過排液泵的抽排使沼液通過排液管輸送到降解池的噴液口。
所述的發酵池內過濾器和排液管一側側壁上設置刻度標示，在該處頂部的蓋板上設置液位觀測孔，液位觀測孔採用密封蓋密封，密封蓋採用透明的玻璃或塑料製備。
所述的降解池的底板在過濾器位置為邊長為1.0～1.5m的矩形，其餘位置設置成坡形，其坡度為20～30°，過濾器位置為坡底，整個底部的上底面鋪設一層玻璃或瓷磚。
所述的降解池內先放置植物秸稈，後放置人畜糞便，植物秸稈每層的厚度為300～500mm，人畜糞便加入乾重量不小於植物秸稈乾重的25％。
所述降解池內的過濾器過濾網孔徑為15～30mm，進料管內徑為80～100mm，堆料的通氣排渣通道寬為200～300mm；支撐杆上設置過濾網，其孔徑為20～30mm，支撐杆距降解池底板的最小距離大於等於0.3m；通氣噴液口噴沼液量至植物秸稈含水量達到55％～65％時停止。
所述的降解池每次堆料完成發酵時間為15～30天，起始發酵溫度大於15℃，每2天提升振動一次，振動後開啟排渣泵，同時打開通氣噴液口輸送空氣，控制時間5～10分鐘。
所述的發酵池的池底設置排液支管，呈放射狀均勻布置，其內徑為50～80mm，抽排沼液的過濾器孔徑為5～10mm。
所述的發酵池的體積為降解池的0.55～0.75倍，當發酵池日產氣量低於前期平均產氣量的40％或低於使用需求量時終止發酵，通過排料支管排出沼渣，降解池含水量首次調整和發酵池中含水量的調整均通過添加有機廢水完成。
有益效果：本發明能夠有效的利用植物秸稈和人畜糞便，實現廢物的資源化利用；本發明採用降解池和發酵池雙池工藝，產氣率高；本發明資源化利用水平高，發酵完成後的沼渣製備有機肥，實現資源的充分利用；本發明所用的原料來源廣泛，處理量大，可操作性強，應用範圍廣。
附圖說明
圖1為本發明裝置的剖面結構示意圖。
圖2為本發明裝置的底平面結構示意圖。
圖中所示的1、降解池，2、發酵池，3、支撐杆，4、植物秸稈，5、人畜糞便，6、通氣排渣通道，7、提升振動器，8、過濾器，9、進料管，10、池頂蓋板，11、通氣噴液口，12、池壁，13、排渣泵，14、截止閥，15、排料主管，16、排料支管，17、發酵池頂蓋，18、排氣口，19、排液管，20、液位觀測孔，21、池底，22、排液泵。
具體實施方式
本發明是針對植物秸稈不需要粉碎，採用先好氧發酵降解，後厭氧發酵製備沼氣的方法，發酵完成後的沼渣製備有機肥，是廢物的資源化利用。
以下結合實例對本發明進一步說明，具體實施步驟如下：
實例1：玉米秸稈製備沼氣
如圖1和圖2所示，製備降解池1和發酵池2，降解池1的容積為70m3，發酵池2的容積為52.5m3，植物秸稈4採用玉米秸稈；降解池1的池壁12上設置提升振動器7，在支撐杆3上分層堆放植物秸稈4和人畜糞便5，同時拌入降解菌，發酵堆體設置通氣排渣通道6，通過抽取發酵池2內的沼液，循環至降解池1池頂蓋板10上的通氣噴液口11噴入沼液，調整玉米秸稈和人畜糞便5的溼度；降解後的混合料通過過濾器8、進料管9、排渣泵13、排料主管15和排料支管16輸送到發酵池2內厭氧發酵製備沼氣，排料主管15上設置防止回流的截止閥14；發酵池頂蓋17上設置排氣口18，發酵池2的一側池底設置過濾器8，通過排液泵22的抽排使沼液通過排液管19輸送到降解池1的噴液口11。
發酵池2內過濾器8和排液管19一側側壁12上設置刻度標示，在該處頂部的蓋板上設置液位觀測孔20，液位觀測孔20採用密封蓋密封，密封蓋採用透明的玻璃製備。
降解池1的底板在過濾器8位置為邊長為1.5m的矩形，其餘位置設置成坡形，其坡度為30°，過濾器8位置為坡底，整個底部的上底面鋪設一層玻璃。
降解池1內先放置玉米秸稈，後放置人畜糞便5，植物秸稈每層的厚度為500mm，人畜糞便5加入乾重量不小於植物秸稈4乾重的25％。
降解池1內的過濾器8過濾網孔徑為30mm，進料管9孔內徑為100mm，堆料的通氣排渣通道6寬為300mm；支撐杆3上設置過濾網，其孔徑為30mm，支撐杆3距降解池1底板的最小距離為0.5m；通氣噴液口11噴沼液至玉米秸稈含水量達到55％～65％時停止。
降解池1每次堆料完成發酵時間為20天，起始發酵溫度大於15℃，每2天提升振動一次，振動後開啟排渣泵13，同時打開通氣噴液口11輸送空氣，控制時間10分鐘。
發酵池2的池底21設置排液支管16，呈放射狀均勻布置，其內徑為80mm，抽排沼液的過濾器8孔徑為10mm。
當發酵池2日產氣量低於使用需求量時終止發酵，通過排料支管16排出沼渣，沼渣用於製備有機肥，降解池1含水量首次調整和發酵池2中含水量的調整均通過添加有機廢水完成。
實例2：稻草製備沼氣
如圖1和圖2所示，製備降解池1和發酵池2，降解池1的容積為15m3，發酵池2的容積為8.25m3，植物秸稈4採用稻草。
降解池1的底板在過濾器8位置為邊長為1.0m的矩形，其餘位置設置成坡形，其坡度為20°，過濾器8位置為坡底，整個底部的上底面鋪設一層玻璃；降解池1內的過濾器8過濾網孔徑為15mm，進料管9孔內徑為80mm，堆料的通氣排渣通道6寬為200mm；支撐杆3上設置過濾網，其孔徑為20mm，支撐杆3距降解池1底板的最小距離為0.3m；通氣噴液口11在噴沼液量至稻草含水量達到55％～65％時停止；降解池1每次堆料完成發酵時間為15天，起始發酵溫度大於15℃，每2天提升振動一次，振動後開啟排渣泵13，同時打開通氣噴液口11輸送空氣，控制時間5分鐘。
發酵池2液位觀測孔20採用密封蓋密封，密封蓋採用透明的塑料製備；降解池1內的先放置稻草，後放置人畜糞便5，稻草每層的厚度為300mm，人畜糞便5加入乾重量不小於稻草乾重的25％；發酵池2的池底21設置排液支管16，呈放射狀均勻布置，其內徑為50mm，抽排沼液的過濾器8孔徑為5mm；當發酵池2日產氣量低於前期平均產氣量的40％時終止發酵。
發酵效果：實例1和實例2較常規方法分別提高產氣量17％和21％，實現廢物的充分利用。