[发明专利]一种间歇式干法沼气发酵工艺

说明书

技术领域

本发明涉及沼气发酵技术领域，特别是涉及一种间歇式干法沼气发酵工艺。

背景技术

沼气是沼气微生物在厌氧条件下发酵、分解有机物而产生的一种可燃性气体；根据厌氧发酵底物干物质含量的不同，可以将沼气发酵分为湿法和干法两种，前者的底物干物质含量一般低于8%，是液态有机物的处理方法；后者的底物干物质含量通常在20%以上，是固态有机物的处理方法；

但是，干法发酵存在几个技术难题，由于发酵原料的干物质浓度高会导致进出料难、传热传质不均匀、酸中毒等问题，在发酵工艺上始终应当围绕这些问题进行优化；

干法发酵又可以分为连续式和间歇式两种，前者工艺复杂、成本高，较难推广；间歇式干法沼气发酵属于有机固体废物能源化与处置的有效途径，特别是近年来随着全球能源和环境危机日益加剧，间歇式干法沼气发酵由于具有容积产气率高、处理过程中不产生污水、自身能耗低等独特优势，越来越受到人们的关注，逐渐成为世界各国农业固体废物资源化技术研究的热点；间歇式发酵是一次性调配好原料注入密闭式发酵罐内，在恒定温度下进行不间断的一个周期的发酵，期间不能进行注料和出料，很难保证罐体内甲烷菌的数量和活性，无法实时保障罐内发酵在最适宜的条件下进行；因此，对于间歇式发酵而言，起始的物料准备和条件控制显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种间歇式干法沼气发酵工艺，解决了固含量高导致的传热传质不均匀以及酸中毒等问题，提高沼气产气量；

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种间歇式干法沼气发酵工艺，将各原料转移至发酵罐，进行间歇式发酵生产沼气；各原料的备料和投料方法如下：

（1）将干燥秸秆切断并粉碎，制成20～30目的秸秆粉，均匀喷洒质量浓度1.5～2%的石灰水，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；

（2）人畜粪便用塑料薄膜覆盖，堆沤10～15天；

（3）将步骤（1）处理后的秸秆粉与步骤（2）处理后的人畜粪便混匀，按照每层30～40cm进行层层堆积，每层表面均匀喷洒质量浓度1.5～2%的尿素水溶液和质量浓度2～3%的磷酸二氢钾水溶液，堆积至高度1.5～2m，压实以塑料薄膜覆盖，堆沤2～3天；

（4）将步骤（3）所得堆沤产物的一半转移至发酵罐的下部压实，加入脱硫剂和甲烷菌，进行好氧发酵；

（5）将剩余的堆沤产物与正常运行的发酵罐所产沼渣、粉煤灰、膨润土混合后转移至发酵罐的上部压实，堆沤2～3天；待发酵罐内原料温度升高至50～60℃，立即加入水调整料液浓度为28～30%，并密封发酵罐进行厌氧发酵；

优选的，秸秆粉与人畜粪便的质量比为1:2～2.5，秸秆粉、石灰水、尿素水溶液、磷酸二氢钾水溶液的质量体积比为1g：0.7～0.8mL：1.2～1.3mL：0.8～1mL；

优选的，秸秆粉与脱硫剂、甲烷菌的质量比为1:0.01～0.02:0.2～0.3；

优选的，发酵罐的顶部和底部分别设有相连通的沼液喷淋装置和沼液收集装置，厌氧发酵过程中产生的沼液收集到沼液收集装置，接着泵升至沼液喷淋装置从发酵罐的顶部均匀向下喷淋到内部的原料上；

优选的，步骤（1）中，所述秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆或大豆秸秆中的任一种或多种；

优选的，步骤（2）中，所述人畜粪便选自人粪便、牛粪或猪粪中的任一种或多种；

优选的，步骤（4）中，向发酵罐内充氧进行好氧发酵，每间隔20～30分钟搅拌一次；

优选的，步骤（4）中，所述脱硫剂为质量比2:1的钼酸钠和硫化氢消除剂制成的混合物；

优选的，步骤（4）中，好氧发酵时间为8～10小时；

优选的，步骤（5）中，所述剩余的堆沤产物与沼渣、粉煤灰、膨润土的质量比为1:0.2～0.3：0.08～0.1：0.07～0.09；

优选的，步骤（5）中，厌氧发酵温度为35～45℃，时间为25～30天；

本发明的有益效果是：

1、本发明采用间歇式干法发酵生产沼气，原料的料液浓度为28～30%，技术关键在于原料的备料和投料方法，秸秆制成秸秆粉，秸秆粉与人畜粪便均先行进行堆沤处理，解决了固含量高导致的传热传质不均匀以及酸中毒等问题；秸秆粉与人畜粪便混合堆沤后，所得堆沤产物，其中一部分转移至发酵罐的下部先行进行好氧发酵，剩余部分与沼渣等混合后转移至发酵罐的上部堆沤处理，密封发酵罐进行厌氧发酵，进一步促进原料内部流通，促进均匀传热传质；