CN105886337A - 活动式沼气出气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了活动式沼气出气系统，其包括进料管、出料管、发酵腔室、水压间，进料管、出料管分别设置于发酵腔室的两端，进料管与水压间之间设置有进料管排水管，出料管与水压间之间设置有出料管排水管；储气板与进料管连接位置处设置有竖直方向布置的进料管挡气板，储气板与出料管连接位置处设置有竖直方向布置的出料管挡气板；储气板上安装有导气装置；导气装置包括外管、导气管，外管安装于储气板的顶部，外管内设置有与导气管底部凸起块相匹配的空腔，外管的底部还设置有与导气管底部凸起块相匹配的限位台阶，外管空腔内填充有位于导气管底部凸起块上部的泥封层，外管空腔内还填充有位于泥封层上部的水润层。

Description

活动式沼气出气系统

技术领域

本发明涉及一种新能源、发酵领域，特别涉及沼气发酵系统。

背景技术

现有的沼气发酵系统的导气管采用大多采用混泥土浇筑并固定于储气板顶部，并且周边的气密性不高，周边漏气难堵；由于沼气池的发酵原料大多采用家畜粪便，粪便腐烂过程中容易滋生各种虫类，昆虫爬入导气管内造成阻塞，难清理；当导气管内有集水时，难排出；最为突出的问题是，导气管断裂时，由于难更换，可以导致整个沼气发酵系统的报废。

目前的水压式沼气发酵系统的沼气存储空间是指设置于发酵腔室两端的进料管挡气板、出料管挡气板之间的区域，当较长时间不使用存储的沼气时，存储的沼气从进料管挡气板、出料管挡气板的底部溢出，并进入空气中，从而造成浪费；现有的沼气存储空间有限。

影响沼气发酵效率以及产气量最重要的因素是发酵原料、菌种、温度，当发酵原料、菌种的均匀分布，微生物充分分解发酵原料，产生出较多的沼气并使得沼气存储腔室内的温度升高，进一步促进发酵；现有的沼气发酵系统由于沼液流动性差，造成发酵原料大量积聚于进料口处，经过长期发酵后并且含有大量菌种的沼液主要积聚于出料口出，从而造成发酵系统内的发酵原料与菌种的分布不均匀，抑制了发酵效率，降低产气量。

发明内容

本发明的目的是提供一种促进沼液对流，促进菌种均匀分布的发酵系统，并且该系统采用泥封结构的出气装置，在出气管损坏或阻塞情况下，可以快速更换或疏通；并且采用辅助储气装置，增大沼气的存储空间。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下。

活动式沼气出气系统，其包括进料管、出料管、发酵腔室、水压间，进料管、出料管分别设置于发酵腔室的两端，进料管与水压间之间设置有进料管排水管，出料管与水压间之间设置有出料管排水管；发酵腔室的顶部为储气板，水压间安装于储气板的上方，储气板与进料管连接位置处设置有竖直方向布置的进料管挡气板，储气板与出料管连接位置处设置有竖直方向布置的出料管挡气板；储气板上安装有导气装置；上述的导气装置，包括外管、导气管，外管安装于储气板的顶部，外管内设置有与导气管底部凸起块相匹配的空腔，外管的底部还设置有与导气管底部凸起块相匹配的限位台阶，外管空腔内填充有位于导气管底部凸起块上部的泥封层，外管空腔内还填充有位于泥封层上部的水润层。

上述技术方案的进一步改进。

水压间上设置有通气管，通过通气管保证水压间内的气压与外部气压一致，避免形成密闭空间。

上述技术方案的进一步改进。

外管上部还设置有盖体，导气管穿过盖体的中心位置；通过盖体将外管的内腔与外部隔绝，防止外部杂物落入润水层中。

活动式沼气发酵产生沼气的方法，其步骤包括：

将发酵原料经过进料管倒入发酵腔室内，并在发酵腔室内发酵产生沼气，沼气积聚于发酵腔室上方的储气板内，随着沼气气压的增大，发酵腔室内的沼液液面逐步下降，当发酵腔室内的沼液液面低于设置于储气板板两端的进料管挡气板或者出料管挡气板最低点时，发酵腔室内的沼气存储量达到最大值；

由于储气板顶部安装有导气装置，该导气装置包括外管、导气管，外管安装于储气板的顶部，外管内设置有与导气管底部凸起块相匹配的空腔，外管的底部还设置有与导气管底部凸起块相匹配的限位台阶，外管空腔内填充有位于导气管底部凸起块上部的泥封层，外管空腔内还填充有位于泥封层上部的水润层；当储气板内积聚有沼气时，如果水润层有连续的气泡，则说明泥封层的密封效果不好，需要重新填埋泥封层；通过导气管既可以导出储气板内的沼气，储气板内的沼气气压降低时，进料管、出料管内的沼液液面将下降并流入发酵腔室内，补偿储气板内缺少的沼气体积。

本发明的优点在于：通过泥封结构安装导气管，当导气管断裂或者阻塞时，方便更换或疏通，并且可以通过设置于泥封层上部的水润层观测是否漏气；辅助储气装置是采用分离水压式结构，扩展沼气存储空间，并且结构稳定性强；通过多种沼液对流搅拌方案，高效促进菌种的均匀分布，提升系统的发酵效率。

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为本发明的结构示意图。

图2为本发明的导气装置结构示意图。

图3为本发明的辅助储气装置结构示意图。

图4为本发明的另一种更为完善的结构示意图。

图中标示为：110、进料管；112、进料管排水管；120、出料管；122、出料管排水管；130、储气板；132、进料管挡气板；134、第一挡气板；136、第二挡气板；138、出料管挡气板；140、水压间；142、通气管；150、布菌排水管；152、布菌管。

300、导气装置；310、外管；320、导气管；330、盖体；340、泥封层；350、水润层。

400、辅助储气装置；410、内箱体；420、外箱体；430、辅助储气板；440、辅助挡气板；450、第一水流孔；460、第二水流孔；470、辅助水压间；480、第三水流孔。

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所示，活动式沼气出气系统，其包括进料管110、出料管120、发酵腔室、水压间140，进料管110、出料管120分别设置于发酵腔室的两端，水压间140安装于发酵腔室的上方，进料管110与水压间140之间设置有进料管排水管112，出料管120与水压间140之间设置有出料管排水管122；发酵腔室的顶部为储气板130，储气板130与进料管110连接位置处设置有竖直方向布置的进料管挡气板132，储气板130与出料管120连接位置处设置有竖直方向布置的出料管挡气板138；储气板130上安装有导气装置300。

发酵原料通过进料管110进入发酵腔室内，并在发酵腔室内发酵产生沼气，发酵产生的沼气向上流动并积聚于储气板130内，随着继续的发酵以及沼气气压的增大，储气板130内的沼气气压大于外部大气气压，从而挤压发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管，进料管、出料管内的沼液液面逐渐上升，并分别达到进料管排水管、出料管排水管的最低点，并流入水压间140内；当储气板内的沼液液面达到进料管挡气板或者出料管挡气板的最低点时，储气板内的沼气存储量达到最大值，继续发酵产生的沼气将从进料管挡气板或者出料管挡气板的底部溢出，并流入发酵系统外部；安装于储气板130顶部的导气装置300用于导出储气板内存储的沼气，当导出储气板内存储的沼气时，储气板内的沼气气压下降，并使得进料管、出料管内的沼液液面逐步下降，并促使水压间内存储的沼液回流，并促进一定范围内的沼液对流、促进部分菌种相互流动。

本发明所采用的发酵原料为有机废物，主要包括植物秸秆、动物粪便、生活污水等，通过发酵处理，将有机废物进行无害化处理，从而保护环境。

如图1、4所示，水压间140上设置有通气管142，通过通气管142保证水压间内的气压与外部气压一致，避免形成密闭空间。

如图2所示，上述的导气装置300，包括外管310、导气管320，外管310安装于储气板130的顶部，外管310可通过水泥浇筑或强力胶固定于储气板130顶端，外管310内设置有与导气管320底部凸起块相匹配的空腔，外管310的底部还设置有与导气管320底部凸起块相匹配的限位台阶，导气管320的底部与储气板内腔连通，外管310空腔内填充有位于导气管320底部凸起块上部的泥封层，外管310空腔内还填充有位于泥封层上部的水润层。

外管310上部还设置有盖体330，导气管320穿过盖体330的中心位置；通过盖体330将外管310的内腔与外部隔绝，防止外部杂物落入润水层中。

将导气管320插入固定于储气板130顶部的外管310内，导气管320底部的凸起块与设置于外管310底部的限位台阶接触并限定导气管320的位置，将泥土放置于导气管的凸起块上部并夯实，防止漏气，裸露放置几天，待泥土干燥形成坚硬的块状，从而稳固外管310的位置，再将一定量的清水倒入泥封层上部形成水润层，由于泥土干燥时会形成裂缝，清水渗入裂缝中，并保持泥封层上部的湿润；当储气板内积聚有沼气时，如果泥封层密封不完善，可在水润层中形成连续的气泡，则需要重新填埋泥封层；当导气管断裂或者导气管发生阻塞时，可通过清理泥封层进行更换导气管或者疏通导气管，操作方便，便于维修。

如图3所示，本发明还包括辅助储气装置400，其包括内箱体410、外箱体420，内箱体410布置于储气板130内并与储气板130内侧壁连接，内箱体410的侧壁与储气板130的内侧壁之间围合成内箱体腔室，储气板130上设置有位于内箱体410底板与储气板130接触处上方的第一水流孔450，外箱体420内布置有辅助储气板430、辅助水压间470，外箱体420与储气板130的外侧壁相连接并且外箱体420底部开设有与第一水流孔450相连通的第二水流孔460，第一水流孔450的最低点与第二水流孔460的最低点位于同一水平面上，辅助储气板安装于外箱体420的内壁并且位于第二水流孔460的正上方，辅助储气板430设置有竖直向下的辅助挡气板440，上述的内箱体410的开口向上，辅助储气板的开口向下，从储气板130内流出的沼气经过第一水流孔、第二水流孔进入辅助储气板430内；上述的辅助水压间470安装于辅助储气板430的上端，辅助水压间470的上还设置有第三水流孔480。

尤为重要地，内箱体410、外箱体420内容置的为清洁水，并且内箱体410的侧壁应当高于发酵腔室内存储的沼液液面，从而将储气板内的沼液与内箱体内容置的清水分隔，避免沼液污染清水，利用清水可以避免杂质在内箱体410底部沉淀并阻塞第一水流孔、第二水流孔。

当储气板130内积聚有沼气时，随着沼气气压的增大，将挤压发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管并使得储气板内的沼液液面下降，与此同时，内箱体410内的清水液面也下降，通过第一水流孔、第二水流孔流入外箱体420内，内箱体410内的清水液面持续下降并低于第一水流孔、第二水流孔的最高点时，储气板130内的沼气将通过第一水流孔、第二水流孔流入外箱体420内并逐步积聚于辅助储气板430内；内箱体410内的清水流入外箱体420内时，使得外箱体420内的清水液面上升并通过第三水流孔480流入辅助水压间470中；当使用储气板130内存储的沼气时，储气板内的沼气气压下降，储气板内的沼液液面回升并且外箱体内存储的清水也逐步回流至内箱体410中。

辅助储气板上还安装有导气系统，该导气系统可以为上述的导气装置也可以为传统的固定式导气管。

发酵原料倒入进料管内，由于进料管较深并且进料管挡气板的阻碍，难以通过手动的方式将发酵原料均匀布置于发酵腔室内，如果沼气发酵系统本身的沼液对流性差，将严重降低系统的发酵效率，为此，本发明采用了多种方案，促进沼液对流并促进菌种均匀分布，从而提高发酵系统的发酵效率。

第一种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

储气板130上设置有若干位于进料管挡气板132与出料管挡气板138之间的挡气板，进/出料管挡气板与相邻的挡气板之间形成一个发酵区、相邻的挡气板之间形成一个发酵区。

尤为重要地，进、出料管挡气板底部所在的水平面低于设置于进、出料管挡气板之间的挡气板底部所在的水平面，其目的是为了充分利用储气板内的沼气存储空间；每个发酵区顶部都设置有相互独立的导气装置，从而确保各个发酵区的相互独立。

如图1、4所示，储气板上设置有位于进料管挡气板132与出料管挡气板138之间的第一挡气板134、第二挡气板136，进料管挡气板132与第一挡气板134之间形成第一发酵区，第一挡气板与第二挡气板之间形成第二发酵区，第二挡气板与出料管挡气板之间形成第三发酵区。

由于发酵原料、菌种、温度的差异，导致第一发酵区、第二发酵区、第三发酵区的发酵效率不同，从而使得第一发酵区、第二发酵区、第三发酵区内的沼气气压有所差异，由于沼气气压的不同，将促使沼液在相邻发酵区之间相互对流，并促进菌种的均匀分布；当发酵腔室内的沼液液面低于第一挡气板或者第二挡气板底部所在的水平面时，相邻的高气压发酵区继续发酵产生的沼气将通过第一挡气板或者第二挡气板底部流入较低气压的发酵区中，直至沼液液面完全低于第一挡球板、第二挡气板底部水平面，从而达到第一发酵区、第二发酵区、第三发酵区的互通。

第二种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

出料管排水管上设置有控制出料管内的沼液单向流入水压间的单向阀，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入进料管的单向阀。

发酵原料进入发酵腔室内发酵产生沼气时，积聚于储气板内，并挤压发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管，发酵腔室内的沼液液面下降，进料管、出料管内的沼液液面上升，当出料管内的沼液液面达到出料管排水管最低点时，由于出料管排水管上设置有控制出料管内的沼液单向流入水压间的单向阀，进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入进料管的单向阀，使得发酵腔室内的沼液只能通过出料管排水管单向流入水压间内，随着储气板内积聚的沼气越多，出料管内越多的富含菌种沼液流入水压间；通过导气装置将储气板内的沼气导出时，储气板内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液将通过进料管排水管单向回流至进料管内，回流的沼液将推动发酵原料深入发酵系统内，促进发酵原料的均匀分布；如此往复，从而有效的促进了发酵原料、菌种的均匀分布。

第三种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

水压间还连接有布菌装置，布菌装置包括布菌排水管150、布菌管152，若干布菌排水管150连接于水压间140的底部并且分别布置于每个发酵区内，布菌排水管150的底部连接布菌管152，布菌管152沿发酵腔室的路径方向布置并分布于各个发酵区内，布菌管152上设置有若干竖直方向贯穿的布菌孔，布菌孔竖直方向设置可以避免阻塞。

通过布菌装置使得沼液在发酵腔室、水压间之间对流，使得沼液在整个发酵系统内的流动性显著提高，在沼液对流过程中，菌种得到充分混合，从而进一步提升发酵效率。

发酵原料在发酵腔室内发酵产生沼气并积聚于储气板内，储气板内的沼气气压增大，挤压发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管、布菌装置，布菌装置的布菌排水管内的沼液高度与进料管、出料管内的沼液高度相同，储气板内的沼气气压进一步增大时，沼液将通过进料管排水管、出料管排水管、布菌排水管流入水压间内，并在水压间内充分混合；当使用储气板内存储的沼气时，储气板内的沼气气压下降，促使水压间内存储的沼液分别通过进料管排水管、出料管排水管、布菌排水管回流至发酵腔室中，回流过程中再次促进了沼液对流，从而促进发酵原料、菌种的均匀分布。

第四种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入进料管的单向阀，出料管排水管以及布菌排水管上设置有控制发酵腔室内的沼液单向流入水压间的单向阀。

更为优化地，布菌排水管与水压间的连接位置高于出料管排水管与水压间的连接位置，发酵初期，发酵腔室内的沼液先通过出料管排水管单向流入水压间中，由于出料管内的沼液含有大量的菌种，从而使得富含菌种的沼液先流入水压间中，再通过布菌排水管流入水压间内，促进沼液的对流，有效促进发酵原料随着沼液深入发酵腔室内；当使用储气板内存储的沼气时，水压间内存储的沼液只能通过进料管排水管单向回流至进料管内，回流的沼液促进发酵原料深入发酵腔室，促进发酵原料的均匀分布。

第五种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

舍去进料管排水管，出料管排水管上设置有出料管内的沼液单向流入水压间的单向阀，布菌排水管上设置有水压间内的沼液单向流入发酵腔室的单向阀。

发酵原料进入发酵腔室内发酵产生沼气，并积聚于储气板内，随着沼气气压的增大，将挤压发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管、布菌装置，由于单向阀的限制，沼液只能通过出料管排水管单向流入水压间内，并将富含菌种的沼液带入水压间内；当使用储气板内存储的沼气时，储气板内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液液面下降，在单向阀的控制下，只能通过布菌排水管单向回流至发酵腔室内，由于布菌装置延伸至发酵腔室内的各个发酵区，水压间内富含菌种的沼液回流，可以充分的促进菌种在各个发酵区内混合，从而促进菌种的均匀分布，进一步的提高发酵效率。

第六种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

舍去进料管排水管，布菌排水管上设置有发酵腔室内的沼液单向流入水压间的单向阀，出料管排水管上设置有水压间内的沼液单向流入出料管的单向阀。

第六种方案采用与第五种方案相反的沼液流动路线，并且其促进菌种均匀分布的效果显著，当发酵原料在发酵腔室内发酵产生沼气时，储气板内的沼气气压增大，发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管、布菌装置，在单向阀的控制下，发酵腔室内的沼液只能通过布菌排水管单向流入水压间，沼液流入水压间的过程中，发酵腔室内的沼液相互对流搅拌；当使用储气板内存储的沼气时，储气板内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液只能通过出料管排水管单向流入出料管内，为补偿储气板内减少的沼气体积，出料管内富含菌种的沼液回流至发酵腔室内，从而促进沼液的对流，并实现菌种的均匀分布。

第七种促进沼液对流，并促进菌种均匀分布的方案。

舍去出料管排水管，布菌排水管上设置有控制发酵腔室内的沼液单向流入水压间的单向阀，进料管排水管上设置有水压间内的沼液单向流入进料管的单向阀。

当发酵原料在发酵腔室内发酵产生沼气时，储气板内的沼气气压增大，发酵腔室内的沼液流向进料管、出料管、布菌装置，在单向阀的控制下，发酵腔室内的沼液只能通过布菌排水管单向流入水压间，沼液流入水压间的过程中，发酵腔室内的沼液相互对流搅拌；当使用储气板内存储的沼气时，储气板内的沼气气压下降，水压间内存储的沼液通过进料管排水管单向回流至进料管内，进料管内积聚有大量的发酵原料，沼液回流过程中冲击发酵原料，并促进发酵原料深入发酵腔室内，从而有效的促进了发酵原料的均匀分布。

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发明；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 (3)

1.活动式沼气出气系统，其特征在于，其包括进料管、出料管、发酵腔室、水压间，进料管、出料管分别设置于发酵腔室的两端，进料管与水压间之间设置有进料管排水管，出料管与水压间之间设置有出料管排水管；发酵腔室的顶部为储气板，水压间安装于储气板的上方，储气板与进料管连接位置处设置有竖直方向布置的进料管挡气板，储气板与出料管连接位置处设置有竖直方向布置的出料管挡气板；储气板上安装有导气装置；上述的导气装置，包括外管、导气管，外管安装于储气板的顶部，外管内设置有与导气管底部凸起块相匹配的空腔，外管的底部还设置有与导气管底部凸起块相匹配的限位台阶，外管空腔内填充有位于导气管底部凸起块上部的泥封层，外管空腔内还填充有位于泥封层上部的水润层。

2.根据权利要求1所述的活动式沼气出气系统，其特征在于，水压间上设置有通气管。

3.根据权利要求2所述的活动式沼气出气系统，其特征在于，外管上部还设置有盖体，导气管穿过盖体的中心位置。