CN102482630B

CN102482630B - 改进的基于可生物降解废物的生物沼气化设备

Info

Publication number: CN102482630B
Application number: CN201080030904.9A
Authority: CN
Inventors: G·瓦苏蒂; V·罗摩克里希纳; V·穆尼斯瓦瑞
Original assignee: VIVEKANANDA KENDRA
Current assignee: VIVEKANANDA KENDRA
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: WO2011021207A4; CN102482630A; WO2011021207A3; WO2011021207A2

Abstract

一种沼气产生设备，包括气体保持器筒(5)、消化池(9)，并包括选自下面的组中的至少一个特征：(a)所述气体保持器筒具有渣滓破碎机，所述渣滓破碎机可为一端附接到所述引导管(3)另一端附接到所述气体保持器筒(5)的内壁的任何结构特征；(b)所述气体保持器具有中心管(引导管)(3)；(c)与所述气体保持器成整体的入口管(2)；(d)可附接到所述中心管；(e)所述气体保持器的内置的结构设计特征，提供渣滓破碎机(4)，所述渣滓破碎机(4)通过所述气体保持器的上下运动以及受控的旋转运动打碎浮渣并搅动发酵的输入有机物；(f)通过出口管(8)的配置提供已消化的浆的排出，从而所述管起始于所述消化池罐内部接近上端处；(g)管(8)在其底部被提供有紧急排浆口(11)；(h)提供连接到水套的出口排水口(10)；(i)提供用于当需要时清空所述消化池的内容物的基质排出口(12)；(j)提供水套(7)以防止消化池中的有机废物暴露于外部大气，防止气体泄漏到大气中并用于使所述消化池热绝缘。

Description

改进的基于可生物降解废物的生物沼气化设备

技术领域

本发明描述一种用于从一定范围的各种有机源输入材料生产连续高产量的沼气的创新改进型号的生物沼气化设备。

背景技术

每天产生各种有机废物，例如厨房废物、蔬菜废物、市政可生物降解废物、旅馆废物、农场废物或其它任意类型的有机废物。这些废物通常经受厌氧消化，导致甲烷的产生。这种沼气如果直接释放到大气中将变成温室气体，然而，如果适当疏导则这种甲烷能被用作沼气，而且消化浆能够被用作有机肥料。

传统的沼气设备为浮筒型沼气设备，实质上包括两个桶或者罐，其中一个罐实质上由低碳钢制成并具有开口且以颠倒位置被保持在另一个罐中。所述颠倒的罐具有安装有阀门的孔，用于传送气体。被称为消化池罐的另一个罐通常由砖和混凝土或者碾压水泥混凝土环(RCC ring)制成。消化池罐被提供有入口管以供给有机物质并具有出口管以排出消化浆。消化池罐初始被供给有与水成1∶1比例混合的牛粪。通常，厌氧细菌在大约20-30天内在消化池罐中发展。为了加速该过程，由运转的沼气设备得到的厌氧细菌培养物能够被接种到消化池罐中。

以上描述的传统的型号具有各种局限性。首先，它不是便携式型号。在发酵期间没有任何搅动行为使得该单元效率更低。而且，在这种型号中破碎渣滓也变得困难。

气体保持器在消化池内运动，并且在气体保持器上下运动期间，来自消化池的一些发酵有机物总是溢出设备并粘到气体保持器的外壁。这导致发酵有机物发出难闻的气味并且基本不卫生。在这种型号中，一些气体总是从气体保持器的侧部泄露。消化池也暴露于空气中并导致当周围温度为了厌氧发酵而降低至最佳温度时消化池的热量损失，并且这导致沼气设备的性能效率降低并且不可预测。

由于该型号被固定，所以当出现问题时维护变得困难。每个设备必须在具有专门训练的泥瓦匠和合适的监理的地方构造。

虽然传统设备有其他优点，但是它的所有这些约束通常导致放弃使用该沼气设备。

美国专利No.5,288,146描述了沼气设备的摇摆并旋转的消化池以保证合成材料的均匀搅动从而获得更多气体产量，然而，它不是简单的型号。

在本发明中公开的沼气设备已经通过在沼气设备的设计中引入简单的特征而实现去除上面描述的现有技术中提到的一些缺点。

发明内容

本发明包括一种沼气产生设备，该沼气生产设备包括气体保持器筒(5)、消化池(9)，并包括选自下面的组中的至少一个特征：

a、由所述消化池围绕的所述气体保持器筒具有渣滓破碎机，

b、所述气体保持器具有中心管(引导管)(3)，该中心管(3)有助于所述气体保持器沿支撑管(6)的上下运动以及受控的旋转运动，

c、与所述气体保持器成整体的入口管(2)，

d、与所述气体保持器成整体且附接到所述中心管的入口管(2)，

e、所述气体保持器的内置的结构设计特征，提供渣滓破碎机(4)，所述渣滓破碎机(4)通过所述气体保持器的上下运动以及受控的旋转运动打碎浮渣并搅动发酵的输入有机物，

f、通过出口管(8)的配置提供浆的排出，从而所述管起始于所述消化池罐内部接近上端处，

g、管(8)在其底部被提供有紧急排浆口(11)，

h、提供水套(7)以防止消化池中的有机废物暴露于外部大气，防止气体泄漏到大气中并用于使所述消化池热绝缘，

i、提供连接到水套的出口排水口(10)，

j、提供用于当需要时清空所述消化池的内容物的基质排出口(12)。

所述渣滓破碎机可为任意结构特征，其在例示实施例中包括一端附接到所述引导管(3)且另一端附接到所述气体保持器筒(5)的内壁的杆(4)。

根据权利要求1所述的沼气产生设备，包括由不会腐蚀且提供比低碳钢更长的寿命的材料制成的消化池，可由料包括合成材料或塑料的不会腐蚀的材料制成，所述合成材料或塑料包括但不限于玻璃纤维增强塑料(FRP)或高密度聚乙烯(HDP)。

根据本发明的沼气产生设备，能被组装成便于包装和运输的没有突出部件的单独一件，并且各种容量中包括在便携型号或厨房型号中的0.5到2立方米的气体储存容量，并且可以能够消化厨房废物和/或宽范围的有机废物。这里例示的型号不限于可便携的尺寸，而是可按照要求恰当地依比例增加。在本发明的一个实施例中，所述沼气产生设备包括由砖砌体、快凝水泥、钢丝网水泥或碾压水泥混凝土(R.C.C)制成的消化池，而所述气体保持器由玻璃纤维增强塑料(FRP)或高密度聚乙烯(HDP)或其它任意非腐蚀材料制成。

附图说明

一方面，本发明的型号为便携式型号，该便携式型号方便地用于从宽范围的可生物降解废物产生沼气。

图1示出改进的基于可生物降解废物的生物沼气化设备的正视图；

图2示出俯视图；

图3示出截面A-A的侧视图。

具体实施方式

按照表1给出附图中部件标记的描述。沼气设备领域的普通技术人员将容易地意识到在表中给出的直径和高度的尺寸仅为实施例的示例，其为目前作为厨房废物沼气设备的优选型号并且将随着案例、目的、个人喜好而不同，且可在合理的限制内变化，以实现本发明的目的和/或给出与示例尺寸基本相同的性能。

表1

一方面，本发明的沼气设备具有筒和由不会腐蚀且提供比低碳钢更长的寿命的材料制成的消化池。消化池的所述材料包括合成材料或塑料，进一步包括但不限于玻璃纤维增强塑料(FRP)/高密度聚乙烯(HDP)。

然而，本发明的沼气设备也可以完全或局部由低碳钢或金属制成。

另一方面，本发明的沼气设备具有引导管(3)，该引导管(3)有助于气体保持器的平滑运动。当气体保持器上下运动时，引导杆沿支撑管(6)运动。这导致增加的设备效率。

再一方面，本发明的沼气设备具有与气体保持器成整体的入口管(2)，导致节省沼气设备所需的空间。该入口管的设置加强了输入材料的平滑流动。当气体保持器上下运动时，该入口管进一步帮助起到消化池内容物搅动器的作用。

再一方面，提供有渣滓破碎机(4)，该渣滓破碎机(4)一端连接到引导管且另一端连接到气体保持器(5)。

再一方面，入口管在几个点处与引导管相互连接。在例示型号中，入口管在三个点处被连接。

渣滓破碎机、入口管以及入口管和引导管的相互连接提供一种结构特征，该结构特征帮助打碎浮渣并使发酵基质输入均质化，由此为最佳的气体生产铺平道路且对于沼气设备性能的重要改进做出贡献。

入口管(2)的设置节省空间，因为在该型号中不需要在沼气设备的侧部提供用于用入口管将沼气设备连接到消化池的空间。该特征进一步将沼气设备制成一件式装备，有助于其容易地包装和运输。

在本发明的再一方面中，沼气设备已经被提供有出口排水口(10)、紧急排浆口(11)和基质排出口(12)，有助于为了维护而排水和在紧急情况下排浆以及为了周期性维护而易于排出基质。

本发明的又一方面为，沼气设备被提供有出口管的设置，出口管(8)始于消化池的内端部处。该特征有助于防止输入材料的循环短路并由此确保材料的彻底消化，导致最佳的气体生产。通过入口管供给的新鲜有机材料与其内容物密切地混合、被消化，并且只有消化的材料通过出口管(8)找到出口。在传统型号中，入口管在消化池的底部处递送新鲜材料且出口管也始于消化池的底部处，并且新鲜供给物的一部分在其消化之前总是通过出口管溢出。在一些现有技术的型号中，已经在消化池中提供一些隔断壁来避免循环短路。然而，这导致消化池尺寸的增加。本发明的型号/设计由于上述设置而不具有这种不足。

在本发明的又一方面中，水套(7)被第一次提供用于便携式沼气产生设备中，来防止有机污物的暴露，使得该设备与传统型号相比更卫生。水套还有助于维持消化池中的温度。由于消化池壁没有直接暴露到周围空气，该效果得以实现。该效果能够通过为水套外壁选择差的热导体材料而进一步加强。可选择地，可添加油来覆盖水的上表面，从而进一步防止热量的损失。在寒冷的气候下，可选择地，热水可置于水套中或在水套中循环。另外，如果需要，水套的外表面可以是绝缘的。此外，给予气体保持器和消化池的黑色为最佳气体生产提供了温度维持。

本发明还有一个方面在于没有永久的突出部件。型号容易地便携。这使得能够安全并容易地运输。

本发明提供一种沼气产生设备，包括气体保持器筒(5)、消化池(9)，并包括选自下面的组中的至少一个特征：

a、由所述消化池围绕的所述气体保持器筒具有渣滓破碎机，

b、所述气体保持器具有中心管(引导管)(3)，该中心管(3)有助于所述气体保持器沿支撑管(6)的运动，

c、所述气体保持器的内置的结构设计特征，提供渣滓破碎机(4)，所述渣滓破碎机(4)通过所述气体保持器的上下运动打碎浮渣并搅动发酵的输入有机物，

d、通过出口管(8)的配置允许已消化的浆的排出，从而所述管起始于所述消化池罐内部接近上端处，

e、管(8)在其底部被提供有紧急排浆口(11)，

f、使用连接到水套的出口排水口(10)，

g、使用用于当需要时清空所述消化池的内容物的基质排出口(12)，

h、使用水套(7)以防止消化池中的有机废物暴露于外部大气，防止气体泄漏到大气中并用于使所述消化池热绝缘。

本发明提供在沼气产生设备中进行生物沼气化的过程/方法，所述沼气产生设备包括筒和消化池，并包括选自下面的组中的至少一个特征：

a、由所述消化池围绕的所述气体保持器筒具有渣滓破碎机，

d、通过出口管(8)的配置允许浆的排出，从而所述管起始于所述消化池罐内部接近上端处，

e、管(8)在其底部被提供有紧急排浆口(11)，

f、使用连接到水套的出口排水口(10)，

在本发明的一个方面中，浮筒的所述结构设计特征提供入口管(2)和渣滓破碎机(4)，渣滓破碎机(4)通过所述气体保持器的上下运动以及受控的旋转运动打碎浮渣并搅动输入的发酵有机物质。

在本发明的另一方面中，消化池的所述不会腐蚀的材料提供比低碳钢更长的寿命，包括合成材料或塑料；进一步包括但不限于玻璃纤维增强塑料(FRP)/高密度聚乙烯(HDP)。

由本发明的水套(7)提供的沼气设备的小尺寸、容易便携性及加强的清洁性及其热绝缘性使得它们非常适于作为用于处理厨房废物和宽范围的有机废物的厨房型号或餐馆型号。

被制成0.5到2立方米的尺寸的所述沼气设备也被覆盖在本发明中，虽然对于本发明的基本设计依比例增加的型号也是可能的。输入材料可包括全部范围的可生物降解废物，包括但不限于厨房废物、蔬菜废物、淀粉材料、农业生物废物、在都市环境中获得的有机废物等。

在本发明的一个实施例中，沼气产生设备包括由砖砌体、快凝水泥、钢丝网水泥或碾压水泥混凝土制成的消化池，而所述气体保持器由玻璃纤维增强塑料(FRP)、高密度聚乙烯(HDP)或其它任意非腐蚀材料制成。

上面描述的型号仅示例性地实现在一年中大部分时间内的气体优良产率，并且不会使环境恶化。许多变型和修改对于本领域普通技术人员将是容易地明显的，且所有这些变型被认为被上述公开内容所覆盖。

Claims

1.一种沼气产生设备，包括具有上下运动以及受控的旋转运动的气体保持器筒(5)、消化池(9)和入口管，其中所述入口管(2)与所述气体保持器筒成整体，从而不需要在沼气产生设备的侧部提供用于将入口管连接到所述消化池的空间，由此节省空间，并且当所述气体保持器筒上下运动时所述入口管(2)进一步帮助起到所述消化池的内容物的搅动器的作用。

2.根据权利要求1所述的沼气产生设备，进一步包括选自下面的组中的至少一个特征：

a、所述气体保持器筒具有与所述气体保持器筒成整体的入口管(2)和一端附接到中心管(3)且另一端附接到所述气体保持器筒(5)的内壁的渣滓破碎机杆，作为所述气体保持器筒的内置的结构设计特征，所述气体保持器筒的内置的结构设计特征通过所述气体保持器筒的上下运动以及受控的旋转运动打碎浮渣并搅动发酵的输入有机物，

b、所述气体保持器筒具有中心管(3)，该中心管(3)有助于所述气体保持器筒沿支撑管(6)的上下运动以及受控的旋转运动，

c、所述入口管(2)与所述气体保持器筒成整体且在几个点处与所述中心管(3)相互连接，

d、通过出口管(8)的配置提供浆的排出，从而所述管起始于所述消化池罐内部接近上端处，行进直到所述消化池的底部，自消化池的底部从消化池出来并再次向上行进，在低于所述管的起点的水平高度处打开，

e、出口管(8)，该出口管(8)起始于所述消化池罐内部接近上端处，行进直到所述消化池的底部，自消化池的底部从消化池出来并再次向上行进，在低于所述管的起点的水平高度处打开，所述出口管(8)在其底部被提供有紧急排浆口(11)，

f、围绕所述消化池提供水套，所述消化池进一步被提供有连接到水套的出口排水口(10)，

g、提供用于当需要时清空所述消化池的内容物的基质排出口(12)，

h.围绕所述消化池提供水套(7)，以防止消化池中的有机废物暴露于外部大气，防止气体泄漏到大气中并用于使所述消化池热绝缘。

3.根据权利要求1所述的沼气产生设备，包括由不会腐蚀且提供比低碳钢更长的寿命的材料制成的消化池。

4.根据权利要求1所述的沼气产生设备，包括由砖砌体、快凝水泥、钢丝网水泥或碾压水泥混凝土制成的消化池，而所述气体保持器筒由非腐蚀材料制成。

5.根据权利要求4所述的沼气产生设备，其中所述非腐蚀材料为玻璃纤维增强塑料(FRP)或高密度聚乙烯(HDPE)。

6.根据权利要求1所述的沼气产生设备，所述沼气产生设备能被组装成便于包装和运输的没有突出部件的单独一件。

7.根据权利要求1所述的沼气产生设备，所述沼气产生设备具有0.5到2立方米的气体储存容量。

8.根据权利要求1所述的沼气产生设备，所述沼气产生设备是便携式的。

9.根据权利要求8所述的沼气产生设备，所述沼气产生设备作为厨房型号。

10.根据权利要求1所述的沼气产生设备，所述沼气产生设备按照要求依比例增加宽范围的有机废物的输入。

11.根据权利要求10所述的沼气产生设备，其中所述宽范围的有机废物包括厨房废物。

12.根据权利要求2所述的沼气产生设备，其中所述中心管(3)为引导管。