[发明专利]果蔬废弃物产沼气的设备与方法

说明书

技术领域

一种果蔬废弃物产沼气的设备与方法，在对果蔬废弃物进行发酵处理的同时生成沼气，属于固体废弃物减量处理和生物质能源利用领域。

背景技术

在日常生活、食品加工和农业生产过程中会产生大量水果蔬菜废弃物，粗略统计，我国每年约有1亿吨左右的水果和蔬菜废弃物(如果皮、菜帮或口感不佳的变质果蔬)被丢弃，占果蔬总产量的25～30％，占城市的生活垃圾的20～50％，是城市垃圾的最主要部分。果蔬废弃物含水量大，不宜采用焚烧方法处理。若采用传统堆肥和填埋的方法处理，尽管可实现减量化，但高有机质会产生大量的有机渗滤液和沼气(即甲烷)，对环境产生二次污染。因此，如何处理处置果蔬废弃物，既达到资源的有效利用，又保护环境免遭污染，是果蔬废弃物处理方面亟需解决的技术难题。

张全国等申请的发明专利“可控集箱式厌氧发酵及沼液处理成套设备”(申请号200310110246.6)中所涉及的成套设备包括太阳能加热大棚、两个以上串联的沼气发酵池以及辅助加热系统，该发明是以畜禽粪便为原料。黄卫东等申请的发明专利“利用有机高效厌氧发酵生产沼气的方法”(申请号200610088107.1)中所涉及的方法是将有机物经诸如汽爆等手段处理后再投入到厌氧发酵反应器中产生沼气，其有机物的预处理过程较为复杂。刘晓风等申请的发明专利“复合菌预处理秸秆的沼气发酵方法”(专利申请号200510077792.3)中所涉及的方法是将秸秆破碎后用水润湿，并投加复合菌和氮源碳酸氢铵，经预处理后投入到沼气池中产生沼气，该发明所涉及的方法需要额外投加营养物质。

发明内容

一种果蔬废弃物产沼气的设备与方法，是以果蔬废弃物为原料，借助由酸化减量反应器、产甲烷反应器、连接管道和监测仪组成的设备，并在沼气生成的启动期、稳定期和排渣期三个阶段中，通过监测和调控发酵液的酸碱度pH值，检测发酵液的化学需氧量COD值和氧化还原电位ORP值来实现废弃物的减量处理和沼气的生成。其有益效果是：运行过程中耗水少，节约水资源；稳定运行后，无需外加其它任何营养物质或碱类物质，降低了运行成本；对果蔬废弃物的减量效果明显；处理能力高、生成气体中甲烷含量高。

一种由酸化减量反应器、产甲烷反应器、连接管道和监测仪组成的利用果蔬废弃物产生沼气的设备，其中的酸化减量反应器包括筒体、密封盖、过滤器、加药口、进料口、排料口、U形管和环形布液器；筒体的上部为圆柱状，下部为倒立圆锥状；用于固、液隔离的锥形过滤器与所述筒体同心地吊装在封堵筒体顶部的密封盖的内侧，由型材骨架、侧面和底部包覆的过滤网制成；密封盖上用于添加果蔬废弃物的进料口位于过滤网与筒体壁之间；密封盖上用于添加碳酸氢钠的加药口位于过滤器上方；管壁上加工出众多透孔的环形布液器固装在筒体内的中下部并与所述筒体同轴线；倒锥状筒体的底部加装作为排料口的通用阀门；筒体顶部的侧壁上加装与筒内贯通的U型管，用于观测筒体内的液位并排放过量的水。所述的产甲烷反应器与通用的上流式厌氧污泥床反应器(UASB)具有类似的筒状结构，只是将上部的集气室加大一倍；而作为反应区的下部筒体内(或外)部装有电热式加热器，并借助于热电偶和温控仪控制产甲烷反应器内部的发酵液温度。连接酸化减量反应器和产甲烷反应器的连接管道有三路，其中第一路起始于酸化减量反应器内的过滤器内部，穿过顶部的密封盖后，经计量泵与产甲烷反应器的底部相通，以便将酸化减量反应器中的发酵液泵入产甲烷反应器内；为了分析系统内发酵液的pH值和化学需氧量COD值，在该连接管道上加装采样口。第二路起始于产甲烷反应器顶部的出液口，穿过酸化减量反应器顶部的密封盖与其内部的环形布液器相通；发酵液流经此段连接管道并从环形布液器上的所述众多透孔喷出的动力是所述的计量泵，换言之，计量泵是发酵液在整套设备中循环的动力；在该路管道的上端安装氧化还原电位(ORP)监控仪。第三路连接管道用于沼气排放，它起始于产甲烷反应器顶部的集气室，经气体缓冲瓶和气体流量计与沼气待供点相连。所述的监测仪包括所述的氧化还原电位(ORP)监控仪、温控仪和气体流量计。