CN104877896A - 有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备由发酵罐和气柜构成，二者之间有设备平台，其上设有中控装置和驱动装置。发酵罐半埋于地下且内部设有搅拌装置，输料装置，沼泥循环利用装置；进出料装置包括加料池，进料阀，分离格栅，固液分离机，储渣仓和斗料提升机；沼泥循环利用装置包括沼泥泵和沼泥泵传输管道；加料池和储渣仓分别设置在发酵罐地上部分的罐壁上；发酵罐顶壁上设置有罐顶胶膜，发酵罐侧壁上设置有保温层；加料池及发酵罐底部、侧壁设置有加热装置。加料池、储渣仓高度满足自动卸、装车功能。本发明解决了进出料，密封性，占用空间以及生产效率等问题，减少了环境污染提高了沼气的产量。

Description

有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备及其工艺

技术领域

本发明涉及一沼气发生设备及其工艺，特别是指一种有机废弃物中高温干法厌氧发酵井式一体化沼气发生设备及其工艺。

背景技术

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70％，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等，其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8％(按体积计)的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。

沼气是一些有机物质，在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气(如用沼气池)，经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。发酵是复杂的生物化学变化，有许多微生物参与。反应大致分两个阶段：第一阶段微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质，如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等；第二阶段由甲烷菌种的作用，使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气，必须为微生物创造良好的条件，使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件。首先，沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气，是多种厌氧菌活动的结果，因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气，不透气、不渗水。其次，沼气池里要维持20～40℃，因为通常在这种温度下产气率最高。第三，沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖，必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素，农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四，发酵原料 要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80％左右，过多或过少都对产气不利。第五，沼气池的pH值一般控制在7～8.5。

目前农村户用沼气池的建造工艺，一般都是混凝土现浇，由于生产方式、施工工艺等因素的制约，不可能大规模生产出工厂化、标准化、商品化的沼气池，一般都是户用小型沼气池，产气率低，操作不方便，在北方地区冬季，基本上不产气，严重影响用户使用。所以好多沼气池被弃用。小型沼气需要用动物粪便作为原料，导致农民生活环境恶化，人畜共厕，不利于预防人畜共患病，没有足够的贮气设施，直接排放造成二次污染，人们对沼气安全性认识有限安全性差，沼气净化不专业，燃气中有害物质超标。而大型沼气罐采用地上建造，保温困难，建设成本高，易受腐蚀等问题，同时地上罐体自身密封性差，水泥浇筑罐体长期在风吹日晒的情况下，容易出现裂纹渗漏，同时地上沼气罐暴露于空气中，尤其是冬季热量散失快，造成发酵温度过低，影响沼气的产生。因此急需要一种新的沼气发生设备和工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明提出了一种有机废弃物中高温干法厌氧发酵井式一体化沼气发生设备及其工艺，用以解决北方地区冬季温度低不产气，进出料困难，密封性差，占用空间大以及生产效率低操作不方便等问题。

本发明为一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，由发酵罐和气柜构成，所述发酵罐与气柜之间设置有设备平台，所述设备平台上设置有中控装置和驱动装置，其特征在于：

所述发酵罐半埋于地下且内部设置有搅拌装置，输料装置，沼泥循环利用装置；

进出料装置，包括加料池，进料阀，分离格栅，固液分离机，储渣仓和斗料提升机六部分；

所述沼泥循环利用装置包括沼泥泵和沼泥泵传输管道两部分；

所述加料池和储渣仓分别设置在所述发酵罐地上部分的罐壁上，所述沼泥传输管道分别与所述沼泥泵和分离格栅相连接，分离格栅分别与加料池和固液分离机相连接，固液分离机分别与加料池和储渣仓相连接；

所述发酵罐顶壁上设置有罐顶胶膜，所述发酵罐侧壁上设置有保温层；

所述加料池及发酵罐底部、侧壁设置有加热装置。

作为优选的技术方案，所述罐顶胶膜通过水封装置密封在所述发酵罐顶壁上，所述水封装置设置在所述发酵罐地上部分的侧壁中。

作为优选的技术方案，所述气柜优选为双膜气柜并通过支架固定在所述发酵罐上方。

作为优选的技术方案，所述加热装置为环绕所述发酵罐侧壁的加热管。

作为优选的技术方案，所述搅拌装置，输料装置，沼泥循环利用装置分别与所述中控装置和驱动装置电连接，所述气柜和发酵罐通过管道连接。

作为优选的技术方案，一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生工艺，包括以下工艺步骤：

(1)将发酵罐大部分埋于地下通过加热装置保持发酵温度在35～55℃；

(2)将有机废弃物通过加料池加入然后通过分离格栅进入到发酵罐内；

(3)通过搅拌装置使有机废弃物在发酵罐内采用干法厌氧发酵原理搅拌发酵生成沼气进入双膜气柜内储备使用；

(4)沼泥在沼泥泵的驱动下通过沼泥泵传输管道输送到分离格栅与废弃物一起进入发酵罐内进行二次反应，以此循环使用，残渣通过储渣仓排出。

地上罐壁部分设有水封夹层，防止沼气泄露，同时阻挡空气的进入，罐体顶部中央设有设备平台，中间布置有搅拌装置，平台两侧和罐壁间布置有胶膜顶，胶膜顶四周同样布置环形水封。罐体上部设置钢结构支架，支架上方布置双膜气柜以存放沼气。沼气罐底部设有污泥泵，污泥泵出口与加料池相通，加料池旁边设储渣仓，采用斗料提升机。同时在罐体的底部及周围设置有加热管，以维持中高温发酵温度。使用时，将沼气原料至于加料池内，同时打开污泥泵，将底部的沼液抽上来与原料混合后一起通过加料池进入罐体，加料池置于沼液以下，起到密封作用。

本发明是一种连续式沼气发生装置，结构简单，操作方便，占用空间小，密封性能好，可以进行大规模1000m³沼气罐的运行。另外，由于本工艺采用干法厌氧发酵技术，整个过程基本无沼液产生，减少了沼液对环境的污染，同时通过底部及罐体周围加热管加热，使温度维持在中高温发酵温度35～55℃，促进了甲烷菌的活力，提高了沼气的产量及产生速度。

由于采用了上述技术方案，一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备及其工艺，其加料池、储渣仓高度满足自动卸、装车功能，解决了进出料，密封性，占用空间以及生产效率等问题，减少了环境污染提高了沼气的产量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为发明一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备的结构示意图；

图中：1-发酵罐；11-加热管；12-保温层；21-双膜气柜；22-罐顶胶膜；23-水封装置；31-加料池；32-储渣仓；33-分离格栅；34-沼泥泵传输管道；35-沼泥泵；4-设备平台；41-搅拌装置。 

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图进行说明：

实施例：

如图1所示，本发明为一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，由发酵罐1和气柜构成，所述发酵罐1与气柜之间设置有设备平台4，所述设备平台4上设置有中控装置和驱动装置；

所述发酵罐1半埋于地下且内部设置有搅拌装置41，输料装置，沼泥循环利用装置；

进出料装置，包括加料池31，进料阀，分离格栅33，固液分离机，储渣仓32和斗料提升机六部分；

所述沼泥循环利用装置包括沼泥泵35和沼泥泵传输管道34两部分；

所述加料池31和储渣仓32分别设置在所述发酵罐1地上部分的罐壁上，所述沼泥传输管道34分别与所述沼泥泵35和分离格栅33相连接，分离格栅33分别与加料池31和固液分离机相连接，固液分离机分别与加料池31和储渣仓32相连接；

所述发酵罐1顶壁上设置有罐顶胶膜22，所述发酵罐1侧壁上设置有保温层12；

所述加料池31及发酵罐1的底部、侧壁设置有加热装置。

罐顶胶膜22通过水封装置23密封在发酵罐1顶壁上，所述水封装置23设置在所述发酵罐1地上部分的侧壁中。

气柜优选为双膜气柜21并通过支架固定在发酵罐1上方。

加热装置为环绕所述发酵罐侧壁的加热管11。

搅拌装置41，输料装置，沼泥循环利用装置分别与所述中控装置和驱动装置电连接，所述气柜和发酵罐1通过管道连接。

作为优选的技术方案，一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生工艺，包括以下工艺步骤：

(1)将发酵罐大部分埋于地下通过加热装置保持发酵温度在35～55℃；

(2)将有机废弃物通过加料池加入然后通过分离格栅进入到发酵罐内；

(3)通过搅拌装置使有机废弃物在发酵罐内采用干法厌氧发酵原理搅拌发酵生成沼气进入双膜气柜内储备使用；

(4)沼泥在沼泥泵的驱动下通过沼泥泵传输管道输送到分离格栅与废弃物一起进入发酵罐内进行二次反应，以此循环使用，残渣通过储渣仓排出。

地上罐壁部分设有水封夹层，防止沼气泄露，同时阻挡空气的进入，罐体顶部中央设有设备平台，中间布置有搅拌装置，平台两侧和罐壁间布置有胶膜顶，胶膜顶四周同样布置环形水封。罐体上部设置钢结构支架，支架上方布置双膜气柜以存放沼气。沼气罐底部设有污泥泵，污泥泵出口与加料池相通，加料池旁边设储渣仓，采用斗料提升机。同时在罐体的底部及周围设置有加热管，以维持中高温发酵温度。使用时，将沼气原料至于加料池内，同时打开污泥泵，将底部的沼液抽上来与原料混合后一起通过加料池进入罐体，加料池置于沼液以下，起到密封作用。

本发明是一种连续式沼气发生装置，结构简单，操作方便，占用空间小，密封性能好，可以进行大规模1000m³沼气罐的运行。另外，由于本工艺采用干法厌氧发酵技术，整个过程基本无沼液产生，减少了沼液对环境的污染，同时通过底部及罐体周围加热管加热，使温度维持在中高温发酵温度35～55℃，促进了甲烷菌的活力，提高了沼气的产量及产生速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，由发酵罐和气柜构成，所述发酵罐与气柜之间设置有设备平台，所述设备平台上设置有中控装置和驱动装置，其特征在于：

所述发酵罐半埋于地下且内部设置有搅拌装置，输料装置，沼泥循环利用装置；

进出料装置，包括加料池，进料阀，分离格栅，固液分离机，储渣仓和斗料提升机六部分；

所述沼泥循环利用装置包括沼泥泵和沼泥泵传输管道两部分；

所述加料池和储渣仓分别设置在所述发酵罐地上部分的罐壁上，所述沼泥传输管道分别与所述沼泥泵和分离格栅相连接，分离格栅分别与加料池和固液分离机相连接，固液分离机分别与加料池和储渣仓相连接；

所述发酵罐顶壁上设置有罐顶胶膜，所述发酵罐侧壁上设置有保温层；

所述加料池及发酵罐底部、侧壁设置有加热装置。

2.如权利要求1所述的一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，其特征在于：所述罐顶胶膜通过水封装置密封在所述发酵罐顶壁上，所述水封装置设置在所述发酵罐地上部分的侧壁中。

3.如权利要求1所述的一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，其特征在于：所述气柜为双膜气柜并通过支架固定在所述发酵罐上方。

4.如权利要求1所述的一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，其特征在于：所述加热装置为环绕所述发酵罐侧壁的加热管。

5.如权利要求1所述的一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生设备，其特征在于：所述搅拌装置，输料装置，沼泥循环利用装置分别与所述中控装置和驱动装置电连接，所述气柜和发酵罐通过管道连接。

6.如权利要求1～5所述的一种有机废弃物发酵井式一体化沼气发生工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

(1)将发酵罐大部分埋于地下通过加热装置保持发酵温度在35～55℃；

(2)将有机废弃物通过加料池加入然后通过分离格栅进入到发酵罐内；

(3)通过搅拌装置使有机废弃物在发酵罐内采用干法厌氧发酵原理搅拌发酵生成沼气进入双膜气柜内储备使用；

(4)沼泥在沼泥泵的驱动下通过沼泥泵传输管道输送到分离格栅与废弃物一起进入发酵罐内进行二次反应，以此循环使用，残渣通过储渣仓排出。