CN102827761A - 一种干湿耦合沼气发酵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种干湿耦合沼气发酵装置，包括干发酵池和湿发酵池，湿发酵池位于干发酵池内；干发酵池上设有干发酵池气阀、干池进料口和排渣口，干发酵池底部设有通向干发酵池上部的回液管，回液管上设有渗出液回喷泵，回液管上设有喷头；干发酵池底部设有硬质透空衬板，硬质透空衬板将干发酵池分割为上部的上气室和下部的下气室，干发酵池内设有贯穿硬质透空衬板的干池循环管和湿池循环管，干池循环管上端位于上气室、下端位于下气室，湿池循环管上端位于湿发酵池内、下端位于下气室；湿发酵池上设有湿池进料口和搅拌轴装置。整个发酵过程发酵温度稳定，可提高单位质量原料的产气率，可提高反应器池容产气率，且可降低反应器发酵周期。

Description

一种干湿耦合沼气发酵装置
技术领域
本发明属于沼气发酵工程技术领域，特别涉及一种干湿耦合沼气发酵装置。
背景技术
多年来，我国政府出台了一系列政策措施和法律法规，把以沼气为重点的生物质能发展作为为民办实事、发展循环农业和建设社会主义新农村的重要举措，进一步加大资金投入，取得了显著的经济、生态和社会效益，成为全球受益人口最多的民生工程之一和节能减排行动。
当前，己经形成了户用沼气、小型联户沼气、小型沼气工程、中型沼气工程、大型沼气工程和特大型沼气工程全面发展的局面。沼气工程的应用领域也由前几年的粪污治理、工厂废水治理和生活污水治理发展到现在的秸秆沼气化处理和城市生活垃圾沼气化处理等多元领域。
根据沼气发酵料液浓度的不同，可将沼气发酵分为干发酵和湿发酵两种。利用秸秆进行沼气湿发酵大都存在着自身发酵温度随环境温度变化，容易结壳，产生大量沼液等一系列问题；干发酵主要存在秸秆固体浓度高，进出料困难，发酵原料需要预处理，发酵过程搅拌困难等问题。而干湿结合发酵是将干发酵原料和湿发酵原料分在不同的区域，使干发酵和湿发酵相互结合的发酵形式，以降低发酵周期，提高沼气发酵的产气率。
目前，国内对干湿结合发酵的研究主要是设置不同的反应区，使发酵过程的产酸和产甲烷阶段相分离，其主要有分离式和一体式两种方式。分离式干湿结合发酵的主要问题是需要设置多个反应器，投资成本太高；一体式干湿结合发酵是将秸秆悬浮在反应器的顶部、沼液在反应器下层，秸秆与沼液处于同一反应器内，容易造成结壳堵塞反应器。
发明内容
本发明的目的是提供一种发酵温度稳定、可提高反应器池容产气率和降低反应器发酵周期的干湿耦合沼气发酵装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种干湿耦合沼气发酵装置，包括封闭的干发酵池和湿发酵池，湿发酵池位于干发酵池内；干发酵池上设有干发酵池气阀、干池进料口和排渣口，干发酵池底部设有通向干发酵池上部的回液管，回液管上设有渗出液回喷泵，回液管伸入干发酵池的部分设有喷头；干发酵池底部设有硬质透空衬板，硬质透空衬板将干发酵池分割为上部的上气室和下部的下气室，干发酵池内设有贯穿硬质透空衬板的干池循环管和湿池循环管，干池循环管上端位于上气室、下端位于下气室，湿池循环管上端位于湿发酵池内、下端位于下气室；湿发酵池上设有湿池进料口和搅拌轴，搅拌轴下端设有搅拌轮。
所述干发酵池外部设有与湿发酵池相连的连通管，连通管上设有阀门。
所述干发酵池上设有干池温度计和干池pH值测试计，湿发酵池上设有湿池温度计和湿池pH值测试计。
所述湿发酵池顶部设有检修口。
所述干发酵池和湿发酵池同轴设置。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明包括封闭的干发酵池和湿发酵池，湿发酵池位于干发酵池内；干发酵池上设有干发酵池气阀、干池进料口和排渣口，干发酵池底部设有通向干发酵池上部的回液管，回液管上设有渗出液回喷泵，回液管伸入干发酵池的部分设有喷头；干发酵池底部设有硬质透空衬板，硬质透空衬板将干发酵池分割为上部的上气室和下部的下气室，干发酵池内设有贯穿硬质透空衬板的干池循环管和湿池循环管，干池循环管上端位于上气室、下端位于下气室，湿池循环管上端位于湿发酵池内、下端位于下气室；湿发酵池上设有湿池进料口和搅拌轴，搅拌轴下端设有搅拌轮，根据干、湿发酵过程对温度和能量的需求特点，将湿发酵池置于干发酵池的内部，在发酵过程中，干发酵池在产酸阶段由于秸秆分解产生的大量反应热将通过湿发酵池外壁传给湿发酵池内的发酵料液，以提高湿发酵池内的发酵温度，同时还对湿发酵池起到保温作用；通过在干发酵池底部设置硬质透空衬板，将干、湿发酵产生的部分沼气通过干池循环管和湿池循环管通到下气室，利用沼气实现对干发酵池内发酵原料的无动力搅拌；整个发酵过程发酵温度稳定、无需额外动力，可提高单位质量原料的产气率，可提高反应器池容产气率，且可降低反应器发酵周期。
2、干发酵池外部设有与湿发酵池相连的连通管，连通管上设有阀门，湿发酵池内的沼液、沼渣可通过连通管全部排放到干发酵池内，干发酵池不需要从外部添加水资源，充分利用了湿发酵池的沼渣、沼液的剩余营养物质，既节约水资源，又可实现湿发酵池沼液的零排放。
3、在干发酵池底部设有通向干发酵池上部的回液管，回液管上设有渗出液回喷泵，回液管伸入干发酵池的部分上设有喷头，可将干发酵池内向下渗出的沼液回喷到发酵原料上，以减少氮源的流失。
附图说明
 图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种干湿耦合沼气发酵装置，其包括封闭的干发酵池1和湿发酵池2，湿发酵池2位于干发酵池1内，且干发酵池1和湿发酵池2同轴设置。
在干发酵池1上设有干发酵池气阀3、干池进料口10和排渣口14，干发酵池气阀3和干池进料口10设在干发酵池1的顶部，干发酵池气阀3用于收集干发酵池1和湿发酵池2产生的沼气；排渣口14共有四个，且均布在干发酵池1下部圆周壁上，用于排放干发酵池1内的沼渣。在干发酵池1底部设有通向干发酵池1上部的回液管19，回液管19上设有渗出液回喷泵18，回液管19伸入干发酵池1的部分上设有喷头12，可将干发酵池1内向下渗出的沼液回喷到发酵原料23上，以减少氮源的流失。在干发酵池1底部内设有硬质透空衬板17，可使下气室22内的气体通过硬质透空衬板17对干发酵池1内的发酵原料23进行搅拌。硬质透空衬板17将干发酵池1分割为上部的上气室21和下部的下气室22，干发酵池1内还设有贯穿硬质透空衬板17的干池循环管15和湿池循环管16，干池循环管15的上端位于上气室21内、下端位于下气室22内，湿池循环管16的上端位于湿发酵池2内、下端位于下气室22内，通过干池循环管15连通上气室21和下气室22，通过湿池循环管16连通湿发酵池2的气室与下气室22，可实现利用发酵自身产生的沼气对干发酵池1内发酵原料23进行搅拌的目的。
在湿发酵池2上设有湿池进料口6和搅拌轴7，搅拌轴7设置在湿发酵池2的轴线上，搅拌轴7的下端设有搅拌轮71，在发酵过程中对湿发酵池2内的发酵料液进行搅拌。为了便于检修，在湿发酵池2顶部设有检修口11。
在干发酵池1外部设有与湿发酵池2相连的连通管20，在连通管20上设有阀门13，可以每天把湿发酵池2内一定数量的发酵料液排放到干发酵池1内，且便于操作和控制。
为了测控发酵过程中发酵池内的温度和pH值，在干发酵池1上设有干池温度计4和干池pH值测试计5，湿发酵池2上设有湿池温度计9和湿池pH值测试计8。
利用本发明进行发酵的过程中，每天通过湿池进料口6对湿发酵池2进行进料，湿发酵池2每天排放的沼液、沼渣经阀门13排到干发酵池1内，干发酵池1每天只需从干池进料口10添加相应的干发酵原料23即可；干、湿发酵过程中产生的沼气通过干池循环管15和湿池循环管16进入干发酵池1的底部下气室22内，用下气室22内的沼气对发酵原料23进行搅拌；干发酵池1产生的渗滤液可通过渗出液回喷泵18经喷头12打回干发酵池1内部；每天干发酵池1内的沼渣通过排渣口14排出，产生的沼气经干发酵池气阀3收集。
在上述发酵过程中，干发酵池1对湿发酵池2起到升温和保温的作用，利于发酵进行。

Claims (5)

1.一种干湿耦合沼气发酵装置，其特征在于，包括封闭的干发酵池和湿发酵池，湿发酵池位于干发酵池内；干发酵池上设有干发酵池气阀、干池进料口和排渣口，干发酵池底部设有通向干发酵池上部的回液管，回液管上设有渗出液回喷泵，回液管伸入干发酵池的部分设有喷头；干发酵池底部设有硬质透空衬板，硬质透空衬板将干发酵池分割为上部的上气室和下部的下气室，干发酵池内设有贯穿硬质透空衬板的干池循环管和湿池循环管，干池循环管上端位于上气室、下端位于下气室，湿池循环管上端位于湿发酵池内、下端位于下气室；湿发酵池上设有湿池进料口和搅拌轴，搅拌轴下端设有搅拌轮。
2.如权利要求1所述的干湿耦合沼气发酵装置，其特征在于，所述干发酵池外部设有与湿发酵池相连的连通管，连通管上设有阀门。
3.如权利要求1或2所述的干湿耦合沼气发酵装置，其特征在于，所述干发酵池上设有干池温度计和干池pH值测试计，湿发酵池上设有湿池温度计和湿池pH值测试计。
4.如权利要求3所述的干湿耦合沼气发酵装置，其特征在于，所述湿发酵池顶部设有检修口。
5.如权利要求4所述的干湿耦合沼气发酵装置，其特征在于，所述干发酵池和湿发酵池同轴设置。
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