一種畜禽糞便厭氧處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于畜禽糞便的資源化和能源化技術，主要涉及畜禽糞便厭氧消化處理方法。
【背景技術】
[0002]禽畜糞便屬于高有機物、高氨氮、高含固率的污染物，還散發(fā)惡臭，嚴重影響空氣質量。此外，禽畜糞便中含有大量病原菌和寄生蟲卵，對人類健康和環(huán)境安全都有很大的潛在危害。厭氧消化是糞便處理常用的工藝之一，能夠在降解有機物的同時回收沼氣，也能去除部分惡臭，滅活病原菌和寄生蟲卵。傳統(tǒng)厭氧消化沼氣產率較高，但由于含固率低(1%?5%),反應器體積大，加熱能耗高，投資和運行成本高，且產生大量沼液、沼渣，后處理難。高固厭氧消化是含固率8%?18%的厭氧消化工藝，所需反應器體積小，能耗低，投資和運行成本低，沼液、沼渣量少，但沼氣產率較低，能源回收少。
[0003]熱水解能夠加速固體水解酸化，促進其中的蛋白質、多糖、脂質等大分子有機物分解為小分子有機物，以此轉化為甲烷，提高有機固體的甲烷產率。按溫度，熱水解分為低溫熱水解和高溫熱水解。40°C?100°C為低溫熱水解，100°C以上為高溫熱水解。低溫熱水解通常只作為污泥厭氧消化的預處理手段，作為糞便厭氧消化預處理的報道尚少，且現(xiàn)有低溫熱水解工藝采用的含固率較低(1%?5% )，導致出現(xiàn)增加的產氣不足以彌補熱水解額外所需能耗的尷尬局面，即凈產氣量(沼氣產能與熱能耗之差)反而降低。目前含固率高于8%的低溫熱水解有關報道較少。禽畜糞便的低溫熱水解的機理與污泥不同，前者是固體有機物的熱水解，而后者主要是加熱促進細胞內含物溶出。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足和缺陷，依據(jù)糞便本身特性，提出一種畜禽糞便資源化和能源化的新方法一~"干式低溫熱水解-高固厭氧消化”，使其具有沼氣凈產率高、反應器體積小、投資運行成本低、產生沼液和沼渣少等優(yōu)點；同時使沼渣能夠滿足美國環(huán)保署(United States Environmental Protect1n Agency，USEPA)關于生物固體(B1solid)巴氏消毒的要求，大部分病原菌被滅活，衛(wèi)生風險低。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于所述方法包括如下步驟:
[0007]I)原糞不稀釋，直接進入熱水解罐，進行干式低溫熱水解，反應溫度為700C ±5°C，固體停留時間為I天?3天；
[0008]2)將干式低溫熱水解后的糞便在混合池內用稀釋液稀釋至含固率12%?15% ;
[0009]3)混合后糞便進入?yún)捬豕?，進行溫度為35°C ±5°〇或55°〇±5°C，固體停留時間為14天?20天的厭氧消化；
[0010]4)收集利用厭氧消化所產生的沼氣。
[0011]上述技術方案中，所述原糞的含固率為25%?30% ;厭氧消化的含固率為10% -12%，稀釋液采用水；或糞便進行厭氧消化后，采用固液分離，沼渣、沼液農用，將部分沼液回流至混合池內作為稀釋液。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性的技術效果:原糞含固率高，且原糞不需稀釋。干式低溫熱水解比現(xiàn)有熱水解能耗低，且反應器體積明顯減小。與傳統(tǒng)厭氧消化相比，本發(fā)明克服了反應器體積大、投資成本和運行能耗高、沼液多的不足，凈產能提高40%左右，反應器體積縮小了 80%左右；與現(xiàn)有的高固厭氧消化相比，含固率進一步提高，克服了甲烷產率低的瓶頸，沼氣廣率提尚60%左右，凈廣能提尚70%左右，反應器體積降低10%左右；沼液、沼渣所含病原菌、寄生蟲較少，滿足美國EPA巴氏消毒要求，農用的衛(wèi)生風險低。
【附圖說明】
[0013]圖1為畜禽糞便“干式低溫熱水解+高固厭氧消化”工藝流程圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的另一實施方式的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0015]該厭氧消化工藝包括70°C ±5°C干式低溫熱水解與高固厭氧消化兩個階段，見圖1 ο原糞未經稀釋直接進入熱水解罐，其溫度為70°C ±5°C，固體停留時間為I天?3天的干式低溫熱水解；隨后將糞便稀釋至含固率12%?15%，進行厭氧消化，其溫度為35°C ±5°C或55°C ±5°C，SRT為14天?20天。干式低溫熱水解后糞便進行厭氧消化時，可以采用其它來源水進行稀釋，也可以采用固液分離后的沼液稀釋，此過程能夠產生沼氣，提供生活燃料或者用于發(fā)電；沼液沼渣可直接農用。
[0016]本發(fā)明提出“干式低溫熱水解+高固厭氧消化”畜禽糞便處理新方法。干式低溫熱水解溫度采用70°C ±5°C，固體停留時間(solid retent1n time，SRT) I天?3天，干式低溫熱水解糞便含固率高達25%?30%，且原糞不需稀釋。相比現(xiàn)有熱水解工藝，本方法的干式低溫熱水解能耗低，且反應器體積明顯減小。厭氧消化階段，該工藝含固率為12%?15%，溫度為35°C ±5°C或55°C ±5°C，SRT為14天?20天。此外，70°C的高溫對糞便中的絕大部分蛔蟲卵、病原菌具有滅活作用。美國環(huán)保署指出有機廢棄物經70°C高溫消化30min以上可以認為已經進行巴氏消毒。巴氏消毒能夠有效降低畜禽糞便農用的衛(wèi)生風險。
[0017]實施例1:含固率為25.6%豬糞直接進入熱水解罐，進行干式低溫熱水解，加熱溫度為70°C，固體停留時間為I天；將干式低溫熱水解后的糞便稀釋至含固率為12%后，進行厭氧消化，反應溫度為35°C，固體停留時間為14天，甲烷產率為284.4mL/g (以CH4/VS計)，較原糞的甲烷產率提高49.7%。
[0018]實施例2:含固率為28.6%雞糞直接進入熱水解罐，進行干式低溫熱水解，加熱溫度為70°C，固體停留時間為3天；將干式低溫熱水解后的糞便稀釋至含固率為13.7%后，進行厭氧消化，反應溫度為37°C，固體停留時間為18天，甲烷產率為296.3mL/g(以CH4/VS計)，較原糞的甲烷產率提高55.9%。
[0019]實施例3:含固率為25.2%牛糞直接進入熱水解罐，進行干式低溫熱水解，加熱溫度為70°C，固體停留時間為3天；將干式低溫熱水解后的糞便稀釋至含固率為14.8%后，進行厭氧消化，反應溫度為58°C，固體停留時間為14天，甲烷產率為309.2mL/g(以CH4/VS計)，較原糞的甲烷產率提高82.7%。
【主權項】
1.一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: 1)原糞不稀釋，直接進入熱水解罐，進行干式低溫熱水解，反應溫度為70°C±5°C，固體停留時間為I天?3天； 2)將干式低溫熱水解后的糞便在混合池內用稀釋液稀釋至含固率12%?15%; 3)混合后糞便進入?yún)捬豕?，進行溫度為35°C±5°C或55°C ±5°C，固體停留時間為14天?20天的厭氧消化； 4)收集利用厭氧消化所產生的沼氣。
2.如權利要求1所述的一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于:所述原糞的含固率為25%?30% ;厭氧消化的含固率為10% -12%。
3.如權利要求1或2所述的一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于:所述的稀釋液米用水。
4.如權利要求1或2所述的一種畜禽糞便厭氧處理方法，其特征在于:糞便進行厭氧消化后，采用固液分離，沼渣、沼液農用，將部分沼液回流至混合池內作為稀釋液。
【專利摘要】一種畜禽糞便厭氧處理方法，屬于畜禽糞便資源化和能源化的技術領域。本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn)：原糞(含固率約25％～30％)不稀釋，直接進入熱水解罐進行1天～3天的70℃±5℃干式低溫熱水解，之后進行含固率10％～12％的高固厭氧消化。厭氧消化可以采用固液分離后的沼液稀釋，也可以采用其它來源的水稀釋。厭氧消化的反應溫度可以采用35℃±5℃或55℃±5℃。干式低溫熱水解能突破畜禽糞便厭氧消化的瓶頸——水解酸化，使得沼氣產率增加60％左右。與傳統(tǒng)厭氧消化方法相比，本方法能夠縮小反應器體積，節(jié)省投資運行能耗，所產生的沼液、沼渣量小。此外，本方法能夠降低沼渣、沼液農用的衛(wèi)生風險，滿足美國環(huán)保署關于生物固體進行巴氏消毒的要求。
【IPC分類】C02F103-20, C02F11-10, C02F11-04
【公開號】CN104773938
【申請?zhí)枴緾N201510116793
【發(fā)明人】吳靜, 胡玉瑛, 曹知平, 李中華, A﹒佐赫伯歐讓曼, 王凱軍
【申請人】清華大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月17日