专利名称：：以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法
技术领域：
：本发明属于环保能源
技术领域：
，涉及一种厌氧发酵制备沼气的工艺方法，具体地说，涉及的是一种以畜禽粪便为原料厌氧发酵制备沼气的工艺方法。
背景技术：
：近年来，我国的养殖业迅速从庭院养殖向集约化、规模化、商品化方向发展，特别是在大中城市周围，畜禽养殖场越来越多，规模越来越大，据不完全统计，我国大中型畜禽养殖场已达26000多家，全年粪便总量超过30多亿吨。目前对粪便的处理多样化，有堆沤发酵、堆肥、粪便直接干燥造粒等。随着近期国家能源法出台后，大批的低常温沼气池给农户带来实惠。但不能解决根本问题，不能实现工厂化资源的利用，传统的粪便处理方法，带来诸多问题(丄)需要大面积堆场；(2)需要常时间的自然好氧发酵；(3)臭气冲天、蚊蝇孳生，污染空气，严重影响养殖场防疫;(4)粪污淋刷流淌，严重污染周围环境；(5)增加粪便往返运输量，影响经济效益；(6)粪便堆肥是农田的优质有机肥料，但传统的处理方法，使堆肥机械铺撒技术难以推广，不适应农业现代化需要。如就近农田施肥过多，则粪便中氮氧化合物所产生的硝酸盐也会造成水源污染。据环保部门对大型养殖场粪水的检测表明，CODCr超标50-60倍BOD5超标70-80倍，SS超标12-20倍。这些含有大量有机物和氮、磷、病原微生物等元素的污水、污物进入河流、湖泊和海洋是造成水体富营养化的重要原因之一。大量畜禽粪便的随意排放，不仅严重污染了周围环境，也威胁着规模化养殖业自身的持续和健康发展。并且由于粪便的随意排放导致了地下水污染，以致人体健康，尤其是饮用水源中硝酸盐的存在，有可能转化为致癌物，影响更大。这种污染同时也是使规模化养殖发病率和死亡淘汰率呈上升趋势的问题所在。目前采用厌氧发酵处理粪水的不足15%，采用粪便加热烘干和微波烘干等方法，也因其耗能大，单一性开发利用互补效应差，使推广受到限制，面对日排放成百上千吨的规模饲养粪便污水、所以必须刻不容缓地采取措施，解决畜禽粪便的排放和环境污染问题。畜禽养殖场排泄的大量粪便是一种物质资源，具有燃料、词料、肥料和工业原料四种功能，作为一种丰富的可利用资源，大量集中的畜禽粪便合理利用正在越来越被重视。畜禽粪便的消纳与排放已经从原始的自然净化，发展到当今利用各种生物净化的方法，这样可以减少和杜绝畜禽粪便对环境的污染，改良土壤。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法，本发明工艺方法以低廉的畜禽粪便为原料，通过高温58'C士1'C，8—30级厌氧发酵，可縮短粪污的降解周期，能彻底的杀灭有害的细菌，保证无害化，而且发酵后的沼渣和沼液可作优质的有机肥料使用，生产中产生的余热可用于发酵供热或厂区保温供暖。该为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案为包括以下步骤(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，PH值控制在7.l—7.5之间，再转入培育池或温育床，温度控制在28-32。C，加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，培育IO-30天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56'C，进行酸降解，酸降解4-6小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.1-7.5，温度达到58X:士1。C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56"C，进行酸降解，酸降解4-6小时后，在水泵循环下，进行升温，温度达到58(±1"停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，至8—30级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封瓶或罐，进行水洗，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓縮精肥料。所述的养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，加入量为畜禽粪便重量的20—30%。步骤(1)中所述的水，其加入量为畜禽粪便量的15-20%。步骤(5)中所述的水，其加入量占碳钢密封瓶或罐体积的50%。本发明工艺中，所用的设备均为市场上公知的设备。本发明通过使用厌氧发酵罐，使发酵过程在完全密封状态下进行，有利于截留氧参与发酵，发酵过程的各种参数可得到有效控制，提高发酵的效率，保证工艺的稳定运行和最终沼气产品的质量。利用罐内产生的大量余热源，对冷却水供热，进行水循环供热，或利用罐内产生蒸气进行蒸气循环供热，利用余热供热，不受气候条件影响，且产气率高，成本低。本发明工艺方法，以畜禽粪便为原料，进行工业无害化综合处理，其工艺流程无三废排出，在制备沼气能源的条件下，再将发酵后的沼渣和沼液作为优质生态肥使用，属于循环节约、清洁能源再生。本发明工艺方法中，通过采用高温8—30级厌氧发酵，可縮短粪污的降解周期，能彻底的切断SARS病毒、禽流感病毒在内的百余种人、畜、禽共患病毒的孳生链和传播链等有害的细菌，保证无害化。本发明的工艺方法中，通过加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，可促进繁殖生长，加快发酵速度，从而提高产出效率。本发明工艺产出的沼气，产率为1nr!鲜粪原料产55-70m,沼气，其甲烷占60-70%,二氧化碳29-35%，硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量为1-5%。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明实施例l(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，水的加入量为畜禽粪便重量的20%，PH值控制在7.1，再转入培育池，温度控制在32"C，加入养殖场常年聚集的粪水，培育10天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56"C，进行酸降解，酸降解6小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.1，温度达到58'C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56'C，进行酸降解，酸降解6小时后，在水泵循环下，进行升温，温度达到58'C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，到8级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶，料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)产出沼气进入碳钢密封瓶，进行水洗，水的加入量占碳钢密封瓶的50%，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓縮精肥料。以上实施例产率为lm3鲜粪原料产60m3沼气，沼气占69%，二氧化碳29%，硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量2%。实施例2(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，水的加入量为畜禽粪便重量的25%，PH值控制在7.5，再转入培育池，温度控制在3rC，加入养殖场常年聚集的粪水，培育15天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56。C.，进行酸降解，酸降解4小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.5，温度达到59。C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封罐中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56'C，进行酸降解，酸降解4小时后，在水泵循环下，进行加温，温度达到59'C停止加温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封罐，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封罐，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，到20级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封罐，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封罐，进行水洗，水的加入量占碳钢密封瓶的50%，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓縮精肥料。.以上实施例产率为lm3鲜粪原料产65rn3沼气，沼气占65%，二氧化碳31%，硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量4%。实施例3(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，水的加入量为畜禽粪便重量的30%，PH值控制在7.2，再转入培育池，温度控制在3(TC，加入养殖场常年聚集的粪水，培育17天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56C，进行酸降解，酸降解4.5小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.4，温度达到57'C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封罐中r料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56'C，进行酸降解，酸降解4.5小时后，在水泵循环下，进行加温，温度达到57t:停止加温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封罐，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封罐，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，到30级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封罐，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封罐，进行水洗，水的加入量占碳钢密封罐的50%，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入C气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓縮精肥料。以上实施例产率为11113鲜粪原料产58111:'沼气，沼气占60%，二氧化碳35%、硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量5%。实施例4(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，水的加入量为畜禽粪便重量的23%，PH值控制在7.2，再转入培育池，温度控制在3(TC，加入养殖场常年聚集的粪水，'培育20天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56"C，进行酸降解，酸降解5.5小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.2，温度达到58'C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；〔3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56r，进行酸降解，酸降解5.5小时后，在水泵循环下，进行升温，温度达到58。C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，到25级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封瓶，进行水洗，水的加入量占碳钢密封瓶的50%，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓缩精肥料。以上实施例产率为l1113鲜粪原料产701113沼气，沼气68%，二氧化碳30%，硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量为2%。实施例5(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，水的加入量为畜禽粪便重量的26%,PH值控制在7.4，再转入培育池，温度控制在3rc，加入养殖场常年聚集的粪水，培育12天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56"C，进行酸降解，酸降解5小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.4，'温度达到59'C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56'C，进行酸降解，酸降解5小时后，在水泵循环下，进行升温，温度达到59"C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，到12级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封瓶，进行水洗，水的加入量占碳钢密封瓶的50%，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓縮精肥料。以上实施例产率为l1113鲜粪原料产661113沼气，沼气占65%，二氧化碳32%，硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量为3%。实施例6(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，PH值控制在7.3,再转入培育池或温育床，温度控制在29。C，加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，培育23天，转入l级厌氧发酵罐；(2)l级厌氧发酵罐，缓慢升温至56。C，进行酸降解，酸降解4小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.5，温度达到57'C停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封罐中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56X:，进行酸降解，酸降解4小时后，在水泵循环下，进行升温，温度达到57"停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与l级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，到17级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封瓶或罐，进行水洗，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘千后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓縮，制得有机浓縮精肥料。以上实施例产出的沼气，产率为lm3鲜粪原料产59m3沼气，其甲烷占63%，二氧化碳35%，硫化氢、一氧化碳、氮等混合气体含量为2%。通过选用不同发酵类型中两套工艺与本发明工艺进行对比厌氧发酵工艺选用塔式厌氧发酵工艺；好氧发酵工艺选用高温好氧发酵工艺；塔式厌氧发酵工艺原料混合后运至塔内进行分层发酵，发酵过程均采用手动进料、手动翻推下料，采用热风炉加热，激活菌种使其快速进入发酵状态，塔体周围填充泡沫、岩棉进行保温，发酵周期需40-90天。高温好氧发酵工艺是在有氧条件下，发酵所用的菌种是从国外购买的混合菌群，定期使用，能在高温下很好的生长，属于嗜热好氧微生物，发酵30天，工艺较先进。工艺对比表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>通过以上对比:塔式厌氧发酵工艺主要缺点采用分层发酵使有机物的蛋白、氨机酸、腐植酸等原素的转化过程慢，在短时间内达不到腐熟的目的，发酵质量不完全，发酵速度慢，发酵时间长，还需另外提供热源，增加了成本。高温好氧发酵工艺缺点使用的菌种成本较高。本发明的高温厌氧发酵发酵时加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，且能在高温下很好的生长，提高了发酵效率，同时保证了有害细菌的杀灭。采用高温厌氧发酵罐进行8-30级发酵，可更好的利用原料，使其充分反应，且生产中产生的余热源，充分利用进行供热，节省了成本。权利要求1、以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法，其特征在于包括以下步骤(1)通过滚筒振动筛对畜禽粪便进行除杂，除杂后，转入集粪池，加水稀释，PH值控制在7.1-7.5之间，再转入培育池或温育床，温度控制在28-32℃，加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，培育10-30天，转入1级厌氧发酵罐；(2)1级厌氧发酵罐，缓慢升温至56℃，进行酸降解，酸降解4-6小时后，在水泵循环下，进行升温，PH值控制在7.1-7.5，温度达到58℃±1℃停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐中，料液用泵抽入2级厌氧发酵罐中；(3)2级厌氧发酵罐，缓慢升温至56℃，进行酸降解，酸降解4-6小时后，在水泵循环下，进行升温，温度达到58℃±1℃停止升温和循环，恒温24小时，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，2级厌氧发酵罐料液用泵抽入3级厌氧发酵罐中；(4)3级厌氧发酵罐，其操作步骤与1级厌氧发酵罐、2级厌氧发酵罐相同，当3级厌氧发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，3级厌氧发酵罐中的料液再用泵抽入4级厌氧发酵罐中，每恒温24小时，往后转一级罐，至8-30级发酵罐恒温24小时后，产出的沼气进入碳钢密封瓶或罐，其料液用泵抽入全自动渣液离心脱水泵；(5)沼气进入碳钢密封瓶或罐，进行水洗，水洗后，进入脱硫塔，脱硫后，再转入沼气干燥塔，干燥后进入贮气罐；(6)料液进入全自动渣液离心脱水泵中，进行分离，分离后的沼渣，经烘干机烘干后，进入自动混配料罐，进行配料后，进入有机肥造粒生产线，造粒后进入第二次烘干，冷却包装得有机固肥料；(7)分离后的沼液，经渣液离心泵分离后，进行沉淀池沉清，再浓缩，制得有机浓缩精肥料。2、根据权利要求1所述的以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法，其特征在于所述的养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，加入量为畜禽粪便重量的20—30%。3、根据权利要求1所述的以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法，其特征在于步骤(1)中所述的水，其加入量为畜禽粪便量的15-20%。4、根据权利要求1所述的以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法，其特征在于步骤(5)中所述的水，其加入量占碳钢密封瓶或罐体积的50%。全文摘要本发明涉及一种地下以畜禽粪便为原料厌氧发酵制备沼气的工艺方法，属于环保能源
技术领域：
。本发明工艺方法以低廉的畜禽粪便为原料，发酵时加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，能在高温下很好的生长，提高了发酵效率，通过高温58℃±1℃，8-30级厌氧发酵，可缩短粪污的降解周期，能彻底的杀灭有害的细菌，保证无害化，而且发酵后的沼渣和沼液可作优质的有机肥料使用，生产中产生的余热可用于发酵供热或厂区保温供暖。文档编号C05F5/00GK101358209SQ20081013900公开日2009年2月4日申请日期2008年8月25日优先权日2008年8月25日发明者张永军,彭美忠申请人:彭美忠;张永军