CN101550429A - 一种水气换位沼气生产方法和水气换位沼气池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沼气的水气换位发酵方法和沼气池，利用本方法可以实现沼气的水气换位发酵，能够产生气压较高的沼气和自动打破沼气池内所形成的结壳，并使沼气池结构简单，本发明取消了传统沼气池的气室，进出料池高于发酵池，发酵池为半球型结构，要增加发酵池体积，可多个单体连接，当没有产气的时候，沼气池内部充满处理水，当产生沼气时，沼气把一部分处理水推动到水压间，并形成变化的气室，这样的结构实现了水气换位发酵。

Description

一种水气换位沼气生产方法和水气换位沼气池

技术领域

本发明涉及一种有机废弃物和液体有机污染物厌氧发酵制备沼气的技术和装置，特别是一种沼气的水气换位沼气生产方法和水气换位沼气池。

背景技术

目前沼气技术在我国新农村建设中发挥越来越大的作用，沼气池一方面能够处理有机垃圾产生生物能源，另一方面能够转化畜牧业产生的粪便为有机肥料，并且对其他很多农业有机物和有害物质都能够在沼气池中得到转化和无害化，所以沼气具有美化农村生态环境的作用。在我国农村中普遍以户用型沼气为主，而且是地下式建造的。目前我国沼气池使用的原理和技术主要是水压式沼气池技术，当厌氧发酵产生的沼气气压大于水压时，水的空间被沼气占用，从水压间外排多余的水量；而当沼气气压小于水压时，水向气室流动，并构成水压与气压的平衡，从而使沼气的压力保持相对恒定。1984年中国标准出版社出版了国家标准局发布的GB/T4750-1984《农村家用水压式沼气池标准图集》提出了农村沼气池的结构，形状为圆形或球形，设有进料口、出料口、发酵间、气箱、活动盖、导气管、出料间兼用水压箱，因此称之为水压式沼气池。2002年中国标准出版社出版了国家质量监督检验检疫局发布的GB/T4750-2002《户用沼气池标准图集》中提出“圆筒形沼气池”和“椭球形沼气池”，是对原有的“水压式沼气池”做出了进一步的改进和标准化，使“水压式沼气池”成为目前我国沼气池建设的基本方法。而GB/T4750-2002《户用沼气池标准图集》中所提出“曲流布料沼气池”，也采用了水压式沼气池的方法，其特点是池底由进料口向出料口倾斜，在池底面设置了布料板，使发酵原料呈曲线流动，增加了扩散面，延长了发酵原料的运转。专利号为ZL02226392.6的中国专利《一种深藏式沼气池》公开了一种沼气池，提出了发酵池顶为半球型，池底为圆形的沼气池，发酵池顶距地表0.3-2米，且发酵池底芯位置底于圆周边缘位置，池底均匀地呈缓坡状向池芯倾斜和汇聚。专利号ZL200720049008.2的中国专利《一种大容量沼气池》对深藏式沼气池进行了改进，并且公开沼气池之间的连接和容量扩大方法。

上述沼气池在发酵发酵上采用一次投料，混合发酵，沼气压力的调节是水压调节的。

国家推广标准沼气池GB/T4750-2002《户用沼气池标准图集》在使用过程中存在以下缺点：1.设计有气室，这个气室就是沼气池上半部削球体，在产气时扩大，不产气时不变，因而在气室下面形成了永久结壳；2.由于固定气室的存在减少了有效发酵体积。

中国专利《一种深藏式沼气池》和《一种大容量沼气池》存在有如下问题：1.开挖深度太深，增加了施工费用和施工难度，特别是在地下水位高时很难建设；2.由于沼气池埋藏太深和水头太高，造成了沼气气压太大，后续没有合适的沼气器具，需要降压使用，从而显得没有必要；3.由于埋藏太深，沼气池内气压大，造成进料不畅通，微生物菌体在高压力下生存，影响产气效率。

所以改变固定气室为水气换位方法，减少沼气池气压是提高沼气发酵效率的重要方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的沼气生产方法，既水气换位沼气发酵方法。水气换位沼气发酵技术就是进水池与水压池的池底要高于沼气池的最高水面；当没有产气的时候，沼气池内部充满处理水，没有预留空间作为气室，这时沼气的体积为零；当产生沼气时，沼气气压升高，把一部分处理水推动到水压间，产生体积为V的沼气，并形成变化的气室；随着沼气产生的逐渐增多，气室变大，沼气体积V也变大，气室的体积V等于水压间所增大的体积V。所以水的体积和气的体积是互换的，这就是水气换位沼气发酵技术和水气换位沼气池。

本发明的目的是通过提供一种水气换位沼气发酵方法和沼气池。

本发明内容包括水气换位沼气发酵方法和水气换位沼气池。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的水气换位沼气池包括以下部分组成，进水池、出水池、沼气池主体、沼气池单体的连接、以及沼气池活动盖及天窗组成。

进料池、发酵池、出料池之间有管道连通，进料池的位置高于出料池。进料池、出料池的形状为长方形或者圆形。进料池包括池体、进料池上盖、位于池上部的进料口、位于池底与沼气池连通的进料管。出料池包括池体、位于池体上部的出料口、出料池上盖、位于池底与沼气池连通的出料管等结构组成。进料池与出料池的结构、建设和形状与现行的沼气池一样。

发酵池的半径为R，高为R。

进料池池底高于发酵池顶0.2-0.5米左右，发酵池内的进料管管口高于发酵池底面的0.3米以上和1/3R以下之间。

出料池池底与发酵池池顶在相同水平上，出料池池底低于进料池池底，发酵池内的出料管管口高于发酵池内的进料管管口，发酵池内的出料管管口低于发酵池顶面的0.5-1.0米以上和1/2R以下之间。

发酵池为半球形，池底呈圆形，发酵池底圆心位置低于外周，呈现凹形，外周缓慢地向中心倾斜和汇聚。

发酵池的池盖位于池顶的中央部位，是可移动的，称为天窗，大小为0.6-0.8左右的倒圆台形。天窗与池壁接合的位置要稳固和贴近，几何形状一致。池盖中央预加一根金属沼气管，有两个提拉耳，便于安装和维修。

本发明可以产生以下的有益效果。

1.由于发酵过程中的水气换位作用，使发酵池内压力循环自成系统，打破了沼气池气水界面的结壳，使气水动态变化，实现了结壳的自动破除作用。

2.由于建设在地下，保证了发酵温度的恒定，打破了发酵的温度变化，减少了夏季的高温和冬季的低温对发酵作用的扰动。

3.在发酵过程中，由于产生较大的气体压力，可以实现沼渣和污泥的自动外排，从而实现了沼气池的自动清壳排渣。

4.根据需要可以建设多个单体沼气池的相互连接构成大容量沼气池，这样能避免建筑太大造成的材料浪费。各种体积沼气池的多池联动，形成统一的沼气池。

附图说明

图1为本发明的技术流程和操作方法(见图1)；

图2为本发明沼气池实施的总体结构图(见图2)；

图3为本发明中沼气池的俯视图(见图3)；

图4为本发明中沼气池单体连接图(图4)。

图中，进料池1，进料管2，发酵池3，池盖4，主池底基与圈梁5，出料管6，出料池7，沼气管8。

具体实施方式

本发明公开了沼气的水气换位发酵方法和水气换位沼气池技术，所使用的原料是农村有机废物，特别是养殖业粪便、食品和生物污水等，原料来源要足够。

本发明的沼气池容积计算方法，假设沼气池的总体形状为半球形，设沼气池容积为V(立方米)，H为沼气池的总体高度(米)，D为沼气池池内直径(米)，R为池内半径(米)，天窗高度为d(米)，沼气池池底凹深h(米)。

那么，沼气池体积V＝V1+V2，其中V1为沼气池上半球体积，V2为沼气池下凹体积，上半球是整个的半球，下凹是倒圆锥。

上半球V1＝2/3πR³，下凹V2＝1/3πhR²，

表1沼气池单体的几何尺寸(米)

本发明的沼气池可大可小，计算时由于下凹形很小，体积可以忽略。建设时建议使用100立方米以下单体体积，如果是建设超过100立方米的沼气池，则需要几个单体沼气池连接建设，而体积计算则是各个单体体积之和，如图4所示。

从图1的沼气水气换位发酵方法和水气换位沼气池技术的工艺流程来看，本发明的特点是沼气池不设气室，当产气时就会自动形成气室，当不产气时没有气室，也就是说气室是发酵池的一部分，自动气室的形成是排渣和排水的主要动力来源。

本发明公开的水气换位沼气发酵方法和水气换位沼气池技术可见图2、图3和图4，为了实施这个技术需要建设配套的沼气池，下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的进料池是与传统沼气池的进料池一样的，进料池大小为沼气池主体体积的10％左右，进料池的底面高于沼气池的顶面，也高于出料池的底面，进料池内设置一个进料管，进料管与沼气池的水平夹角的角度为50-60度，以保证物料以一定的陡度进入沼气池内，进料管的管径大小为0.3-0.4米左右。

沼气池的出料池也是与传统沼气池的出料池一样的，出料池大小为沼气池主体体积的25％左右，出料池的底面低于进料池的底面，并且出料池的底面与沼气池的顶面在一个水平上，这样保证了水气换位的运作。出料池内设置一个出料管，出料管管径大小为0.3-0.4米左右，出料管内安插一个Φ110或者Φ160的污泥管，直插到沼气池的内部中心地面上，污泥管末端固定在出料池底面上。

本发明的沼气池盖是与传统沼气池天窗的结构是一样的，天窗是内径为0.6-0.8米的圆形的盖板构成，池盖呈现底小顶大的倒圆台形，池盖中央设置一根沼气管，池盖上有两个拉耳，整个池盖的设计和建造方式与传统的水压式沼气池一致。天窗外周是一个圆形天窗墙，高度为d，直径大于池盖，一直修建到地面。

沼气池主体是一个半圆球形，建设材料一般使用砖砌筑，由于呈半球形结构，沼气池半球形表面所受到的压力是逐渐分散的。

沼气池之间的连接是通过水管、墙壁或者池体相互连接的，内部形成一个统一的、组合的、封闭的池体，当沼气池容积变大时最好使用多池连接方式，沼气池球体的数据结构见表1，平面图见图3，沼气池之间的连接见图4。

沼气池之间的连接，可以是多个池的衔接，但是仅需要一套进出料池即可。进料池和出料池要相应地变大，各个池之间的位置可以呈现直线形、三角形或多边形，要根据地形地貌决定。

Claims (2)

1.一种沼气的水气换位发酵方法和沼气池，其特征是，进水池与水压池的池底要高于沼气池的池顶，当没有产气的时候，沼气池内部充满处理水，没有预留空间作为气室，当产生沼气时，沼气气压升高，把一部分处理水推动到水压间，并形成变化的气室，随着沼气产生的逐渐增多，沼气体积在沼气池中的位置也逐渐变大，移动气室的体积等于水压间所增大的体积，所以水的体积和气的体积是互换的。

2.根据权利要求书1所述的沼气池建造方法，其特征是，沼气池组成有进料池、出料池和发酵池，进料池池底高于发酵池顶部，出料池池底低于进料池池底，并且出料池池底与发酵池池顶处于同一水平上，发酵池为半球型结构，发酵池内出料口高于进料口，如果要增加发酵池体积，可以多个单体连接。

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