一種分散式養豬戶糞便和秸稈混合發酵制沼氣發電技術的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種分散式養豬戶糞便和秸稈混合發酵制沼氣發電技術，主要針對農村地區分散式養豬戶糞便的處理難題，以及廢棄農作物秸稈的處置問題，將分散式養豬戶糞便收集后添加粉碎的廢棄農作物秸稈和混合菌劑(產氫產酸菌和產甲烷菌)用于發酵產沼氣，產生的沼氣用沼氣發電機組發電，沼渣和沼液回田用于農作物種植。本處理技術不僅使分散式養豬戶糞便和廢棄農作物秸稈得到了處置，而且沼氣發出的電接入區域電網，可產生一定的經濟效益，同時沼渣和沼液用于農田消納，提高了農作物產量，具有良好的環境社會效益。
【專利說明】一種分散式養豬戶糞便和秸稈混合發酵制沼氣發電技術
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境保護領域，具體涉及一種分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術。
【背景技術】
[0002]現今，我國農村地區仍然分散著大大小小的非規模化養豬戶，存欄量一般多為幾十至幾百頭不等。這個種分散型養豬戶由于規模小，均采用非標準化豬舍，沒有大型養殖戶的完整消毒體系，每天僅通過清水沖洗養殖場達到凈化的目的，導致產生的豬糞濃度非常低，不具備用發酵罐發酵產沼氣的條件。因而大多隨意排放，流入農田、溝渠、河道，使周邊農田不堪重負、雜草叢生、病原菌傳播、臭味遠揚、蚊蜆滋生。
[0003]目前，我國在豬場糞便資源化利用方面大多采用成熟的厭氧發酵技術。如上海市早在1999年就建成102個豬場污水治理工程；福建省福清市建成的治理養豬場污水工程成功率和運行率達100% ;江蘇省靖江市為解決農村能源及畜禽糞便污染環境問題，有16家養豬戶建起沼氣生物鏈工程。盡管如此，該技術在分散式中小型養豬戶糞便實際應用中仍存在很多問題，甚至難以應用。例如:①分散式中小型養豬戶養殖產生的糞便多為糞尿和沖洗水的混合物，糞便濃度較稀，經厭氧發酵產沼氣率低厭氧發酵產生的沼液、沼渣、沼氣得不到充分的使用，造成資源浪費，直接排放的環境中甚至造成二次污染。因此，尋求一種有效解決分散式養豬戶 糞便和秸桿處置為題難問題的技術具有廣泛的應用前景。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的是:針對分散式養豬戶糞便處置難題，提出一種能夠將分散式養豬戶糞便集中收集和秸桿混合發酵制沼氣發電的技術。
[0005]本發明的主要原理是:將農村農用拖拉機改造成收糞車，收集一定區域的分散式養豬戶豬糞，存放于儲糞池中，用泥漿泵抽送至調漿池中，按照一定比例加入由粉碎機粉碎后的廢棄農作物秸桿，由于不同的農作物秸桿在發酵罐停留時間不同，再向調漿池中加入市購混合菌劑強化發酵效率以提高沼氣產氣量，用攪拌裝置將糞便、秸桿、混合菌劑攪拌均勻，采用目前比較成熟的全混式連續流攪拌槽式反應器(CSTR)發酵工藝，將混合均勻后的糞便再用污泥泵抽送至厭氧發酵罐經微生物厭氧發酵處理，產生的沼氣經干式脫硫塔和氣水分離器脫硫脫水后存儲于沼氣儲存罐，用于沼氣發電，接入區域電網。發酵后的副產物沼渣和沼液經收集在儲存池中，用于農田消納，主要用于春夏季節棉花、夏秋季節水稻、冬春季節小麥的種植。
[0006]本發明的技術方案包括以下步驟:
[0007]I)用收糞車收集一定區域的分散式養豬戶豬糞，存放于儲糞池中。
[0008]2)粉碎機將廢棄農作物秸桿粉碎。
[0009]3)用泥漿泵抽送I)中的豬糞至調漿池中，同時按比例加入2)中粉碎后的秸桿和市購混合菌劑(產氫產酸菌和產甲烷菌)，用攪拌裝置攪拌均勻。[0010]4)將3)中的混合豬糞用污泥泵抽送至厭氧發酵罐經微生物厭氧發酵處理，產生沼氣。
[0011]5)將4)產生的沼氣經干式脫硫塔和氣水分離器脫硫脫水后存儲于沼氣儲存罐。
[0012]6)將5)中產生的沼氣用沼氣發電機組發電，接入區域電網。
[0013]7)將4)中發酵后的副產物沼渣和沼液經收集在儲存池中，用于農田消納。
[0014]本發明所 用糞便為從分散式養豬戶的糞便，其TS質量百分比為8%，秸桿可用水稻、小麥、玉米、芝麻、黃豆的秸桿(即It糞便添加16.7kg水稻秸桿、18.0kg小麥秸桿、20.0kg玉米秸桿、25.0kg芝麻秸桿、32.0kg黃豆秸桿)，也可使用幾種秸桿混合，可獲得較大的沼氣產生率。
[0015]本發明所用市購混合菌劑為產氫產酸菌和產甲烷菌混合菌劑，投加量為糞便總質量的0.01-0.02%, Bp It糞便投加0.1-0.2kg混合菌劑。
[0016]本發明所用粉碎機為專用的秸桿粉碎機，秸桿破碎碎片長度為l-4cm。
[0017]本發明采用全混式CSTR發酵工藝,在其厭氧發酵罐裝有攪拌機,轉速為25rpm,用于攪拌使發酵原料和微生物處于完全混合的狀態。發酵罐罐體采用搪瓷鋼板結構，預制鋼板采用栓接方式拼裝，栓接處加特制密封材料防漏。
[0018]本發明采用所用攪拌裝置為攪拌機。
[0019]本發明產生的沼氣經過干式脫硫塔和氣水分離器脫硫脫水處理后儲存于沼氣儲存罐，用于沼氣發電，接入區域電網。
[0020]本發明所選沼氣發電機組，每立方米沼氣可發電1.7KWh。
[0021]本發明中豬糞和秸桿厭氧發酵產生的沼渣和沼液儲存用于農田消納，主要用于春夏季節棉花、夏秋季節水稻、冬春季節小麥的種植。
[0022]本發明的效益是:既實現了分散式農戶低TS豬場糞便的無害化處理，又實現了養豬場糞便和農作物秸桿的資源化利用，同時沼氣發電接入區域電網也產生了一定的經濟效益，并且沼渣和沼液用于農田。
[0023]以本發明的實施地——江蘇省常州市某鎮近90戶分散養豬戶為例，存欄量15000頭，年出欄數36000頭，其育肥豬所產生的糞便經本項目無害化有效治理，年發電
8.2 X IO5KWh,每年可以減少COD排放近500t，碳減排總量近lOOOOt，集約化承包2100畝農田，用于種植水稻、棉花和小麥等作物，消納了全部沼液和沼渣。
【具體實施方式】
[0024]本發明的分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術工藝，其工藝流程圖如附圖所示。分散式養豬戶糞便用收糞車I收集，運送至儲糞池2，經泥漿泵3抽送至調漿池4中，按照一定比例加入由粉碎機粉碎后的廢棄農作物秸桿，而由于不同的農作物秸桿在發酵罐停留時間不同，再向調漿池中加入市購的產氫產酸菌和產甲烷菌混合菌劑以提高沼氣產氣量，用攪拌機將糞便、秸桿、混合菌劑攪拌均勻，混合使其TS濃度(質量百分比)為7% _10%，采用目前比較成熟的全混式連續流攪拌槽式反應器(CSTR)發酵工藝，將混合均勻后的糞便再用污泥泵5抽送至厭氧發酵罐6經微生物厭氧發酵處理，產生的沼氣經干式脫硫塔7和氣水分離器8脫硫脫水后存儲于沼氣儲存罐9，用于沼氣發電機組10發電，接入區域電網。發酵后的副產物沼液和沼渣分別收集在沼液儲存池和沼渣儲存池，用于農田消納，主要用于春夏季節棉花、夏秋季節水稻、冬春季節小麥的種植。
[0025]厭氧發酵罐內裝有攪拌機，罐體外用IOOmm聚苯板保溫，板外加0.6mm彩鋼板維護用以隔潮、防水，液態糞便滯留期為10-12天，固形物滯留期控制在60天，滿足發酵工藝要求。脫硫裝置定期更換脫硫劑。
[0026]所用糞便為從分散式養豬戶糞便，其TS質量百分比為8%。Ikg養豬戶糞便(TS)平均產沼氣0.3m3, Ikg秸桿平均產沼氣0.2m3。每Im3沼氣發電1.7KWh。
[0027]下面將通過5個實施例對本發明的效果給予進一步的說明。
[0028]實施例1
[0029]分散式養豬戶糞便用收糞車收集，運送至儲糞池中，收集量達25t時經泥漿泵抽送至調漿池中，然后將0.8t水稻秸桿粉碎后和2.5kg市購產氫產酸菌和產甲烷菌混合菌劑加入到25t分散式養豬戶糞便中，用攪拌機攪拌均勻后，用污泥泵抽送至厭氧發酵罐中厭氧發酵，厭氧發酵罐有效容積為300m3，經微生物厭氧發酵處理，產生的沼氣經干式脫硫塔和氣水分離器處理后于沼氣儲存罐中儲存，其產量為760m3。將這些沼氣用沼氣發電機組發電，可發電1292KWh。
[0030]實施例2-5
[0031]實施例2-5與實施例1的區別是原料分散式養豬戶糞便收集量不同、所用農作物秸桿種類不同(小麥、玉米、芝麻、水稻)、厭氧發酵罐有效容積不同、混合菌劑(產氫產酸菌和產甲烷菌)投加量不同，其它工藝參數和處理方法均相同。表1為分散式養豬戶糞便和稻桿混合發酵制沼氣發電技術的5個實施例。
[0032]表1采用分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術實施例
[0033]
實施例秸稈種分散式養豬秸桿質厭氧發酵罐混合菌劑(產氫產酸沼氣產發電量類戶糞便收集景I) 有效容積菌和產甲烷菌)投加生量 (KWh)
【權利要求】
1.一種分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術，其特征采用如下步驟: 1)用收糞車收集一定區域的分散式養豬戶豬糞，存放于儲糞池中。 2)粉碎機將廢棄農作物秸桿粉碎。 3)用泥漿泵抽送I)中的豬糞至調漿池中，同時按比例加入2)中粉碎后的秸桿和市購混合菌劑(產氫產酸菌和產甲烷菌)，用攪拌裝置攪拌均勻。 4)將3)中的混合豬糞用污泥泵抽送至厭氧發酵罐經微生物厭氧發酵處理，產生沼氣。 5)將4)產生的沼氣經干式脫硫塔和氣水分離器脫硫脫水后存儲于沼氣儲存罐。 6)將5)中產生的沼氣用沼氣發電機組發電，接入區域電網。 7)將4)中發酵后的副產物沼渣和沼液收集在儲存池中，用于農田消納。
2.根據權利要求1所述的一種分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術，其特征是:分散式養豬戶豬糞的特點是TS含量低，質量百分比為8%，添加秸桿可用水稻、小麥、玉米、芝麻、黃豆的秸桿或幾種秸桿混合物，可獲得較大的沼氣產生率。
3.根據權利要求1所述的一種分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術，其特征是:本發明發酵產生的沼氣，由沼氣發電機組發電，接入區域電網。
4.根據權利要求1所述的一種分散式養豬戶糞便和秸桿混合發酵制沼氣發電技術，其特征是:沼渣和沼液用于農田消納，主要用于春夏季節棉花、夏秋季節水稻、冬春季節小麥的種植。
【文檔編號】C12P5/02GK104004793SQ201410262068
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】張文藝, 陳萍, 馮國勇, 徐澤鋒, 朱麗娜, 管紅良 申請人:常州大學