[发明专利]一种固态发酵制备沼气的工艺与装备

说明书

技术领域

本发属于农业生物能源利用技术领域，尤其属于农业沼气制备技术领域。具体涉及一种 利用畜禽粪污与农作物秸秆为发酵原料的两相固态发酵制备沼气的工艺与装备，

背景技术

随着集约化畜禽养殖业的迅速发展，生产模式已由原来的庭院式生产方式转向现在的集 约化、规模化、商品化的生产方式。生产模式的改变会带来一定的风险性，因为在集约化养 殖中，畜禽粪污(含粪、尿和冲洗水)产生量大，且高度集中，如果不能有效处置，将很容 易造成环境污染，使得集约化养殖场场成为一个大型的污染物排放源；同时也为生产过程中 的污染物的集中管理和处置提供了可能性，如果采用合理的技术，这些污染物可成为可以循 环利用的资源。

针对上述问题，研究者提出了众多可行的技术，包括自然堆放发酵法、太阳能大棚发酵 法、充氧动态发酵法(堆肥)、高温快速干燥法、热喷法、微波干燥法和沼气发酵法等，其中 沼气发酵技术则被认为是最为切实可行的一种技术，其既可以有效处理废弃物，又能产生便 利和清洁的沼气能源。

对于传统的沼气工程技术而言，主要采用厌氧湿发酵技术，即利用粪水进行厌氧发酵生 产沼气(一般需对畜禽粪便加水2-3倍进行稀释)，这种方式发酵原料固形物浓度低，需要反 应器体积巨大，容积产气率低，而且发酵后沼液可溶性COD浓度非常高，难以固液分离，极 难处理，容易造成环境的二次污染。

因此，开发新的体积小、投资省和后处理简单的适用于农业沼气利用的新型厌氧发酵工 艺与装备是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种可用于大中型畜禽养殖场的两相固态发酵制 备沼气的工艺与装备，经过小规模长时间运行证明，本发明的工艺及装备设计合理可行、操 作简便，不但可以高效持续的产沼气，还可将发酵后沼渣沼液开发成有机肥进一步利用。该 工艺与装备可在较广泛地区应用推广。

实现本发明的工艺如下：

一种固态发酵制备沼气的方法，它包括有至少一组或多组沼气发酵单元组成的固态发酵

制备沼气的系统，也包括制备所述沼气的原料的预处理步骤，其实施步骤如下：

(1)将揉撕后的农作物的秸秆，用沼气池的原沼液润湿所述秸秆后堆沤制3-7天，控制 原料堆的发酵温度为33-37℃，至原料堆温度至60度以上且堆温由最高值开始下降，在堆料 中可见白色微生物产生停止沤制，得到发酵原料1；

(2)将畜禽粪污中的干鲜粪污在池中堆沤3-5天，控制原料堆的发酵温度为33-37℃， 至所述的原料堆颜色由黄色变为黑褐色，使该原料堆的pH至6.8-7.4，保持该pH值的相对 稳定至堆沤结束，得到发酵原料2；

(3)按碳氮比为20-30(最佳碳氮比为25)为基准的量混合步骤1)所得的发酵原料1 和步骤2)所得的发酵原料2，按发酵原料1和发酵原料2总重量的20-40％接种沼气池污泥 或污水处理厂污泥，混合均匀后装入发酵装备中的发酵装置中，控制发酵周期为20-30天(最 佳值为25天)，控制发酵温度为33℃-37℃(最佳温度控制在35℃)，调整发酵物的pH至7。

适用于上述工艺方法的专用装备，由20-30个单一的独立的发酵装置(1，19，20，21， 22，23，24，25，26)、行车运送装置(2)、进料装置(3)、出料装置(4)、沼液收集装置(5， 26)、沼液回流装置(6)和沼气收集装置(7，25)构成；所述发酵装置(1，19，20，21， 22，23，24，25，26)的主体为圆柱形，其下部为锥形，通过进料装置(2)和出料装置(3) 分别完成发酵原料的装卸。

每个发酵装置(1，19，20，21，22，23，24，25，26)由固定部分底座(8)、移动部分 内胆(9)和移动水封盖(11)组成，底座(8)下端内部支撑内胆(9)，起保温作用，并连接沼液输 出装置(5)；水封盖(11)放置在底座(8)上端的水槽(10)中，连接沼气收集装置(7或25) 和沼液回流装置(6)；内胆(9)中装发酵原料，并可在揭开水封盖(11)后，通过行车运送 装置(2)吊起在各个底座和装料地点间来回运送。