本发明专利技术提供了一种使用有机废弃物制备沼气的装置，包括用于存储沼气的沼气收集器（１４）和用于发酵制备沼气的产甲烷反应器（１１），其特征在于，还包括一用于对所述有机废弃物进行酸处理的酸处理器（１）、一用于对所述有机废弃物进行碱处理的碱处理器（２）和一产酸反应器（８）；所述酸处理器（１）与所述碱处理器（２）流体连通，所述碱处理器与所述产酸反应器（８）流体连通，所述产酸反应器（８）与所述产甲烷反应器（１１）流体连通，所述产甲烷反应器（１１）与所述沼气收集器（１４）流体连通；本发明专利技术所提出的使用有机废弃物制备沼气装置，可以提高产气效率５０－１２０％，如果使用ＫＯＨ，还可同时获得富钾有机肥，具备工艺简单高效，节能，成本低等突出优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可再生能源
，特别涉及到一种使用有机废弃物制备沼 气的装置及其制备方法。
技术介绍
近年来，中药及其制剂的研究开发受到国内外的极大重视，研制出许多中 药新药品种。与此同时，中药新药、新建药厂剧增，随之产生大量的中药药 渣，给生产厂家、社会、环境带来急需解决的难题，即药渣处理问题。中药 药渣来源于中成药生产、原料药生产、中药材加工与炮制、以及含中药的轻化工产品生产等，其中以中成药生产带来的药渣量最大，约占药渣总量的70 %。中药药渣一般为湿物料，极易腐坏，其味异臭，在夏季更为严重。所以， 药渣应及时运出生产厂区，否则易导致生产药品和厂区环境污染。运出厂区 后的药渣，如处置不当，极易对环境造成污染。中药药渣一般采取堆放、填埋、焚烧处理，其中堆放为主要形式。由于雨 水冲淋，造成堆放处周围环境污染，尤其对水质的影响更为严重。中药药渣 一般被视为废物抛弃，未充分利用药渣自身的资源。现今中药药渣的研究报 道甚少，成功范例更少，并多属探索性初步研究。将药渣通过微生物发酵制 备蛋白饲料，或将药渣发酵制成有机肥，同时亦有用药渣做种植肥料的报道 (吴纯洁，王一涛，雷佩琳.中药药渣的综合利用与处理中国中药杂志.1998， 23 (1): 59-60)，实现药渣的生态循环消化，以上种种为药渣的二次利用提供 了思路。但亦存在处理量低，产业链短，综合效益低等缺陷，从而难以大范 围推广应用。厌氧发酵制备沼气在环境治理和能源再生上具有突出优势，沼气是一种混 合气体，主要成分为含量60-70%的甲烷，其余为二氧化碳。张无敌等提供了 一种利用菠菜叶/西瓜皮制备沼气的方法(毛羽，张无敌.菠菜叶秆厌氧发酵产气潜力的研究.农业与技术，2004， 24: 38-41. 陈丽琼，尹芳，官会林， 刘士清，张无敌.西瓜皮发酵产沼气潜力的研究.2005， 25: 75-78.)，该方法 主要包括如下步骤①将一定量的菠菜叶/西瓜皮置于密闭容器中；②加入一 定量的厌氧污泥和沼液；③密封后，常温下，厌氧污泥中的微生物开始利用 菠菜叶/西瓜产生沼气。以上方法针对的是比较容易降解的蔬菜水果等有机废弃物，而对难以降 解的纤维类废弃物，相关研究相对较少。纤维原料发酵制备沼气的最大问题 就是水解过程较慢，从而导致系统效率较低。通常的解决办法是采用预处理， 破坏纤维结构，从而加速纤维的水解过程。李秀金等提供了一种采用秸秆纤 维原料制备沼气的方法(庞云芝，李秀金，罗庆明.温度和化学预处理对玉米 秸厌氧消化产气量的影响.生物加工过程.2005， 3: 37-41.)，该方法主要包括 以下步骤①将秸秆粉碎，置于容器中，分别按照一定比例加入一定浓度的 氢氧化钠(NaOH)、氨(NH3)和尿素(CO(NH2)溶液，混合；②密封，静置30天； ③30天后，将处理过的秸秆置于另一容器中，调节pH到中性，加入一定量的 厌氧污泥和水，密封； 将上述容器置于中温(35°C)或者常温(25°C)下 即可发酵制得沼气。该方法同时指出，中温产气量比常温高200%左右，而在 中温条件下，通过化学预处理，产气量能进一步提高77%。如上方法虽然提 高了过程产气量，但长达30天预处理过程无疑极大的降低了整体效率。如上所述，相关文献报道了一些有机废弃物厌氧发酵制备沼气的方法，这 也成为有机废弃物变废为宝的重要途径，因此我们提出采用药渣来制备沼气。 传统上可借鉴的沼气工程采用废水和消化污泥为主要的产沼气原料，除此之 外更多的大中型沼气工程主要针对养殖场，用的是容易降解的粪便材料；而 针对产量巨大的纤维类原料的沼气发酵处理方法、工艺和设备相对较少；尤 其缺乏一种针对药渣原料的制备沼气的方法和工艺设备1) 药渣原料属于纤维类废弃物，降解速度慢，难以直接被厌氧微生物高 效利用；2) 药渣经过蒸煮后具备温度高等独有特点，但目前尚没有一种针对药渣 原料特点，发酵制备沼气的方法和设备；3) 传统的强化纤维原料水解过程的酸、碱预处理方案周期长、效率低和成本限制难以真正推广应用；
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述使用有机废弃物制备沼气的装置和方法的缺 陷，从而提供一种使用有机废弃物制备沼气的装置。本专利技术的另一目的是提供一种使用上述装置制备沼气的方法。 一种使用有机废弃物制备沼气的装置，包括用于存储沼气的沼气收集器14和用于发酵制备沼气的产甲垸反应器11，其特征在于，还包括一用于对所述有机废弃物进行酸处理的酸处理器1、 一用于对所述有机废弃物进行碱处理的碱处理器2和一产酸反应器8;所述酸处理器1与所述碱处理器2流体连通，所述碱处理器与所述产酸 反应器8流体连通，所述产酸反应器8与所述产甲烷反应器11流体连通，所 述产甲垸反应器11与所述沼气收集器14流体连通。在本专利技术的装置中，所述酸处理器1优选为保温酸处理器，所述碱处理 器2优选为保温碱处理器。进一步地，所述保温酸处理器和保温碱处理器的器壁上均设有保温层。 在本专利技术的装置中，可以采用如下优选结构所述酸处理器l上设有酸 处理加料口 3和酸处理出料口 22;所述碱处理器上设有碱处理加料口 4、酸 料注入口 5和碱处理出料口 6;所述产酸反应器8为一密闭容器，该容器上设 有产酸入料口 7、产酸排料口 IO和产酸排液口 28;所述酸处理器1的酸处理出料口 22通过设有阀门的第一管路41与所述 碱处理器2的酸料注入口 5连通，所述碱处理器2的碱处理出料口通过设有 阀门的第二管路29与所述产酸反应器8的产酸入料口 7连通，所述产酸反应 器8的产酸排液口 28通过第三管路30连通至所述产甲垸反应器11的液体输 入口 31，所述产甲烷反应器ll的出气口 32通过第四管路33连接至所述沼气 收集器14。进一步地，所述产酸反应器8内还可以设有搅拌器9、第三喷淋器25和 加热控温装置中的一种或几种。在本专利技术的装置中，所述产酸反应器8优选为一设有过滤层17的滤床反 应器，所述产酸排料口 10设于过滤层17的上方，所述产酸排液口 28设于过 滤层17的下方。进一步地，所述产甲烷反应器11还设有液体输出口 12，该液体输出口12通过第五管路34连通至所述产酸反应器8的第三喷淋器25。进一步地，还包括第六管路35,该管路一端连通第三管路30，另一端连 通第五管路34。进一步地，还包括第八管路37，该管路将所述产酸反应器8连通至所述 沼气收集器14。在本专利技术的装置中，所述产甲烷反应器11的高径比优选为3-10，其内部 顶部还可以进一步设有用于气液固三相分离、并将产甲烷反应器内部产生的 沼气导入沼气收集器的三相分离器20，所述三相分离器20的出气口通过第四 管路33连通至所述沼气收集器14。在本专利技术的装置中，所述产甲烷反应器ll优选为气升式反应器。 进一步地，所述气升式反应器包括设置在中心的导流筒18、设置在底部 中心的中央气体分布器38和设置在底部四周的三个均匀分布的环隙气体分布 器39，所述中央气体分布器38和环隙气体分布器39通过第七管路40连接至 所述沼气收集器14，所述第七管路40上还设有用于将沼气收集器14中的沼 气通过气体分布器输入所述气升式反应器的循环气泵21。更进一步地，所述气升式反应器内部还可以设置有悬浮填料。 在本专利技术的装置中，所述导流筒18优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用有机废弃物制备沼气的装置，包括用于存储沼气的沼气收集器（１４）和用于发酵制备沼气的产甲烷反应器（１１），其特征在于，还包括一用于对所述有机废弃物进行酸处理的酸处理器（１）、一用于对所述有机废弃物进行碱处理的碱处理器（２）和一产酸反应器（８）；所述酸处理器（１）与所述碱处理器（２）流体连通，所述碱处理器（２）与所述产酸反应器（８）流体连通，所述产酸反应器（８）与所述产甲烷反应器（１１）流体连通，所述产甲烷反应器（１１）与所述沼气收集器（１４）流体连通。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春朝，成喜雨，王锋，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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