一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统，属于生物质能源技术领域。该方法将有机废弃物放入发酵仓经过厌氧发酵反应生产沼气，沼气经净化提纯过程生产符合GB 17820‑2012标准的二类天然气。本方法及系统是新型、高效的有机废弃物能源再利用技术，具有处理流程短、操作弹性大、能耗低和清洁生产等优点，尤其适用于农林废弃物、生活垃圾、厨余垃圾，有良好市场前景。

Method and system for producing biological gas by anaerobic dry fermentation of organic waste

The invention discloses a method and a system for producing biological natural gas by anaerobic dry fermentation of organic waste, belonging to the technical field of biomass energy. The organic waste into the fermentation tank after anaerobic fermentation reaction to produce biogas, biogas purification by two kinds of gas production process in accordance with GB 2012 standard 17820. The method and system is a new and efficient organic waste energy reuse technology, has the advantages of short flow, flexible operation, low energy consumption and cleaner production, especially suitable for agricultural and forestry waste and garbage, kitchen waste, have good market prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统
本专利技术公开了一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统，属于生物质能源

技术介绍
能源是人类社会发展的重要基础资源，但是随着世界经济发展、人口剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，而三大化石能源(石油、天然气、煤炭)作为目前能源消费的主体，因其不可再生的特点，致使能源危机甚是严峻；同时，化石能源的利用也带来一系列的气候与环境问题。因此，发展可再生、低碳能源成为当前优化能源结构、实现节能减排、保护生态环境的一种有效途径。沼气作为一种可再生的低碳能源，是有机物在厌氧条件下，经微生物的消化作用产生的一种以甲烷为主，低位发热量不小于17MJ/m3的可燃性混合气体。生产沼气的原料来源广泛，包括农林废弃物、畜禽粪便、污泥、工业有机废渣、生活垃圾、厨余垃圾等。沼气和生物天然气的成分相近，沼气经过净化提纯后得到的生物天然气可作为天然气的替代品使用。当前，中国城市生活垃圾未得到有效的分类处理、畜禽粪便随意堆弃、秸秆就地废弃焚烧等问题越来越突出，对大气、土壤和水等生产生活环境造成了破坏。有机废弃物通过厌氧发酵生产生物天然气的资源化利用，可优化国家能源结构，减少温室气体排放和雾霾产生，改善人居环境，实现生态环境的可持续发展。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题提供一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，该方法包括如下步骤：(A)干发酵过程：有机废弃物原料与接种物混合后在厌氧微生物的作用下进行厌氧发酵反应；厌氧发酵反应产生的沼气经过粗脱硫后进入沼气气柜储存；发酵过程中产生的沼液进行沉降处理，沉降后的上层清液对发酵反应物料进行循环喷淋；发酵反应后的沼渣一部分用作堆肥处理生产固体肥料，另一部分用作接种物；(B)净化提纯过程：沼气气柜出来的沼气经增压后进行精脱硫处理进一步脱除沼气中的硫化氢；精脱硫后的沼气和来自膜分离的循环沼气经沼气压缩机压缩后进行降温冷凝脱水；脱水后的沼气经换热升温后进行除雾和除尘；最后经过气体膜分离处理得到标准浓度的生物天然气。本专利技术技术方案中：步骤(A)中所述有机废弃物原料为农林废弃物、畜禽粪便、污泥、工业有机废渣、生活垃圾和厨余垃圾中的一种或多种，有机废弃物原料中干物质质量浓度为15～60％。本专利技术技术方案中：步骤(A)中发酵反应的时间为20～60天，发酵反应的温度为15～55℃，发酵反应的压力为0～20kPaG，发酵反应的PH值为6.0～8.0。作为优选：步骤(A)中发酵反应的时间为25～30天，发酵反应的温度为35～40℃，发酵反应的压力为1.0～5.0kPaG，发酵反应的PH值为6.8～7.5。本专利技术技术方案中：步骤(A)中所述沼气经过粗脱硫后的硫化氢含量降低至小于200ppm。本专利技术技术方案中：步骤(B)中沼气经增压后压力为50～200kPaG；沼气压缩后压力为1.5～10.0MpaG。本专利技术技术方案中：步骤(B)中沼气经过精脱硫后的硫化氢含量降低至小于15mg/m3；沼气降温后的温度为0～7℃。一种用于实现上述的有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的系统，该系统包括发酵仓，所述的混料区的物料运入到发酵仓，所述发酵仓顶部的输出端通过粗脱硫塔与沼气气柜相连，所述发酵仓底部的一个输出端通过沼液池与沼液储罐相连，所述沼液储罐底部的输出端与发酵仓的顶部相连；所述沼气气柜的输出端通过精脱硫塔与沼气压缩机相连，所述的沼气压缩机依次通过气体冷凝器、热水加热器、除雾器和除尘器相连，所述除尘器的输出端与第一级膜分离器相连，所述的第一级膜分离器的一个输出端与第三级膜分离器的底部相连，另一个输出端与第二级膜分离器底部相连；所述的第二级膜分离顶部的一个输出端为生物天然气，另一个输出端和第三级膜分离器顶部的一个输出端与沼气压缩机相连，所述的第三级膜分离器顶部的另一个输出端通过二氧化碳气柜与发酵仓相连。上述系统中：所述发酵仓底部的部分物料运入到混料区，沼液池顶部的气体输出端和沼液储罐顶部的输出端与粗脱硫塔相连。上述系统中：沼液储罐底部的输出端通过喷淋液加热器与发酵仓的顶部相连。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统，该系统包括厌氧干发酵技术和净化提纯技术。利用厌氧干发酵技术处理有机废弃物一方面提高了有机废弃物的资源利用价值与经济价值，生产清洁再生能源—沼气；另一方面有效解决了有机废弃物简易堆放、填埋、焚烧等所造成的环境污染问题。利用沼气净化提纯技术旨在脱除沼气中的硫化氢、水、颗粒、二氧化碳等杂质组分，生产生物天然气，以实现沼气的高值利用与经济效益的最大化。本专利技术是新型、高效的生物质能源利用技术，具有处理流程短、操作弹性大、能耗低和清洁生产等优点，尤其适用于处理农林废弃物、生活垃圾、厨余垃圾，有良好市场前景。附图说明图1是本专利技术的一种流程示意图。图2是本专利技术的一种系统结构示意图。图中，1为混料区，2为发酵仓，3为粗脱硫塔，4为沼气气柜，5为二氧化碳气柜，6为沼液池，7为沼液储罐，8为沼液泵，9为喷淋液循环泵，10为喷淋液加热器，11为增压风机，12为二氧化碳置换风机，13为沼气压缩机，14为精脱硫塔，15为气体冷凝器，16为热水加热器，17为除雾器，18为除尘器，19为第一级膜分离器，20为第二级膜分离器，21为第三级膜分离器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此：一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的系统，该系统包括发酵仓(2)，所述的混料区(1)的物料运入到发酵仓(2)，所述发酵仓(2)顶部的输出端通过粗脱硫塔(3)与沼气气柜(4)相连，所述发酵仓(2)底部的一个输出端通过沼液池(6)与沼液储罐(7)相连，所述沼液储罐(7)底部的输出端与发酵仓(2)的顶部相连；所述沼气气柜(4)的输出端通过精脱硫塔(14)与沼气压缩机(13)相连，所述的沼气压缩机(13)依次通过气体冷凝器(15)、热水加热器(16)、除雾器(17)和除尘器(18)相连，所述除尘器(18)的输出端与第一级膜分离器(19)相连，所述的第一级膜分离器(19)的一个输出端与第三级膜分离器(21)的底部相连，另一个输出端与第二级膜分离器(20)底部相连；所述的第二级膜分离器(20)顶部的一个输出端为生物天然气，另一个输出端和第三级膜分离器(21)顶部的一个输出端与沼气压缩机(13)相连，所述的第三级膜分离器(21)顶部的另一个输出端通过二氧化碳气柜(5)与发酵仓(2)相连。所述发酵仓(2)底部的部分物料运入到混料区(1)，沼液池(6)顶部的气体输出端和沼液储罐(7)顶部的输出端与粗脱硫塔(3)相连。沼液储罐(7)底部的输出端通过喷淋液加热器(10)与发酵仓(2)的顶部相连。一种利用上述系统实现有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，该方法具体如下：已预处理的生活垃圾68461t/a与接种物34231t/a在混料区1混合均匀后运入到发酵仓2(干物质质量浓度为33％)，物料在发酵仓2内厌氧微生物的作用进行厌氧发酵反应，控制操作时间为27天，控制操作温度为38～40℃，控制操作压力为4kPaG，发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(A)干发酵过程：有机废弃物原料与接种物混合后在厌氧微生物的作用下进行厌氧发酵反应；厌氧发酵反应产生的沼气经过粗脱硫后进入沼气气柜储存；发酵过程中产生的沼液进行沉降处理，沉降后的上层清液对发酵反应物料进行循环喷淋；发酵反应后的沼渣一部分用作堆肥处理生产固体肥料，另一部分用作接种物；(B)净化提纯过程：沼气气柜出来的沼气经增压后进行精脱硫处理进一步脱除沼气中的硫化氢；精脱硫后的沼气和来自膜分离的循环沼气经沼气压缩机压缩后进行降温冷凝脱水；脱水后的沼气经换热升温后进行除雾和除尘；最后经过气体膜分离处理得到标准浓度的生物天然气。

【技术特征摘要】
1.一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(A)干发酵过程：有机废弃物原料与接种物混合后在厌氧微生物的作用下进行厌氧发酵反应；厌氧发酵反应产生的沼气经过粗脱硫后进入沼气气柜储存；发酵过程中产生的沼液进行沉降处理，沉降后的上层清液对发酵反应物料进行循环喷淋；发酵反应后的沼渣一部分用作堆肥处理生产固体肥料，另一部分用作接种物；(B)净化提纯过程：沼气气柜出来的沼气经增压后进行精脱硫处理进一步脱除沼气中的硫化氢；精脱硫后的沼气和来自膜分离的循环沼气经沼气压缩机压缩后进行降温冷凝脱水；脱水后的沼气经换热升温后进行除雾和除尘；最后经过气体膜分离处理得到标准浓度的生物天然气。2.根据权利要求1所述的有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：步骤(A)中所述有机废弃物原料为农林废弃物、畜禽粪便、污泥、工业有机废渣、生活垃圾和厨余垃圾中的一种或多种，有机废弃物原料中干物质质量浓度为15～60％。3.根据权利要求1所述的有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：步骤(A)中发酵反应的时间为20～60天，发酵反应的温度为15～55℃，发酵反应的压力为0～20kPaG，发酵反应的PH值为6.0～8.0。4.根据权利要求3所述的有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：步骤(A)中发酵反应的时间为25～30天，发酵反应的温度为35～40℃，发酵反应的压力为1.0～5.0kPaG，发酵反应的PH值为6.8～7.5。5.根据权利要求1所述的有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：步骤(A)中所述沼气经过粗脱硫后的硫化氢含量降低至小于200ppm。6.根据权利要求1所述的有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法，其特征在于：步骤(B)中沼气经增压后...

【专利技术属性】
技术研发人员：马朝玲，潘珍燕，陈宁，蒋国贤，江皓，王畅，唐洁，龚建华，
申请(专利权)人：中石化南京工程有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：江苏,32