生物甲烷兩階段轉(zhuǎn)化產(chǎn)出的方法

劉族安

摘要：一種生物甲烷兩階段轉(zhuǎn)化產(chǎn)出的方法，將原料木薯渣及酒精度液置入折流沉降池中，去除原料中大顆粒物料、調(diào)整固液比和pH值；所得物料送入水解酸化池進(jìn)行水解和酸化，將酸化達(dá)峰值后的物料抽進(jìn)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH值、溫度、COD值、VFA值，輸進(jìn)厭氧發(fā)酵罐發(fā)酵得甲烷和二氧化碳，依甲烷濃度不同分送鍋爐車(chē)間作燃料或加工為機(jī)動(dòng)車(chē)用燃?xì)狻?/p>

關(guān)鍵詞：生物；甲烷；轉(zhuǎn)化產(chǎn)出

在我國(guó)，能對(duì)沼氣進(jìn)行科學(xué)管理而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；那袄僦稚伲债a(chǎn)沼氣2萬(wàn)立方米以上的不到十家。在沼氣的制備工藝技術(shù)上基本上都是只沿用了發(fā)酵手段，產(chǎn)量難以大幅度提高。申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)多年研究實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只有經(jīng)過(guò)對(duì)沼液進(jìn)行水解酸化才有可能從根本上解決產(chǎn)氣量不高的問(wèn)題，水解酸化就是本發(fā)明的核心技術(shù)。

一、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種原料在酸化池酸化后經(jīng)調(diào)節(jié)再進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)出甲烷的生物甲烷兩階段轉(zhuǎn)化產(chǎn)出的方法，實(shí)現(xiàn)生物甲烷產(chǎn)量大幅度提高和穩(wěn)定生產(chǎn)。

本發(fā)明采用的工藝流程：

步驟1：將原料木薯渣及酒精廢液置入折流沉降池中，去除原料中大顆粒物料、調(diào)整固液比和pH值；步驟2：將步驟1所得物料送入水解酸化池進(jìn)行水解和酸化，使薯渣及酒精廢液中殘余的淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、不可發(fā)酵的糖等轉(zhuǎn)化成低分子有機(jī)酸：步驟3：將步驟2酸化達(dá)到峰值之后的物料抽進(jìn)調(diào)節(jié)池，與厭氧反應(yīng)器的回流污泥、沉降池回流污泥與酸化池進(jìn)水、酸堿度緩沖液及菌種等物料混合均勻：步驟4：將步驟3所得混合均勻的物料輸進(jìn)厭氧發(fā)酵罐發(fā)酵：發(fā)酵罐內(nèi)，在微生物共同作用下利用厭氧微生物將污水或污泥中的有機(jī)物分解出甲烷和二氧化碳等最終產(chǎn)物：排出污泥經(jīng)沉降后壓干做為生物肥料外運(yùn)，污水經(jīng)好氧池再充分曝氣降解殘余有機(jī)物使COD達(dá)標(biāo)排放；步驟5：收集步驟4所得氣體：甲烷濃度達(dá)55～65%的儲(chǔ)存到濕式儲(chǔ)氣柜，可直接送到鍋爐車(chē)間作為燃料燃燒供蒸汽給車(chē)間使用：其余部分甲烷可送到燃?xì)廛?chē)間進(jìn)行提純凈化，甲烷濃度達(dá)97%以上的凈化氣收集到獨(dú)立氣柜中，經(jīng)壓縮送加氣站供機(jī)動(dòng)車(chē)作車(chē)用燃?xì)狻?/p>

折流沉降池調(diào)整廢液量和廢渣量使總固量TS達(dá)4%-10%，溫度控制在30-45℃，控制池內(nèi)燃料pH值在3.2-4.8。水解酸化池內(nèi)有多個(gè)酸化池，各酸化池中的物料通過(guò)壓力差以自流動(dòng)的方式從l#池自動(dòng)流到最后一個(gè)酸化池：各池底均布有管道，管道上又布有分支列管，列管上每間隔一定距離開(kāi)孔向上，通過(guò)泵打利用水力使池內(nèi)污泥翻騰保持懸浮狀態(tài)，使物料混合均勻、酸化反應(yīng)充分；在l#池中加入酸化菌，酸化時(shí)間3-6天，酸化達(dá)到峰值之后物料被抽進(jìn)調(diào)節(jié)池；酸化池要求pH值3.2-4.8，溫度值30-45℃，COD值15000～20000mg/L，VFA為3000～4000mg/L。調(diào)節(jié)池用于將厭氧反應(yīng)器回流污泥、沉降池回流污泥與酸化池進(jìn)水、酸堿度緩沖液及菌種等物料混合均衡；要求pH值4.0-6.8，溫度值30-40℃，COD值<25000mg/L，VFA值2500～3500mg/L。由調(diào)節(jié)池出來(lái)的物料在厭氧發(fā)酵罐內(nèi)下進(jìn)料上出料，不斷補(bǔ)充新鮮污泥同時(shí)也不斷排出污泥，保證厭氧發(fā)酵罐中厭氧反應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如氨、碳正常滿足：厭氧發(fā)酵罐內(nèi)要求pH值5.5～7.5，反應(yīng)溫度25～45℃，微生物降解產(chǎn)生甲烷。本發(fā)明的生物甲烷兩階段轉(zhuǎn)化產(chǎn)出的方法，以木薯加工產(chǎn)業(yè)的廢渣、廢水為原料，開(kāi)拓出一條高效、優(yōu)質(zhì)、低成本地生產(chǎn)新能源的渠道，不僅變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，而且解決了一個(gè)對(duì)保護(hù)環(huán)境極為重要的傳統(tǒng)難題，有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

二、具體實(shí)施方式

原料（木薯渣及酒精廢液）→折流沉降→水解酸化→調(diào)節(jié)→厭氧發(fā)酵→儲(chǔ)氣→直接代替燃煤供鍋爐燃燒或純化成車(chē)用燃?xì)?。原料木薯渣及酒精廢液在折流沉降池（即預(yù)處理池）內(nèi)去除原料中大顆粒物料，調(diào)整廢液量和廢渣量使總固量TS達(dá)4%-10%，溫度控制在30-45℃，調(diào)整pH值使池內(nèi)物料pH值在3.2-4.8，預(yù)處理后的物料通過(guò)抽液系統(tǒng)抽入水解酸化池。薯渣中殘余有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、不可發(fā)酵的糖等。預(yù)處理后的薯渣在水解酸化池中首先被水解（液化）成可溶于水的物質(zhì)，再轉(zhuǎn)化成低分子有機(jī)酸（乳酸類(lèi)如乙酸、丙酸、丁酸等）。申請(qǐng)人生產(chǎn)時(shí)用的水解酸化反應(yīng)容器使水解酸化池，池內(nèi)分成多個(gè)柵格，分別編號(hào)為l#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#池等，l#池到最后一個(gè)池是通過(guò)壓力差自流動(dòng)方式流動(dòng)；池的形狀為凹形結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e約為3萬(wàn)M3。池底布有管道，管道上又布有分支列管，列管上每間隔一定距離開(kāi)孔，通過(guò)泵打利用水力使污泥翻騰保持懸浮狀態(tài)，起到物料混合均勻、酸化反應(yīng)充分進(jìn)行的效果。渣、水等物料從折流沉降池經(jīng)泵打進(jìn)入l{}酸化池，在l#池中加入酸化菌，酸化時(shí)長(zhǎng)3-6天，酸化達(dá)到峰值之后就抽進(jìn)調(diào)節(jié)池。酸化池監(jiān)控項(xiàng)目有：T、pH、VFA、COD等；要求pH值3.2-4.8，溫度值30-45℃，COD值15000～20000mg/L，VFA為3000～4000mg/L。

由于淀粉廠和酒精廠排出的廢渣廢水在水量、溫度、酸堿等方面指標(biāo)往往會(huì)有大幅度波動(dòng)，這種變化對(duì)污水處理設(shè)施的運(yùn)行、特別是生物處理設(shè)施正常發(fā)揮是不利的。調(diào)節(jié)池目的是將厭氧反應(yīng)器回流污泥、沉降池回流污泥與酸化池進(jìn)水、酸堿度緩沖液及菌種等多種物料混合均衡。調(diào)節(jié)池監(jiān)控項(xiàng)目有pH、T、COD、VFA、等，要求pH值4.0-6.8，溫度值30-，{0℃，COD值<25000mg/L.VFA值2500～3500mg/L。

調(diào)節(jié)好后的物料送入?yún)捬醢l(fā)酵罐發(fā)酵，通過(guò)系統(tǒng)的管道、泵等實(shí)現(xiàn)厭氧發(fā)酵罐的進(jìn)出料平衡，采用下進(jìn)料上出料的方式，不斷補(bǔ)充新鮮污泥進(jìn)厭氧發(fā)酵罐，同時(shí)也不斷排出污泥。保證厭氧發(fā)酵罐中厭氧反應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如氨、碳正常滿足。

在厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體，被收集并儲(chǔ)存到濕式儲(chǔ)氣柜：由于氣體中以甲烷為主，從厭氧反應(yīng)器出來(lái)的氣體甲烷含量為50-65%，可以直接燃燒：而再經(jīng)過(guò)提純處理的甲烷就可以達(dá)到車(chē)用燃料標(biāo)準(zhǔn)。故甲烷濃度達(dá)55～65%的氣體直接送到鍋爐車(chē)間作為燃料燃燒供蒸汽給車(chē)間使用，降低煤耗：另一部分甲烷送到燃?xì)廛?chē)間進(jìn)行提純凈化，甲烷濃度達(dá)97%以上的氣體收集到獨(dú)立氣柜中，經(jīng)壓縮由拖車(chē)送到加氣站。

申請(qǐng)人以木薯渣和酒糟為原料，通過(guò)以上工藝生產(chǎn)甲烷氣體。所用薯渣原料成份為：水份70-85%（m/m，水與總物重之比）；含粉量6-8%（m/m，在渣水中含淀粉量）；含渣量10-16%（m/m，渣與總物重之比）。原料經(jīng)預(yù)處理去除大顆粒物質(zhì)，初步調(diào)節(jié)濃度和溫度：再用泵將初步調(diào)節(jié)后的物料打進(jìn)酸化池，所用的酸化池分10個(gè)格柵，物料經(jīng)泵打進(jìn)入1#酸化池，在1#池中加入酸化菌開(kāi)始進(jìn)行酸化，物料依次進(jìn)入2#、3#、直至10#，完成酸化處理的階段；再泵如調(diào)節(jié)池再調(diào)節(jié)后進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，在厭氧反應(yīng)器中完成產(chǎn)甲烷階段，厭氧反應(yīng)4-6天。

三、具體實(shí)例

1.實(shí)施例1

以木薯渣和酒糟為原料，酸化溫度32-35℃，pH值3.2-3.5，TS=8%，酸化3天，跟蹤2天之內(nèi)的產(chǎn)量，進(jìn)料量50-70米3/小時(shí)。

2.實(shí)施例2

以木薯渣和酒糟為原料，酸化溫度32-35℃，pH值3.2-3.5，TS=8%，酸化6天，跟蹤2天之內(nèi)的產(chǎn)量，進(jìn)料量50-70米³/小時(shí)。endprint