CN108220133A - 一种新型水压式沼气池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效水压式沼气池装置，由厌氧发酵池(1)、进料口(2)和水压室(3)和导气管(4)组成，厌氧发酵室(1)为锥形结构，由于厌氧发酵池上下大小不同，在液面上升和下降时使得作物秸秆的浮渣层受到一定挤压，同时当适用沼气时水压室的水回流厌氧发酵池时，浮渣层受到水流的冲击产生一定搅拌作用，这样可以使浮渣层能和液体进行接触，从而避免了浮渣层脱水干燥形成结壳，不需要添加外部的搅拌装置和人工操作，降低劳动成本，提高水压式沼气池的产气效率和使用率。
Description
技术领域
本发明涉及水压式沼气池领域，尤其涉及一种新型水压式沼气池装置。
背景技术
农村常用的水压式沼气池是一个由主发酵池(间)和进、出料间(管)相连通的容器，未产气时，进料管、发酵间、水压间的料液在同一水平面上。产气时，经微生物发酵分解而产生的沼气上升到贮气间，由于贮气间密封不漏气，沼气不断积聚，便产生压力。当沼气压力超过大气压力时，便把沼气池内的料液压出，进料管和水压间内水位上升，发酵间水压下降，产生了水位差。由于水位差将使贮气间内的沼气保持一定的压力。用气时，沼气从导气管输出，水压间的水流回发酵间，即水压间水位下降，发酵间水位上升。依靠水压间水位的自动升降，使贮气间的沼气压力能自动调节，保持沼气的稳定输送。
农村沼气主要采用秸秆类作为原料来源，由于秸秆为纤维素物质组成，在空气中易干燥。由于传统水压式沼气池没有搅拌装置，作物秸秆进入沼气池后一部分比重较小的秸秆漂浮到料液表层形成上干下湿的结壳，只下面才能与水接触。当沼气池运行一段时间后，浮渣层增厚、变干，最后形成干燥又难于破碎的结壳。结壳可导致沼气池内产生的沼气集聚受阻，使沼气池的有效容积和贮气室的体积减小，也导致发酵原料的利用率不高，结壳制约了以秸秆为原料的水压式沼气池气推广和应用。为了解决这一难题，现有技术公开了了加热、搅拌、回流、设置栏栅等办法，杜绝或降低结壳的产生。但增加加热装置会增加农民的成本，机械搅拌会增加人力成本且机械装置会阻碍农户的进出，回流装置会增加回流阀失灵等新的问题，设置栏栅也会因为栏栅低于液面而失效。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供了一种无需外动力可自动破除结壳的水压式沼气池装置。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案如下：
一种免结壳的水压式沼气池装置，厌氧发酵室(1)的竖截面为上小下大的形状，竖截面的斜边为直线和折线的一种，横截面为直线和弧线围成的形状。
优选的是，所述厌氧发酵室(1)竖截面的至少有一内斜边与水平面的夹角为30-80度。
优选的是，所述厌氧发酵室(1)竖截面的所有斜边与水平面的夹角为30-80度。
优选的是，还包括水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部。
本发明的原理：
为了解决传统水压式沼气池以作物秸秆为原料时容易产生结壳的问题，本发明提供一种锥形的水压式沼气池，厌氧发酵室斜边与地面角度为30-80度，就是把厌氧发酵池做成一个上面部分小下面部分大的池体，沼气池的进料口和出料口的设置与常规水压式沼气池相似，在底部进料和在底部出料。由于沼气池上部分小下面部分大，当产气和用气时，液面会随之下降或上升，其液面的大小也会发生改变。当液面下降时，液面变大，当液面上升时，液面会缩小。作物秸秆进入沼气池后形成浮渣层，但是随着产气和用气时，液面会上升，浮渣层就会受到挤压，同时由于水压式的水流作用也能对浮渣层起到一定的翻滚作用，这样浮渣层被重新压入液体下面，与液体进行充分接触，提高了原料的利用效率和沼气池的发酵效率。由于沼气池内的液面大小是随着产气和用气而变化的，因而，液面的大小是反复变化的，浮渣层不停受到相应的挤压作用，从而避免了结壳的产生。
本发明的优点和效果：
1.本发明与常规圆柱型式沼气比，降低了结壳生成的几率，提高沼气池的利用效率和秸秆的利用效率，因而有利于提高甲烷的发酵速度，本发明沼气池的形成浮渣层比圆柱形沼气池的浮渣层减少85％以上，本发明沼气池总产气量比圆柱形增长9％以上，本发明沼气池生成的沼气中的甲烷含量比圆柱形的增长7％以上。
2.本发明与半球形沼气比，由于其发酵室斜边给予浮渣层挤压应力更大，形成的浮渣层厚度更小，降低了结壳生成的几率，因而有利于提高甲烷的发酵速度，本发明沼气池的形成浮渣层比半球形沼气池的浮渣层减少83％以上，本发明沼气池总产气量比半球形增长13％以上，本发明沼气池生成的沼气中的甲烷含量比半球形的增长13％以上。
3.本发明与搅拌式沼气池相比，减少了机械成本和人工成本，与沼液回流相比，杜绝了回流失效等故障的产生。
附图说明
图1是本发明所示沼气池结构示意图。
图2-8是本发明所示厌氧发酵室的A截面示意图。
图9-11是本发明所示厌氧发酵室的B截面示意图。
图12是圆柱形沼气池结构图。
图13是半球形沼气池结构图。
其中，图1中：1、厌氧发酵池；2、水压室；3、进料口；4、导气管。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所说的水压式沼气池装置作进一步的说明。应该理解的是，本发明的实施例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。根据本发明的实质对本发明进行的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为单个等腰梯形的形状，竖截面的内斜边与水平面的夹角为70度(如图2所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图9所示)。
实施例2：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为单个等腰梯形的形状，竖截面的一内斜边与水平面的夹角为30度，一内斜边与水平面的夹角为70度(如图3所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图9所示)。
实施例3：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为单个上小下大非等腰梯形的形状，竖截面的一内斜边与水平面的夹角为70度，另一内斜边水平面的夹角为90度(如图4所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图10所示)。
实施例4：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为多个上小下大等腰梯形的形状，竖截面的一内斜边与水平面的夹角为75度(如图5所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图10所示)。
实施例5：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为上小下大的形状，竖截面的斜边为折线，竖截面内斜边与水平面的夹角为80度(如图6所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图9所示)。
实施例6：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为上小下大的形状，竖截面的斜边为折线，竖截面的一内斜边与水平面的夹角为45度，另一内斜边与水平面的夹角为70度(如图7所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图11所示)。
实施例7：
如图1，一种免结壳的水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室(1)、水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部，厌氧发酵室(1)的竖截面为上小下大的形状，竖截面的一条斜边为折线，另一条斜边为直线，竖截面内斜边与水平面的夹角为70度(如图8所示)，厌氧发酵室(1)的横截面为直线和弧线围成的形状(如图11所示)。
对照组1：圆柱体
如图12，一种水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室、进料口和水压室，厌氧发酵室为圆柱体。
对照组2：半球形体
如图13，一种水压式沼气池装置，包括厌氧发酵室、进料口和水压室，厌氧发酵室为半球形体。
实验例1：
1、实验方法。
为了对本发明的沼气池和传统的圆柱形、半球形沼气池的结壳生成和产气效果进行比较，进行如下实验。
在本发明(实施例1-7)、对照组1和对照组2装置中分别加入相同的沼气池污泥4.8升，加入相同的新鲜香蕉杆1000克(含量水90％)，然后密封进行沼气发酵，产甲烷后用煤气表测量20天后产生的沼气总体积数，同时收集沼气进行第10天的甲烷含量的测定。观察结壳的生成情况，厌氧发酵20天后将浮渣层取出滤干后进行称重比较。
2、实验结果。
由实验结果可知，以实施例1和对照组数据分析，20天后本发明沼气池的浮渣层重量53克，而圆柱形沼气池的浮渣层重量367克，半球形沼气池的浮渣层重量313克，本发明形成的浮渣层厚度更小，降低了结壳生成的几率；20天的本发明沼气池(容积10升)总产气量为40.8升，圆柱形的沼气为37.4升，半球形的沼气为35.6升，第10天的本发明沼气池沼气中的甲烷含量60.2％，二氧化碳含量29.5％，圆柱形所产沼气的甲烷含量为56.0％，二氧化碳含量32.7％，半球形所产沼气的甲烷含量为53.0％，二氧化碳含量33.2％，可见，本发明降低了结壳生成的几率，提高沼气池的利用效率和秸秆的利用效率，因而有利于提高甲烷的发酵速度。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种新型水压式沼气池装置，其特征在于：厌氧发酵室(1)的竖截面为上小下大的形状，竖截面的斜边为直线和折线的一种，横截面为直线和弧线围成的形状。
2.根据权利要求1所述的新型水压式沼气池装置，其特征在于：所述厌氧发酵室(1)竖截面的至少有一内斜边与水平面的夹角为30-80度。
3.根据权利要求1所述的新型水压式沼气池装置，其特征在于：所述厌氧发酵室(1)竖截面的所有斜边与水平面的夹角为30-80度。
4.根据权利要求1所述的新型水压式沼气池装置，其特征在于：还包括水压室(2)进料口(3)和导气管(4)，水压室(2)和进料口(3)分布在厌氧发酵室(1)两侧并分别与厌氧发酵室(1)连通，导气管(4)设置在厌氧发酵室(1)上部。
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