CN103122309A - 一种带循环搅拌器的气压式沼气池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沼气生产设备，即一种带循环搅拌器的水压式沼气池，池体分上、下两部分，贮存沼气的集气室设置在地面上，设有沼气净化装置，集气室向下连通发酵池向上连通沼气燃具；发酵池埋在地下并且与设置在其两边的进料管、出料间彼此连通，出料间设有沉淀池，沼气池内设置循环搅拌器，搅拌器的输料管分别与发酵池、集气室、进料管、出料间连通；集气室还充当沼气池的加热装置，以太阳能为热源，集气室内被加热后的气体通过输气管直接与发酵液接触。本发明的沼气池进水间免水压，发酵池的产气效率和处理效率高,清洗容易，排污方便，有降低硫化氢、二氧化碳含量的作用。

Description

一种带循环搅拌器的气压式沼气池

技术领域

本发明涉及一种沼气生产设备，尤其适用于农村家庭的小型沼气池。

背景技术

传统农村使用的沼气池都是水压式沼气池，是一种在水压间对沼气池施加压强的水压式沼气池，现在市场上的水压式沼气池有以下五大基本类型：分离浮罩式沼气池、A型沼气池、底层出料式沼气池、自动排渣沼气池、浮罩分离式沼气池，上述的水压式沼气池都是以水压基础的，但水压式沼气池产生沼气和排渣的问题。

水压式沼气池的工作原理是：水压式沼气池是一个由主发酵池（间）和进、出料间（管）相连通的容器，当给主发酵池加料进水至进、出料管下端上沿以下适当位置时，三者水位平齐，此时的液面线称作零压线，这时U形水柱压力表显示在零处。当沼气池产气后，关闭用气开关，这时沼气池气室处于密闭状态，产生的沼气会对气室壁和发酵液面产生压力，把一定体积的发酵液压入出料间和进料管（间），沼气池气室中的液面下降，进、出料间的液面上升，同时U形水柱压力。随着产气量的增加，气室里的液面与进、出料间的液面高度差不断加大，U形水柱的液面差也随之加大。当打开开关用气时，进出料间的发酵液回流入发酵池，其液面下降，发酵池中的液面上升，三者水位差越来越小，这时U形水柱的液面差也越来越小。当沼气用尽时，发酵池和进、出料间三者的液面恢复到同一水平。水压式沼气池有以下优缺点：                                                

体结构受力性能良好，而且充分利用特让的承载能力，所以省工省料，成本比较低。②适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆。③为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池。④沼气池周围都与土壤接触，对池体保温又一定的作用。⑤由于气压反复变化，而且一般在4—16kPa压力之间变化。这对池体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利影响。⑥池内浮渣容易结壳，又难于破碎，所以发酵原料的利用率不高，池容产气率偏低，一般产气率仅为0.15m/m·d左右。⑦对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说，大出料工作比较困难。

国内公开了许多水压式沼气池的相关专利技术，经检索发现，目前的造价低廉的沼气池大多是水压式沼气池，都没配备有效的发酵液搅拌装置，沼气气体产出率不高。

例如【申请号】201210216779.1，【名称】水压浮罩式沼气池，【公开号】：CN102766570A，公开了一种水压浮罩式沼气池，由罩盖、罩壁、导气管构成的罩体，罩在容器内底上，罩壁与容器壁之间具有距离夹层，设有把料液引入罩内的装置，设有控制贮气间罩盖内平面与液面之间高度大于0的装置，设有使罩体自由上下沉浮定位装置，设有排泄渣液装置，进料口高过零压液面，罩壁高度至少等于罩盖内垂直向上横截受力面积乘贮气间最大输出沼气压力除以液面横截罩壁平均面积乘液体密度所得数值。该发明进一步降低了沼气池成本，增大沼气储存量，但是没充分搅拌发酵液，很难提高沼气产出率。

因此现有的水压式沼气池主要存在以下问题：

1、内浮渣容易结壳，又难于破碎，发酵原料的出气率不高。

2、发酵池埋在地下，没有专门的出料设备，大出料工作比较困难。

极少数人在保留水压式沼气池基本结构的基础上，对沼气池进行了进水间免水压改造。

例如【专利号】CN201020185590.7，【名称】循环式沼气发生器，【公告号】：CN201746545U，公开了一种循环式沼气发生器，包括进料口、出料口、发酵池、脱硫器、沼气燃具和导气管，发酵池埋在地下，废料从进料口排入发酵池，发酵池下部安装有潜水泵，潜水泵的出水管与安装在地面的发酵罐连通，发酵罐底部管道设有阀门并与出料口连通，发酵罐顶部安装的管道连通到发酵池顶部，经过初步发酵后的液体从发酵池经潜水泵抽取到发酵罐，发酵罐经过太阳光照射加热，罐内温度升高，发酵罐内的发酵液产气效率迅速提高，但是这种沼气发生器的高温气体只能在发酵液表面跟发酵液发生热交换，产气率仍然不高，有待进一步改善。

因此有必要发明一种免水压的沼气池，既保证原有水压式沼气池的廉价、牢固、进料量大等优点，又能提高出气率和出料量。

发明内容

本发明的目的是克服传统水压式沼气池气体产出率低、出料困难的缺点，提供了一种免水压的带循环搅拌器的气压式沼气池。

本发明气压式沼气池池体分上、下两部分，贮存沼气的集气室设置在地面上，设有沼气净化装置，集气室向下连通发酵池，向上连通沼气燃具；发酵池埋在地下并且与设置在其两边的进料管、出料间彼此连通，出料间设有沉淀池，沼气池内设置循环搅拌器，搅拌器的输料管分别与发酵池、集气室、进料管、出料间连通；集气室还充当沼气池的加热装置，以太阳能为热源，集气室内被加热后的气体通过输气管直接与发酵液接触，沼气净化装置安装在集气室的顶部。

所述的循环搅拌器包括潜水泵和输料管，潜水泵安装在发酵池底，潜水泵通过输料管分别连通到集气室中上部、进料管的进料口和出料间的沉淀池；输料管与集气室、进料管、出料间连通的交界处都分别设有阀门。

所述的潜水泵是可反复装拆的。所述的集气室是一个用比热容为200——500J/kg·℃的金属材料制成的集气、积热罐。集气室底部通过两条管道与发酵池相连通，一条是仅触及发酵池顶部的输料管，管内设有阀门，另一条是伸进发酵液面以下的输气管。集气室和燃具相连通的输气管中装有调压器。

本发明虽然是在水压式沼气池的基础上改造而成的，但是其在进料管不再需高高的水压柱，已经不是水压式沼气池。克服传统水压式沼气池气体产出率低、出料困难的缺点，取得以下进步：

（1）通过通过输料管的引导，发酵池底的发酵液搅拌器被输送往集气室、进料管，最后返回发酵池的顶部，实现发酵液搅拌，结壳破碎，大大提高发酵液的气体产出率。

（2）输送出料间的发酵液，沉淀池短暂停留，废料沉积在沉淀池处，达到轻松出料的目的。

（3）集气室中的气体会在集气室的作用下，间接吸收了太阳能而温度升高，变成高温气体，同时集气室中的气体受热膨胀，大量高温气体沿着输气管进入发酵液里面，持续与发酵液发生热交换，起到加热发酵液的作用，使得发酵液温度得到提高，温度的提高进一步提升发酵液的气体产出率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的带循环搅拌器的气压式沼气池的结构示意图。

图2为本发明的带循环搅拌器的气压式沼气池搅拌过程的发酵液流向图。

图中，1—潜水泵；2—发酵池；3—发酵液面；4—出料间； 5—进料管；6—输料管；7—阀门；8—沉淀池；9—集气室；10—燃具；11—调压器；12—输气管；13—沼气净化装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，是发明的带循环搅拌器的气压式沼气池的结构示意图。

本发明的带循环搅拌器的气压式沼气池，池体分上、下两部分，贮存沼气的集气室9设置在地面上，设有沼气净化装置13，集气室向下连通发酵池2，向上连通沼气燃具10；发酵池2埋在地下并且与设置在其两边的进料管5、出料间4彼此连通，出料间设有沉淀池8，沼气池内设置循环搅拌器。

循环搅拌器包括潜水泵1和输料管6，潜水泵安装在发酵池2底下，潜水泵通过输料管6分别连通到集气室9中上部、进料管5的进料口和出料间4的沉淀池；输料管与集气室、进料管、出料间连通的交界处都分别设有阀门7。潜水泵1是可反复装拆的，可根据需要变动潜水泵在发酵池底的位置。集气室9是一个用钢板制成的集气、积热罐。集气室底部通过两条管道与发酵池相连通，一条是仅触及发酵池2顶部的输料管6，管内设有阀门；另一条是伸进发酵液面3以下的输气管12。沼气净化装置13是能除去沼气中二氧化碳和硫化氢的净化装置，安装在集气室的顶部。集气室和燃具相连通的输气管12中装有调压器11。

当沼气池产气时，关闭与集气室9相通的各处阀门7，这时沼气池的集气室处于密闭状态，产生的沼气通过集气室下部的输气管12进入集气室，同时产生的沼气会对发酵液面产生压力，把一定体积的发酵液从输气管12压入出料间4和进料管5，输气管12的液面下降，进、出料间的液面上升，形成U形液面差。随着产气量的增加，液面高度差不断加大，U形液面差也随之加大。

集气室中的气体，间接吸收了太阳能而温度升高，变成高温气体，蕴含了大量的能量，提高了沼气中硫化氢和二氧化碳的化学活性，使其更加容易被除去；同时集气室中的气体受热膨胀，大量高温气体沿着输气管进入发酵液里面，持续与发酵液发生热交换，起到加热发酵液的作用；当打开燃具开关用气时，沼气首先经过净化装置13净化，除去硫化氢和二氧化碳，再被输送到燃具10使用。

随着集气室9内的沼气被燃烧消耗，室内气压下降，进出、料间的发酵液回流入发酵池2，其液面下降，输气管12中的液面上升，这时U形液面差变成凸形液面差，最终消失，表明集气室内的沼气基本消耗完毕，但是由于输气管12液面上升，集气室内的气压仍然不低于一个大气压；这时候就可以启动循环搅拌器了，经过搅拌后，发酵液产气速度大幅度提升，发酵池内的沼气增多，沼气又向集气瓶移动。

参见图2，是本发明的带循环搅拌器的气压式沼气池搅拌过程的发酵液流向图。

打开输料管中的全部阀门，启动潜水泵1把底层发酵液输送往集气室9、进料管5，出料间4等特定区域，底层发酵液分为三个方向移动：

1、沿着向左边的输料管6，落入进料管5，达到发酵液表面。

2、沿着向右边的输料管，落入出料间的沉淀池8，沉淀池短暂停留，沿着出料间落回发酵液表面，而其中的废料在沉淀池的中沉积下来，等待清理。

3.向上进入集气室9，在室内与相对高温的气体混合，完成热交换，再经过集气室的输料管落回发酵液表面，间接地提高了发酵液的温度，更有利于发酵液产出甲烷。

无论底层发酵液走的是哪条途径，发酵液中的结壳都会在流动过程、下落过程中被冲散，从而加快发酵液的产气速度。底层发酵液的三个移动过程，相辅相成，实现了发酵液的搅拌、升温改善了发酵液的产气环境，极大提高气体产出率，废料被留在沉淀池更加有利于出料。本发明克服传统水压式沼气池气体产出率低、出料困难的缺点，取得了显著的技术进步。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种带循环搅拌器的气压式沼气池，池体分上、下两部分，贮存沼气的集气室（9）设置在地面上，设有沼气净化装置（13），集气室向下连通发酵池（2），向上连通沼气燃具（10）；发酵池（2）埋在地下并且与设置在其两边的进料管（5）、出料间（4）彼此连通，出料间设有沉淀池（8），其特征在于：沼气池内设置循环搅拌器，搅拌器的输料管（6）分别与发酵池（2）、集气室（9）、进料管（5）、出料间（4）连通；集气室还充当沼气池的加热装置，以太阳能为热源，集气室内被加热后的气体通过输气管（12）直接与发酵液接触，沼气净化装置（13）安装在集气室的顶部。

2.根据权利要求1所述的带循环搅拌器的气压式沼气池，其特征在于：所述的循环搅拌器包括潜水泵（1）和输料管（6），潜水泵安装在发酵池（2）底，潜水泵通过输料管（6）分别连通到集气室（9）中上部、进料管（5）的进料口和出料间（4）的沉淀池；输料管与集气室、进料管、出料间连通的交界处都分别设有阀门（7）。

3.根据权利要求2所述的带循环搅拌器的气压式沼气池，其特征在于：所述的潜水泵（1）是可反复装拆的。

4.根据权利要求1所述的带带循环搅拌器的气压式沼气池，其特征在于：所述的集气室（9）是一个用比热容为200——500J/kg·℃的金属材料制成的集气、积热罐。

5.根据权利要求1或4所述的带循环搅拌器的气压式沼气池，其特征在于：集气室底部通过两条管道与发酵池相连通，一条是仅触及发酵池（2）顶部的输料管（6），管内设有阀门，另一条是伸进发酵液面（3）以下的输气管（12）。

6.根据权利要求1所述的带循环搅拌器的气压式沼气池，其特征在于：集气室和燃具相连通的输气管（12）中装有调压器（11）。

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