[发明专利]利用农村多元有机废弃物生产沼气的装置

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源开发利用与环境保护领域，具体涉及一种利用农村多元有机废弃物生产沼气的装置。

背景技术

近年来，随着社会经济的发展、国家对环境保护的重视以及农民对绿色生活的渴求，农村生态环境保护工作被提到了非常重要的高度。2005年10月，中国共产党十六届五中全会通过《十一五规划纲要建议》，提出要按照“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的要求，扎实推进社会主义新农村建设。其中，村容整洁是社会主义新农村建设的重要内容。此外，农业部根据社会主义新农村建设要求，提出了“美丽乡村”建设。但是，无论是社会主义新农村建设还是“美丽乡村”建设，都对农村生态环境建设提出了很高的要求。

在广大农村地区，主要的有机废弃物包括农业生产产生的各类农作物秸秆、分散式畜禽养殖产生的畜禽粪污以及农民生活产生的生活污水、厨余垃圾、生活垃圾等。其中，农业秸秆和分散式畜禽养殖粪污的处理难度最大。由于农村地广人稀、废弃物产生分散的特点，决定了农村废弃物处理不可能走城市大规模集中处理的模式。近年来，在社会主义新农村建设旗帜的指引下，很多农村建设了集中居住的居民小区。在这个大背景下，以农村有机废弃物为原料，通过厌氧发酵技术生产沼气为居民小区集中供气，这种模式在国内正在兴起，并得到了中央和地方政府的支持，国内已建成数百座集中产供气示范工程，且数量还在不断增加。

国内已建的农村集中供气工程采用的工艺多样，既有单相批次发酵工艺也有两相发酵工艺，既有序批次进料，也有半连续进料，既有纯秸秆发酵，也有多物料混合厌氧发酵。但是，目前的各种工程要么存在容积产气率高运行成本高，要么容积产气率低运行成本低，且半连续进料工艺运行过程需消耗大量动力；混合发酵工艺对发酵原料混合需消耗大量人力物力，增加了运行成本；原料预处理（粉碎、化学预处理、生物预处理）是沼气工程运行成本的重要组成。因此，如何降低沼气工程运行成本（动力消耗），提高容积产气量是该技术能否大规模推广的瓶颈。

此外，由于农村废弃物种类多、产量大、分布散、不连续、产量和产生时间不固定等特点，这对厌氧发酵系统的设置、工艺选择提出了较高的要求。专利（公开号CN102757980A）公开了一种易腐有机废弃物与秸秆联合产沼气的方法，其主要是通过将收集的易腐有机废弃物和秸秆分别粉碎，将粉碎后的易腐有机废弃物装填于固体渗滤床的渗滤填料上，添加沼气发酵接种物,进行厌氧水解产酸形成渗滤液，收集从固体渗滤床底部排出的渗滤液，与粉碎后的秸秆加入到秸秆预处理反应器，进行加热浸泡预处理，最后收集水解产酸残渣和预处理后的秸秆、渗滤液混合物,加入到沼气发酵反应器，进行混合厌氧发酵产沼气，该工艺操作复杂，且过程需要消耗大量人力物力，将易腐有机废弃物水解液与秸秆混合对促进秸秆厌氧发酵产气并无明显促进作用。专利（公开号：CN102260713A）公开了一种竖向推流式秸秆沼气发酵方法，在立式发酵罐内部采用竖向进料的方法，该发明在保证秸秆沼气正常发酵的前提下，顺应了秸秆及发酵的特性，提高了产气效率，但该工艺不能满足农村多元废弃物处理的要求。专利（公开号： CN102559773A）公开了一种多原料近同步发酵协同作用提高厌氧产气性能的方法，将有机废物(秸秆、生活垃圾、粪便等)通过各种方法使其实现多种原料近同步发酵，如进行预处理，使发酵周期长的物料(如秸秆等)发酵周期缩短，使其接近于混合物料的平均发酵周期，使易消化的物料(如餐厨垃圾、粪便等)的发酵周期适当延长，预处理后的物料混合接种厌氧消化产沼气，使得厌氧消化周期长的物料与周期短的物料产气周期达到近同步，从而实现物料的近同步发酵，该方法虽可适当提高物料产气量，但由于农村废弃物产生时间和产量不固定的特点导致该方法在工程实际中使用困难。专利（公开号：CN102531308A）公开了一种联合处理畜禽粪便、秸秆和污水的方法，其主要通过将粉碎后的秸秆、粪便与污水混合进行厌氧发酵产沼气，秸秆粉碎过程需要消耗大量能源，将粉碎后的秸秆、粪便与污水混合也需要消耗能力和动力。专利（公开号：CN1769220）公开了一种利用厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥为发酵原料的沼气生产技术，具体为直接将料厨余物、秸秆、畜禽粪便、活性污泥和种泥按一定比例混合混合进行厌氧发酵产沼气，在实际工程中很难做到，且混合需要较大的动力消耗。专利（公开号：CN101337838）公开了一种有机固体废弃物联合厌氧发酵方法，具体是将发酵原料粒径粉碎至小于5mm，经过切割泵、碳氮比调节、水分调节等获得固含率为2-10％的均质均浆发酵底物用于厌氧发酵产沼气。从现有的专利看，现有工艺大多要求对发酵原料进行粉碎预处理，发酵工艺对发酵原料一般都有要求，如纯秸秆、纯固体废物，对混合物料通常需机械混合，需要消耗大量的人力和动力，增加了运行成本，且大多为批次进出料，造成系统产气波动较大，无法满足农民对稳定供气的需求，反过来造成农民不愿意接受沼气。此外，畜禽粪污、农村生活污水等每日都产生，而农业秸秆周期性产生，这就要求厌氧发酵工艺必须实现生活污水、畜禽粪污等半连续进料，农业秸秆可以半连续进料也可以批次进料。