CN104593246B - 二级联动多区域流动搅拌的发酵系统发酵产生甲烷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了二级联动多区域流动搅拌的发酵系统发酵产生甲烷的方法，其步骤在于：一级发酵系统内发酵产生沼气并积聚于进出料筒的侧壁与相邻的挡气板或者相邻的挡气板之间形成的发酵区内，第一导水管和第二导水管中沼液液面的上升，并单向流入二级发酵管道内；二级发酵系统内发酵产生沼气并积聚于二级进/出料管侧壁与相邻的挡气板之间或者相邻的挡气板之间形成的发酵区内，挤压二级发酵管道内的沼液通过进料管排水管和出料管排水管流入水压间内；使用一级发酵管道内存储的沼气时，水压间内存储的沼液通过第三导水管和第四导水管流入一级发酵管道中。

Description

二级联动多区域流动搅拌的发酵系统发酵产生甲烷的方法
技术领域
本发明涉及一种沼气发酵系统，特别涉及多级沼气发酵系统。
背景技术
沼气，化学名；甲烷，顾名思义就是沼泽里的气体；随着中国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。
现有的多种沼气依然存在发酵效率低下，沼液对流效果差，发酵原料利用率低等诸多问题，阻碍了，沼气池的大范围推广以及应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有沼气的发酵效率低下，沼气对流效果差，发酵路线短，以及发酵原料利用率低等问题。
为解决现有技术中存在的问题，本发明采用的技术方案是。
二级联动多区域流动搅拌的发酵系统，其包括一级发酵系统和二级发酵系统，二级发酵系统的安装位置高于一级发酵系统，一级发酵系统和二级发酵系统之间通过导水管连接；
一级发酵系统其包括一级发酵管道、进出料筒，进出料桶插入一级发酵管道上设置的与之相匹配的开口，进出料筒内设置有一延伸至一级发酵管道底部并且将一级发酵管道分隔的隔板，进出料筒被分隔成一级进料筒和一级出料筒，进出料筒的侧壁延伸至一级发酵管道的沼液液面以下位置；一级发酵管道内设置有多个挡气板，进出料筒的侧壁与相邻的挡气板或者相邻的挡气板之间形成一个发酵区，一级发酵管道内的每个发酵区上都连接有独立的导气管；
二级发酵系统，其包括二级发酵管道、二级进料管、二级出料管、水压间，二级发酵管道两端侧分别连接二级进料管和二级出料管，二级进料管和二级出料管插入二级发酵管道内，二级进料管的侧壁和二级出料管的侧壁深入二级发酵管道的沼液液面以下，水压间放置于二级发酵管道的上部，水压间与二级进料管之间连接有水平放置的进料管排水管，水压间与二级出料管之间连接有水平放置的出料管排水管；二级发酵管道内设置有位于多个位于二级进料管和二级出料管之间的挡气板，二级进/出料管侧壁与相邻的挡气板之间形成一个发酵区或者相邻的挡气板之间形成一个发酵区，二级发酵管道的每个发酵区上都连接有独立的导气管；
一级发酵管道与二级进料管之间连接有第一导水管，一级发酵管道与二级出料管之间连接有第二导水管，第一导水管和第二导水管上设置有控制一级发酵管道内的沼液单向流入二级发酵管道的单向阀；水压间侧面与一级发酵管道之间连接有第三导水管，第三导水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀。
进一步改进的方案。
上述的一级发酵管道为环形发酵管道，二级发酵管道由剖面为圆形、矩形、椭圆形等几何形状沿直线方向拉伸获得的实体。
进一步改进的方案。
在第一导水管和第二导水管与二级进料管和二级出料管的连接位置处设置有弧形的挡板。
进一步改进的方案。
水压间的上还设置有与一级发酵管道连接第四导水管，第四导水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀。
进一步改进的方案。
进出料筒顶部所在的水平面距离地面的高度H1应当大于二级发酵系统的水压间的最高点所在的水平面；一级发酵管道顶部连接有导气柱，导气柱的顶部连接有导气管，导气柱顶部所在的水平面距离地面的高度H2应当大于或者等于H1。
进一步改进的方案。
水压间顶部采用密封结构，防止杂物落入水压间中，并且水压间顶部连接有与大气相通的排气管，保证水压间内气压与外界大气压一致。
二级联动多区域流动搅拌的发酵系统发酵产生甲烷的方法，其步骤在于：
A、将发酵原料倒入一级发酵系统的进料筒中以及倒入二级发酵系统的二级进料管内；
B、一级发酵系统内发酵产生沼气并积聚于进出料筒的侧壁与相邻的挡气板或者相邻的挡气板之间形成的发酵区内，挤压一级发酵管道内的沼液流向第一导水管和第二导水管，随着第一导水管和第二导水管中沼液液面的上升，并单向流入二级发酵管道内；
C、二级发酵系统内发酵产生沼气并积聚于二级进/出料管侧壁与相邻的挡气板之间或者相邻的挡气板之间形成的发酵区内，挤压二级发酵管道内的沼液通过进料管排水管和出料管排水管流入水压间内；
D、使用一级发酵管道内存储的沼气时，水压间内存储的沼液通过第三导水管和第四导水管流入一级发酵管道中；
E、使用二级发酵管道内存储的沼气时，水压间内存储的沼液通过进料管排水管和出料管排水管回流至二级发酵管道内；
F、如此反复的产生沼气以及使用沼气。
本发明相对于现有技术取得的进步和优点在于：一级发酵系统采用的环形发酵管道，发酵路线长，一级发酵系统与二级发酵系统的同步发酵促进沼液在系统内的循环流动，有效的促进沼液的搅拌，并带动菌种的均匀分布，提高系统内的发酵效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的立体结构示意图。
图3为本发明的一级发酵系统的结构示意图。
图4为本发明的一级发酵系统的进出料筒结构示意图。
图5为本发明的一级发酵系统的导气管结构示意图。
图6为本发明的二级发酵系统的结构示意图。
图7为本发明的二级发酵系统的结构示意图。
图中标示为：
10、一级发酵系统；12、进出料筒；122、一级进料筒；124、一级出料筒；126、隔板；111、一级第一发酵区；112、一级第二发酵区；113、一级第三发酵区；114、一级第四发酵区；115、一级第五发酵区；13、一级第一挡气板；14、一级第二挡气板；15、一级第三挡气板；16、一级第四挡气板；17、导气柱；18、导气管。
22、第一导水管；24、第二导水管。
32、第三导水管；34、第四导水管。
40、二级发酵系统；41、二级发酵管道；42、二级进料管；43、二级挡气板；44、二级出料管；45、挡板。
50、水压间；52、进料管排水管；54、出料管排水管；56、排气管。
60、支架。
70、布菌装置；72、排水管；74、布菌管道；76、布菌孔。
具体实施方式
下面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做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
如图1-7所示，二级联动多区域流动搅拌的发酵系统，其包括一级发酵系统10、二级发酵系统40，二级发酵系统40底部设置有支架60，使得二级发酵系统40所在的位置高于一级发酵系统10，其基本原理在于，一级发酵系统10内发酵产生沼气时，一级发酵系统10内的沼气在沼气气压作用下挤压至二级发酵系统40内，二级发酵系统40内发酵产生沼气时，占据二级发酵系统40内的空间并挤压二级发酵系统内的沼液流向位于二级发酵系统顶部的水压间内；使用一级发酵系统10内存储的沼气时，一级发酵系统内的沼气气压下降，使得二级发酵系统顶部水压间内的沼液回流至一级发酵系统内，或者使用二级发酵系统40内存储的沼气时，二级发酵系统顶部水压间内的沼液回流至二级发酵系统内，从而完成整个系统内的沼液循环流动；本发明的发酵原料优先选择动物粪便，二级发酵管道内可以插入一定量的秸秆等。
如图1、2、3、4所示，一级发酵系统10，其包括一级发酵管道、进出料筒12，一级发酵管道上设置有与进出料筒12相对应的开口，进出料桶12插入一级发酵管道内，进出料筒12内设置有一延伸至一级发酵管道底部并且将一级发酵管道分隔的隔板126，进出料筒12被分隔成一级进料筒122和一级出料筒124；进出料筒12的侧壁延伸至一级发酵管道的沼液液面以下位置，作为进料管挡气板和出料管挡气板，从而取代了现有的进料管挡气板和出料管挡气板，不仅降低了一级发酵系统的生产难度，并且更加有利于进料和出料；为保证容易进料以及方便出料，进出料筒12延伸至一级发酵管道内的侧壁在竖直方向上的投影长度小于一级发酵管道内高度的三分之二。
如图1、2、3所示，一级发酵管道为圆环形，其发酵路线长，发酵原料进入可以保证充分发酵，并且圆环形发酵管道更加便于系统内的沼液流动，从而提高系统的发酵效率。
如图1、2、6、7所示，二级发酵系统40，其包括二级发酵管道41、二级进料管42、二级出料管44、水压间50，二级发酵管道41由剖面为圆形、矩形、椭圆形等几何形状沿直线方向拉伸获得的实体，二级发酵管道41两端侧分别连接二级进料管42和二级出料管44，二级进料管42和二级出料管44插入二级发酵管道41内，二级进料管42的侧壁和二级出料管44的侧壁深入二级发酵管道的沼液液面以下，从而代替现有的进料管挡气板和出料管挡气板，其不仅降低了生产难度，并且更加方便进料和出料；水压间50放置于二级发酵管道41的上部，水压间50与二级进料管42之间连接有水平放置的进料管排水管52，水压间50与二级出料管44之间连接有水平放置的出料管排水管54；二级发酵管道41内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道41内的空间并将二级发酵管道41内的沼液通过进料管排水管52和出料管排水管54挤压流入水压间50内。
水压间50顶部采用密封结构，防止杂物落入水压间50中，并且水压间50顶部连接有与大气相通的排气管56，保证水压间50内气压与外界大气压一致。
一级发酵系统10与二级发酵系统40之间通过导水管道连接，具体的，一级发酵管道上设置有与二级发酵管道41的二级进料管42相连接的第一导水管22，二级发酵系统40的水压间50与一级发酵管道之间连接有第三导水管32，为控制沼液在整个发酵系统内的循环流动，第一导水管22上设置有控制一级发酵管道内的沼液单向流入二级发酵管道内的单向阀，第三导水管32上设置有控制水压间50内的沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀；为提高整个发酵系统内的沼液循环流动，促进菌种均匀分布，一级发酵管道上还可以设置有与二级发酵管道41的二级出料管44相连接的第二导水管24，同样的，第二导水管24上设置有控制一级发酵管道内的沼液单向流入二级发酵管道内的单向阀，水压间50的两个侧面分别连接第三导水管32和第四导水管34，第四导水管34上设置有控制水压间50内的沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀；优选地，第一导水管22和第二导水管24顶部最低点所在的水平面低于第三导水管32和第四导水管34与水压间连接位置最低点所在的水平面。
由于二级发酵系统的二级进料管需要进料以及二级出料管需要出料，为防止二级发酵系统在进料过程中将发酵原料落入第一导水管22内造成阻塞，以及防止二级发酵系统在出料过程中将沼渣落入第二导水管24内造成阻塞，如图6、7所示，在第一导水管22和第二导水管与二级进料管42和二级出料管44的连接位置处设置有弧形的挡板45；当一级发酵系统10内的沼液流入二级进料管中时，有利于促进二级进料管中的发酵原料深入二级发酵管道中。
由于一级发酵管道所在的位置低于二级发酵管道，为防止一级发酵管道内发酵产生沼气过程中，将一级发酵管道内的沼液通过进出料筒溢出。如图4所示，进出料筒顶部所在的水平面距离地面的高度H1应当大于二级发酵系统的水压间50的最高点所在的水平面；同时，一级发酵管道上内积聚的沼气需通过导气管18排出，为防止导气管内进入沼液造成阻塞，导气管18与一级发酵管道之间连接有导气柱17，导气柱17顶部所在的水平面距离地面的高度H2应当大于或者等于H1。
现有的沼气发酵系统存在多种弊端，例如，沼液流动性差导致沼液上层结壳，并且由于沼液对流效果不明显造成发酵系统内的菌种分布不均匀，降低整个发酵系统的产气率，为解决上述多种问题，本发明设计了多种促进沼液对流搅拌的装置，通过促进沼液的对流搅拌，解决菌种分布不均匀以及解决结壳问题。
一级发酵系统10促进沼液流动，带动菌种均匀分布的实施例。
一级发酵管道内设置有多个挡气板，分别为一级第一挡气板13、一级第二挡气板14、一级第三挡气板15、一级第四挡气板16，进出料筒12的侧壁与相邻的挡气板或者相邻的挡气板之间形成一个发酵区，具体地，进出料筒12的侧壁与一级第一挡气板13之间形成一级第一发酵区111，一级第一挡气板13与一级第二挡气板14之间形成一级第二发酵区112，一级第二挡气板14与一级第三挡气板15之间形成一级第三发酵区113，一级第三挡气板15与一级第四挡气板16之间形成一级第四发酵区114，一级第四挡气板16与进出料筒12的侧壁形成一级第五发酵区。
设置于一级发酵管道内的多个挡气板在竖直方向上的投影长度小于进出料筒12深入一级发酵管道内的侧壁在竖直方向上的投影长度，一级发酵管道内发酵产生沼气时，产生的沼气会在各个发酵区内积聚，产生的沼气占据一级发酵管道内的空间，并将一级发酵管道内存储的沼液挤压至二级发酵系统内，一级发酵管道的发酵区内产生沼气过程中，会挤压该发酵区内的沼液流向相邻的发酵区，从而促进了沼液在一级发酵管道内的流动搅拌；由于发酵原料、菌种等分布不均匀，使得一级发酵管道内的各个发酵区产气率不同，当某一发酵区内首先收集满沼气时，该发酵区内继续产生的沼气将会流入相邻的未收集满的发酵区中，直至一级发酵区内的各个发酵区都收集满沼气，并实现各个发酵区相互连通；通过设置多个发酵区，利用各个发酵区内的沼气气压作用，促进了一级发酵管道内的沼液流动，通过沼液的流动促进了菌种的均匀分布。
设置于一级发酵管道内的多个挡气板在竖直方向上的投影长度大于或者等于进出料筒12深入一级发酵管道内的侧壁在竖直方向上的投影长度，如果靠近进出料筒12的发酵区，即一级第一发酵区111、一级第五发酵区115首先收集满沼气时，继续发酵产生的沼气不能通过挡气板底部流入相邻的发酵中，只能通过进出料筒12的侧壁流入发酵系统外部，从而不能有效的理由一级发酵管道内的沼气存储空间；但是，其依然可以实现促进沼液流动，并带动菌种的均匀分布。
一级发酵管道内设置多个发酵区，是利用积聚的沼气产生的气压促进沼液流动，所以在一级发酵管道的各个发酵区顶部都应当设置有独立的导气管，并且相互不连通，保证各个发酵区的独立，同样地，为保证导气管被堵塞，导气管与一级发酵管道之间连接有导气柱。
二级发酵系统40促进沼液流动，带动菌种均匀分布的实施例。
第一种方案。
进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，出料管排水管上设置有控制二级出料管内沼液单向流入水压间的单向阀。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管和二级出料管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管和二级出料管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级进料管和二级出料管中沼液液面上升至进料管排水管和出料管排水管最低点时，在单向阀的控制下，二级出料管中的沼液单向流入水压间中，并将二级出料管附近富含菌种的沼液带入水压间50中，随着二级发酵管道内沼气的增多，二级发酵管道内沼液流入水压间的体积越大，水压间内沼液液面不断上升；通过设置于二级发酵管道上的导气管，将二级发酵管道内存储的沼气向外部输出时，二级发酵管道内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过进料管排水管单向流入二级进料管中，并将富含菌种的沼液带入二级进料管中，促进菌种的均匀分布，并且水压间中存储的沼液回流过程中，有利于促进发酵原料流入发酵系统内，达到促进进料的效果。
第二种方案。
进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，出料管排水管与水压间的连接位置高于进料管排水管与水压间连接位置。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管和二级出料管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管和二级出料管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级进料管和二级出料管中沼液液面上升至进料管排水管和出料管排水管最低点时，在进料管排水管的单向阀控制下，二级发酵管道内的沼液只能通过出料管排水管流入水压间中，二级发酵管道内的沼气量越大，流入水压间中的沼液越多；使用二级发酵管道中存储的沼气时，二级发酵管道中沼气体积减小，水压间中存储的沼液通过出料管排水管回流至二级发酵管道中并且水压间中存储的沼液还可以通过进料管排水管单向流入二级进料管中，将富含菌种的沼液带入二级进料管中，促进菌种的均匀分布；由于出料管排水管的位置高于进料管排水管，水压间中存储的沼液大部分通过进料管排水管单向流入二级进料管中，并且可以促进二级进料管中的发酵原料流入二级发酵系统内部。
第三种方案。
二级发酵管道41内设置有位于多个位于二级进料管和二级出料管之间的挡气板43，挡气板43在竖直方向上的投影长度小于二级进料管侧壁和二级出料管侧壁在竖直方向上的投影长度，二级进/出料管侧壁与相邻的挡气板43之间形成一个发酵区或者相邻的挡气板43之间形成一个发酵区，二级发酵管道的每个发酵区上都连接有独立的导气管（图中没有示出）。
为保证二级发酵管道的进料和出料的方便，二级进料管侧壁和二级出料管侧壁深入二级发酵管道内的部分在竖直方向上的投影长度小于二级发酵管道内腔高度的三分之二。
二级发酵管道中发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，二级发酵管道内的沼液通过进料管排水管和出料管排水管流入水压间中，沼气积聚于发酵管道内的各个发酵区中，沼气占据各个发酵区内的空间，并将发酵区内的沼液挤压至相邻的发酵区中，促进沼液的对流搅拌；由于发酵原料、菌种等分布不均匀，造成二级发酵管道内各个发酵区的发酵效率不同，当某一发酵区首先收集满沼气时，该发酵区内继续发酵产生的沼气将通过挡气板底部流入相邻的未积满的发酵区内，直至各个发酵区中都收集满沼气，并实现各个发酵区的相互连通，二级发酵管道内存储的沼气达到二级进料管侧壁和二级出料管侧壁之间的空间最大容量时，二级发酵管道内继续发酵产生的沼气通过二级进料管侧壁和二级出料管侧壁底部流入发酵系统外部。
使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道中存储的沼气体积减小，水压间中存储的沼液通过进料管排水管和出料管排水管回流至发酵管道中，为保证二级进料管附近的发酵原料流入水压间中，可以在进料管排水管上设置一控制水压间中沼液单向流入二级进料管的单向阀。
第四种方案。
二级发酵系统40还包括布菌装置70，布菌装置70由排水管72、布菌管道74和布菌孔76组成，布菌装置的排水管上端连接水压间，下端连接布菌管道74，布菌管道74沿二级发酵管道41内延伸，布菌管道74上阵列有多个间隔的布菌孔76。
优选地，布菌装置的布菌管道74安装位置低于二级发酵管道内的挡气板43并高于二级进/出料管的侧壁底部，为防止布菌装置的布菌孔发生阻塞，布菌孔采用上下贯彻布菌管道，通过沼液的流动防止布菌孔阻塞。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液通过布菌装置的排水管、进料管排水管和出料管排水管流入水压间中，沼液流动性强，有效的促进菌种均匀分布；使用二级发酵管道内存储的沼气时，水压间中存储的沼液通过布菌装置的排水管、进料管排水管和出料管排水管回流至二级发酵管道内。
第三种方案与第四种方案结合使用时，为提高二级发酵系统的沼液流动性，布菌管道74与水压间50之间连接有多个布菌装置的排水管72，优选地，布菌装置的排水管分布于二级发酵管道内的各个发酵区中。
第五种方案。
在第三种和第四种方案的基础上进行改进，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，出料管排水管上设置有控制二级出料管内沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管深入水压间内，并且布菌装置的排水管顶部最低点所在水平面高于进料管排水管和出料管排水管最高点所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管和布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管和布菌装置中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级进料管、二级出料管中沼液液面上升至进料管排水管和出料管排水管最低点时，在单向阀的控制下，二级出料管中的沼液单向流入水压间中，并将二级出料管附近富含菌种的沼液带入水压间50中，水压间50中的沼液液面逐步上升并达到布菌装置的排水管上端的最低点时，二级发酵管道41内的沼液再通过布菌装置的排水管流入水压间50内；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内存储的沼气量减小，气压降低，水压间内存储的沼液首先可以通过布菌装置的排水管回流至二级发酵管道以及可以通过进料管排水管单向回流至二级进料管中，待水压间内存储的沼液液面低于布菌装置的排水管上端的最低点时，水压间内存储的沼液只能通过进料管排水管单向回流至二级进料管中，并将富含菌种的沼液带入二级进料管，并促进进料，促进菌种的均匀分布，提高整个系统的发酵效率。
第六种方案。
在第三种和第四种方案的基础上进行改进，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，进料管排水管与水压间连接位置位于水压间的最低位置，出料管排水管最低点所在的水平面高于布菌装置的排水管顶部所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管和布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管和布菌装置中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道中的沼液液面达到布菌装置排水管顶部的最低点位置时，二级发酵管道中的沼液首先通过布菌装置的排水管流入水压间中，水压间中的沼液液面逐步上升并达到出料管排水管最低位置时，二级发酵管道内的沼液再通过出料管排水管流入水压间中；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内沼气体积下降，水压间内存储的沼液通过出料管排水管，布菌装置的排水管以及进料管排水管回流至二级发酵管道内，当水压间内存储的沼液液面低于出料管排水管最低点时，水压间内存储的沼液通过布菌装置的排水管回流以及通过进料管排水管单向回流至二级发酵管道内，水压间内存储的沼液液面继续下降至布菌装置的排水管最低点位置，水压间内存储的沼液液面只能通过进料管排水管单向回流至二级发酵管道内，完成沼液的循环流动，促进菌种的均匀分布。
第七种方案。
在第三种和第四种方案的基础上进行改进，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，进料管排水管最低点所在的水平面高于出料管排水管最高点所在的水平面，布菌装置的排水管顶部连接水压间的底部，即布菌装置的排水管顶部连接水压间的最低位置。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管和布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管和布菌装置中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道中的沼液液面达到布菌装置排水管顶部的最低点位置时，二级发酵管道中的沼液首先通过布菌装置的排水管流入水压间中，水压间中存储的沼液液面上升至出料管排水管最低点位置时，二级发酵管道内沼液再通过出料管排水管流入水压间中，随着二级发酵管道内沼气的量逐步增加，水压间内存储的沼液液面不断上升，当二级发酵管道内沼气存储量超过最大容纳量时，多余的沼气从二级进料管底部侧壁和二级出料管底部侧壁流出发酵系统外；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过进料管排水管单向回流至二级进料管中以及通过布菌装置的排水管、出料管排水管回流至二级发酵管道内，水压间内沼液液面下降至进料管排水管最低点时，水压间内存储的沼液通过出料管排水管和布菌装置的排水管回流至二级发酵管道中，当水压间内存储的沼液液面低于出料管排水管最低位置时，水压间内存储的沼液只能通过布菌装置的排水管回流至发酵管道内。
第八种方案。
在第三种和第四种方案的基础上进行改进，舍弃水压间50与二级进料管之间的进料管排水管，出料管排水管上设置有控制二级出料管中的沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管上设置有控制水压间内中的沼液单向流入二级发酵管道内的单向阀，布菌装置的排水管顶部连接水压间50的最低位置，出料管排水管最低点所在的水平面高于水压间50最低点所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管和布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管和布菌装置中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内的沼液液面达到出料管排水管最低点所在的水平面时，在单向阀的控制下，二级发酵管道内沼液通过出料管排水管单向流入水压间中，随着二级发酵管道沼气量的增加，水压间内沼液液面逐步上升；使用二级发酵管道内存储的沼气，二级发酵管道内沼气存储量减小，水压间内存储的沼液通过布菌装置的排水管单向回流至二级发酵管道中，完成沼液的循环流动；由于出料管附近的沼液含菌量丰富，水压间内存储的沼液单向流入二级发酵管道内中时，将富含菌种的沼液带入二级发酵管道内，促进菌种的均匀分布。
第九种方案。
在第三种方案的基础上进行改进，舍弃水压间50与二级进料管之间的进料管排水管，出料管排水管上设置有控制二级出料管中的沼液单向流入水压间的单向阀，第一导水管22与二级进料管连接位置最低点所在的水平面低于水压间最低点所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内沼液通过出料管排水管单向流入水压间中，二级发酵管道内存储的沼气量增大，二级发酵管道内沼液流入水压间的体积越大；当使用一级发酵管道内存储的沼气时，一级发酵管道内存储的沼气气压下降，二级发酵系统的水压间50中存储的沼液通过第三导水管或者第四导水管流入一级发酵系统内，补充一级发酵系统内减小的空间；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内沼气气压下降，二级发酵管道的沼液液面下降并低于水压间中存储的沼液液面时，在水压的作用下，水压间50中存储的沼液通过第三导水管流入一级发酵系统内并推动一级发酵系统内的沼液流入二级发酵系统中，促使水压间50中沼液液面与二级发酵系统内沼液液面一致。
优选地，第二导水管24与二级出料管连接位置最低点所在的水平面高于第一导水管22与二级进料管连接位置最低点所在的水平面；一级发酵系统内发酵产生沼气时，首先将排出的沼液通过第一导水管流入二级进料管中，促进二级进料管中的发酵原料流入二级发酵系统内，待二级发酵系统内沼液液面达到第二导水管与二级出料管连接位置的最低点时，一级发酵系统内的沼液才可以通过第一导水管和第二导水管流入二级发酵系统内；整个发酵系统内，沼液的循环流动搅拌性强，有效促进菌种均匀分布。
第十种方案。
将第九种方案与第四种方案相结合，布菌装置的排水管上设置有控制二级发酵管道内的沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管顶部所在的水平面低于出料管排水管最低点所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内沼液首先通过布菌装置的排水管单向流入水压间50中，待水压间中存储的沼液液面达到出料管排水管最低点所在的水平面时，二级发酵管道内沼液再通过出料管排水管单向流入水压间50中，随着二级发酵管道内的沼气量增大，二级发酵管道内沼液流入水压间中的体积越大，水压间中的沼液液面不断上升；当使用一级发酵管道内存储的沼气时，一级发酵管道内存储的沼气气压下降，二级发酵系统的水压间50中存储的沼液通过第三导水管或者第四导水管流入一级发酵系统内，补充一级发酵系统内减小的空间；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内沼气气压下降，二级发酵管道的沼液液面下降并低于水压间中存储的沼液液面时，在水压的作用下，水压间50中存储的沼液通过第三导水管流入一级发酵系统内并推动一级发酵系统内的沼液流入二级发酵系统中，促使水压间50中沼液液面与二级发酵系统内沼液液面一致。
第十一种方案。
在第三种方案和第四种方案的基础上进行改进，舍弃进料管排水管和出料管排水管，布菌装置的排水管上设置有控制二级发酵管道内的沼液单向流入水压间的单向阀，第一导水管22与二级进料管连接位置最低点所在的水平面低于水压间最低点所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内沼液通过布菌装置的排水管单向流入水压间50中，带动二级发酵系统内的沼液流动搅拌，并促进布菌，二级发酵管道内沼气存储量增大，二级发酵管道通过布菌装置的排水管流入水压间的沼液体积越大；当使用一级发酵管道内存储的沼气时，一级发酵管道内存储的沼气气压下降，二级发酵系统的水压间50中存储的沼液通过第三导水管或者第四导水管流入一级发酵系统内，补充一级发酵系统内减小的空间；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内沼气气压下降，二级发酵管道的沼液液面下降并低于水压间中存储的沼液液面时，在水压的作用下，水压间50中存储的沼液通过第三导水管流入一级发酵系统内并推动一级发酵系统内的沼液流入二级发酵系统中，促使水压间50中沼液液面与二级发酵系统内沼液液面一致；从而实现整个发酵系统内的沼液循环流动搅拌，促进进料，并带动菌种的均匀分布。
第十二种方案。
在第三种方案和第四种方案的基础上进行改进，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，出料管排水管上设置有控制二级出料管内沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级发酵管道的单向阀。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内的沼液通过出料管排水管单向流入水压间中，二级发酵管道内的沼气量越大，水压间中的沼液液面也不断上升；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过进料管排水管单向回流至二级进料管中以及通过布菌装置的排水管单向回流至二级发酵管道内；由于出料管排水管附近的沼液含菌量丰富，水压间中存储的沼液回流过程中，可以有效的促进菌种均匀分布，并且流入二级进料管中的沼液可以促进进料，从而提高二级发酵系统内的沼液循环流动搅拌。
当进料管排水管最低点所在的水平面低于布菌装置的排水管顶部所在的水平面时，水压间中存储的沼液回流至二级发酵管道中，首先通过进料管排水管和布菌装置的排水管单向回流至二级发酵管道内，待水压间中存储的沼液液面低于布菌装置的排水管顶部最低点时，水压间中存储的沼液只能通过进料管排水管单向回流至二级进料管中；其侧重于促进进料，通过流动的沼液带动二级进料管附近的发酵原料流入二级发酵管道中，提高二级发酵系统的发酵效率。
当进料管排水管最低点所在的水平面高于布菌装置的排水管顶部所在的水平面时，水压间中存储的沼液回流至二级发酵管道中，首先通过进料管排水管和布菌装置的排水管单向回流至二级发酵管道内，待水压间中存储的沼液液面低于进料管排水管最低点位置时，水压间中存储的沼液只能通过布菌装置的排水管单向回流至二级发酵管道内；其侧重于促进菌种的均匀分布，布菌装置的布菌管道延伸至二级发酵管道中，通过布菌装置可以将富含菌种的沼液带入二级发酵管道内，提高二级发酵管道内的发酵效率。
第十三种方案。
在第三种方案和第四种方案的基础上进行改进，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀，出料管排水管上设置有控制二级出料管内沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管上设置有控制二级发酵管道内的沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管顶部所在的水平面高于出料管排水管最低点所在的水平面。
二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管中的沼液液面上升，如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低，二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中，直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内的沼液首先通过出料管排水管单向流入水压间中，待水压间中沼液液面上升至布菌装置的排水管顶部最低位置时，二级发酵管道内的沼液才可以通过布菌装置的排水管单向流入水压间内；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内的沼气气压下降，水压间内存储的沼气通过进料管排水管单向回流至二级进料管内，并将富含菌种的沼液带入二级进料管内了，流动的沼液还可以促进二级进料管内的发酵原料深入二级发酵管道内，提高二级发酵系统的发酵效率。
第十四种方案。
在第三种方案和第四种方案的基础上进行改进，舍去第一导水管和第二导水管并舍去进料管排水管和出料管排水管，第三导水管上设置有控制一级发酵管道内沼液单向流入二级发酵系统的水压间的单向阀，第四导水管上设置有控制二级发酵系统的水压间中沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀。
一级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据一级发酵管道内的空间，并将一级发酵管道内的沼液通过第三导水管挤压至水压间内；二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管中的沼液液面上升；随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大，二级发酵管道内的沼气液面达到布菌装置的排水管顶部最低位置时，二级发酵管道内的沼液通过布菌装置的排水管流入水压间内；使用一级发酵管道内存储的沼气时，一级发酵管道内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过第四导水管单向回流至一级发酵管道中并补充一级发酵管道内减少的沼气空间；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过布菌装置的排水管回流至二级发酵管道内；完成沼液的循环流动，带动菌种的均匀分布。
第十五中方案。
在第三种方案和第四种方案的基础上进行改进，舍去第三导水管和第四导水管并舍去进料管排水管，出料管排水管上设置有控制二级发酵管道内沼液单向流入水压间的单向阀，布菌装置的排水管上设置有控制水压间内沼液单向流入二级发酵管道的单向阀，第一导水管上设置有控制一级发酵管道中沼液单向流入二级进料管的单向阀，第二导水管上设置有控制二级出料管中沼液单向流入一级发酵管道的单向阀；第一导水管和第二导水管顶部最低点所在的水平面低于水压间最低点所在的水平面。
一级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据一级发酵管道内的空间，并将一级发酵管道内的沼液通过第一导水管挤压至二级进料管内；二级发酵管道内发酵产生沼气时，沼气占据二级发酵管道内的空间，并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管，随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大，二级进料管、二级出料管、布菌装置的排水管中的沼液液面上升，并通过出料管排水管单向流入水压间内；使用一级发酵管道内存储的沼气时，一级发酵管道内的沼气气压下降，二级出料管中的沼液通过第二导水管单向流入一级发酵管道中，补充一级发酵管道内减少的沼气空间；使用二级发酵管道内存储的沼气时，二级发酵管道内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过布菌装置的排水管单向回流至二级发酵管道内，补充二级发酵管道内的减小的沼气空间，从而完成沼液的循环流动搅拌，并促进菌种的均匀分布。
本发明的一级发酵管道和二级发酵管道均可以采用混泥土浇筑或者玻璃钢材料制成或者采用PVC管道制成，第一、第二、第三、第四导水管优选采用PVC管道或者玻璃钢管道。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限定于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.二级联动多区域流动搅拌的发酵系统发酵产生甲烷的方法，其步骤在于：
A、将发酵原料倒入一级发酵系统的进料筒中以及倒入二级发酵系统的二级进料管内；
B、一级发酵系统内发酵产生沼气并积聚于进出料筒的侧壁与相邻的挡气板或者相邻的挡气板之间形成的发酵区内，挤压一级发酵管道内的沼液流向第一导水管和第二导水管，随着第一导水管和第二导水管中沼液液面的上升，并单向流入二级发酵管道内；
C、二级发酵系统内发酵产生沼气并积聚于二级进/出料管侧壁与相邻的挡气板之间或者相邻的挡气板之间形成的发酵区内，挤压二级发酵管道内的沼液流向二级进料管、二级出料管以及布菌装置的排水管，布菌装置由排水管、布菌管道和布菌孔组成，布菌装置的排水管上端连接水压间，下端连接布菌管道，布菌管道沿二级发酵管道内延伸，布菌管道上阵列有多个间隔的布菌孔；布菌装置的布菌管道安装位置低于二级发酵管道内的挡气板并高于二级进/出料管的侧壁底部；从而挤压二级发酵管道内的沼液通过进料管排水管、出料管排水管以及通过布菌装置的排水管流入水压间内；
D、使用一级发酵管道内存储的沼气时，水压间内存储的沼液通过第三导水管和第四导水管流入一级发酵管道中；
E、使用二级发酵管道内存储的沼气时，水压间内存储的沼液通过进料管排水管、出料管排水管以及通过布菌装置的排水管流入水压间内；
F、如此反复的产生沼气以及使用沼气。
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