一種畜禽糞便厭氧處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于畜禽糞便的資源化和能源化技術(shù)，主要涉及畜禽糞便厭氧消化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]禽畜糞便屬于高有機(jī)物、高氨氮、高含固率的污染物，還散發(fā)惡臭，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。此外，禽畜糞便中含有大量病原菌和寄生蟲卵，對(duì)人類健康和環(huán)境安全都有很大的潛在危害。厭氧消化是糞便處理常用的工藝之一，能夠在降解有機(jī)物的同時(shí)回收沼氣，也能去除部分惡臭，滅活病原菌和寄生蟲卵。傳統(tǒng)厭氧消化沼氣產(chǎn)率較高，但由于含固率低(1%?5%),反應(yīng)器體積大，加熱能耗高，投資和運(yùn)行成本高，且產(chǎn)生大量沼液、沼渣，后處理難。高固厭氧消化是含固率8%?18%的厭氧消化工藝，所需反應(yīng)器體積小，能耗低，投資和運(yùn)行成本低，沼液、沼渣量少，但沼氣產(chǎn)率較低，能源回收少。
[0003]熱水解能夠加速固體水解酸化，促進(jìn)其中的蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)等大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，以此轉(zhuǎn)化為甲烷，提高有機(jī)固體的甲烷產(chǎn)率。按溫度，熱水解分為低溫?zé)崴夂透邷責(zé)崴狻?0°C?100°C為低溫?zé)崴猓?00°C以上為高溫?zé)崴?。低溫?zé)崴馔ǔＶ蛔鳛槲勰鄥捬跸念A(yù)處理手段，作為糞便厭氧消化預(yù)處理的報(bào)道尚少，且現(xiàn)有低溫?zé)崴夤に嚥捎玫暮搪瘦^低(1%?5% )，導(dǎo)致出現(xiàn)增加的產(chǎn)氣不足以彌補(bǔ)熱水解額外所需能耗的尷尬局面，即凈產(chǎn)氣量(沼氣產(chǎn)能與熱能耗之差)反而降低。目前含固率高于8%的低溫?zé)崴庥嘘P(guān)報(bào)道較少。禽畜糞便的低溫?zé)崴獾臋C(jī)理與污泥不同，前者是固體有機(jī)物的熱水解，而后者主要是加熱促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)含物溶出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，依據(jù)糞便本身特性，提出一種畜禽糞便資源化和能源化的新方法一~"干式低溫?zé)崴?高固厭氧消化”，使其具有沼氣凈產(chǎn)率高、反應(yīng)器體積小、投資運(yùn)行成本低、產(chǎn)生沼液和沼渣少等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)使沼渣能夠滿足美國(guó)環(huán)保署(United States Environmental Protect1n Agency，USEPA)關(guān)于生物固體(B1solid)巴氏消毒的要求，大部分病原菌被滅活，衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)低。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:
[0007]I)原糞不稀釋，直接進(jìn)入熱水解罐，進(jìn)行干式低溫?zé)崴?，反?yīng)溫度為700C ±5°C，固體停留時(shí)間為I天?3天；
[0008]2)將干式低溫?zé)崴夂蟮募S便在混合池內(nèi)用稀釋液稀釋至含固率12%?15% ;
[0009]3)混合后糞便進(jìn)入?yún)捬豕?，進(jìn)行溫度為35°C ±5°〇或55°〇±5°C，固體停留時(shí)間為14天?20天的厭氧消化；
[0010]4)收集利用厭氧消化所產(chǎn)生的沼氣。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述原糞的含固率為25%?30% ;厭氧消化的含固率為10% -12%，稀釋液采用水；或糞便進(jìn)行厭氧消化后，采用固液分離，沼渣、沼液農(nóng)用，將部分沼液回流至混合池內(nèi)作為稀釋液。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:原糞含固率高，且原糞不需稀釋。干式低溫?zé)崴獗痊F(xiàn)有熱水解能耗低，且反應(yīng)器體積明顯減小。與傳統(tǒng)厭氧消化相比，本發(fā)明克服了反應(yīng)器體積大、投資成本和運(yùn)行能耗高、沼液多的不足，凈產(chǎn)能提高40%左右，反應(yīng)器體積縮小了 80%左右；與現(xiàn)有的高固厭氧消化相比，含固率進(jìn)一步提高，克服了甲烷產(chǎn)率低的瓶頸，沼氣廣率提尚60%左右，凈廣能提尚70%左右，反應(yīng)器體積降低10%左右；沼液、沼渣所含病原菌、寄生蟲較少，滿足美國(guó)EPA巴氏消毒要求，農(nóng)用的衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)低。
【附圖說明】
[0013]圖1為畜禽糞便“干式低溫?zé)崴?高固厭氧消化”工藝流程圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]該厭氧消化工藝包括70°C ±5°C干式低溫?zé)崴馀c高固厭氧消化兩個(gè)階段，見圖1 ο原糞未經(jīng)稀釋直接進(jìn)入熱水解罐，其溫度為70°C ±5°C，固體停留時(shí)間為I天?3天的干式低溫?zé)崴?；隨后將糞便稀釋至含固率12%?15%，進(jìn)行厭氧消化，其溫度為35°C ±5°C或55°C ±5°C，SRT為14天?20天。干式低溫?zé)崴夂蠹S便進(jìn)行厭氧消化時(shí)，可以采用其它來源水進(jìn)行稀釋，也可以采用固液分離后的沼液稀釋，此過程能夠產(chǎn)生沼氣，提供生活燃料或者用于發(fā)電；沼液沼渣可直接農(nóng)用。
[0016]本發(fā)明提出“干式低溫?zé)崴?高固厭氧消化”畜禽糞便處理新方法。干式低溫?zé)崴鉁囟炔捎?0°C ±5°C，固體停留時(shí)間(solid retent1n time，SRT) I天?3天，干式低溫?zé)崴饧S便含固率高達(dá)25%?30%，且原糞不需稀釋。相比現(xiàn)有熱水解工藝，本方法的干式低溫?zé)崴饽芎牡?，且反?yīng)器體積明顯減小。厭氧消化階段，該工藝含固率為12%?15%，溫度為35°C ±5°C或55°C ±5°C，SRT為14天?20天。此外，70°C的高溫對(duì)糞便中的絕大部分蛔蟲卵、病原菌具有滅活作用。美國(guó)環(huán)保署指出有機(jī)廢棄物經(jīng)70°C高溫消化30min以上可以認(rèn)為已經(jīng)進(jìn)行巴氏消毒。巴氏消毒能夠有效降低畜禽糞便農(nóng)用的衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)。
[0017]實(shí)施例1:含固率為25.6%豬糞直接進(jìn)入熱水解罐，進(jìn)行干式低溫?zé)崴?，加熱溫度?0°C，固體停留時(shí)間為I天；將干式低溫?zé)崴夂蟮募S便稀釋至含固率為12%后，進(jìn)行厭氧消化，反應(yīng)溫度為35°C，固體停留時(shí)間為14天，甲烷產(chǎn)率為284.4mL/g (以CH4/VS計(jì))，較原糞的甲烷產(chǎn)率提高49.7%。
[0018]實(shí)施例2:含固率為28.6%雞糞直接進(jìn)入熱水解罐，進(jìn)行干式低溫?zé)崴?，加熱溫度?0°C，固體停留時(shí)間為3天；將干式低溫?zé)崴夂蟮募S便稀釋至含固率為13.7%后，進(jìn)行厭氧消化，反應(yīng)溫度為37°C，固體停留時(shí)間為18天，甲烷產(chǎn)率為296.3mL/g(以CH4/VS計(jì))，較原糞的甲烷產(chǎn)率提高55.9%。
[0019]實(shí)施例3:含固率為25.2%牛糞直接進(jìn)入熱水解罐，進(jìn)行干式低溫?zé)崴?，加熱溫度?0°C，固體停留時(shí)間為3天；將干式低溫?zé)崴夂蟮募S便稀釋至含固率為14.8%后，進(jìn)行厭氧消化，反應(yīng)溫度為58°C，固體停留時(shí)間為14天，甲烷產(chǎn)率為309.2mL/g(以CH4/VS計(jì))，較原糞的甲烷產(chǎn)率提高82.7%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: 1)原糞不稀釋，直接進(jìn)入熱水解罐，進(jìn)行干式低溫?zé)崴猓磻?yīng)溫度為70°C±5°C，固體停留時(shí)間為I天?3天； 2)將干式低溫?zé)崴夂蟮募S便在混合池內(nèi)用稀釋液稀釋至含固率12%?15%; 3)混合后糞便進(jìn)入?yún)捬豕?，進(jìn)行溫度為35°C±5°C或55°C ±5°C，固體停留時(shí)間為14天?20天的厭氧消化； 4)收集利用厭氧消化所產(chǎn)生的沼氣。
2.如權(quán)利要求1所述的一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于:所述原糞的含固率為25%?30% ;厭氧消化的含固率為10% -12%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于:所述的稀釋液米用水。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于:糞便進(jìn)行厭氧消化后，采用固液分離，沼渣、沼液農(nóng)用，將部分沼液回流至混合池內(nèi)作為稀釋液。
【專利摘要】一種畜禽糞便厭氧處理方法，屬于畜禽糞便資源化和能源化的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：原糞(含固率約25％～30％)不稀釋，直接進(jìn)入熱水解罐進(jìn)行1天～3天的70℃±5℃干式低溫?zé)崴?，之后進(jìn)行含固率10％～12％的高固厭氧消化。厭氧消化可以采用固液分離后的沼液稀釋，也可以采用其它來源的水稀釋。厭氧消化的反應(yīng)溫度可以采用35℃±5℃或55℃±5℃。干式低溫?zé)崴饽芡黄菩笄菁S便厭氧消化的瓶頸——水解酸化，使得沼氣產(chǎn)率增加60％左右。與傳統(tǒng)厭氧消化方法相比，本方法能夠縮小反應(yīng)器體積，節(jié)省投資運(yùn)行能耗，所產(chǎn)生的沼液、沼渣量小。此外，本方法能夠降低沼渣、沼液農(nóng)用的衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)，滿足美國(guó)環(huán)保署關(guān)于生物固體進(jìn)行巴氏消毒的要求。
【IPC分類】C02F103-20, C02F11-10, C02F11-04
【公開號(hào)】CN104773938
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510116793
【發(fā)明人】吳靜, 胡玉瑛, 曹知平, 李中華, A﹒佐赫伯歐讓曼, 王凱軍
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月17日