低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法

摘要

本发明公开了一种低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法，涉及环保及能源技术，该方法是：在厌氧发酵的起始阶段，空气压缩机经管道将沼气冲入罐体，形成厌氧环境；同时，电热机对冲入的沼气进行加热，以加热罐体内物料，保温层保温，解决低温(≤20℃)条件下厌氧发酵难启动及过程温度难控制问题，同时实现厌氧发酵启动速度达到温度≥20℃时厌氧发酵的自然启动速度。在厌氧发酵结束后，经管道向罐体内通入空气，对沼渣进行好氧堆肥发酵。

说明书

技术领域

本发明涉及环保及能源利用技术领域，是一种低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法，在进行“厌氧产气”发酵过程之后，让罐体内的固体有机废弃物进行“好氧制肥”发酵过程，进行沼渣一体化处理，使得发酵系统连续稳定地生产沼气和/或有机肥料。 

技术背景

随着社会主义新农村的建设进程的推进，村民生活水平在提高的同时，农户传统的生活模式也逐渐发生了改变，由此带来了新的环境污染和资源浪费，造成了乡镇和农村严重的脏、乱、差现象。据国家环保部的数据，我国农村每年产生的生活垃圾2.8亿多吨，大部分随意堆置或倾倒进河湖或沟渠，致使蚊蝇滋生、臭气弥漫。这些问题导致我国农村目前普遍存在着垃圾乱倒、粪土乱堆、柴草乱垛的现象。这些废弃物在环境中堆积常常产生各种有害微生物，在污染环境的同时还严重的危害人们的健康。因此，我国城郊农村污染形势是严峻的，如不加以治理，将会引发更大的环境问题。 

干法厌氧发酵是指TS质量分数20％～50％的厌氧发酵处理工艺。干法工艺具有明显的优势，可以适应各种来源的固体有机废弃物；运行费用低，并提高了容积产能能力；需水量低或不需水，节约水资源；产生沼液少，废渣含水量低，后续处理费用低；运行过程稳定，无湿法工艺中的浮渣、沉淀等问题；减少了臭气排放。干法厌氧发酵可以作为固体废弃物无害化、资源化处理的有效方法，迄今为止，已经有一些关于干发酵工艺参数优化及堆肥过程中作用机理的探索及研究，干发酵反应设备、沼渣处理的研究不仅是热点也是难点。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法，以求在干发酵技术、理论发展及实际应用经验的基础上，在进行“厌氧产气”发酵过程之后，让罐体内的固体有机废弃物进行“好氧制肥”发酵过程，进行沼渣一体化处理，以解决固体废弃物处理处置及发酵生产中出现的有待完善的问题，扩大固体废弃物实时实地处理的范围和水平。能够实现农村、城镇居民区、畜禽养殖场等地的生活垃圾及畜禽粪便等固体废弃物得到就地、及时、方便地处置。 

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是： 

一种低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法，其包括步骤： 

A)把另一阀门设为沼气储罐与空气压缩机导通，接通电源，启动空气压缩机、电热机，将沼气储罐中的沼气冲入罐体内，同时，电热机对管道中通入的沼气加热，实现低温启动； 

B)热沼气对罐体内的物料加温，进行“厌氧产气”发酵过程，发酵中产生的气体输入气体储存袋；同时罐体夹层的保温层对发酵过程保温，实现对厌氧发酵中的温度进行控制； 

C)“厌氧产气”发酵过程之后，把另一阀门设为大气与空气压缩机导通，对罐体内沼渣的固体物料进行“好氧制肥”发酵； 

D)在罐体内好氧堆肥完成后，堆肥由罐体上端的进出料口取出使用。 

所述的发酵方法，其所述对厌氧发酵中的温度进行控制，是调节电热机的加热温度及通过保温层的保温作用。 

所述的发酵方法，其所述低温条件，为≤20℃条件下；快速启动，为启动速度达到温度≥20℃时厌氧发酵自然启动速度。 

一种所述的发酵方法使用的柱式好氧厌氧一体化发酵装置，包括发酵罐、气体储存袋、空气压缩机、电热机、管道；发酵罐包括双层罐体、保温层与顶盖，罐体内水平设置有一层筛板，上层为发酵仓，下层为气体缓冲室和渗滤液储存池；罐体为一个双层圆柱形碗状体，两层之间有保温层，罐体上端的进出料口与顶盖密封固接，顶盖上设有气体出口；其特征在于：罐体下端设有进气口；罐体外，气体出口与气体储存袋相连通，气体储存袋以管道顺序连接空气压缩机、电热机，电热机再经管道与罐体下端的进 气口相连通；在气体储存袋上设有阀门，在气体储存袋与空气压缩机相连的管路上有另一阀门；气体储存袋上的阀门经管道连接有储气罐； 

在罐体内壁上安装有多个温度探头，气体储存袋中有沼气，空气压缩机、电热机与电源连接。 

所述的一体化发酵装置，其所述发酵罐的直径为0.5～2.0m，高度为1.5～3m。 

所述的一体化发酵装置，其所述筛板上层为发酵仓，筛板下层为气体缓冲室和渗滤液暂存池，上、下层高度的比例为6∶1～4∶1，筛孔的直径为0.25～1.00cm。 

所述的一体化发酵装置，其所述另一阀门，为三通阀门，其一输入端与气体储存袋相通，另一输入端与大气/沼气储罐相通，输出端与空气压缩机相通。 

所述的一体化发酵装置，其所述罐体内壁上的多个温度探头，分布于气体缓冲室、反应舱。 

所述的一体化发酵装置，其所述气体储存袋，其最大容积是干发酵装置发酵仓的1倍。 

本发明能够实现农村生活垃圾、种植业废弃物、牲畜粪便得到就地、及时的处理处置，对厌氧干发酵和好氧堆肥工艺进行一体化处理，可使操作过程更加方便，装/出料简便，对厌氧干发酵中的沼渣好氧堆肥，提高沼渣的资源化利用率，可以节省能源和降低运行成本，达到提高农村居民的环境水平，解决垃圾乱倒、粪土乱堆、柴草乱垛的现象。 

附图说明

图1为本发明低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法的装置示意图； 

图2为本发明低温条件下厌氧快速启动及厌氧-好氧一体化发酵方法的流程示意图。 

附图标号：1-顶盖；2-罐体；3-气体储存袋；4-气体出口；5-取样口；6-筛板；7-空气压缩机；8-电热机；9a，9b-阀门；10-保温层；11-反应舱；12-气体缓冲室；13-温度探头；14-管道；15-进气口。 

具体实施方式

本发明的一种柱式厌氧——好氧一体化发酵装置，其具体结构如图1所示：柱式厌氧好氧一体化发酵装置，包括发酵罐2、气体储存袋3、空气压缩机7、电热机8、管道14。发酵罐包括罐体2、保温层10与顶盖1，罐体2为一个双层圆柱形碗状体，两层之间有保温层10，罐体2上端的进出料口与顶盖1之间以法兰盘密封固接，顶盖1上设有气体出口4。罐体2内水平设置有筛板，筛孔的直径为0.25～1.00cm，筛板6与顶盖1间为反应舱，筛板6与罐底为气体缓冲室12，上、下层高度的比例为6∶1～4∶1，罐体2下端设有进气口15。 

罐体2外，气体出口4与气体储存袋3相连通，气体储存袋3以管道14顺序连接空气压缩机7、电热机8，电热机8再经管道14与罐体2下端的进气口15相连通；在气体储存袋3上设有阀门9a，在气体储存袋3与空气压缩机7相连的管道14上有另一阀门9b。另一阀门9b，为三通阀门，其一输入端与气体储存袋3相通，另一输入端与大气相通，输出端与空气压缩机7相通。 

气体储存袋3的容积是干发酵装置发酵仓的1倍。气体储存袋3中有沼气，空气压缩机7、电热机8与电源连接。 

在罐体2侧壁的1/2到2/3处共设有3个取样口。罐体2内壁上设有多个温度探头13，多个温度探头13分布于反应舱11、气体缓冲室12。 

本发明一种柱式厌氧——好氧一体化发酵装置其流程包括步骤： 

A)把另一阀门9b设为沼气储罐(图中没有示出)与空气压缩机7导通，接通电源，启动空气压缩机7、电热机8，将沼气储罐中的沼气冲入罐体2内，同时，电热机8对管道14中通入的沼气加热，实现低温启动。 

B)热沼气对罐体2内的物料加温，进行“厌氧产气”发酵过程，发酵中产生的气体输入气体储存袋3；同时罐体夹层的保温层10对发酵过程保温，实现将厌氧发酵中的温度控制在20℃～30℃左右； 

调节气体储存袋3上的阀门9a开启的大小、及管道14上的另一阀门9b开启的大小，同时或单独调节电热机8的加热温度，进行温度控制。 

C)“厌氧产气”发酵过程之后，把另一阀门9b设为大气与空气压缩 机7导通，对罐体2内沼渣的固体物料进行“好氧制肥”发酵。 

D)在罐体2内好氧堆肥完成后，堆肥由罐体2上端的进出料口1取出使用。 

本发明为沼渣一体化处理的设计，在进行“厌氧产气”发酵过程之后，让罐体2内的固体有机废弃物进行“好氧制肥”发酵过程，进行沼渣一体化处理，在厌氧发酵后，沼渣不需取出可直接用于好氧堆肥，提高沼渣的资源化利用，使得上述发酵系统连续稳定地生产沼气和/或有机肥料。