含稻壳的禽畜尾物工业化厌氧产沼及发电的系统 |
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| 申请号 | CN201720322598.5 | 申请日 | 2017-03-29 | 公开(公告)号 | CN206721195U | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所; | 发明人 | 卫冬生; 赵红恩; 陈祖睿; 李文有; 伍浩坪; 陈佳; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了一种含稻壳的禽畜尾物工业化厌 氧 产沼及发电的系统。本实用新型的使用含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统包括：混合装置，用于将含稻壳的禽畜尾物混合配制成 发酵 液； 水 解 酸化 反应罐，连接混合装置，用于将发酵液水解酸化；以及厌氧反应罐，连接水解酸化反应罐，用于使经过所述水解酸化的发酵液发生厌氧反应，以产生沼气。本实用新型的利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统还可以包括气体处理装置，连接厌氧反应罐，用于对产生的沼气进行 净化 脱水、 脱硫 ；以及发电装置，连接气体处理装置，用于利用处理后的沼气进行发电。本实用新型的含稻壳的禽畜尾物工业化厌氧产沼及发电的系统可以提高产沼效率并且可以稳定高效的运行。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种使用含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统，包括： |
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| 说明书全文 | 含稻壳的禽畜尾物工业化厌氧产沼及发电的系统技术领域[0001] 本实用新型涉及一种含稻壳的禽畜尾物工业化厌氧产沼的系统，以及利用含稻壳的禽畜尾物产生的沼气进行发电的系统，属于禽畜尾物发电综合利用领域，尤其适用于禽畜尾物中含有稻壳的厌氧发酵产沼发电项目。 背景技术[0002] 近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，畜禽产品需求量不断增加，生产规模不断扩大，我国畜禽养殖模式已从每家每户养殖转向规模化、集约化养殖，集约化程度已发展到相当高的水平，大的养猪场已突破50万头，养鸡场100万羽。然而，随着生产规模的扩大，排放的粪便带来的污染也越来越严重。国家环保总局对全国23个省、自治区、直辖市进行规模化畜禽养殖业污染情况调查，结果显示，规模化畜禽养殖业污染呈现三大突出问题：一是粪便排放量大；二是畜禽污染物波及面广且危害大，畜禽粪便的COD排放量已经远远超过工业与生活污水排放量之和；三是呈现较为严重的生态压力。 [0003] 对禽畜尾物的资源化利用已经越来越成为一种趋势。将禽畜尾物厌氧发酵产生沼气，沼气可以用来发电上网，也可以作为工业用气或者农户生活用气，产生的沼渣沼液可以用来作为有机肥。但现有的厌氧产沼系统普遍存在反应效果不佳等问题。 [0004] 此外，在规模化养殖中，像鸭粪、鸡粪等并不是每天清理，而是隔天在上面铺一层稻壳或者秸秆碎末，累积到一定程度后再出粪，因此很多批量处理的禽畜尾物中都含有大量的稻壳。在厌氧发酵过程中，由于稻壳主要成分是纤维素和半纤维素，纤维素具有高度有序晶体结构，稻壳表层还有一层蜡质结构，这些成分和结构都导致其很难降解。结果，难以降解的稻壳普遍存在于管道、厌氧反应罐顶部，容易造成管道堵塞和厌氧反应罐顶部结壳，造成产气量不稳定，难以持续。一旦厌氧反应罐结壳时间过长，会导致整个系统不通畅，无法正常运行，厌氧过程会处于停滞状态。 [0006] 考虑到上述问题而提出了本实用新型。本实用新型提供了一种含稻壳的禽畜尾物工业化厌氧产沼、发电的系统，其至少解决了含稻壳的禽畜尾物在系统中厌氧产沼反应效果不佳等问题，提高了产沼能力并保障系统的稳定、高效、节能地运行。 [0007] 根据本实用新型的一方面，提供了一种使用含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统，该系统包括：混合装置，用于将含稻壳的禽畜尾物混合配制成发酵液；水解酸化反应罐，连接混合装置，用于将发酵液水解酸化；以及厌氧反应罐，连接水解酸化反应罐，用于使经过水解酸化的发酵液发生厌氧反应，以产生沼气。 [0008] 该厌氧产沼的系统包括水解酸化反应罐以及厌氧反应罐，混合配制的发酵液首先在水解酸化反应罐中在一定的反应温度、反应时间以及pH值下进行水解酸化，这能够将发酵液中的有机废弃物转化成简单的有机酸、醇以及二氧化碳、氢、氨和硫化氢等；然后水解酸化后的发酵液进入厌氧反应罐在厌氧菌的作用下在一定的反应温度和反应时间下进行厌氧反应，这可以高效地将水解酸化产生的有机酸、醇等物质厌氧发酵以产生沼气。先对发酵液进行水解酸化能够极大提升厌氧反应的效果。 [0009] 在本实用新型的一个优选实施方案中，该系统还可以包括第一粉碎装置，其用于在进行水解酸化时从水解酸化反应罐抽取位于发酵液的上部的固液混合物以进行粉碎，然后将经过粉碎的固液混合物返回水解酸化反应罐。在本实用新型的另一个优选实施方案中，该系统还可以包括第二粉碎装置，其用于在进行厌氧反应时从厌氧反应罐抽取位于反应液的上部的固液混合物以进行粉碎，然后将经过粉碎的固液混合物返回厌氧反应罐。 [0010] 粉碎破坏稻壳等不容易反应的物质的物理结构，使其充分与厌氧菌接触反应，既消除了稻壳在管道中可能的淤积，又破坏了稻壳在水解酸化反应罐和/或厌氧反应罐中可能的顶部结壳的状态，有效提高了厌氧反应的效率。 [0011] 在本实用新型的一个优选实施方案中，该系统中的水解酸化反应罐还可以包括第一搅拌装置，其用于将水解酸化反应罐中的发酵液搅拌均匀。在本实用新型的另一个优选实施方案中，该系统中的厌氧反应罐还可以包括第二搅拌装置，其用于将厌氧反应罐中的反应液搅拌均匀。 [0012] 对水解酸化反应罐中的发酵液或厌氧反应罐中的反应液进行搅拌，并确保其搅拌均匀，能够使得水解酸化或厌氧反应充分进行。 [0013] 根据本实用新型另一方面，还提供了一种利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统，该系统包括：混合装置，用于将含稻壳的禽畜尾物混合配制成发酵液；水解酸化反应罐，连接混合装置，用于将发酵液水解酸化；厌氧反应罐，连接水解酸化反应罐，用于使经过水解酸化的发酵液发生厌氧反应，以产生沼气；气体处理装置，连接厌氧反应罐，用于对产生的沼气进行净化脱水、脱硫；以及发电装置，连接气体处理装置，用于利用处理后的沼气进行发电。 [0014] 在本实用新型的一个优选实施方案中，该系统还可以包括换热装置和保温装置，换热装置连接发电装置，用于利用发电装置在发电时产生的废热加热水；保温装置接收热水，用于对水解酸化反应罐和厌氧反应罐进行保温。由此，极大提高了能源利用效率，有较好的节能效果。附图说明 [0015] 本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例，用来解释本实用新型的原理。 [0016] 图1是根据本实用新型的一种使用含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统的示意性流程图； [0017] 图2是根据本实用新型的一种利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统的示意性流程图。 具体实施方式[0018] 下面将对本实用新型的具体实施方式进行描述。 [0019] 图1示意性示出了根据本实用新型一个优选实施方案的一种使用含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统。 [0020] 如图1所示，该使用含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统包括混合装置1、水解酸化反应罐2、厌氧反应罐3、第一粉碎装置4、第二粉碎装置5、第一搅拌装置6、第二搅拌装置7。 [0021] 上述含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统的工作过程如下： [0022] 混合装置1用于将含稻壳的禽畜尾物混合配制成发酵液；然后发酵液进入与混合装置1相连的水解酸化反应罐2，在水解酸化反应罐2中搅拌均匀并进行水解酸化；水解酸化反应罐2与厌氧反应罐3相连，经过水解酸化的发酵液进入厌氧反应罐3，在厌氧菌的作用下继续进行厌氧反应，以产生沼气；第一粉碎装置4可以与水解酸化反应罐2相连，其用于在进行水解酸化时从水解酸化反应罐2抽取位于发酵液的上部的固液混合物以进行粉碎，然后将经过粉碎的固液混合物返回水解酸化反应罐2；第二粉碎装置5可以与厌氧反应罐3相连，其用于在进行厌氧反应时从厌氧反应罐3抽取位于反应液的上部的固液混合物以进行粉碎，然后将经过粉碎的固液混合物返回所述厌氧反应罐3；水解酸化反应罐2还可以包括第一搅拌装置6，其用于将水解酸化反应罐2中的发酵液搅拌均匀；厌氧反应罐3还可以包括第二搅拌装置7，其用于将厌氧反应罐3中的反应液搅拌均匀。第一搅拌装置6和第二搅拌装置7的安装位置可以任意设定，只要能够将发酵液和反应液搅拌均匀即可。 [0023] 运行上述含稻壳的禽畜尾物工业化进行厌氧产沼的系统的方法包括以下步骤：混合步骤，利用混合装置1将含稻壳的禽畜尾物混合配制成发酵液；水解酸化步骤，将发酵液在水解酸化反应罐2中水解酸化；以及厌氧反应步骤，使经过水解酸化的发酵液在厌氧反应罐3中发生厌氧反应，以产生沼气。 [0024] 在该方法中，混合步骤优选包括将含稻壳的禽畜尾物与屠宰废水和/或养殖废水混合配制，混合配制成的发酵液的TS浓度优选地为10～15％，更优选为10～12％，最优选为约12％。 [0025] 水解酸化步骤的反应时间和反应温度可在能够保证反应顺利进行的适当数值范围内取值，例如，反应时间为20～30小时，反应温度为35-40℃；优选地，反应时间为约24小时，反应温度为约38.5℃。 [0026] 另外，水解酸化步骤所需的pH值可在能够保证水解酸化充分进行的适当数值范围内取值，例如，pH值为1～6。 [0027] 厌氧反应步骤的反应时间和反应温度可在能够保证反应顺利进行的适当数值范围内取值，例如，反应时间为20～30天，反应温度为35-40℃；优选地，反应时间为约20天，反应温度为约38.5℃。 [0028] 为了防止禽畜尾物中难以降解的稻壳在罐体中上浮后结壳或在管道中淤积，对稻壳进行粉碎是优选的。例如，在水解酸化步骤中还可以包括在将发酵液水解酸化时，采用第一搅拌装置6对发酵液进行搅拌，并采用第一粉碎装置4抽取位于发酵液的上部的固液混合物，将其粉碎后返回发酵液，以继续水解酸化，其中，优选地，抽取的固液混合物占发酵液的10％左右(以重量计)；由于在水解酸化步骤中可能只有部分稻壳被粉碎，因此，厌氧反应步骤也可以包括在发生厌氧反应时，采用第二搅拌装置7对反应液进行搅拌，并采用第二粉碎装置5抽取位于反应液的上部的固液混合物，将其粉碎后返回反应液，以继续发生厌氧反应，其中，优选地抽取的固液混合物占反应液的10％左右(以重量计)。 [0029] 在一个优选的实施例中，使用该系统进行产沼，与未粉碎稻壳的系统相比，产沼效率提升了12％以上。在一个优选的实施例中，与未采用水解酸化反应罐相比，产沼效率提升了33％以上。 [0030] 图2示意性示出了根据本实用新型的一个优选实施方案的一种利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统。 [0031] 如图2所示，该利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统包括混合装置11、水解酸化反应罐12、厌氧反应罐13、气体处理装置20、发电装置21、第一粉碎装置14、第二粉碎装置15、第一搅拌装置16、第二搅拌装置17、换热装置18、保温装置19。 [0032] 上述利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统的工作过程如下： [0033] 混合装置11用于将含稻壳的禽畜尾物混合配制成发酵液；然后发酵液进入与混合装置11相连的水解酸化反应罐12，在水解酸化反应罐12中搅拌均匀并进行水解酸化；水解酸化反应罐12与厌氧反应罐13相连，经过水解酸化的发酵液进入厌氧反应罐13，在厌氧菌的作用下继续进行厌氧反应，以产生沼气；厌氧反应产生的沼气进入与厌氧反应罐13相连的气体处理装置20，气体处理装置20可以包括净化脱水装置、脱硫装置等，使得沼气经过气体处理装置20后满足进入发电装置21的要求；连接气体处理装置20的发电装置21利用处理后的沼气进行发电；第一粉碎装置14可以与水解酸化反应罐12相连，其用于在进行水解酸化时从水解酸化反应罐13抽取位于发酵液的上部的固液混合物以进行粉碎，然后将经过粉碎的固液混合物返回水解酸化反应罐12；第二粉碎装置15可以与厌氧反应罐13相连，其用于在进行厌氧反应时从厌氧反应罐13抽取位于反应液的上部的固液混合物以进行粉碎，然后将经过粉碎的固液混合物返回所述厌氧反应罐13；水解酸化反应罐12还可以包括第一搅拌装置16，其用于将水解酸化反应罐12中的发酵液搅拌均匀；厌氧反应罐13还可以包括第二搅拌装置17，其用于将厌氧反应罐13中的反应液搅拌均匀；换热装置18连接发电装置21，其用于利用所述发电装置21在发电时产生的废热加热水；用于对水解酸化反应罐12和厌氧反应罐13分别进行保温的保温装置19接收来自换热装置18的热水，以维持水解酸化反应罐12和厌氧反应罐13的反应温度。 [0034] 运行上述利用含稻壳的禽畜尾物产沼发电的系统的方法包括以下步骤：混合步骤，利用混合装置11将含稻壳的禽畜尾物混合配制成发酵液；水解酸化步骤，将发酵液在水解酸化反应罐12中水解酸化；厌氧反应步骤，使经过水解酸化的发酵液在厌氧反应罐13中发生厌氧反应，以产生沼气；气体处理步骤，利用气体处理装置20对产生的沼气进行净化脱水、脱硫；以及发电步骤，利用处理后的沼气通过发电装置21发电。 [0035] 在该方法中，混合步骤、水解酸化步骤和厌氧反应步骤与上述运行厌氧产沼的系统的方法中的步骤类似，在此不再赘述。 [0036] 在发电步骤中，利用处理后的沼气通过发电装置21发电的同时产生废热，优选地该方法还包括使用发电装置21发电时产生的废热维持水解酸化罐12和厌氧反应罐13的反应温度，例如，可使废热通过换热装置18加热水，再利用产生的热水通过保温装置19对水解酸化反应罐12和厌氧反应罐13进行保温。 [0037] 该系统可有效地使用本实用新型的产沼发电的系统进行产沼发电，从而实现提高能源利用效率的技术效果。 |
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