專利名稱：一種分步加熱的沼氣發酵方法
技術領域：
本發明涉及再生能源和環境工程技術領域，具體的說是涉及一種分步加熱的沼氣發酵方法。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平不斷升高，但隨之而來的各種廢棄物也不斷增加，如工業廢水、建筑垃圾、豬場廢水、作物秸桿、人畜家禽糞便等等，這些垃圾廢棄物不但給環境帶來了極大壓力，而且也加大了處理成本。但是另一方面，部分垃圾廢棄物如餐廚垃圾、作物秸桿、人畜家禽糞便、豬場廢水等的有機物含量較高，能夠利用生物方法對其進行資源化處理，以達到資源同收、變廢為寶的目的、而厭氧消化技術就是一種應用較普遍的生物處理方法。
厭氧消化是指有機物質被微生物菌在厭氧條件下分解產生甲烷和二氧化碳的過程，人們常稱之為沼氣發酵或厭氧發酵。利用沼氣發酵不僅能夠獲得沼氣能源，而且這些廢棄物被發酵后能夠獲得高質量的有機肥料和土壤改良劑。可用于沼氣發酵的廢棄物絕大多數為常溫，只能采用常溫沼氣發酵工藝進行厭氧消化，這種方法處理負荷低，沼氣產量低，尤其是冬季幾乎不產沼氣。因此，對于不具備溫度條件的常溫廢棄物進行沼氣發酵處理時，往往需要加熱，以保證沼氣發酵效率和冬季正常產氣。加熱的熱源主要有沼氣發電余熱、沼氣燃燒熱量、太陽能或者其它熱源。現有的加熱方式都是對所有廢水原料或者其厭氧消化裝置進行加熱，這種加熱方式需要消耗大量的熱量來升溫，并且升溫效果不是很理想，尤其對于濃度不是很高的有機廢水更是如此。以豬場廢水的沼氣發酵為例，在發酵裝置保溫性能良好的條件下，將豬場廢水沼氣發酵產生的所有沼氣燃燒用于發酵料液升溫，才能使其溫度升高20°C。如果采用沼氣發電余熱(大約占產生的沼氣的總能量的30-40%)對發酵料液進行升溫，溫度只能升高6°C左右，仍然很難保證冬季正常產氣。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種分步加熱的沼氣發酵方法，使得該發酵方法能夠提高沼氣發酵的加熱效率，進而促進沼氣發酵效率提升。為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案—種分步加熱的沼氣發酵方法，將沼氣接種物分別接種于第一發酵裝置和第二發酵裝置中，然后將占發酵原料總重10-40%的第一部分發酵原料送入第一發酵裝置，加熱第一發酵裝置至25_35°C，厭氧發酵2-8天；將剩余發酵原料送入第二發酵裝置，第一部分發酵原料發酵后的出料也進入第二發酵裝置，與剩余的發酵原料直接混合換熱，繼續厭氧發酵4-15天。其中，所述沼氣接種物的接種量優選為發酵裝置總容積的10-30%，所述發酵原料的 COD 優選為 2000-20000mg/L，更優選為 6000mg/L。
針對現有沼氣發酵的加熱方式的缺陷，本發明將發酵原料分成兩部分，第一部分占發酵原料總重的10-40%，另一部為剩余的發酵原料，占發酵原料總重的60-90%。首先對第一部分發酵原料進行加熱，使其在25_35°C條件下高效發酵，絕大部分有機物被降解轉化成沼氣，產生沼氣后的這部分發酵原料與剩余發酵原料(發酵原料總重的60、0%)混合，直接進行換熱，升高剩余部分發酵原料的溫度，剩余部分發酵原料的升溫效果與現有直接加熱全部發酵原料的升溫效果近乎相同。通過分開加熱，一部分發酵原料可以更高效率轉化生產沼氣，加熱效率比直接加熱全部發酵原料進行沼氣發酵的現有方法顯著提高。以下通過理論推導證明本發明所述發酵方法的加熱效率優于現有發酵方法的加熱方式在沼氣發酵過程中，微生物降解有機物可以由式I描述(Metcalf&Eddy，2003)

權利要求
1.一種分步加熱的沼氣發酵方法，其特征在于，將沼氣接種物分別接種于第一發酵裝置和第二發酵裝置中，然后將占發酵原料總重10-40%的第一部分發酵原料送入第一發酵裝置，加熱第一發酵裝置至25-35°C，厭氧發酵2-8天； 將剩余發酵原料送入第二發酵裝置，第一部分發酵原料發酵后的出料也進入第二發酵裝置，與剩余的發酵原料直接混合換熱，繼續厭氧發酵4-15天。
2.根據權利要求I所述發酵方法，其特征在于，所述沼氣接種物的接種量為發酵裝置總容積的10-30%。
3.根據權利要求I所述發酵方法，其特征在于，所述發酵原料的COD為2000-20000mg/L0
4.根據權利要求3所述發酵方法，其特征在于，所述發酵原料的COD為6000mg/L。
5.根據權利要求I所述發酵方法，其特征在于，所述沼氣接種物為老沼氣池里的沼渣、老沼氣池里的沼液、糞坑的底腳黑色沉渣、塘泥、污水溝的污泥或污水處理廠的污泥。
全文摘要
本發明涉及再生能源與環境工程技術領域，公開了一種分步加熱的沼氣發酵方法。該方法將沼氣接種物分別接種于第一發酵裝置和第二發酵裝置中，然后將占發酵原料總重10-40%的第一部分發酵原料送入第一發酵裝置，加熱第一發酵裝置至25-35℃，厭氧發酵2-8天；將剩余發酵原料送入第二發酵裝置，第一部分發酵原料發酵后的出料也進入第二發酵裝置，與剩余的發酵原料直接混合換熱，繼續厭氧發酵4-15天。本發明所述發酵方法與現有直接加熱全部發酵原料發酵的方法相比，提高了加熱效率，促進了沼氣發酵效率的提高。
文檔編號C12P5/02GK102807995SQ20121030256
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者鄧良偉, 宋立, 蒲小東, 劉刈, 陳子愛, 王智勇 申請人:農業部沼氣科學研究所