本发明专利技术涉及农业废物厌氧发酵与沼气微氧脱硫的集成装置和使用方法，包括厌氧反应器以及与厌氧反应器相连的进料单元、在线监测单元、进气单元、pH调节单元；所述厌氧反应器的内部由下至上包括厌氧发酵区、沼气布气区和脱硫区，厌氧发酵区设有搅拌装置，脱硫区设有脱硫填料，脱硫填料上负载硫氧化细菌；所述进气单元通过气管连接脱硫区，进料单元连接厌氧发酵区的下部，在线监测单元和pH调节单元连接厌氧发酵区的中上部；所述进料单元包括第一原料罐和第二原料罐，分别用于预处理畜禽粪便和种植业有机废物；所述厌氧反应器的外侧顶部设有排气管，中部设有沼液排出管，底部设有物料排出管。管。管。
【技术实现步骤摘要】
农业废物厌氧发酵与沼气微氧脱硫的集成装置和使用方法
[0001]本专利技术属于农业废弃物处理
，具体涉及农业废物厌氧发酵与沼气微氧脱硫的集成装置和使用方法。
技术介绍
[0002]我国是农业大国，每年养殖业和种植业都会产生大量的农业废弃物，据统计，养殖业每年大约产生3.8亿吨畜禽粪污，种植业每年产生约9亿吨秸秆。秸秆是一种C/N偏高的生物炭，而反刍类动物的粪便中未消化的粗纤维占总固体含量的50％以上，秸秆和粗纤维都难以被厌氧微生物直接利用，导致其整体发酵效率较低，但是，目前畜禽粪便资源化利用的主要方式仍然是厌氧发酵。
[0003]混合厌氧发酵是将一种或两种以上的发酵物料放入同一厌氧发酵装置内进行发酵的方式。不同性质的物料混合后，可以为微生物提供均衡的营养物质，增加微生物的多样性，以克服单一发酵原料产气慢、发酵效率低等缺点，有助于厌氧发酵的进行，是近年来农业废弃物资源化的研究热点之一。
[0004]厌氧发酵过程中会产生沼气，沼气是可再生能源，对于填补天然气缺口、优化能源结构具有重要的作用。而沼气的主要成分为甲烷和二氧化碳，还伴有少量的H2S气体。在国家及行业标准中对天然气中的H2S含量有严格的要求，且由于H2S气体的存在，易使发酵体系中的产甲烷菌活性受到抑制，造成厌氧消化产气效率偏低，同时也使沼气在利用和运输过程中极易对仪器仪表和金属管道产生腐蚀。因此，沼气在综合利用前必须有效脱硫。
[0005]目前，常用的沼气脱硫工艺包括干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫等。干法脱硫存在脱硫剂更换频次大且再生困难、设备占地面积大、脱硫效率低的问题。湿法脱硫存在成本高、运行管理复杂、容易产生二次污染等问题。生物脱硫通过利用硫氧化菌的代谢作用去除沼气中的H2S，不仅经济安全，而且运行能耗低、成本低，还可通过一定的反应条件回收硫单质。
[0006]目前，农业有机废物的厌氧发酵和沼气脱硫普遍是分开单独运行的，增加了沼气运输、存储环节的投资，也增加了脱硫环节的设备投资和运行管理费用，且厌氧发酵和沼气脱硫的整体工艺能耗较高、效率较低，对于工艺后有价值的产物的利用不够合理。
技术实现思路
[0007]针对上述问题，本专利技术提供了农业废物厌氧发酵与沼气微氧脱硫的集成装置和使用方法，将农业有机废物的厌氧发酵和沼气脱硫集成化，利用微氧原位脱硫技术，向厌氧系统中导入微量的O2，使之与沼气中的H2S反应生成单质硫已达到去除H2S的目的。由于脱硫可在厌氧系统中直接进行，且处理后沼气中剩余含氧量低，可有效保证运行安全，且能回收硫单质，大大降低了脱硫装置的建造成本，同时，在厌氧反应正常进行的前提下，可促进厌氧发酵作用，使农业废弃物充分降解。
[0008]第一方面，所述的农业废物厌氧发酵与沼气微氧脱硫的集成装置，包括厌氧反应
器以及与厌氧反应器相连的进料单元、在线监测单元、进气单元、pH调节单元；
[0009]所述厌氧反应器的内部由下至上包括厌氧发酵区、沼气布气区和脱硫区，厌氧发酵区设有搅拌装置，脱硫区设有脱硫填料，脱硫填料上负载硫氧化细菌；所述进气单元通过气管连接脱硫区，进料单元连接厌氧发酵区的下部，在线监测单元和pH调节单元连接厌氧发酵区的中上部；
[0010]所述进料单元包括第一原料罐和第二原料罐，分别用于预处理畜禽粪便和种植业有机废物；
[0011]所述厌氧反应器的外侧顶部设有排气管，中部设有沼液排出管，底部设有物料排出管。
[0012]可选的，所述第一原料罐通过第一原料输送管道和第一泵连接厌氧反应器，将畜禽粪便浆液输入厌氧发酵区；第二原料罐通过第二原料输送管道和第二泵连接厌氧反应器，将种植业有机废物破碎料输入厌氧发酵区；
[0013]所述进料单元还包括废铁屑存储罐，并通过第三原料输送管道和第三泵连接厌氧反应器，将经过预处理的铁屑输入厌氧发酵区。
[0014]可选的，所述厌氧发酵区和沼气布气区之间设有隔气板，用于防止脱硫区的氧气大量进入厌氧发酵区；
[0015]所述隔气板上均匀密布若干个通气孔，每个通气孔的上方设有一个可开合的第一盖板，第一盖板的一侧与隔气板上表面铰接，另一侧自由搭建在通气孔的上方。
[0016]进一步可选的，所述隔气板上靠近每个第一盖板铰接处的一侧均对应设有一个排泄口，即排泄口设在通孔的一侧，所述排泄口上设有一个第二盖板，排泄口下方设有暂存槽；
[0017]第二盖板与第一盖板通过铰接轴相连，使得第二盖板和第一盖板能够以铰接轴为支点转动。
[0018]可选的，所述沼气布气区设有水平放置的布气板，布气板由横纵交错的格栅组成；布气板下方的厌氧反应器侧壁上设有第一进气口，第一进气口通过气管连接所述进气单元。
[0019]所述脱硫区的侧壁上设有第二进气口，第二进气口通过气管连接所述进气单元，用于补充脱硫区的氧气，促进硫氧化细菌的生物活动。
[0020]任选的，所述脱硫区的脱硫填料为横纵交错的立体网框状结构，脱硫填料上负载硫氧化细菌(SOB)，当沼气向上运动并接触脱硫填料时，硫氧化细菌进行生化反应，吸收沼气中的H2S，产生纳米级颗粒硫磺，这种单质硫具有更好的生物亲和性和亲水性，不会影响硫氧化细菌的生长和代谢；随着工艺时间的延长，脱硫填料上逐渐积累的硫磺和失活的生物膜，在向上的沼气气流作用下，依次掉落在布气板和隔气板上，最终通过隔气板的排泄口和暂存槽落入厌氧发酵区，失活的生物膜作为厌氧发酵的碳源，纳米硫磺颗粒随发酵废渣排出厌氧反应器。
[0021]任选的，所述脱硫区的脱硫填料由上至下包括若干个相互平行且水平放置的转动填料装置，转动填料装置交错设置在脱硫区中，使得沼气沿着若干个转动填料装置曲折流动经过脱硫区；
[0022]所述转动填料装置包括至少两个转动轴以及转动轴上的传动带、隔离罩和生物载
体，传送带安装在转动轴外侧，在转动轴带动下转动，传动带和转动轴设在隔离罩的内部，传动带通过若干个连接杆可拆卸连接隔离罩的内壁，用于带动隔离罩一起转动；生物载体均匀设在隔离罩的外表面，能够随隔离罩一起转动；
[0023]所述转动轴的两端分别转动连接脱硫区两个相对的侧壁，转动轴的一端贯穿脱硫区侧壁，并连接外部的驱动电机。
[0024]可选的，所述转动填料装置对应转动轴的长度方向为宽度方向，对应传送带的运动方向为长度方向，转动填料装置在自身长度方向上设置若干排生物载体，生物载体上负载硫氧化细菌生物膜；
[0025]每排生物载体均为片状网格结构，生物载体垂直于隔离罩的外表面，网格结构在增加硫氧化细菌的负载量的同时，也允许沼气穿过生物载体，硫氧化细菌进行生物脱硫反应。
[0026]所述转动填料装置的自身长度方向的两端分别为第一端和第二端，第一端指向的脱硫区侧壁为第一侧壁，第二端指向的脱硫区侧壁为第二侧壁，每个转动填料装置任选以下两种安装方式：(1)第一端靠近第一侧壁同时第二端远离第二侧壁；(2)第一端远离第一侧壁同时第二端靠近第二侧壁。上下相邻的两个转动填料装置的安装方式不同，即实现上下两个转动填料装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.农业废物厌氧发酵与沼气微氧脱硫的集成装置，其特征在于，包括厌氧反应器以及与厌氧反应器相连的进料单元、在线监测单元、进气单元、pH调节单元；所述厌氧反应器的内部由下至上包括厌氧发酵区、沼气布气区和脱硫区，厌氧发酵区设有搅拌装置，脱硫区设有脱硫填料，脱硫填料上负载硫氧化细菌；所述进气单元通过气管连接脱硫区，进料单元连接厌氧发酵区的下部，在线监测单元和pH调节单元连接厌氧发酵区的中上部；所述进料单元包括第一原料罐和第二原料罐，分别用于预处理畜禽粪便和种植业有机废物；所述厌氧反应器的外侧顶部设有排气管，中部设有沼液排出管，底部设有物料排出管。2.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于，所述第一原料罐通过第一原料输送管道和第一泵连接厌氧反应器，将畜禽粪便浆液输入厌氧发酵区；第二原料罐通过第二原料输送管道和第二泵连接厌氧反应器，将种植业有机废物破碎料输入厌氧发酵区；所述进料单元还包括废铁屑存储罐，并通过第三原料输送管道和第三泵连接厌氧反应器，将经过预处理的铁屑输入厌氧发酵区。3.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于，所述厌氧发酵区和沼气布气区之间设有隔气板，用于防止脱硫区的氧气大量进入厌氧发酵区；所述隔气板上均匀密布若干个通气孔，每个通气孔的上方设有一个可开合的第一盖板，第一盖板的一侧与隔气板上表面铰接，另一侧自由搭建在通气孔的上方。4.根据权利要求3所述的集成装置，其特征在于，所述隔气板上靠近每个第一盖板铰接处的一侧均对应设有一个排泄口，排泄口设在通孔的一侧，所述排泄口上设有一个第二盖板，排泄口下方设有暂存槽；第二盖板与第一盖板通过铰接轴相连，使得第二盖板和第一盖板能够以铰接轴为支点转动。5.根据权利要求1所述的集成装置，其特征在于，所述脱硫区的脱硫填料由上至下包括若干个相互平行且水平放置的转动填料装置，转动填料装置交错设置在脱硫区中，使得沼气沿着若干个转动填料装置曲折流动经过脱硫区；所述转动填料装置包括至少两个转动轴以及转动轴上的传动带、隔离罩和生物载体，传送带安装在转动轴外侧，在转动轴带动下转动，传动带和转动轴设在隔离罩的内部，传动带通过若干个连接杆可拆卸连接隔离罩的内壁，用于带动隔离罩一起转动；生物载体均匀设在隔离罩的外表面，能够随隔离罩一起转动；所述转动轴的两端分别转动连接脱硫区两个相对的侧壁，转动轴的一端贯穿脱硫区侧壁，并连接外部的驱动电机。6.根据权利要求5所述的集成装置，其特征在于，所述转动填料装置对应转动轴的长度方向为宽度方向，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张传兵，郭丽娟，杨传忠，王慧芳，王天杰，周东博，刘伟，张震，韦云钊，刘雄飞，赖梦妍，
申请(专利权)人：华夏碧水环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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