專利名稱：一種工業(yè)余熱輔助下的化糞池積淀物厭氧發(fā)酵工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的方法，具體地說 是一種以城鎮(zhèn)化糞池積淀物為原料，在工業(yè)余熱提供的溫度條件下進行的高溫厭氧發(fā)酵 產(chǎn)生沼氣，沼液和沼渣的工藝方法。
背景技術(shù)：
目前城鎮(zhèn)廁衛(wèi)排出物經(jīng)管道進入樓宇單元設(shè)置的化糞池，其功能是接收、儲存家庭 生活污水，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是分為一級沉淀池、二級沉淀池和三級沉淀池。其原理是利用排
出物各組分的密度不同進行分級沉淀排出物首先進入一次沉淀池，大顆粒物質(zhì)在沉淀 池中累計下來，表面漂浮的物質(zhì)和清水繼續(xù)流走進入清水池，上一級沒有沉淀完全的大 顆粒物質(zhì)可以進行二次沉淀，同理進入第三級沉淀。
經(jīng)上述三次分級沉淀后濃度很低的"清液"進入下水管道，輸送至污水處理廠，進 行常規(guī)處理，達標排放；沉淀下來的物質(zhì)濃度很高的被運送至堆肥廠進行堆肥，濃度較 低的由抽糞車定期運送至糞便消納站，進行篩選，大顆粒物質(zhì)輸送到垃圾填埋場進行處 理，濃度較低的糞水仍由管道輸送至污水處理廠進行常規(guī)處理。
目前高濃度的化糞池資源利用方式是使用真空泵將化糞池積淀物抽出，和易腐性 生活垃圾(經(jīng)破碎)混合，經(jīng)管道輸送到耗氧堆肥廠，調(diào)節(jié)含水率、空隙率同時加入高 效復(fù)合菌劑，再經(jīng)兩次高溫發(fā)酵殺滅病原菌最終制成農(nóng)用肥。
目前的處理工藝存在的缺陷
a) 處理流程長，成本高
廁衛(wèi)排出物經(jīng)樓宇管網(wǎng)到化糞池，由抽糞車運至糞便消納站，再到垃圾填 埋場和污水處理廠。流程鏈太長，各級都有各自的主要處理對象，對于同一對 象的分級處理，各級之間的技術(shù)鏈接度不高，加重了各級處理的負擔(dān)，運行總 成本很高。
b) 浪費資源能源
化糞池沉淀物中很大一部分被當作垃圾堆埋，有機物被耗氧處理，浪費了 其中蘊含的能源，和寶貴的資源。
1)生物方法處理生活固廢的實踐生物方法處理固廢主要是厭氧消化處理和耗氧處理
a) 厭氧消化是一個復(fù)雜的生物學(xué)過程。生活有機廢物中碳水化合物、脂肪及
蛋白質(zhì)等，在缺氧的條件及微生物的作用下，有機物可轉(zhuǎn)化為甲烷。
b) 利用好氧菌進行消化的過程，稱之為好氧消化。好氧處理規(guī)模小時，可只 做最終稀釋后曝氣、沉淀；中等以上規(guī)模，經(jīng)過前處理和二次稀釋后，可 按標準活性污泥法進行處理；好氧消化的速度較厭氧消化快得多，但它需 要大容量的消化槽；同時處理過程中需要大量氧氣，因此要消耗大量的能
2) 沼氣消化技術(shù)的現(xiàn)狀
沼氣消化技術(shù)自80年代以來在全世界尤其是發(fā)展中國家得到迅速的發(fā)展。在 沼氣消化的反應(yīng)機理、反應(yīng)動力學(xué)及影響因素的研究已經(jīng)基本趨于成熟；在實際應(yīng) 用中各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。針對不同的進料(原料配比、濃度)，不同的氣候條件， 不同的處理目的(有的為了得到沼氣、有的為了降低污染)均有相應(yīng)實用技術(shù)和專 禾U。技術(shù)革新主要體現(xiàn)在沼池或沼氣設(shè)備的構(gòu)造上，國內(nèi)幾種較有影響的
a) 自動排料沼氣發(fā)生灌(吉林農(nóng)科院土壤所)
b) 上流式小型高效沼氣池(農(nóng)業(yè)部成都沼氣科學(xué)研究所)
c) 曲流布料沼氣池(昆明能源環(huán)境辦公室)
d) 橢圓形底層出料沼氣池(宜昌農(nóng)村能源能辦公室)
e) 擋板式高效沼氣池(農(nóng)業(yè)部成都沼氣科學(xué)研究所)
這些新型的池型和設(shè)備均根據(jù)用戶需要，滿足了沼氣消化的某一方面要求。針 對高濃度的化糞池積淀物的厭氧發(fā)酵還沒有適合的設(shè)備。為此結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu) 點，開發(fā)一套適合在利用高濃度的化糞池積淀物進行高效厭氧發(fā)酵的新型設(shè)備。
3) 工業(yè)余熱的利用
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，能源的需要量越來越大。在冶金、 電力、化工等耗能工業(yè)的很多場合由于能源利用率很低(約30%)，大量余熱被丟棄。 而這部分余熱中有很大一部分是位于60 8(TC的低位余熱，對于工業(yè)利用來說是低溫，但是對于微生物發(fā)酵來說卻是高溫條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以化糞池積淀物為原料在工業(yè)余熱提供的55'C條件下，先進行微 生物菌種傳代富集，進行相同條件的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，提前產(chǎn)氣時間，提升產(chǎn)氣效 率，縮短降解周期；同時減少了城鎮(zhèn)污水排放，達到減量化效果。
一種工業(yè)余熱輔助下的化糞池積淀物厭氧發(fā)酵工藝方法，包括以下步驟
(1) 取自城鎮(zhèn)化糞池的高濃度(TS=15%±2%)積淀物，經(jīng)滾筒振動篩除去其中的
雜物，然后放入密閉的厭氧發(fā)酵罐。厭氧發(fā)酵罐中加入取自化糞池的低濃度 (TS=0.1%~2%)糞水，調(diào)整其TS=8% 10%，攪拌均勻。
(2) 檢測發(fā)酵原料的PH值，用澄清石灰水上清液調(diào)整PI^7.2 7.4。
(3) 工業(yè)循環(huán)冷卻水(60°C~80°C)，用常溫水(15°C)勾兌至55。C，并保持流量。
(4) 發(fā)酵罐壁的密閉夾層，為發(fā)酵罐提供水浴環(huán)境(3)中調(diào)整好的55'C循環(huán)水由罐 體夾層下部進入，上部流出。
(5) 在保證攪拌下進行1代發(fā)酵，記錄產(chǎn)氣量和沼氣中甲垸含量，甲烷產(chǎn)量下降之 前停止攪拌。把1代發(fā)酵罐去掉發(fā)酵液體積的1/3，剩下的均分為2份，作為菌 種放入2個發(fā)酵罐中，加入2/3發(fā)酵液體積的化糞池積淀物原料，調(diào)整TS， PH 如(l)， (2)情景，同樣在55'C條件下進行2代培養(yǎng)發(fā)酵。
(6) 按照(5)進行n代菌種富集培養(yǎng)會產(chǎn)生2"個發(fā)酵罐的菌種，富集的菌種滿足發(fā)酵 罐滿負荷運行時，進入正常產(chǎn)氣階段每次發(fā)酵產(chǎn)氣到拐點之前停止攪拌，取 出發(fā)酵液的2/3進行有機肥生產(chǎn)工藝，剩下的1/3用作菌種在(l)， (2)， (4)條件 下進行發(fā)酵產(chǎn)沼氣，氣體進入沼氣收集塔。
(7) 產(chǎn)生的沼氣經(jīng)水洗、脫硫、干燥后罐裝儲藏。
(8) 取出的2/3發(fā)酵液進入全自動渣液離心脫水系統(tǒng)進行固液分離，分離后的沼渣 經(jīng)烘干機烘干，然后進入配料，有機肥生產(chǎn)線，造粒烘干后得有機肥，用袋包 裝出售；分離后的沼液經(jīng)進一步分層，上層清液制成生物殺蟲劑，下層濁液制 成罐裝液態(tài)肥料。
本發(fā)明能提前產(chǎn)氣時間，提升產(chǎn)氣效率，縮短降解周期。發(fā)酵過程能殺滅致病菌， 達到無害化效果；產(chǎn)生CH4燃氣，達到能源化效果；沼渣和沼液能制成優(yōu)質(zhì)有機肥和生物殺蟲劑達到資源化效果；同時減少了城鎮(zhèn)污水排放，達到減量化效果。


圖l為化糞池構(gòu)造示意圖。
圖2為工業(yè)余熱輔助下的微生物厭氧發(fā)酵示意圖
具體實施例方式
本發(fā)明步驟如下
(1) 取自城鎮(zhèn)化糞池的高濃度(TS=15%±2%)積淀物，經(jīng)滾筒振動篩除去 其中的雜物，然后放入密閉的厭氧發(fā)酵罐。厭氧發(fā)酵罐中加入取自化糞池的低濃度
(TS=0.1%~2%)糞水，調(diào)整其TS=8%~10%，攪拌均勻。
(2) 檢測發(fā)酵原料的PH值，用澄清石灰水上清液調(diào)整PI^7.2 7.4。
(3) 工業(yè)循環(huán)冷卻水(60°C~80°C)，用常溫水(15°C)勾兌至55°C，并保 持流量。
(4) 發(fā)酵罐壁的密閉夾層，為發(fā)酵罐提供水浴環(huán)境(3)中調(diào)整好的55。C循 環(huán)水由罐體夾層下部進入，上部流出。
(5) 在保證攪拌下進行1代發(fā)酵，記錄產(chǎn)氣量和沼氣中甲垸含量，甲垸產(chǎn)量 下降之前停止攪拌。把1代發(fā)酵罐去掉發(fā)酵液體積的1/3，剩下的均分為2份，作為 菌種放入2個發(fā)酵罐中，加入2/3發(fā)酵液體積的化糞池積淀物原料，調(diào)整TS， PH 如(l)， (2)情景，同樣在55'C條件下進行2代培養(yǎng)發(fā)酵。
(6) 按照(5)進行n代菌種富集培養(yǎng)會產(chǎn)生2"個發(fā)酵罐的菌種，富集的菌種 滿足發(fā)酵罐滿負荷運行時，進入正常產(chǎn)氣階段每次發(fā)酵產(chǎn)氣到拐點之前停止攪拌， 取出發(fā)酵液的2/3進行有機肥生產(chǎn)工藝，剩下的1/3用作菌種在(1)， (2)， (4)條件下 進行發(fā)酵產(chǎn)沼氣，氣體進入沼氣收集塔。
(7) 產(chǎn)生的沼氣經(jīng)水洗、脫硫、干燥后罐裝儲藏。
(8) 取出的2/3發(fā)酵液進入全自動渣液離心脫水系統(tǒng)進行固液分離，分離后 的沼渣經(jīng)烘干機烘干，然后進入配料，有機肥生產(chǎn)線，造粒烘干后得有機肥，用袋 包裝出售；分離后的沼液經(jīng)進一步分層，上層清液制成生物殺蟲劑，下層濁液制成 罐裝液態(tài)肥料。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)余熱輔助下的化糞池積淀物厭氧發(fā)酵工藝方法，其特征在于，包括以下步驟(1)取自城鎮(zhèn)化糞池TS＝15％±2％的積淀物，經(jīng)滾筒振動篩除去其中的雜物，然后放入密閉的厭氧發(fā)酵罐；厭氧發(fā)酵罐中加入取自化糞池TS＝0.1％～2％的糞水，調(diào)整其TS＝8％～10％，攪拌均勻；(2)檢測發(fā)酵原料的PH值，用澄清石灰水上清液調(diào)整PH＝7.2～7.4；(3)取60℃～80℃工業(yè)循環(huán)冷卻水勾兌至55℃，并保持流量；(4)發(fā)酵罐壁的密閉夾層，為發(fā)酵罐提供水浴環(huán)境調(diào)整好的55℃循環(huán)水由罐體夾層下部進入，上部流出；(5)在保證攪拌下進行1代發(fā)酵，記錄產(chǎn)氣量和沼氣中甲烷含量，甲烷產(chǎn)量下降之前停止攪拌；把1代發(fā)酵罐去掉發(fā)酵液體積的1/3，剩下的均分為2份，作為菌種放入2個發(fā)酵罐中，加入2/3發(fā)酵液體積的化糞池積淀物原料，調(diào)整TS＝8％～10％，PH＝7.2～7.4，同樣在55℃條件下進行2代培養(yǎng)發(fā)酵；(6)如此進行n代菌種富集培養(yǎng)會產(chǎn)生2n個發(fā)酵罐的菌種，富集的菌種滿足發(fā)酵罐滿負荷運行時，進入正常產(chǎn)氣階段每次發(fā)酵產(chǎn)氣到拐點之前停止攪拌，取出發(fā)酵液的2/3進行有機肥生產(chǎn)工藝，剩下的1/3用作菌種在步驟(1)，(2)，(4)條件下進行發(fā)酵產(chǎn)沼氣，氣體進入沼氣收集塔；(7)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)水洗、脫硫、干燥后罐裝儲藏；(8)取出的2/3發(fā)酵液進入全自動渣液離心脫水系統(tǒng)進行固液分離，分離后的沼渣經(jīng)烘干機烘干，然后進入配料，有機肥生產(chǎn)線，造粒烘干后得有機肥，用袋包裝出售；分離后的沼液經(jīng)進一步分層，上層清液制成生物殺蟲劑，下層濁液制成罐裝液態(tài)肥料。
全文摘要
一種工業(yè)余熱輔助下的化糞池積淀物厭氧發(fā)酵工藝方法，屬于環(huán)保能源技術(shù)領(lǐng)域。其特征是以化糞池積淀物為原料在工業(yè)余熱提供的55℃條件下，厭氧發(fā)酵罐中加入調(diào)整好的pH＝7.2～7.4、TS＝8％～10％的糞水，攪拌、發(fā)酵，富集的菌種滿足發(fā)酵罐滿負荷運行時，進入正常產(chǎn)氣階段每次發(fā)酵產(chǎn)氣到拐點之前停止攪拌，取出發(fā)酵液的2/3進行有機肥生產(chǎn)工藝，剩下的1/3用作菌種進行發(fā)酵產(chǎn)沼氣，氣體進入沼氣收集塔經(jīng)水洗、脫硫、干燥后罐裝儲藏。本發(fā)明能提前產(chǎn)氣時間，提升產(chǎn)氣效率，縮短降解周期，沼渣和沼液能制成優(yōu)質(zhì)有機肥和生物殺蟲劑達到資源化效果；同時減少了污水排放，達到減量化效果。
文檔編號A01N61/00GK101538109SQ20091008264
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者劉維順, 宗燕兵, 張玲玲, 王雪婷, 皓 白, 蒼大強, 建 董, 趙潔玉, 趙立華, 陳相利 申請人:北京科技大學(xué)