CN105505754A - 沼气发生器 - Google Patents

Abstract

一种沼气发生器，包括卫生间、真空系统、发酵系统，卫生间包括设置在墙壁上的红外传感器、坐便器、自动清洗装置，其技术要点是：所述发酵系统包括进料箱、发酵罐、出料箱、沼气袋、废料池、一级挤压装置和二级挤压装置、打包机、储液罐、设置在二级挤压装置上的空气净化装置；发酵罐底部设有加热器及温度传感器，发酵罐顶部设有气压传感器，发酵罐与进料箱之间设有网状阀门；沼气袋与发酵罐之间设有干燥装置以及净化调控器；废料池与出料箱之间设有气动阀门III；储液罐上设有一对液位传感器，储液罐底部设有排泄口，排泄口上设有气动阀门IV。从根本上解决了现有技术中卫生间粪便与尿液不利于处理、大量有机质未得到充分利用等问题。

Description

沼气发生器

技术领域

本发明属于一种微生物发酵装置，具体说是一种沼气发生器，其主要适用于公共卫生间粪便的回收再利用。

背景技术

沼气发酵过程已经被广泛用于处理各种有机废弃物，并获得较为清洁的沼气能源，最后还可以得到沼渣沼液等有机肥。沼气发酵的原料包括农作物秸秆、畜禽养殖废弃物、轻工业废水废渣、生活有机垃圾、污水污泥等。传统工艺中，由于常温发酵（10~26oC）具有发酵罐结构简单、投入低产出高等优点而被广泛采用，但是，其发酵过程常伴有浓烈的异味，且沼气几乎无法回收，如遇明火还会引起严重的事故，完全不适用于市内。而高温发酵（46~60oC）虽然其微生物活性、发酵效率、产气率均得到了显著提高，但是由于其发酵条件较为严格，耗能过大（冬季，产生的沼气30~90%要用于维持发酵温），而未被广泛使用。为此，需要一种高效、节能、原料来源广泛的沼气发生系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种沼气发生器，从根本上解决了现有技术中卫生间粪便与尿液不利于处理、大量有机质未得到充分利用等问题，实现了废物再利用，具有产气效率高、维护成本低、操作简单等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该沼气发生器包括卫生间、真空系统、发酵系统，卫生间包括设置在墙壁上的红外传感器、坐便器、自动清洗装置，真空系统包括与坐便器相连的V形管路、与V形管路相连竖直管路、与竖直管路相连的水平管路、依次与水平管路相连的一级缓冲罐、二级缓冲罐以及真空泵，一级缓冲罐的进气端设有位于水平管路内的气动阀门I，气动阀门I与坐便器管路之间设有位于竖直管路内的分子筛，V形管路出口端与发酵系统之间设有位于竖直管路内的气动阀门II，其技术要点是：所述发酵系统包括位于竖直管路出料端的进料箱、位于进料箱出料端的发酵罐、位于发酵罐底部出料端的出料箱、与发酵罐顶部出料端相连的沼气袋、与出料箱的出料端相连的废料池、与出料箱的出料端顺次相连的一级挤压装置和二级挤压装置、与二级挤压装置出料端相连的打包机、同时与一级挤压装置和二级挤压装置相连的储液罐、设置在二级挤压装置上的空气净化装置；发酵罐底部设有加热器及温度传感器，发酵罐顶部设有气压传感器，发酵罐与进料箱之间设有网状阀门；沼气袋与发酵罐之间设有干燥装置以及净化调控器；废料池与出料箱之间设有气动阀门III；储液罐上设有一对液位传感器，储液罐底部设有排泄口，排泄口上设有气动阀门IV。

所述V型管路内设有气动阀门V。

所述竖直管路内设有粉碎挤压装置。

本发明还提供了采用上述沼气发生器制备沼气的方法，该方法包括以下步骤：

1）在发酵罐底部填充发酵罐总体积1/20的经过静止3~5天的牛粪或猪粪或羊粪或马粪作为接种物；

2）真空系统将卫生间内的有机质抽至分子筛与气动阀门II之间，通过控制气动阀门II、网状阀门的启闭将有机质引入进料箱和发酵罐中，或同时控制发酵罐内的进水管，将沼气罐内的固体成分为发酵罐总体积的10~25vt%，液体成分为发酵罐总体积的80~85vt%；3）通过发酵罐底部的加热器使发酵罐内的温度为46~60oC；

4）通过气压传感器调整发酵罐内的沼气浓度，当超过设定值时启动集气泵将沼气送至沼气袋中；

5）通过控制气动阀门III、气动阀门VI的启闭，将沼渣依次通过一级挤压装置、二级挤压装置，多余溢出的沼渣进入废料池中，挤压后落入打包机的打包袋中，当打包袋中的挤压后的沼渣达到设定值时，打包机启动，将其封装送出。

作为优选的，所述固体成分为发酵罐总体积的10~15vt%。

本发明的有益效果：卫生间通过真空系统而无需用水冲洗，节约了水资源，省略了水箱结构。将人体排泄的尿液与粪便通过真空抽气系统送入到沼气发生器内厌氧发酵，最后将沼气收集至沼气袋中，将沼液、沼渣进行二次加工，沼液通过储液罐回收，沼渣经过多重挤压烘干后打包封袋成洁净的肥料，实现了有机质的完全利用。沼液可用于猪饲料，缩短饲养期，降低了养殖成本，提高了经济效益。定时将人粪便引入发酵罐内，可有效抑制发酵罐内蚊蝇的滋生，同时防止了杂菌的混入，杀灭率达98％，避免了“沼气细菌中毒”。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：1真空泵、2二级缓冲罐、3一级缓冲罐、4气动阀门I、5分子筛、6红外传感器、7自动清洗装置、8坐便器、9进料箱、10温度传感器、11发酵罐、12空气净化装置、13二级挤压装置、14打包机、15液位传感器、16储液罐、17一级挤压装置、18废料池、19沼气袋、20净化调控器、21气压传感器、22出料箱、23加热器、24气动阀门II、25气动阀门III、26气动阀门IV、27气动阀门V、28干燥装置、29集气泵、30气动阀门VI、A卫生间、B真空系统、C发酵系统。

具体实施方式

以下结合图1，通过具体实施例详细说明本发明的具体内容。该沼气发生器包括卫生间A、真空系统B、发酵系统C。卫生间包括设置在墙壁上的红外传感器6、坐便器8、自动清洗装置7，真空系统包括与坐便器相连的V形管路、与V形管路相连竖直管路、与竖直管路相连的水平管路、依次与水平管路相连的一级缓冲罐3、二级缓冲罐2以及真空泵1，一级缓冲罐的进气端设有位于水平管路内的气动阀门I4，气动阀门I与坐便器管路之间设有位于竖直管路内的分子筛5，V形管路出口端与发酵系统之间设有位于竖直管路内的气动阀门II24。

发酵系统包括位于竖直管路出料端的进料箱9、位于进料箱出料端的发酵罐11、位于发酵罐底部出料端的出料箱22、与发酵罐顶部出料端相连的沼气袋19、与出料箱的出料端相连的废料池18、与出料箱的出料端顺次相连的一级挤压装置17和二级挤压装置13、与二级挤压装置出料端相连的打包机、同时与一级挤压装置和二级挤压装置相连的储液罐16、设置在二级挤压装置上的空气净化装置12。发酵罐11底部设有加热器23及温度传感器10，发酵罐顶部设有气压传感器21。当物料通过二次挤压后落入打包机14的打包袋中，达到一定重量时进行自动打包。发酵罐与进料箱之间设有网状阀门（图中未示出），可实现有效控制固体成分的进入量，使尿液成分自由进入，便于调节发酵罐内的固液配比。沼气袋与发酵罐之间设有干燥装置28以及净化调控器20。废料池与出料箱之间设有气动阀门III25，出料箱与一级挤压装置之间设有气动阀门VI30。储液罐上设有一对液位传感器15，储液罐底部设置带有气动阀门IV26的排泄口，排泄口上设有气动阀门IV26。电气部分的控制可通过PLC编写程序，分别控制各气动阀门。一级、二级挤压装置均可采用绞龙挤压送料，在一级、二级挤压机上装有加热烘干装置，可在物料挤压的过程中实现烘干，并实现固液分离。

分子筛吸附大量水汽及杂质，二级缓冲罐上设有气压传感器(图中未示出)，当二级缓冲罐气压高于设定值时，真空泵启动制造负压直至二级缓冲罐气压低于设定值，一级缓冲罐起到保护作用，防止由于分子筛过滤不完全的空气携带滤渣的进入二级缓冲罐，有效降低了维护成本。

采用上述设备生产沼气的方法，包括以下步骤：

1）在发酵罐底部填充发酵罐总体积1/20的经过静止3~5天的牛粪或猪粪或羊粪或马粪作为接种物。

2）真空系统将卫生间内的有机质抽至分子筛与气动阀门II之间，通过控制气动阀门II、网状阀门的启闭将有机质引入进料箱和发酵罐中，或同时控制发酵罐内的进水管，将沼气罐内的固体成分为发酵罐总体积的10~25vt%，为提高发酵效率，将固体成分量限定至发酵罐总体积的10~15vt%，液体成分为发酵罐总体积的80~85vt%。

为保证产气效率，固体成分配比应适量，固体成分过多会引起发酵罐内酸化，使得罐内微生物自调节能力失控，导致pH小于6.8，产气效率下降，而不得不定期加入草木灰维持pH至6.8~7.5。当pH<6.5时，取出部分发酵液，加入大量接种物或加入草木灰使pH≥6.5，使其正常产气。3）通过发酵罐底部的加热器使发酵罐内的温度为46~60oC。

4）通过气压传感器调整发酵罐内的沼气浓度，当超过设定值时启动集气泵29（真空泵）将沼气通过导气管进入干燥器28中，去除水分后通过净化调控器净化，最后储存在沼气袋中。

5）通过控制气动阀门III、气动阀门VI的启闭，将沼渣依次通过一级挤压装置17、二级挤压装置13，多余溢出的沼渣进入废料池中，挤压后落入打包机的打包袋中，当打包袋中的挤压后的沼渣达到设定值时，打包机启动，将其封装送出。

Claims (5)

1.一种沼气发生器，包括卫生间、真空系统、发酵系统，卫生间包括设置在墙壁上的红外传感器、坐便器、自动清洗装置，真空系统包括与坐便器相连的V形管路、与V形管路相连竖直管路、与竖直管路相连的水平管路、依次与水平管路相连的一级缓冲罐、二级缓冲罐以及真空泵，一级缓冲罐的进气端设有位于水平管路内的气动阀门I，气动阀门I与坐便器管路之间设有位于竖直管路内的分子筛，V形管路出口端与发酵系统之间设有位于竖直管路内的气动阀门II，其特征在于：所述发酵系统包括位于竖直管路出料端的进料箱、位于进料箱出料端的发酵罐、位于发酵罐底部出料端的出料箱、与发酵罐顶部出料端相连的沼气袋、与出料箱的出料端相连的废料池、与出料箱的出料端顺次相连的一级挤压装置和二级挤压装置、与二级挤压装置出料端相连的打包机、同时与一级挤压装置和二级挤压装置相连的储液罐、设置在二级挤压装置上的空气净化装置；发酵罐底部设有加热器及温度传感器，发酵罐顶部设有气压传感器，发酵罐与进料箱之间设有网状阀门；沼气袋与发酵罐之间设有干燥装置以及净化调控器；废料池与出料箱之间设有气动阀门III；储液罐上设有一对液位传感器，储液罐底部设有排泄口，排泄口上设有气动阀门IV。

2.根据权利要求1所述的沼气发生器，其特征在于：所述V型管路内设有气动阀门V。

3.根据权利要求1所述的沼气发生器，其特征在于：所述竖直管路内设有粉碎挤压装置。

4.一种采用权利要求1所述沼气发生器生产沼气的方法，包括以下步骤：

1）在发酵罐底部填充发酵罐总体积1/20的经过静止3~5天的牛粪或猪粪或羊粪或马粪作为接种物；

2）真空系统将卫生间内的有机质抽至分子筛与气动阀门II之间，通过控制气动阀门II、网状阀门的启闭将有机质引入进料箱和发酵罐中，或同时控制发酵罐内的进水管，将沼气罐内的固体成分为发酵罐总体积的10~25vt%，液体成分为发酵罐总体积的80~85vt%；3）通过发酵罐底部的加热器使发酵罐内的温度为46~60oC；

4）通过气压传感器调整发酵罐内的沼气浓度，当超过设定值时启动集气泵将沼气送至沼气袋中；

5）通过控制气动阀门III、气动阀门VI的启闭，将沼渣依次通过一级挤压装置、二级挤压装置，多余溢出的沼渣进入废料池中，挤压后落入打包机的打包袋中，当打包袋中的挤压后的沼渣达到设定值时，打包机启动，将其封装送出。

5.根据权利要求4所述的生产沼气的方法，其特征在于：所述固体成分为发酵罐总体积的10~15vt%。