CN108559761A - 改良的沼气的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改良的沼气的制备工艺。它解决了现有生产方法的步骤过于复杂，需要花费较长的等待时间，生产速度慢等技术问题。本改良的沼气的制备工艺，包括以下步骤：a、称取农作物秸秆35份、猪粪22份、牛粪12份、象草7份、纤维素酶10份、蛋白酶8份、米皮糠4份、菌渣20份、沼渣11份和添加剂2份；b、将农作物秸秆通过切碎机进行切碎，并加水调节其浓度至43％，在温度为39℃下恒温酸化4天，得到酸化料液；c、将步骤b中得到的酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，混合均匀后；d、将恒温发酵过程产生的沼气通过收集袋进行收集。本发明具有生产快速的优点。

Description

改良的沼气的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种制备工艺，特别是一种改良的沼气的制备工艺。
背景技术
沼气，是各种有机物质，在隔绝空气(还原条件)，并在适宜的温度和pH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源，并且是可再生能源。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。
经检索，如中国专利文献公开了一种沼气的生产方法【申请号：201210314402.X；公开号：CN 102796766A】。这种沼气的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)原料预处理：将蚕沙干燥、粉碎、过筛，得干蚕沙粉；(2)厌氧发酵：将干蚕沙粉和接种物加入发酵装置中并混匀，加水调干蚕沙粉和接种物的总固体含量总和至6-10％，使用pH调节剂调pH至6.5-7.5，厌氧发酵；即得沼气。
该专利中公开的生产方法虽然生产成本低，但是，该生产方法的步骤过于复杂，需要花费较长的等待时间，生产速度慢，因此，设计出一种改良的沼气的制备工艺是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种改良的沼气的制备工艺，该制备工艺具有生产快速的特点。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：改良的沼气的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、称取农作物秸秆32-40份、猪粪20-25份、牛粪10-18份、象草5-10份、纤维素酶8-15份、蛋白酶7-14份、米皮糠3-8份、菌渣16-24份、沼渣9-14份和添加剂1-3份；
b、将农作物秸秆通过切碎机进行切碎，并加水调节其浓度至35-50％，在温度为36-42℃下恒温酸化3-5天，得到酸化料液；
c、将步骤b中得到的酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，混合均匀后，在温度为42-58℃下恒温发酵4-8天，控制pH值在6.8-7.2；
d、将恒温发酵过程产生的沼气通过收集袋进行收集。
采用以上工艺，通过将酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，采用恒温发酵的方式，从而可加快沼气的生产速度，有效缩短了发酵时间，生产快速。
所述步骤a中的农作物秸秆为花生秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆、稻草秸秆中的一种或多种。
采用以上材料，可大大降低生产所需的成本。
所述步骤a中的添加剂为尿素或活性炭粉末。
所述步骤a中的沼渣的含水量为38-46％。
所述步骤c中的沼气池包括工作台，工作台上固定有池体，池体上分别安装有压力表、温湿度仪和pH监测仪，压力表、温湿度仪和pH监测仪通过线路均与控制器相连，控制器通过线路与计算机相连，池体上还连接有加料管和出气管，加料管上依次设置有第一电磁阀和第一单向阀，出气管上设置有第二电磁阀和第二单向阀，工作台上还设置有能对池体内的原料进行搅拌的搅拌机构。
沼气池的工作原理如下：将各类原料从加料管加入到池体内，通过压力表、温湿度仪和pH监测仪将各项参数信号传递给控制器，控制器将信号传递给计算机，计算机对信号进行分析和处理，将池体内的各项参数调节到所需值，通过搅拌机构将各类原料搅拌均匀，发酵效果好。
所述搅拌机构包括转轴、安装板、气囊、气泵和转动环，转轴竖直设置在池体内，转轴上端伸出池体与一能带动其转动的驱动结构相连，安装板固定在转轴中部，安装板上固定有具有两根输出轴的减速电机，减速电机的输出轴水平设置，减速电机的输出轴端部通过转动杆和搅拌盒相连，搅拌盒底部具有空腔，搅拌盒底部开设有若干与空腔相连通的通孔，气囊设置在空腔内，气囊通过输气管和气泵相连，搅拌盒内还设置有转动辊一和转动辊二，转动辊一的侧部具有呈螺旋形的切割片一，转动辊一的端部与转动电机一相连，转动辊二的侧部具有呈螺旋形的切割片二，转动辊二的端部与转动电机二相连，转动环固定在转轴下端，转动环上设置有若干摆杆，摆杆一端和转动环相铰接，摆杆另一端固定有呈三角形的切割刀片。
采用以上结构，通过气泵将外界空气输送到气囊中，气囊将通孔遮挡住，通过驱动结构带动转轴转动，转轴带动安装板转动，安装板带动搅拌盒转动，也控制减速电机的输出轴转动，减速电机的输出轴带动转动杆转动，转动杆带动搅拌盒转动，搅拌盒可以随着转轴转动，也可以随着转动杆转动；同时，转轴带动转动环转动，转动环带动摆杆转动，摆杆根据转动的速度快慢能够上下摆动，通过切割刀片将原料切碎；通过气泵将气囊中的空气排出，气囊不将通孔遮挡住，随着转轴带动搅拌盒转动，原料进入到搅拌盒内，控制转动电机一和转动电机二转动，转动电机一和转动电机二分别带动转动辊一和转动辊二转动，通过切割片一和切割片二将搅拌盒中的原料切碎，从而将原料充分搅拌均匀，且原料大小一致性，搅拌快速。
所述输气管上还设置有流量调节阀。
采用以上结构，通过流量调节阀可调节输气管中的气流大小，调节方便。
所述池体上部设置有导料结构，导料结构包括导料盘、安装环和振动电机一，安装环固定在转轴上，且安装环位于加料管与安装板之间，导料盘通过弹簧一固定在安装环上，导料盘的截面呈V形，导料盘上开设有若干出料孔，振动电机一通过连接杆一固定在导料盘上。
采用以上结构，转轴带动安装环转动，加料管中的原料掉落到导料盘上，由于导料盘的截面呈V形，原料会向导料盘内部移动，同时，导料盘转动产生的离心力使部分原料向外移动，通过振动电机一使导料盘上下抖动，从而可使原料均匀掉落到整个池体内，导料效果好。
所述导料盘的材料为不锈钢。
所述驱动结构包括驱动电机、主动轮、从动轮和链带，驱动电机通过支架固定在工作台上，驱动电机的输出轴竖直向上，主动轮固定在驱动电机的输出轴端部，从动轮固定在转轴上端，链带套设在主动轮与从动轮之间。
采用以上结构，控制驱动电机的输出轴转动，驱动电机的输出轴带动主动轮转动，主动轮通过链带带动从动轮转动，从动轮带动转轴转动，从而可使转轴转动。
所述池体底部还设置有辅助机构，辅助机构包括具有弹性的辅助片、摆动条、移动板、抖动板、步进电机和振动电机二，辅助片固定在池体下部，且辅助片位于转动环下方，辅助片将池体内部分成上腔体和下腔体，辅助片上还固定有若干铁片，移动板设置在下腔体内，移动板与一能带动其来回移动的移动结构相连，抖动板通过弹簧二固定在移动板上，步进电机固定在抖动板中部，步进电机的输出轴水平设置，步进电机的输出轴端部和摆动条中部相连，摆动条上固定有电磁铁，且电磁铁能与铁片相接触，振动电机二通过连接杆二固定在抖动板上。
采用以上结构，通过移动结构带动移动板来回移动，移动板带动抖动板来回移动，抖动板带动摆动条来回移动，将摆动条移动到所需位置，通过电磁铁将相应的铁片吸住，控制步进电机的输出轴转动，步进电机的输出轴带动摆动条转动，摆动条呈倾斜状态，使辅助片产生变形，同时，通过振动电机二使摆动条上下抖动，从而可使底部的原料能够需要进行来回流动，减少搅拌所需的时间，辅助效果好。
所述辅助片的材料为橡胶。
采用以上材料，可使辅助片具有较好的形变性能。
所述移动板两端还固定有支撑杆，支撑杆上设置有能对辅助片进行支撑的滚轮。
采用以上结构，通过滚轮可对辅助片进行支撑，使其不需要变形的位置保持原有状态。
所述移动结构包括安装条、导轨、滑块、伺服电机、齿轮和齿条，安装条设置在下腔体内，导轨水平固定在安装条上，滑块设置在导轨上，齿条水平固定在安装条上，且齿条与导轨相互平行，伺服电机固定在滑块上，伺服电机的输出轴竖直向下，伺服电机的输出轴端部和齿轮相连，且齿轮与齿条相啮合，移动板固定在滑块上。
采用以上结构，控制伺服电机的输出轴转动，伺服电机的输出轴带动齿轮转动，齿轮与齿条逐渐相啮合使滑块沿着导轨来回移动，滑块带动移动板来回移动，从而可使移动板来回移动。
所述导轨两端还固定有限位块。
采用以上结构，通过限位块可对滑块进行限位，使其在正常工作范围内移动，限位可靠。
与现有技术相比，本改良的沼气的制备工艺具有该优点：通过将酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中进行恒温发酵，从而可加快沼气的生产速度，有效缩短了发酵时间，生产快速。
附图说明
图1是本发明的平面结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大图。
图3是本发明拆去部分的平面结构示意图。
图中，1、工作台；2、控制器；3、池体；4、铁片；5、辅助片；6、切割刀片；7、摆杆；8、转动环；9、安装板；11、安装环；12、振动电机一；13、连接杆一；14、导料盘；14a、出料孔；15、第二电磁阀；16、第二单向阀；17、出气管；18、第一电磁阀；19、第一单向阀；21、加料管；22、从动轮；23、转轴；24、压力表；25、温湿度仪；26、pH监测仪；27、链带；28、主动轮；29、驱动电机；30、支架；31、减速电机；32、搅拌盒；32a、通孔；33、转动杆；34、计算机；35、齿条；36、导轨；37、安装条；38、齿轮；39、伺服电机；41、滑块；42、移动板；43、支撑杆；44、抖动板；45、滚轮；46、电磁铁；47、摆动条；48、步进电机；49、连接杆二；51、振动电机二；52、弹簧二；53、气囊；54、流量调节阀；55、输气管；56、气泵；57、转动电机二；58、转动电机一；59、转动辊一；61、切割片一；62、转动辊二；63、切割片二。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本改良的沼气的制备工艺，包括以下步骤：
a、称取农作物秸秆32-40份、猪粪20-25份、牛粪10-18份、象草5-10份、纤维素酶8-15份、蛋白酶7-14份、米皮糠3-8份、菌渣16-24份、沼渣9-14份和添加剂1-3份；在本实施例中，称取农作物秸秆35份、猪粪22份、牛粪12份、象草7份、纤维素酶10份、蛋白酶8份、米皮糠4份、菌渣20份、沼渣11份和添加剂2份；纤维素酶、蛋白酶、菌渣和沼渣均采用市场上可以买到的现有产品；
b、将农作物秸秆通过切碎机进行切碎，并加水调节其浓度至35-50％，在温度为36-42℃下恒温酸化3-5天，得到酸化料液；在本实施例中，将农作物秸秆通过切碎机进行切碎，并加水调节其浓度至43％，在温度为39℃下恒温酸化4天，得到酸化料液；
c、将步骤b中得到的酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，混合均匀后，在温度为42-58℃下恒温发酵4-8天，控制pH值在6.8-7.2；在本实施例中，将步骤b中得到的酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，混合均匀后，在温度为45℃下恒温发酵7天，控制pH值在6.9；
d、将恒温发酵过程产生的沼气通过收集袋进行收集。
采用该工艺，通过将酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，采用恒温发酵的方式，从而可加快沼气的生产速度，有效缩短了发酵时间，生产快速。
步骤a中的农作物秸秆为花生秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆、稻草秸秆中的一种或多种，在本实施例中，步骤a中的农作物秸秆为花生秸秆；采用该材料，可大大降低生产所需的成本。
步骤a中的添加剂为尿素或活性炭粉末，在本实施例中，步骤a中的添加剂为尿素。
步骤a中的沼渣的含水量为38-46％，在本实施例中，步骤a中的沼渣的含水量为41％。
如图1-图3所示，步骤c中的沼气池包括工作台1，工作台1上固定有池体3，在本实施例中，工作台1上通过螺栓连接的方式固定有池体3；池体3上分别安装有压力表24、温湿度仪25和pH监测仪26，在本实施例中，压力表24、温湿度仪25和pH监测仪26均采用市场上可以买到的现有产品；压力表24、温湿度仪25和pH监测仪26通过线路均与控制器2相连，在本实施例中，控制器2采用市场可以买到的单片机，单片机控制压力表、温湿度仪和pH监测仪的程序为现有，其程序不需要重新编辑；控制器2通过线路与计算机34相连，在本实施例中，控制器2通过线路与计算机34相连采用的是现有技术；池体3上还连接有加料管21和出气管17，加料管21上依次设置有第一电磁阀18和第一单向阀19，出气管17上设置有第二电磁阀15和第二单向阀16，工作台1上还设置有能对池体3内的原料进行搅拌的搅拌机构。
搅拌机构包括转轴23、安装板9、气囊53、气泵56和转动环8，转轴23竖直设置在池体3内，转轴23上端伸出池体3与一能带动其转动的驱动结构相连，安装板9固定在转轴23中部，在本实施例中，安装板9通过焊接的方式固定在转轴23中部；安装板9上固定有具有两根输出轴的减速电机31，在本实施例中，减速电机31采用市场上可以买到的现有产品；减速电机31的输出轴水平设置，减速电机31的输出轴端部通过转动杆33和搅拌盒32相连，搅拌盒32底部具有空腔，搅拌盒32底部开设有若干与空腔相连通的通孔32a，在本实施例中，通孔32a的数量为二十个；气囊53设置在空腔内，气囊53通过输气管55和气泵56相连，搅拌盒32内还设置有转动辊一59和转动辊二62，转动辊一59的侧部具有呈螺旋形的切割片一61，转动辊一59的端部与转动电机一58相连，在本实施例中，转动电机一58固定在搅拌盒32上；转动辊二62的侧部具有呈螺旋形的切割片二63，转动辊二62的端部与转动电机二57相连，在本实施例中，转动电机二57固定在搅拌盒32上；转动环8固定在转轴23下端，在本实施例中，转动环8通过焊接的方式固定在转轴23下端；转动环8上设置有若干摆杆7，在本实施例中，摆杆7的数量为三十根；摆杆7一端和转动环8相铰接，摆杆7另一端固定有呈三角形的切割刀片6，在本实施例中，每根摆杆7上切割刀片6的数量为六个。
输气管55上还设置有流量调节阀54；采用该结构，通过流量调节阀54可调节输气管55中的气流大小，调节方便。
池体3上部设置有导料结构，导料结构包括导料盘14、安装环11和振动电机一12，安装环11固定在转轴23上，在本实施例中，安装环11通过焊接的方式固定在转轴23上；且安装环11位于加料管21与安装板9之间，导料盘14通过弹簧一固定在安装环11上，导料盘14的截面呈V形，导料盘14上开设有若干出料孔14a，在本实施例中，出料孔14a的数量为三十个；振动电机一12通过连接杆一13固定在导料盘14上。
导料盘14的材料为不锈钢。
驱动结构包括驱动电机29、主动轮28、从动轮22和链带27，驱动电机29通过支架30固定在工作台1上，在本实施例中，支架30通过焊接的方式固定在工作台1上，驱动电机29通过螺栓连接的方式固定在支架30上；驱动电机29的输出轴竖直向上，主动轮28固定在驱动电机29的输出轴端部，在本实施例中，主动轮28通过键连接的方式固定在驱动电机29的输出轴端部；从动轮22固定在转轴23上端，在本实施例中，从动轮22通过键连接的方式固定在转轴23上端；链带27套设在主动轮28与从动轮22之间。
池体3底部还设置有辅助机构，辅助机构包括具有弹性的辅助片5、摆动条47、移动板42、抖动板44、步进电机48和振动电机二51，辅助片5固定在池体3下部，且辅助片5位于转动环8下方，辅助片5将池体3内部分成上腔体和下腔体，辅助片5上还固定有若干铁片4，在本实施例中，铁片4的数量为二十个；移动板42设置在下腔体内，移动板42与一能带动其来回移动的移动结构相连，抖动板44通过弹簧二52固定在移动板42上，步进电机48固定在抖动板44中部，在本实施例中，步进电机48通过螺栓连接的方式固定在抖动板44中部；步进电机48的输出轴水平设置，步进电机48的输出轴端部和摆动条47中部相连，在本实施例中，步进电机48的输出轴端部通过焊接的方式和摆动条47中部相连；摆动条47上固定有电磁铁46，在本实施例中，摆动条47上通过螺栓连接的方式固定有电磁铁46；且电磁铁46能与铁片4相接触，振动电机二51通过连接杆二49固定在抖动板44上；采用该结构，控制伺服电机39的输出轴带动齿轮38转动，齿轮38与齿条35逐渐相啮合使滑块41沿着导轨36来回移动，滑块41带动移动板42来回移动，移动板42带动抖动板44来回移动，抖动板44带动摆动条47来回移动，将摆动条47移动到所需位置，通过电磁铁46将相应的铁片4吸住，控制步进电机48的输出轴带动摆动条47转动，摆动条47呈倾斜状态，使辅助片5产生变形，同时，通过振动电机二51使摆动条47上下抖动，从而可使底部的原料能够需要进行来回流动，减少搅拌所需的时间，辅助效果好。
辅助片5的材料为橡胶；采用该材料，可使辅助片5具有较好的形变性能。
移动板42两端还固定有支撑杆43，支撑杆43上设置有能对辅助片5进行支撑的滚轮45；采用该结构，通过滚轮45可对辅助片5进行支撑，使其不需要变形的位置保持原有状态。
移动结构包括安装条37、导轨36、滑块41、伺服电机39、齿轮38和齿条35，安装条37设置在下腔体内，导轨36水平固定在安装条37上，在本实施例中，导轨36通过螺栓连接的方式固定在安装条37上；滑块41设置在导轨36上，齿条35水平固定在安装条37上，在本实施例中，齿条35通过螺栓连接的方式固定在安装条37上；且齿条35与导轨36相互平行，伺服电机39固定在滑块41上，在本实施例中，伺服电机39通过螺栓连接的方式固定在滑块41上；伺服电机39的输出轴竖直向下，伺服电机39的输出轴端部和齿轮38相连，且齿轮38与齿条35相啮合，移动板42固定在滑块41上，在本实施例中，移动板42通过螺栓连接的方式固定在滑块41上。
导轨36两端还固定有限位块；采用该结构，通过限位块可对滑块41进行限位，使其在正常工作范围内移动，限位可靠。
沼气池的工作原理如下：通过压力表24、温湿度仪25和pH监测仪26将各项参数信号传递给控制器2，控制器2将信号传递给计算机34，计算机34对信号进行分析和处理，将池体3内的各项参数调节到所需值；控制驱动电机29的输出轴带动主动轮28转动，主动轮28通过链带27带动从动轮22转动，从动轮22带动转轴23转动，转轴23带动安装环11转动，加料管21中的原料掉落到导料盘14上，由于导料盘14的截面呈V形，原料会向导料盘14内部移动，同时，导料盘14转动产生的离心力使部分原料向外移动，通过振动电机一12使导料盘14上下抖动，使原料均匀掉落到整个池体3内；通过气泵56将外界空气输送到气囊53中，气囊53将通孔32a遮挡住，转轴23带动安装板9转动，安装板9带动搅拌盒32转动，也控制减速电机31的输出轴带动转动杆33转动，转动杆33带动搅拌盒32转动，搅拌盒32可以随着转轴23转动，也可以随着转动杆33转动；同时，转轴23带动转动环8转动，转动环8带动摆杆7转动，摆杆7根据转动的速度快慢能够上下摆动，通过切割刀片6将原料切碎；通过气泵56将气囊53中的空气排出，气囊53不将通孔32a遮挡住，随着转轴23带动搅拌盒32转动，原料进入到搅拌盒32内，控制转动电机一58和转动电机二57分别带动转动辊一59和转动辊二62转动，通过切割片一61和切割片二63将搅拌盒32中的原料切碎，将原料充分搅拌均匀，从而可确保具有好的发酵效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.改良的沼气的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a、称取农作物秸秆35份、猪粪22份、牛粪12份、象草7份、纤维素酶10份、蛋白酶8份、米皮糠4份、菌渣20份、沼渣11份和添加剂2份；
b、将农作物秸秆通过切碎机进行切碎，并加水调节其浓度至43％，在温度为39℃下恒温酸化4天，得到酸化料液；
c、将步骤b中得到的酸化料液、猪粪、牛粪、象草、纤维素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加剂加入到沼气池中，混合均匀后，在温度为45℃下恒温发酵7天，控制pH值在6.9；
d、将恒温发酵过程产生的沼气通过收集袋进行收集。
2.根据权利要求1所述的改良的沼气的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中的农作物秸秆为花生秸秆。
3.根据权利要求1所述的改良的沼气的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中的添加剂为尿素。
4.根据权利要求1所述的改良的沼气的制备工艺，其特征在于，所述步骤a中的沼渣的含水量为41％。
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