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      一種厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣各階段生物強(qiáng)化工藝的制作方法

      文檔序號:40386979發(fā)布日期:2024-12-20 12:09閱讀:5來源:國知局
      一種厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣各階段生物強(qiáng)化工藝的制作方法

      本發(fā)明涉及沼氣發(fā)酵,具體為一種厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣各階段生物強(qiáng)化工藝。


      背景技術(shù):

      1、隨著化石燃料資源的日益減少、環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重以及應(yīng)對氣候變化需要的低碳發(fā)展,可再生能源的開發(fā)和利用變得尤為重要。生物天然氣作為一種低碳、清潔、可再生能源,因其可持續(xù)性和環(huán)境友好性而受到廣泛關(guān)注。生物天然氣項(xiàng)目通過技術(shù)手段,將有機(jī)廢棄物等生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為高效清潔的能量形式,最終實(shí)現(xiàn)低碳、能源、環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、鄉(xiāng)村振興、生態(tài)等多重經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

      2、生物天然氣項(xiàng)目是以畜禽養(yǎng)殖糞污、農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物、餐廚及廚余垃圾、河湖水草及污泥、園林綠化垃圾以及能源作物等有機(jī)廢棄物為原料,通過厭氧發(fā)酵技術(shù),將有機(jī)廢棄物中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳,進(jìn)一步提純甲烷,得到具有低碳清潔的可再生生物天然氣,并副產(chǎn)有機(jī)肥。

      3、而生物天然氣的有機(jī)廢棄物的厭氧消化需要經(jīng)歷多個階段,包括水解階段、酸化階段、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段等,雖然也有如公開專利cn105861306a固液兩階段厭氧發(fā)酵裝置及方法,通過分別設(shè)置固體產(chǎn)酸發(fā)酵反應(yīng)器、液體產(chǎn)甲烷反應(yīng)器進(jìn)行簡單固液兩階段處理,但缺少對不同階段菌群的進(jìn)一步針對性優(yōu)化,且目前的此類項(xiàng)目更多的是將多個階段融合至同一個反應(yīng)器中進(jìn)行,由于不同階段的反應(yīng)時間、菌群等的要求差別較大,從而導(dǎo)致厭氧消化的進(jìn)程難于控制,普遍存在發(fā)酵不完全、產(chǎn)氣效率低,進(jìn)而導(dǎo)致工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益差,難于實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化運(yùn)行。鑒于此,針對上述問題,深入研究,遂有本案產(chǎn)生。


      技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

      1、本發(fā)明的目的在于提供一種厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣各階段生物強(qiáng)化工藝,以解決上述背景技術(shù)中提出缺少針對不同階段的反應(yīng)和菌群等要求控制,存在發(fā)酵不完全、產(chǎn)氣效率低,進(jìn)而導(dǎo)致工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益差的問題。

      2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣各階段生物強(qiáng)化工藝,包括厭氧發(fā)酵各個階段的優(yōu)勢菌群培養(yǎng)單元、營養(yǎng)液儲存單元和各個階段的菌群活性在線監(jiān)測系統(tǒng),所述優(yōu)勢菌群培養(yǎng)單元包括第一菌群培養(yǎng)罐、第二菌群培養(yǎng)罐、第三菌群培養(yǎng)罐和第四菌群培養(yǎng)罐,所述營養(yǎng)液儲存單元包括ph調(diào)節(jié)劑單元、第一營養(yǎng)液單元、第二營養(yǎng)液單元、第三營養(yǎng)液單元、第四營養(yǎng)液單元和第五營養(yǎng)液單元,根據(jù)發(fā)酵原料的不同自主培養(yǎng)針對性的優(yōu)勢菌群,并通過監(jiān)測系統(tǒng)準(zhǔn)確判斷其各階段菌群活性,進(jìn)而自動加入自主培養(yǎng)的相應(yīng)階段菌群,實(shí)現(xiàn)低成本條件下加速反應(yīng)進(jìn)程并提高產(chǎn)氣量和甲烷濃度;

      3、工藝流程具體實(shí)現(xiàn)方式包括:

      4、將有機(jī)廢棄物或沼渣/沼液加入到第一菌群培養(yǎng)罐,根據(jù)沼氣工程項(xiàng)目本身的特性,將溫度控制在指定的溫度范圍,加入ph調(diào)節(jié)劑單元調(diào)節(jié)ph值在6-8之間,通過監(jiān)測溫度、壓力、c:n:p、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度、ph、甲烷濃度、沼氣流量等參數(shù),準(zhǔn)確判斷出第一營養(yǎng)液單元、第二營養(yǎng)液單元、第三營養(yǎng)液單元、第四營養(yǎng)液單元和第五營養(yǎng)液單元需加入營養(yǎng)液的量,優(yōu)化有機(jī)廢物中原有的水解菌群的繁殖;

      5、當(dāng)?shù)谝痪号囵B(yǎng)罐中水解菌達(dá)到指定濃度后,80%將被送至沼氣項(xiàng)目的第一階段用于加速水解進(jìn)程或進(jìn)入第二菌群培養(yǎng)罐,20%將作為母液按照上述步驟用于再培養(yǎng)水解菌群。

      6、第二菌群培養(yǎng)罐,通過第一營養(yǎng)液單元、第二營養(yǎng)液單元、第三營養(yǎng)液單元、第四營養(yǎng)液單元和第五營養(yǎng)液單元提供不同營養(yǎng)液的配比,優(yōu)化有機(jī)廢物中酸化菌群的繁殖;

      7、當(dāng)?shù)诙号囵B(yǎng)罐中酸化菌群達(dá)到指定濃度后,80%將被送至沼氣項(xiàng)目的第二階段用于加速酸化進(jìn)程或進(jìn)入第三菌群培養(yǎng)罐,20%將作為母液按照上述步驟用于再培養(yǎng)酸化菌群。

      8、第三菌群培養(yǎng)罐,通過第一營養(yǎng)液單元、第二營養(yǎng)液單元、第三營養(yǎng)液單元、第四營養(yǎng)液單元和第五營養(yǎng)液單元提供不同營養(yǎng)液的配比,優(yōu)化有機(jī)廢物中產(chǎn)乙酸菌群的繁殖;

      9、當(dāng)?shù)谌号囵B(yǎng)罐中酸化菌群達(dá)到指定濃度后,80%將被送至沼氣項(xiàng)目的第三階段用于加速產(chǎn)乙酸進(jìn)程或進(jìn)入第四菌群培養(yǎng)罐,20%將作為母液按照上述步驟用于再培養(yǎng)產(chǎn)乙酸菌群。

      10、第四菌群培養(yǎng)罐,通過第一營養(yǎng)液單元、第二營養(yǎng)液單元、第三營養(yǎng)液單元、第四營養(yǎng)液單元和第五營養(yǎng)液單元提供不同營養(yǎng)液的配比,優(yōu)化有機(jī)廢物中產(chǎn)甲烷菌群的繁殖;

      11、當(dāng)?shù)谒木号囵B(yǎng)罐中產(chǎn)甲烷菌群達(dá)到指定濃度后,80%將被送至沼氣項(xiàng)目的第四階段用于加速產(chǎn)甲烷進(jìn)程,20%將作為母液按照上述步驟用于再培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌群。

      12、第一菌群培養(yǎng)罐、第二菌群培養(yǎng)罐、第三菌群培養(yǎng)罐、第四菌群培養(yǎng)罐中菌群培養(yǎng)均達(dá)到指定濃度后,儲存于相應(yīng)的培養(yǎng)罐中,以備使用;

      13、上述操作不斷循環(huán)重復(fù),每次循環(huán)持續(xù)的時間逐次縮短,最終實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、快速完成各階段群菌培養(yǎng);

      14、本工藝可針對厭氧反應(yīng)的各個階段獨(dú)立工作,各菌群培養(yǎng)罐的基質(zhì)分別來源于厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣項(xiàng)目的相應(yīng)階段或上一個培養(yǎng)罐。

      15、第一菌群培養(yǎng)罐、第二菌群培養(yǎng)罐、第三菌群培養(yǎng)罐、第四菌群培養(yǎng)罐中培養(yǎng)的高濃度菌群將與沼氣項(xiàng)目的厭氧發(fā)酵罐相連接,并根據(jù)厭氧發(fā)酵罐各個階段的監(jiān)測數(shù)據(jù),適時、適量加入至厭氧發(fā)酵罐相應(yīng)的發(fā)酵階段,以優(yōu)化改善其運(yùn)行工況。

      16、優(yōu)選的,所述工藝適用于各種干法和半干法厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù),包括:臥式推流干法厭氧發(fā)酵、車庫式干法厭氧發(fā)酵等干法厭氧產(chǎn)沼氣項(xiàng)目優(yōu)化和研發(fā)。

      17、優(yōu)選的,所述監(jiān)測系統(tǒng)檢測參數(shù)包括ph值、溫度、壓力、cod、氧化還原電位、溶解氧、沼氣量、甲烷濃度等多項(xiàng)參數(shù)。

      18、優(yōu)選的,所述厭氧發(fā)酵具體分為經(jīng)歷四個階段:第一階段,水解階段;第二階段,酸化階段;第三階段,產(chǎn)乙酸階段;第四階段,產(chǎn)甲烷階段;通過分別培養(yǎng)四個階段的厭氧發(fā)酵群菌,優(yōu)化厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的運(yùn)行管理,實(shí)現(xiàn)沼氣產(chǎn)量和甲烷濃度的穩(wěn)定提高,從而提高沼氣項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

      19、優(yōu)選的,所述第一菌群培養(yǎng)罐、第二菌群培養(yǎng)罐、第三菌群培養(yǎng)罐、第四菌群培養(yǎng)罐分別對應(yīng)水解階段、酸化階段、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段分別進(jìn)行水解菌群、酸化菌群、產(chǎn)乙酸菌群和產(chǎn)甲烷菌群的繁殖。

      20、優(yōu)選的,所述第一菌群培養(yǎng)罐、第二菌群培養(yǎng)罐、第三菌群培養(yǎng)罐、第四菌群培養(yǎng)罐培養(yǎng)基液既可按照工藝流程具體實(shí)現(xiàn)方式的前一步提供,也可由相連的沼氣項(xiàng)目直接提供,將根據(jù)沼氣項(xiàng)目運(yùn)行過程的特點(diǎn),實(shí)時自動控制選擇。

      21、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:該厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣各階段生物強(qiáng)化工藝,優(yōu)化厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的運(yùn)行管理,通過分別培養(yǎng)四個階段的厭氧發(fā)酵群菌,可分別營造出極適合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣各個階段菌群生長的環(huán)境,在此條件下相應(yīng)的菌群將快速繁殖,可在較短的時間內(nèi)達(dá)到接近每克數(shù)十億個的濃度,實(shí)現(xiàn)沼氣產(chǎn)量和甲烷濃度的穩(wěn)定提高,從而提高沼氣項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。具體技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括:

      22、1.降低厭氧發(fā)酵的水力停留時間;

      23、2.提高原料產(chǎn)氣率;

      24、3.提高沼氣的甲烷濃度,綜合甲烷濃度和產(chǎn)氣率,甲烷產(chǎn)量可提高20%以上;

      25、4.系統(tǒng)可無需人工操作,可實(shí)現(xiàn)全自動控制運(yùn)行;

      26、5.不依賴外部細(xì)菌或菌群。

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