CN109852545A - 一种生物制气设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物制气设备，其包括秸秆粉碎机、搅拌机一、储液池、储料箱、升降机、横移机构、横梁、烘干机、搅拌机二和厌氧罐，所述秸秆粉碎机的粉碎机出料口与所述搅拌机一顶部相连通，所述搅拌机一的搅拌机一出料口位于所述储液池上方，所述储料箱顶部开口且位于所述储液池内，所述储料箱底部和侧壁上都开设有小孔，所述储料箱通过钢丝绳连接在所述升降机上，所述升降机固设于所述横移机构上，所述横梁上设有可经所述横移机构滑动的导轨，所述储液池一侧设有烘干机，所述烘干机的出风口位于所述烘干机顶部，所述烘干机一侧设有搅拌机二，所述搅拌机二上设有秸秆进料口、剩余污泥进料口和甲烷污泥进料口，所述搅拌机二一侧设有厌氧罐。

Description

一种生物制气设备

技术领域

本发明涉及生物能源生产设备技术领域，尤其涉及一种生物制气设备。

背景技术

我国作为农业大国，水稻秸秆产量巨大，每年产量高达2.3亿吨，高于其他农作物秸秆。目前，大部分被焚烧或者闲置处理，浪费资源的同时又是造成雾霾类空气污染的主要元凶之一。稻草秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素类碳水化合物，能够在微生物作用下产生沼气、氢气、酒精等高附加值物质。能够对稻草秸秆进行有效资源化利用，对缓解如今面临的能源、环境危机具有重要意义。稻草秸秆中虽然半纤维素和纤维素较易被厌氧微生物分解，但木质纤维素结构坚固难于被利用，且围绕在纤维素的外层作为保护层，阻碍了纤维素和半纤维素的水解，为了提高秸秆利用率，通常选取一定预处理方式降低秸秆中木质素含量。

污泥作为污水生物处理过程中的主要副产物，2003年城市污水厂的脱水污泥产量约为130万吨，并以每年大于10％的速度递增。2010年底，全国城镇污水处理量达到343亿立方米，脱水污泥产生量接近2200万吨，而且其中有80％没有得到妥善处理。如何妥善处理这些剩余污泥日益受到国内外研究者的关注。污水处理过程中排放的剩余污泥存在含水率高、易腐烂、有恶臭，同时含有大量的细菌、病毒、寄生虫及重金属等有毒有害物质，易对环境造成二次污染等问题。

稻草秸秆和剩余污泥是我国产量巨大的两类固体废弃物。厌氧消化作为废弃物减量化和资源化处理的有效方法之一，已成为研究的热点。由于稻草秸秆中细菌生长需要的氮源和矿物质含量低，C/N高达50左右，因此，稻草秸秆单独消化效率偏低；而剩余污泥C/N较低为6-16，稻草秸秆与剩余污泥混合消化能调节厌氧消化C/N。还具有稀释潜在的有毒化合物，增加微生物的营养平衡和协同效应，增加可生物降解物质负荷，提高最终沼气产量的优势。本发明所解决的技术问题是提供一种稻草秸秆碱处理与剩余污泥混合消化产沼气的设备（稻草秸秆经碱处理后，厌氧消化性会明显提高），先将经氢氧化钠溶液预处理后的秸秆和剩余污泥混合作为混合底物，再接产甲烷污泥 ( 即接种污泥 )，在厌氧环境中混合消化产沼气。

国内目前秸秆厌氧制取沼气一般采用厌氧罐内进料发酵工艺，厌氧罐进料大多采用上料管定点进料，秸秆碎料自上方进入厌氧罐后，在进料口下边逐渐堆积，后边的碎料进入厌氧罐，累积在前边的料堆上边，形成扎堆结壳现象。由于厌氧罐的内腔容积很大，厌氧罐内部处于封闭状态，无法利用外力进行调整，只能靠秸秆碎料的重力自行下落，厌氧罐内的碎料分布不匀，致使物料扎堆结壳受热发酵程度不均匀，反应速度缓慢，制取沼气的质量受到影响，厌氧罐内容积利用率低，生产效率难以提高。而且发酵完后的废料在排出厌氧罐时存在排出不通畅，容易堵塞的问题。针对上述问题，本发明采用了一种结构简单、运行安全的厌氧罐，大大提高了沼气的造气产气效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、自动化程度高、易于控制、运行安全、沼气产量高的生物制气设备。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种生物制气设备，其包括秸秆粉碎机23、搅拌机一24、储液池26、储料箱28、升降机30、横移机构31、横梁32、烘干机33、搅拌机二34和厌氧罐；

所述秸秆粉碎机23的粉碎机出料口23-2与所述搅拌机一24顶部相连通，所述搅拌机一24的搅拌机一出料口24-1位于所述储液池26上方，所述储料箱28顶部开口且位于所述储液池26内，所述储料箱28底部和侧壁上都开设有小孔，所述储料箱28通过钢丝绳29连接在所述升降机30上，所述升降机30固设于所述横移机构31上，所述横梁32上设有可经所述横移机构31滑动的导轨，所述储液池26一侧设有烘干机33，所述烘干机33的出风口33-1位于所述烘干机33顶部，所述烘干机33一侧设有搅拌机二34，所述搅拌机二34上部设有秸秆进料口34-1、剩余污泥进料口34-2、甲烷污泥进料口34-3和搅拌机二出料口34-4，所述搅拌机二34一侧设有厌氧罐；

所述厌氧罐包括从上到下依次设置的厌氧罐顶部2-1、厌氧罐体1和厌氧罐底部2-2，所述厌氧罐体1上部设有进料口3和溢流管5，所述厌氧罐体1下部设有热水盘管12和温度计13，所述厌氧罐体1中部设有转轴9，所述转轴9通过减速机一14与电机一15相连，所述减速机一14与电机一15设于所述厌氧罐顶部2-1上方，所述转轴9上设有搅拌轮一10和搅拌轮二11，所述搅拌轮一10位于所述厌氧罐体1上部，所述搅拌轮二11位于所述厌氧罐底部2-2内且其外轮廓与所述厌氧罐底部2-2轮廓相适配，所述厌氧罐顶部2-1顶部设有排气口4，所述厌氧罐底部2-2底部中心处设有出料口6，所述出料口6与L型出料管相连，所述L型出料管包括出料横管6-1和出料竖管6-2，所述出料横管内设有叶轮20，所述叶轮20通过减速机二16与电机二17相连，所述出料竖管6-2处设有阀门19。

作为本发明的进一步改进，所述搅拌轮二11与热水盘管12之间固设有格栅挡板7，所述格栅挡板7包括若干同轴的环形板7-1和呈辐射状均匀分布的直板7-2，所述格栅挡板7中部设有经所述转轴9穿过的通孔一7-3，所述通孔一7-3处设有与所述转轴9相匹配的轴承。

作为本发明的进一步改进，所述环形板7-1和直板7-2厚度相同，用来降低所述搅拌轮二11搅拌时对所述格栅挡板7上方物料产生的影响。

作为本发明的进一步改进，所述厌氧罐体1和厌氧罐顶部2-1之间设有网板8，所述网板8上均匀设有若干过孔8-1，所述网板8中部设有经所述转轴9穿过的通孔二8-2，所述通孔二8-2处设有与所述转轴9相匹配的轴承。

作为本发明的进一步改进，所述出料横管6-1在所述叶轮20穿出端设有密封结构18。

作为本发明的进一步改进，所述厌氧罐顶部2-1和厌氧罐底部2-2呈半球形。

作为本发明的进一步改进，所述厌氧罐体1外部设有保温层22。

作为本发明的进一步改进，所述搅拌机一24的进液口24-2与所述储液池26之间设有循环泵25。

作为本发明的进一步改进，所述搅拌机一出料口24-1和搅拌机二出料口34-4处分别设有堵头。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明所提供的一种生物制气设备，秸秆在所述秸秆粉碎机内进行粉碎后直接进入所述搅拌机一内，在所述搅拌机一搅拌下与所述搅拌机一内的氢氧化钠溶液进行充分混合，防止秸秆漂浮在液面上，然后所述搅拌机一内的混合物料（秸秆和氢氧化钠溶液）通过所述搅拌机一出料口进入所述储料箱内，所述储料箱在所述升降机和横移机构作用下升起，多余的氢氧化钠溶液通过所述储料箱上的小孔漏到所述储液池内，储料箱在升降机和横移机构作用下降落在所述烘干机上，直接进行烘干，方便快捷，减少了工序；通过设置所述循环泵，实现了氢氧化钠的重复利用，降低了生产成本；秸秆烘干后再在所述搅拌机二内先后与剩余污泥和甲烷污泥进行混合，再放入厌氧罐内进行厌氧发酵，整个系统结构简单，自动化程度高且易于控制，秸秆先经碱处理再与剩余污泥混合，接种甲烷污泥，沼气产量大大提高；所述厌氧罐通过设置搅拌轮一，解决了秸秆不易下沉的问题，通过设置搅拌轮二和叶轮，有利于废料的排出，通过设置栅格挡板，可以防止厌氧罐体内发酵物发生剧烈运动，通过设置热水盘管和温度计，可以对发酵物发酵温度进行实时控制，有效促进发酵过程的进行，通过设置网板，可以挡住进入厌氧罐体内的物料，防止秸秆漂浮过高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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它的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中厌氧罐的结构示意图。

图3是图2中A处的局部放大示意图。

图4是本发明中格栅挡板的结构示意图。

图5是本发明中网板的结构示意图。

其中：1厌氧罐体、2-1厌氧罐顶部、2-2厌氧罐底部、3进料口、4排气口、5溢流管、6出料口、6-1出料横管、6-2出料竖管、7格栅挡板、7-1环形板、7-2直板、7-3通孔一、8网板、8-1过孔、8-2通孔二、9转轴、10搅拌轮一、11搅拌轮二、12热水盘管、12-1进水口、12-2出水口、13温度计、14减速机一、15电机一、16减速机二、17电机二、18密封结构、19阀门、20叶轮、21支架、22保温层、23秸秆粉碎机、23-1粉碎机进料口、23-2粉碎机出料口、24搅拌机一、24-1搅拌机一出料口、24-2进液口、25循环泵、26储液池、27氢氧化钠溶液、28储料箱、29钢丝绳、30升降机、31横移机构、32横梁、33烘干机、33-1出风口、34搅拌机二、34-1秸秆进料口、34-2剩余污泥进料口、34-3甲烷污泥进料口、34-4搅拌机二出料口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

如图1-5所示的一种生物制气设备，其包括秸秆粉碎机23、搅拌机一24、储液池26、储料箱28、升降机30、横移机构31、横梁32、烘干机33、搅拌机二34和厌氧罐。

所述秸秆粉碎机23的粉碎机出料口23-2与所述搅拌机一24顶部相连通，所述搅拌机一24的搅拌机一出料口24-1位于所述储液池26上方，所述储料箱28顶部开口且位于所述储液池26内，所述储液池26内盛有一定容量的氢氧化钠溶液，所述储料箱28底部和侧壁上都开设有小孔，所述储料箱28通过钢丝绳29连接在所述升降机30上，所述升降机30固设于所述横移机构31上，所述横梁32上设有可经所述横移机构31滑动的导轨，所述储液池26一侧设有烘干机33，所述烘干机33的出风口33-1位于所述烘干机33顶部，所述烘干机33一侧设有搅拌机二34，所述搅拌机二34上部设有秸秆进料口34-1、剩余污泥进料口34-2、甲烷污泥进料口34-3和搅拌机二出料口34-4，所述搅拌机二34一侧设有厌氧罐。

秸秆在所述秸秆粉碎机23内进行粉碎后直接进入所述搅拌机一24内，在所述搅拌机一24搅拌下与所述搅拌机一24内的氢氧化钠溶液进行混合，防止秸秆漂浮在液面上，然后所述搅拌机一24内的混合物料（秸秆和氢氧化钠溶液）通过所述搅拌机一出料口24-1进入所述储料箱28内，所述储料箱28在所述升降机30和横移机构31作用下升起，多余的氢氧化钠溶液通过所述储料箱28上的小孔漏到所述储液池26内，储料箱28在升降机30和横移机构31作用下降落在所述烘干机33上，直接进行烘干，方便快捷，减少了工序。秸秆烘干后再在所述搅拌机二34内先后与剩余污泥和甲烷污泥进行混合，再放入厌氧罐1内进行厌氧发酵，整个系统结构简单，自动化程度高且易于控制，秸秆先经碱处理再与剩余污泥混合，接种甲烷污泥，沼气产量大大提高。

所述搅拌机一24的进液口24-2与所述储液池26之间设有循环泵25。通过设置所述循环泵25，实现了所述氢氧化钠溶液27的循环利用。

所述搅拌机一出料口24-1和搅拌机二出料口34-4处分别设有堵头。

所述厌氧罐包括从上到下依次设置的厌氧罐顶部2-1、半球形的厌氧罐体1和半球形的厌氧罐底部2-2。所述厌氧罐体1上部设有进料口3和溢流管5；所述厌氧罐体1下部设有热水盘管12和温度计13，所述热水盘管12由位于下方的进水口12-1进水，位于上方的出水口12-2出水，所述温度计13设于所述厌氧罐体1侧壁处，所述厌氧罐体1外部设有保温层22，通过设置所述热水盘管12、温度计13和保温层22，可以对发酵物的发酵温度进行实时控制，有效促进发酵过程的进行；所述厌氧罐体1中部设有转轴9，所述转轴9通过减速机一14与电机一15相连，所述减速机一14与电机一15设于所述厌氧罐顶部2-1上方，所述转轴9上设有搅拌轮一10和搅拌轮二11，所述搅拌轮一10位于所述厌氧罐体1上部，所述搅拌轮二11位于所述厌氧罐底部2-2内且其外轮廓与所述厌氧罐底部2-2轮廓相适配。通过设置所述搅拌轮一10，解决了秸秆不易下沉的问题。所述厌氧罐顶部2-1顶部设有排气口4。所述厌氧罐底部2-2底部中心处设有出料口6，所述出料口6与L型出料管相连，所述L型出料管包括出料横管6-1和出料竖管6-2，所述出料横管内设有叶轮20，所述叶轮20通过减速机二16与电机二17相连，所述出料竖管6-2处设有阀门19，所述出料横管6-1在所述叶轮20穿出端设有密封结构18。通过设置所述搅拌轮二11和叶轮20，有利于废料的排出。

所述搅拌轮二11与热水盘管12之间固设有格栅挡板7，所述格栅挡板7包括若干同轴的环形板7-1和呈辐射状均匀分布的直板7-2，所述格栅挡板7中部设有经所述转轴9穿过的通孔一7-3，所述通孔一7-3处设有与所述转轴9相匹配的轴承。所述环形板7-1和直板7-2厚度相同且具有一定厚度，用来降低所述搅拌轮二11搅拌时对所述格栅挡板7上方物料产生的影响。通过设置所述栅格挡板7，可以防止所述厌氧罐体1内发酵物发生剧烈运动。

所述厌氧罐体1和厌氧罐顶部2-1之间设有网板8，所述网板8上均匀设有若干过孔8-1，所述网板8中部设有经所述转轴9穿过的通孔二8-2，所述通孔二8-2处设有与所述转轴9相匹配的轴承。通过设置所述网板8，可以挡住进入所述厌氧罐体1内的物料，防止秸秆漂浮过高。

本发明的使用方法如下：

将秸秆在所述秸秆粉碎机23内进行粉碎，秸秆粉碎后直接进入所述搅拌机一24内，在所述搅拌机一24内与所述搅拌机一24内的氢氧化钠溶液27进行均匀混合，然后打开堵头，所述搅拌机一24内的混合物料（秸秆和氢氧化钠溶液27）通过所述搅拌机一出料口24-1进入所述储料箱28内，秸秆在所述储料箱28内进行一定时间的浸泡后，通过所述升降机30和横移机构31使所述储液箱28升起（先横移，错开上方的所述搅拌机一出料口24-1，然后再进行升起），在上升过程中，多余的氢氧化钠溶液27通过所述储料箱28上的小孔漏到所述储液池26内，待到所述储液箱28不滴溶液时，在升降机30和横移机构31作用下使储料箱28降落在所述烘干机33上，直接进行烘干。秸秆烘干后再在所述搅拌机二34内先与剩余污泥进行1:1混合，混合物料再与甲烷污泥进行1:1混合，最后通过所述进料口3投入所述厌氧罐1内进行厌氧发酵，在所述搅拌轮一10搅拌下，物料内的秸秆等进入所述厌氧罐体1下部，在所述热水盘管12提供适宜温度的环境下进行发酵反应，产生沼气，沼气进入所述厌氧罐顶部2-1内，通过所述排气口4进行收集。发酵完后的废料进入所述厌氧罐底部2-2内，通过所述出料口6排出，通过所述搅拌轮二11和叶轮20可以加快废料的排出，在排气管发生堵塞时通过所述叶轮20可以有效进行疏通。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种生物制气设备，其特征在于，其包括秸秆粉碎机（23）、搅拌机一（24）、储液池（26）、储料箱（28）、升降机（30）、横移机构（31）、横梁（32）、烘干机（33）、搅拌机二（34）和厌氧罐；

所述秸秆粉碎机（23）的粉碎机出料口（23-2）与所述搅拌机一（24）顶部相连通，所述搅拌机一（24）的搅拌机一出料口（24-1）位于所述储液池（26）上方，所述储料箱（28）顶部开口且位于所述储液池（26）内，所述储料箱（28）底部和侧壁上都开设有小孔，所述储料箱（28）通过钢丝绳（29）连接在所述升降机（30）上，所述升降机（30）固设于所述横移机构（31）上，所述横梁（32）上设有可经所述横移机构（31）滑动的导轨，所述储液池（26）一侧设有烘干机（33），所述烘干机（33）的出风口（33-1）位于所述烘干机（33）顶部，所述烘干机（33）一侧设有搅拌机二（34），所述搅拌机二（34）上部设有秸秆进料口（34-1）、剩余污泥进料口（34-2）、甲烷污泥进料口（34-3）和搅拌机二出料口（34-4），所述搅拌机二（34）一侧设有厌氧罐；

所述厌氧罐包括从上到下依次设置的厌氧罐顶部（2-1）、厌氧罐体（1）和厌氧罐底部（2-2），所述厌氧罐体（1）上部设有进料口（3）和溢流管（5），所述厌氧罐体（1）下部设有热水盘管（12）和温度计（13），所述厌氧罐体（1）中部设有转轴（9），所述转轴（9）通过减速机一（14）与电机一（15）相连，所述减速机一（14）与电机一（15）设于所述厌氧罐顶部（2-1）上方，所述转轴（9）上设有搅拌轮一（10）和搅拌轮二（11），所述搅拌轮一（10）位于所述厌氧罐体（1）上部，所述搅拌轮二（11）位于所述厌氧罐底部（2-2）内且其外轮廓与所述厌氧罐底部（2-2）轮廓相适配，所述厌氧罐顶部（2-1）顶部设有排气口（4），所述厌氧罐底部（2-2）底部中心处设有出料口（6），所述出料口（6）与L型出料管相连，所述L型出料管包括出料横管（6-1）和出料竖管（6-2），所述出料横管内设有叶轮（20），所述叶轮（20）通过减速机二（16）与电机二（17）相连，所述出料竖管（6-2）处设有阀门（19）。

2.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述搅拌轮二（11）与热水盘管（12）之间固设有格栅挡板（7），所述格栅挡板（7）包括若干同轴的环形板（7-1）和呈辐射状均匀分布的直板（7-2），所述格栅挡板（7）中部设有经所述转轴（9）穿过的通孔一（7-3），所述通孔一（7-3）处设有与所述转轴（9）相匹配的轴承。

3.根据权利要求2所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述环形板（7-1）和直板（7-2）厚度相同，用来降低所述搅拌轮二（11）搅拌时对所述格栅挡板（7）上方物料产生的影响。

4.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述厌氧罐体（1）和厌氧罐顶部（2-1）之间设有网板（8），所述网板（8）上均匀设有若干过孔（8-1），所述网板（8）中部设有经所述转轴（9）穿过的通孔二（8-2），所述通孔二（8-2）处设有与所述转轴（9）相匹配的轴承。

5.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述出料横管（6-1）在所述叶轮（20）穿出端设有密封结构（18）。

6.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述厌氧罐顶部（2-1）和厌氧罐底部（2-2）呈半球形。

7.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述厌氧罐体（1）外部设有保温层（22）。

8.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述搅拌机一（24）的进液口（24-2）与所述储液池（26）之间设有循环泵（25）。

9.根据权利要求1所述的一种生物制气设备，其特征在于，所述搅拌机一出料口（24-1）和搅拌机二出料口（34-4）处分别设有堵头。