The invention discloses a high-efficiency methane producing device for lignocellulose material and a method thereof. It comprises a fermentation tank, continuous feeding system, mixing system, temperature control system, biogas output and monitoring system; also includes micro aerobic supply and monitoring system and material partition dynamic monitoring system; micro oxygen supply and monitoring system including oxygen delivery pipe and oxygen concentration monitor. The invention avoids the two-phase or multiphase continuous reaction in the process of the development of the solid-liquid two-phase reactor material on hydrolysis acidification and the inhibitory action of \two\ reactor on the methanogenic activity of the adverse effects of the lignocellulosic material in the same fermentation unit water solution acidification and methanogenesis are independent and close contact with small area, high performance, automatic operation and discharging volume production advantages of high efficiency, high starting speed of methane gas production, stable performance, and has broad application prospect in the production of bio gas agricultural fiber solid waste field.
【技术实现步骤摘要】
一种木质纤维素物料高效产甲烷装置及方法
本专利技术涉及一种木质纤维素物料高效产甲烷装置及方法。
技术介绍
我国木质纤维素资源极其丰富,但目前还远未达到高效利用的水平,如秸秆焚烧和粪污排放带来的一系列环境污染问题仍广泛存在。在我国雾霾天气日益严重和天然气供需缺口不断扩大的情况下,开发生物天然气(甲烷含量>95%的沼气)对于缓解清洁能源短缺、减排除霾和实现经济转型发展意义重大。资源量丰富的天然木质纤维素是生产生物天然气的重要原料,但与国外专用生产清洁能源的木质纤维素原料相比,我国农作物秸秆、林业废弃物等原料具有干物质含量高(>70%)、木质纤维素含量高(>75%)等特性,在实际产甲烷工程中现有的装置均不同程度存在物料转化利用效率低(<30%)和容积产甲烷效率低(<1.0m3/m3/d)的问题,而且大量沼液的排放会带来二次污染,针对我国木质纤维素原料目前还缺乏一种容积产甲烷效率高、沼液量排放少、能耗和成本低、便于操作的高效产甲烷装置。木质纤维素物料厌氧产甲烷是一个由多种代谢功能不同的微生物群协同作用的生化过程,包括水解阶段、产酸阶段、乙酸化阶段和产甲烷阶段,这四个阶段是一个相对独立又紧密联系的有机整体,其中水解、酸化阶段是木质纤维素物料产甲烷的限速步骤。目前已经报道或申请专利的木质纤维素原料产甲烷装置主要包括批次反应器、单相连续反应器、两相或多相连续反应器,但各自均有较明显的缺点,限制了该工艺的产业化、规模化、高效化推广应用。(1)批次反应器。优点:操作简单,启动速度快,成本低,处理物料的含固率最高可达50%,运行模式为“好氧预处理—厌氧发酵产甲烷—好氧堆肥”; ...
【技术保护点】
一种木质纤维素物料产甲烷装置,包括发酵罐、连续进出料系统、搅拌系统、温度控制系统、沼气输出和监测系统;其特征在于:所述产甲烷装置还包括微好氧供给与监测系统和物料分区动态监测系统;所述微好氧供给与监测系统包括氧气输送管和氧浓度在线监测仪;所述氧气输送管从所述发酵罐的顶部延伸至其内部,其游离端上设有若干通孔,且为水平设置;所述氧浓度在线监测仪包括探杆和设于其两端的显示器和探头,所述探杆从所述发酵罐的顶部延伸至其内部,所述探头和所述显示器分别设于所述发酵罐的内部和外部;所述物料分区动态监测系统包括设于所述发酵罐的罐体侧壁上的pH监测仪A、pH监测仪B、pH监测仪C和透视窗口,所述pH监测仪A、pH监测仪B和pH监测仪C依次设于所述发酵罐的罐体侧壁的上部、中部和下部;所述透视窗口设于所述发酵罐的罐体侧壁的中部。
【技术特征摘要】
1.一种木质纤维素物料产甲烷装置,包括发酵罐、连续进出料系统、搅拌系统、温度控制系统、沼气输出和监测系统;其特征在于:所述产甲烷装置还包括微好氧供给与监测系统和物料分区动态监测系统;所述微好氧供给与监测系统包括氧气输送管和氧浓度在线监测仪;所述氧气输送管从所述发酵罐的顶部延伸至其内部,其游离端上设有若干通孔,且为水平设置;所述氧浓度在线监测仪包括探杆和设于其两端的显示器和探头,所述探杆从所述发酵罐的顶部延伸至其内部,所述探头和所述显示器分别设于所述发酵罐的内部和外部;所述物料分区动态监测系统包括设于所述发酵罐的罐体侧壁上的pH监测仪A、pH监测仪B、pH监测仪C和透视窗口,所述pH监测仪A、pH监测仪B和pH监测仪C依次设于所述发酵罐的罐体侧壁的上部、中部和下部;所述透视窗口设于所述发酵罐的罐体侧壁的中部。2.根据权利要求1所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置,其特征在于:所述氧气输送管上设有氧气流量计;所述通孔为均匀布置。3.根据权利要求1或2所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置,其特征在于:所述pH监测仪A设于所述发酵罐内的发酵料面与其底部的距离的1/5~2/5处;所述pH监测仪B设于所述发酵罐内的发酵料面与其底部的距离的1/2~3/4处;所述pH监测仪C设于所述发酵罐内的发酵料面与其底部的距离的4/5~6/7处。4.根据权利要求1-3中任一项所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置,其特征在于:所述透视窗口沿所述发酵罐的轴向方向的长度为所述发酵罐的罐体高度的3/5~3/4,所述透视窗口沿所述发酵罐的周向方向的宽度为所述发酵罐的罐体直径的1/7~1/5。5.根据权利要求1-4中任一项所述的木质纤维素物料高效产甲烷装置,其特征在于:所述连续进出料系统包括设于所述发酵罐的顶部的进料口和设于所述发酵罐的罐体侧壁上的出料口;所述出料口采用螺旋出料的方式;所述搅拌系统包括螺旋搅拌器,所述螺旋搅拌器包括纵向螺旋体和横向弯曲搅拌叶片,所述纵向螺旋体的长度不低于所述发酵罐的罐体高度的90%,所述横向弯曲搅拌叶片与所述发酵罐的罐体侧壁之间的间距为10~15cm。6.一种木质纤维素物料产甲烷的方法,包括如下步骤:(1)厌氧活性污泥和新鲜的畜禽粪进行厌氧发酵;(2)所述厌氧发酵结束后,加入主料和/或辅料,并在间歇式通氧的条件下进行微好氧水解,并每天进行一次进料和一次出料;监测发酵装置内内的氧浓度为0.05~0.10mg/L;所述主料和/或辅料的C/N比为25~35;所述主料为农作物秸秆、枯枝落叶和/...
【专利技术属性】
技术研发人员:马旭光,江滔,金健莉,唐琼,
申请(专利权)人:乐山师范学院,
类型:发明
国别省市:四川,51
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