CN107118946A - 干‑湿偶联的沼气发生器及其操作方法 - Google Patents

干‑湿偶联的沼气发生器及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种干‑湿偶联的沼气发生器及其操作方法，包括固体发酵仓和液体发酵罐；固体发酵仓内设有渗滤网，固体发酵仓上设有渗出液循环装置，渗出液循环装置包括设置在仓底的渗出液管和设置在仓顶的喷淋装置，渗出液管与喷淋装置连接；液体发酵罐上设有发酵液循环装置，发酵液循环装置包括发酵液管和布液装置，发酵液管与布液装置、喷淋装置和渗出液管连接；固体发酵仓的顶部和液体发酵罐的顶部均设有沼气收集管，固体发酵仓和液体发酵罐的底端分别设有加热装置。本发明提供的干‑湿偶联的沼气发生器及其操作方法，解决了发酵过程中水分不足和微生物分布不均的问题，结构简单，操作方便，沼气产率高。

Description

干-湿偶联的沼气发生器及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种沼气发生器，尤其涉及一种干-湿偶联的沼气发生器。本发明还涉及这种沼气发生器的操作方法。
背景技术
沼气发酵分为湿发酵和干发酵，湿发酵是在密闭空间内利用水作为混合介质，将微生物菌群与发酵原料保持充分的接触，完成厌氧发酵过程代谢，产生沼气。干发酵是利用水力混合方式，实现微生物菌群与发酵原料表面接触，逐级完成厌氧发酵代谢，产生沼气。由于湿发酵过程中会产生大量的废水，因此，处理比较困难；而干发酵过程中需要水分和均匀的微生物与物料接触，否则会造成水解、产酸、产气微生物不能大量繁殖，从而导致发酵产率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干-湿偶联的沼气发生器，解决现有技术存在的湿发酵过程会产生大量的废水和干发酵过程水分不足及微生物分布不均的问题。
本发明的另一个目的在于提供上述干-湿偶联的沼气发生器操作方法。
本发明的技术方案如下：一种干-湿偶联的沼气发生器，包括固体发酵仓和液体发酵罐；固体发酵仓内设有渗滤网，固体发酵仓上设有渗出液循环装置，渗出液循环装置包括设置在仓底的渗出液管和设置在仓顶的喷淋装置，渗出液管与喷淋装置连接；液体发酵罐上设有发酵液循环装置，发酵液循环装置包括设置在罐底的发酵液管和设置在罐体上的布液装置，发酵液管与布液装置连接，发酵液管还与喷淋装置和渗出液管连接；固体发酵仓上设有仓门，固体发酵仓的顶部和液体发酵罐的顶部分别设有沼气收集管Ⅰ、沼气收集管Ⅱ，固体发酵仓的底端和液体发酵罐的底端分别设有加热装置，固体发酵仓的底端还设有进风装置，液体发酵罐的底端还设有排液装置。
优选地，上述布液装置包括布液管Ⅰ和布液管Ⅱ，布液管Ⅰ设置在液体发酵罐的顶部，布液管Ⅱ设置在液体发酵罐的下部。
优选地，上述渗滤网为网状钢板，所述网状钢板上设有尼龙滤网。
优选地，上述喷淋装置为多个。
优选地，上述固体发酵仓和液体发酵罐上分别设有保温层。
优选地，上述仓门设置在固体发酵仓的侧面或顶端。
上述干-湿偶联的沼气发生器的操作方法，包括：
1)将固体发酵仓内填满固体发酵原料，关闭仓门，使密封不漏气，将液体发酵罐内注入液体发酵原料；断开渗出液管与喷淋装置的连接，断开发酵液管与布液装置的连接，连通发酵液管与喷淋装置的连接，将液体发酵原料输送至固体发酵仓顶部，通过喷淋装置喷淋至固体发酵原料上，直至底部渗出液通过渗滤网渗出，通过进风口向仓内通入空气，使固体发酵原料降解，持续约一周；
2)断开发酵液管与渗出液管、喷淋装置的连接，连通渗出液管与喷淋装置的连接，连通发酵液管与布液装置的连接，使固体发酵仓和液体发酵罐各自进入正常发酵产气状态，通过加热装置分别调节固体发酵仓和液体发酵罐的发酵温度至30-50°度之间；
3)当固体发酵仓或液体发酵罐内的甲烷浓度升高至30％时，打开沼气收集管Ⅰ或沼气收集管Ⅱ与储气柜之间的阀门，将固体发酵仓产生的沼气通过沼气收集管Ⅰ送入储气柜内，将液体发酵罐产生的沼气通过沼气收集管Ⅱ送入储气柜内；当固体发酵仓或液体发酵罐内的甲烷浓度降低到30％时，关闭沼气收集管Ⅰ或沼气收集管Ⅱ与储气柜之间的阀门，将沼气收集管Ⅰ或沼气收集管Ⅱ排出的气体用气体循环泵通过进风口打入固体发酵发仓内；当固体发酵仓内甲烷含量低于4％时，断开渗出液管与喷淋装置的连接，断开布液装置与发酵液管的连接，连通渗出液管与布液装置的连接，将固体发酵仓底部的渗出液通过布液装置输送至液体发酵罐内；然后打开仓门，取出未降解固体，再填充新的固体发酵原料即可进行下一个发酵周期。
优选地，上述2)中，液体发酵罐的顶部布液管Ⅰ与下部布液管Ⅱ的发酵液流出方向相反，即顶部布液管Ⅰ的发酵液沿顺时针方向流动，则下部布液管Ⅱ的发酵液沿逆时针方向流动，反之亦然。
本发明具有如下有意效果：
1、本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器，固体发酵仓上设有渗出液循环装置，液体发酵罐上设有发酵液循环装置，液体发酵罐通过发酵液管与固体发酵仓的喷淋装置、渗出液管连接，可将液体发酵罐内产生的大量废水引入固体发酵仓内，解决了固体发酵过程中水分不足和微生物分布不均的问题，结构简单，使用方便。
2、本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器的操作方法，使液体发酵罐内产生的大量废水喷淋到固体发酵仓内的生物质上，利用液体发酵罐内产生的大量废水，解决了固体发酵仓内发酵过程中水分不足和微生物分布不均的问题，还将固体发酵仓内的渗出液通过布液装置输送至液体发酵罐内，具有节能减排的功效，方法简单，便于实施。
3、本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器操作方法，通过控制固体发酵仓内的氧气浓度和沼气浓度，及时排出沼气，提高了沼气的产率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的-湿偶联的沼气发生器结构示意图。
图中，1.固体发酵仓，2.液体发酵罐，3.渗出液管，4.发酵液管，5.喷淋装置，6、仓门，7.布液管Ⅰ，8-1.加热管Ⅰ，8-2.加热管Ⅱ，9.进风口，10-1.阀门Ⅰ，10-2.阀门Ⅱ，10-3.阀门Ⅲ，10-4.阀门Ⅳ，10-5.阀门Ⅴ，10-6.阀门Ⅵ，11-1.沼气收集管Ⅰ，11-2.沼气收集管Ⅱ，12.渗滤网，13.布液管Ⅱ，14-1.泵Ⅰ，14-2.泵Ⅱ，15.排液口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
实施例
一种干-湿偶联的沼气发生器，参见图1，包括固体发酵仓1和液体发酵罐2；固体发酵仓1内设有渗滤网12，固体发酵仓1上设有渗出液循环装置，渗出液循环装置包括设置在仓底的渗出液管3和设置在仓顶的喷淋装置5，渗出液管3与喷淋装置5连接；液体发酵罐2上设有发酵液循环装置，发酵液循环装置包括设置在罐底的发酵液管4和设置在罐体上的布液装置，发酵液管4与布液装置连接，发酵液管4还与喷淋装置5和渗出液管3连接；固体发酵仓1上设有仓门6，固体发酵仓1的顶部和液体发酵罐2的顶部分别设有沼气收集管Ⅰ11-1、沼气收集管Ⅱ11-2，固体发酵仓1的底端和液体发酵罐2的底端分别设有加热装置，固体发酵仓1的底端还设有进风口9，液体发酵罐2的底端还设有排液口15。
本实施例中，布液装置包括布液管Ⅰ7和布液管Ⅱ13，布液管Ⅰ7设置在液体发酵罐2的顶部，布液管Ⅱ13设置在液体发酵罐2的下部。两个布液管分别以一定的角度流出液体，形成的流动具有搅拌功能。
本实施例中，发酵液管4上设有泵Ⅱ14-2，布液管Ⅰ7与布液管Ⅱ13之间的发酵液管4上设有阀门Ⅳ10-4，布液管Ⅰ7设有阀门Ⅵ10-6，布液管Ⅱ13设有阀门Ⅴ10-5；喷淋装置5设有阀门Ⅰ10-1，发酵液管4与喷淋装置5和渗出液管3的连接处设有阀门Ⅱ10-2，渗出液管3设有泵Ⅰ14-1和阀门Ⅲ10-3。通过多个阀门控制并变换发酵液和渗出液的流动方向。
固体发酵仓1底端的加热装置包括加热管Ⅰ8-1，液体发酵罐2底端的加热装置包括加热管Ⅱ8-2。
本实施例中，渗滤网12为网状钢板。为了防止固体生物质进入渗滤液，网状钢板上设有20-40目尼龙滤网。
为了使微生物与固体物料充分接触，分布均匀，提高工作效率，优选喷淋装置5设为多个。
为了保证发酵温度，固体发酵仓1和液体发酵罐2的周围分别设有保温层。
仓门6可设置在固体发酵仓1的侧面或顶端，为了提高进料、出料的效率，优选固体发酵仓1为整体吊装式，即可以整体吊入、吊出。
本实施例提供的干-湿偶联的沼气发生器的操作方法，包括：
1、给固体发酵仓1内填满秸秆等固体发酵原料，关闭仓门6，使其密封不漏气，给液体发酵罐2注入粪尿等液体发酵原料；当固体发酵仓1内氧气浓度降低至1％时，打开阀门Ⅰ10-1、阀门Ⅱ10-2、阀门Ⅳ10-4，关闭阀门Ⅲ10-3、阀门Ⅴ10-5、阀门Ⅵ10-6，启动泵Ⅱ14-2，将液体发酵原料输送至固体发酵仓1顶部，通过喷淋装置5喷淋至固体发酵原料上，直至底部渗出液渗出渗滤网12，通过进风口9向固体发酵仓1内通入适量空气，固体发酵原料降解，持续约一周；
2、打开阀门Ⅲ10-3、阀门Ⅰ10-1、阀门Ⅳ10-4、阀门Ⅴ10-5、阀门Ⅵ10-6，关闭阀门Ⅱ10-2，启动泵Ⅰ14-1和泵Ⅱ14-2，固体发酵仓1和液体发酵罐2都进入正常发酵产气状态；顶部布液管Ⅰ7与下部布液管Ⅱ13的发酵液形成发酵液搅拌；通过加热管Ⅰ和加热管Ⅱ分别对固体发酵仓和液体发酵罐加热，调节发酵温度在30-50°之间；
3、当固体发酵仓1内或液体发酵罐2排出的甲烷浓度升高至30％时，打开沼气收集管Ⅰ11-1或沼气收集管Ⅱ11-2与储气柜之间的阀门，将固体发酵仓1或液体发酵罐2内产生的沼气输送到储气柜内，最后进行提纯输送至用户；当固体发酵仓1或液体发酵罐2内的甲烷浓度降低到30％时，关闭沼气收集管Ⅰ11-1或沼气收集管Ⅱ11-2与储气柜之间的阀门，将沼气收集管Ⅰ11-1或沼气收集管Ⅱ11-2排出的气体通过风机由固体发酵仓1底部的进风口9打入固体发酵发仓1内，固体发酵仓1运行大约30天；固体发酵仓1内气体甲烷浓度低于4％时，打开阀门Ⅲ10-3、阀门Ⅱ10-2、阀门Ⅴ10-6，关闭阀门Ⅰ10-1、阀门Ⅳ10-4，启动泵Ⅰ14-1将渗出液输送至液体发酵罐2，然后打开仓门6，取出未降解固体，再填充新的固体发酵原料即可进行下一个发酵周期。
顶部布液管Ⅰ7与下部布液管Ⅱ13的发酵液流出方向相反，布液管Ⅰ7的发酵液沿顺时针方向流动，布液管Ⅱ13的发酵液沿逆时针方向流动，达到最佳搅拌效果。
固体发酵即干发酵，是间歇的运行，而液体发酵即湿发酵是连续运行。本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器，固体发酵仓1换料时，液体发酵灌2正常运行连续产气。一个液体发酵罐2可以配4-5个同体积的固体发酵仓1，形成一个系统发酵装置。
本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器，固体发酵仓上设有渗出液循环装置，液体发酵罐上设有发酵液循环装置，液体发酵罐通过发酵液管与固体发酵仓的喷淋装置和渗出液管连接，固体发酵仓和液体发酵罐不仅具有自循环功能，而且互相连通，可将液体发酵罐内产生的大量废水引入固体发酵仓内，解决固体发酵过程中水分不足和微生物分布不均的问题，结构简单，使用方便。
本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器的操作方法，使液体发酵罐内产生的大量废水喷淋到固体发酵仓内的生物质上，达到液体与固体充分混合，解决了固体发酵仓内发酵过程中水分不足和微生物分布不均的问题；还可将固体发酵仓内的渗出液通过布液装置输送至液体发酵罐内，具有节能减排的功效，方法简单，便于实施。
本发明提供的干-湿偶联的沼气发生器操作方法，通过控制固体发酵仓内的氧气浓度和沼气浓度，及时排出沼气，提高了沼气的产率。

Claims (8)

1.一种干-湿偶联的沼气发生器，其特征在于：包括固体发酵仓(1)和液体发酵罐(2)；所述固体发酵仓(1)内设有渗滤网(12)，固体发酵仓(1)上设有渗出液循环装置，所述渗出液循环装置包括设置在仓底的渗出液管(3)和设置在仓顶的喷淋装置(5)，所述渗出液管(3)与喷淋装置(5)连接；所述液体发酵罐(2)上设有发酵液循环装置，所述发酵液循环装置包括设置在罐底的发酵液管(4)和设置在罐体上的布液装置，所述发酵液管(4)与布液装置连接，发酵液管(4)还与喷淋装置(5)和渗出液管(3)连接；固体发酵仓(1)上设有仓门(6)，固体发酵仓(1)的顶部设有沼气收集管Ⅰ(11-1)，液体发酵罐(2)的顶部设有沼气收集管Ⅱ(11-2)，固体发酵仓(1)的底端和液体发酵罐(2)的底端分别设有加热装置，固体发酵仓(1)的底端还设有进风口(9)，液体发酵罐(2)的底端还设有排液口(15)。
2.如权利要求1所述的干-湿偶联的沼气发生器，其特征在于：所述布液装置包括布液管Ⅰ(7)和布液管Ⅱ(13)，所述布液管Ⅰ(7)设置在液体发酵罐(2)的顶部，所述布液管Ⅱ(13)设置在液体发酵罐(2)的下部。
3.如权利要求1所述的干-湿偶联的沼气发生器，其特征在于：所述渗滤网(12)为网状钢板，所述网状钢板上设有尼龙滤网。
4.如权利要求1所述的干-湿偶联的沼气发生器，其特征在于：所述喷淋装置(5)为多个。
5.如权利要求1所述的干-湿偶联的沼气发生器，其特征在于：所述固体发酵仓(1)和液体发酵罐(2)上分别设有保温层。
6.如权利要求1所述的干-湿偶联的沼气发生器，其特征在于：所述仓门(6)设置在固体发酵仓(1)的侧面或顶端。
7.如权利要求1-6任一项所述的干-湿偶联的沼气发生器操作方法，其特征在于：包括：
1)将固体发酵仓(1)内填满固体发酵原料，关闭仓门(6)，使密封不漏气，将液体发酵罐(2)内注入液体发酵原料；断开渗出液管(3)与喷淋装置(5)的连接，断开发酵液管(4)与布液装置的连接，连通发酵液管(4)与喷淋装置(5)的连接，将液体发酵原料输送至固体发酵仓(1)顶部，通过喷淋装置(5)喷淋至固体发酵原料上，直至底部渗出液通过渗滤网(12)渗出，通过进风口(9)向仓内通入空气，使固体发酵原料降解，持续约一周；
2)断开发酵液管(4)与渗出液管(3)、喷淋装置(5)的连接，连通渗出液管(3)与喷淋装置(5)的连接，连通发酵液管(4)与布液装置的连接，使固体发酵仓(1)和液体发酵罐(2)各自进入正常发酵产气状态，通过加热装置分别调节固体发酵仓(1)和液体发酵罐(2)的发酵温度至30-50°度之间；
3)当固体发酵仓(1)或液体发酵罐(2)内的甲烷浓度升高至30％时，打开沼气收集管Ⅰ(11-1)或沼气收集管Ⅱ(11-2)与储气柜之间的阀门，将固体发酵仓(1)产生的沼气通过沼气收集管Ⅰ(11-1)送入储气柜内，将液体发酵罐(2)产生的沼气通过沼气收集管Ⅱ(11-2)送入储气柜内；当甲烷浓度降低到30％时，关闭沼气收集管Ⅰ(11-1)或沼气收集管Ⅱ(11-2)与储气柜之间的阀门，将沼气收集管Ⅰ(11-1)或沼气收集管Ⅱ(11-2)排出的气体用气体循环泵通过进风口(9)打入固体发酵发仓(1)内；当固体发酵仓(1)内甲烷含量低于4％时，断开渗出液管(3)与喷淋装置(5)的连接，断开布液装置与发酵液管(4)的连接，连通渗出液管(3)与布液装置的连接，将固体发酵仓(1)底部的渗出液通过布液装置输送至液体发酵罐(2)内；然后打开仓门(6)，取出未降解固体，再填充新的固体发酵原料即可进行下一个发酵周期。
8.如权利要求7所述的干-湿偶联的沼气发生器的操作方法，其特征在于：所述2)中，液体发酵罐(2)的顶部布液管Ⅰ(7)与下部布液管Ⅱ(13)的发酵液流出方向相反，即顶部布液管Ⅰ(7)的发酵液沿顺时针方向流动，则下部布液管Ⅱ(13)的发酵液沿逆时针方向流动，反之亦然。
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