CN112320943A - 一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，涉及沼气收集处理技术领域。本发明设置于厌氧反应器顶部，浮动式膜盖装置包括由外层的膜盖、中间层的隔热保温夹层、内层的隔绝膜复合而成的浮动式膜盖，雨水收集及回落结构，采样口结构，浮筒结构以及固定塑型管链；固定塑型管链下压于浮动式膜盖上部形成雨水引流槽朝向雨水收集及回落结构方向；浮动式膜盖与厌氧反应器的内液位之间且位于相连位置的下方周侧形成沼气收集和储存空间。本发明浮动式膜盖可防止沼气泄露的雨水收集及回落装置，有效防止雨水在膜盖上方形成不规则凹槽，也不用使用雨水泵抽吸雨水，操作简单、安全；还方便对厌氧反应器内的废水和污泥进行取样及测量。

Description

一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置

技术领域

本发明属于沼气收集处理技术领域，特别是涉及一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置。

背景技术

厌氧工艺在国内的高浓度有机废水厌氧处理中具有非常广泛的应用，厌氧反应器的结构形式可分为土建结构的方形或长方形，罐体一般采用圆形结构。根据厌氧反应器设计不同，厌氧反应器的顶部可设计为完全密闭的形式，可采用混凝土结构或钢结构进行密闭，也可根据采用的厌氧工艺不同设计为顶部为敞口的形式，这时通常需要增加盖板或封闭结构对顶部出水产生的废气进行收集和处理。当采用混凝土结构、完全密闭形式的厌氧反应器时，采用混凝土对反应器顶部进行完全密闭，存在工程造价高、维护不方便的问题。另外，随着国内环保排放标准要求的提高，国内畜禽养殖行业的粪污处理日益成为国内面临的迫切问题。目前国内对畜禽养殖行业粪污的治理和处理通常采用以下处理方式：(1)、固体粪污分离进行厌氧处理再去堆肥，或直接进行好氧堆肥，污水采用常规UASB厌氧工艺处理，厌氧处理后的废水建设停留时间长达6～12个月的大型稳定储存池，在合适的季节进行还田；(2)分离后的污水直接采用大型“坑式”黑膜沼气池进行厌氧处理和沼气储存，在合适的季节进行还田。

近年来，黑膜沼气池由于投资低，目前成为国内大型养殖企业，尤其是废水产生量大的规模化养猪企业，建设了大量的黑膜沼气池养猪废水厌氧处理储存池。常见的黑膜沼气池，常采用带斜坡“土坑”形式，即在土地上挖出图1所示形状的土坑，在土坑底部和斜坡上铺设HDPE防渗膜，穿过土坑设置废水进水管和废水、污泥排放管，废水上部采用单层HDPE防渗膜与铺设至斜坡上的底部防渗膜粘合后内部沼气存储空间，可通过沼气排放管9排放或利用。这样形式的黑膜沼气厌氧池虽然结构简单，造价低，但却具有如下明显的缺点：(1)底部采用单层HDPE膜防渗，当池内水量较大时，由于废水自身重力造成底部防渗膜很难维持平整的状态，当某处发生凹陷或被硬物穿透式，会造成废水泄露从而污染地下水的风险；(2)顶部采用单层HDPE防渗膜进行沼气收集，当HDPE沼气收集膜未被沼气鼓起时，如果有雨水，雨水会在HDPE膜上随机形成大量的雨水凹槽，这些雨水凹槽中间会形成不均匀的、鼓起的沼气储存空间，雨水需用雨水泵抽吸，不规则的沼气包很难汇集到四周的沼气排放管。同时，由于黑膜沼气池往往面积很大，人工去膜上进行抽水操作非常危险。(3)保温效果差：由于黑膜沼气厌氧池的横截面积往往很大，采用单层HDPE膜进行沼气收集，易造成厌氧反应器内废水水温的下降较大，这也是目前国内黑膜沼气普遍存在的问题，导致黑膜沼气厌氧池处理效果低，尤其是在冬季条件下，厌氧处理的效果更低。

针对横截面积较大的厌氧反应器(包括低负荷厌氧反应器和黑膜沼气厌氧池)，本发明提供了一种保温效果好、方便收集雨水、安全性高的浮动式膜盖装置，可用于这类厌氧反应器的沼气收集。

发明内容

本发明提供了一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，设置于厌氧反应器顶部，所述浮动式膜盖装置包括由外层的膜盖、中间层的隔热保温夹层、内层的隔绝膜复合而成的浮动式膜盖，设置于浮动式膜盖上的雨水收集及回落结构，设置于浮动式膜盖上的采样口结构，安装于浮动式膜盖上的浮筒结构以及固定塑型管链；

所述固定塑型管链一端与雨水收集及回落结构相连，另一端与厌氧反应器侧壁或浮筒结构相连，使固定塑型管链下压于浮动式膜盖上部形成雨水引流槽朝向雨水收集及回落结构方向；

所述雨水收集及回落结构用于将周围的雨水引流至厌氧反应器；所述采样口结构用于采集厌氧反应器的出水，通过检测以评估厌氧反应器的处理性能；所述浮筒结构用于将浮动式膜盖的特定位置高度垫高，为固定塑型管链在浮动式膜盖中部提供固定支撑，并使雨水在浮筒结构四周扩散进入雨水引流槽；所述浮动式膜盖与厌氧反应器的内液位之间且位于相连位置的下方周侧形成沼气收集和储存空间。

进一步地，所述雨水收集及回落结构包括贯穿浮动式膜盖设置的雨水收集及回落管设置于浮动式膜盖上方的第一固定法兰盘、设置于浮动式膜盖下方的第二固定法兰盘、设置于雨水收集及回落管顶部的雨水收集开口、设置于雨水收集及回落管下侧部的雨水流入口、设置于雨水收集及回落管底部的第一斜沼气挡板、设置于雨水收集及回落管内且表面开设有雨水流入口的弧形挡板；所述雨水收集及回落管通过第一固定法兰盘和第二固定法兰盘经第一上下固定螺栓与浮动式膜盖相固定。

进一步地，所述雨水收集及回落管底部与隔绝膜底部之间高度为300mm，所述雨水收集及回落管顶部与膜盖之间高度为20mm；所述第一斜沼气挡板为45度斜面的封闭堵头；所述雨水流入口为方形过水槽，所述雨水流入口顶部与隔绝膜底部之间高度为50mm，雨水经所述雨水流入口过雨水流入口进入厌氧反应器。

进一步地，所述采样口结构包括贯穿浮动式膜盖设置的采样口管、设置于浮动式膜盖上方的第三固定法兰盘、设置于浮动式膜盖下方的第四固定法兰盘、设置于采样口管上方的采样管口、设置于采样口管下侧部的废水流入口、设置于采样口管底部的第二斜沼气挡板、通过横向螺栓安装于采样口管顶部的防水帽；所述采样口管通过第三固定法兰盘和第四固定法兰盘经第二上下固定螺栓与浮动式膜盖相固定。

进一步地，所述采样管口距离浮动式膜盖为200mm，所述采样口管位于隔绝膜以下高度为300mm；所述第二斜沼气挡板为45度斜面的封闭堵头；所述废水流入口为方形过水槽，所述废水流入口顶部与隔绝膜底部之间高度为50mm。

进一步地，所述浮筒结构包括设置于膜盖与隔绝膜之间的硬质塑料泡沫圆盘本体、设置于膜盖外表面上的不锈钢固定圆盘、贯穿不锈钢固定圆盘和膜盖后与硬质塑料泡沫圆盘本体表面的螺栓孔相连的螺栓；所述硬质塑料泡沫圆盘本体底部与隔绝膜粘结固定；所述不锈钢固定圆盘上焊接有与固定塑型管链相连的固定环。

进一步地，所述固定塑型管链由若干个UPVC配重管通过尼龙绳连接后形成，所述UPVC配重管内灌满混凝土，管两侧设置有盖帽，相邻两UPVC配重管之间通过盖帽上的连接环经尼龙绳相连。

进一步地，所述膜盖为高强度抗紫外的乙烯共聚混合物(EIA)织物膜材。

进一步地，所述中间层的隔热保温夹层为EPE珍珠棉隔热保温夹层。

进一步地，所述内层的隔绝膜为厚度2mm的HEPE防渗膜。

本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：

1、本发明一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置采用高强度、抗紫外的乙烯共聚混合物(EIA)织物膜材，该膜材相比于HDPE防渗膜而言，具有高抗紫外、高强度、高抗穿刺能力、高密闭性、粘结性能好的突出优势，作为浮动式膜盖的外膜优势明显；与此同时，由于该材质膜盖强度很高，操作人员可安全地在膜盖上进行相关操作，如取样等。

2、本发明的内膜采用常规HDPE防渗膜，接触废水，具有良好的密闭、保温和防腐蚀效果，常规采用厚度2mm的HEPE防渗膜。

3、本发明位于外膜和内膜中间，并与内膜粘结为一体的EPE珍珠棉隔热保温夹层，起到重要的防止厌氧反应器内热量散失的作用，为保障厌氧反应器内的反应温度非常重要，然而国内此类的使用甚少，常规设计条件下采用12～20mm厚的珍珠棉泡沫夹层。

4、本发明的浮动式膜盖上设置特殊设计的、可防止沼气泄露的雨水收集及回落装置，通过固定塑型配重管链将膜盖上方的雨水汇集到多个雨水收集及回落口，并流入厌氧反应器内，可有效防止雨水在膜盖上方形成不规则凹槽，也不用使用雨水泵抽吸雨水，操作简单、安全；

5、本发明的浮动式膜盖上设置的取样口，还可方便对厌氧反应器内的废水和污泥进行取样及测量，这是现有常规黑膜沼气池厌氧反应器无法做到的。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置的结构示意图；

图2为本发明图1中浮动式膜盖的层结构示意图；

图3为本发明实施例1的正方形厌氧反应器浮动式膜盖安装图；

图4为本发明实施例2的长方形厌氧反应器浮动式膜盖安装图；

图5为本发明实施例3的圆形厌氧反应器浮动式膜盖安装图；

图6为本发明雨水收集及回落结构与浮动式膜盖的结构和安装关系图；

图7为图6的结构左视图；

图8为本发明的雨水收集及回落结构的结构俯视图；

图9为本发明的采样口与浮动式膜盖的结构和安装关系图；

图10为图9的结构左视图；

图11为本发明浮筒结构与浮动式膜盖的结构和安装关系图；

图12为现有的用于处理猪场废水的黑膜沼气池结构图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-厌氧反应器，101-沼气收集和储存空间，2-内液位，3-浮筒结构，301-硬质塑料泡沫圆盘本体，302-不锈钢固定圆盘，303-螺栓，304-螺栓孔，305-固定环，4-膜盖，5-隔热保温夹层，6-隔绝膜，7-固定塑型管链，8-雨水收集及回落结构，801-雨水收集及回落管，802-第一固定法兰盘，803-第二固定法兰盘，804-雨水收集开口，805-第一斜沼气挡板，806-弧形挡板，807-雨水流入口，808-雨水流入口，809-第一上下固定螺栓，9-采样口结构，901-采样口管，902-第三固定法兰盘，903-第四固定法兰盘，904-采样管口，905-第二斜沼气挡板，906-废水流入口，907-防水帽，908-横向螺栓，909-第二上下固定螺栓，10-浮动式膜盖。

具体实施方式

下面将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，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“外层”、“中间层”、“一端”、“侧壁”、“上部”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

现有常见的黑膜沼气池养猪废水厌氧处理储存池如图12所示，其结构具体包括有黑膜沼气池内的废水31、黑膜沼气池斜坡32、黑膜沼气池内液位33、沼气储量小的情况下HDPE密闭膜盖的形状34、沼气储量大的情况下HDPE密闭膜盖被沼气鼓起的形状35、HDPE密闭沼气膜盖因重物(雨水为主)影响产生的局部雨水集水凹槽36、HDPE密闭沼气膜盖因重物(雨水为主)影响产生的局部沼气凸起槽37；

采用的黑膜沼气池，常采用带斜坡“土坑”形式，即在土地上挖出图12所示形状的土坑，在土坑底部和斜坡上铺设HDPE防渗膜，穿过土坑设置废水进水管和废水、污泥排放管，废水上部采用单层HDPE防渗膜与铺设至斜坡上的底部防渗膜粘合后内部沼气存储空间，可通过沼气排放管排放或利用。这样形式的黑膜沼气厌氧池虽然结构简单，造价低，但却具有如下明显的缺点：(1)底部采用单层HDPE膜防渗，当池内水量较大时，由于废水自身重力造成底部防渗膜很难维持平整的状态，当某处发生凹陷或被硬物穿透式，会造成废水泄露从而污染地下水的风险；(2)顶部采用单层HDPE防渗膜进行沼气收集，当HDPE沼气收集膜未被沼气鼓起时，如果有雨水，雨水会在HDPE膜上随机形成大量的雨水凹槽，这些雨水凹槽中间会形成不均匀的、鼓起的沼气储存空间，雨水需用雨水泵抽吸，不规则的沼气包很难汇集到四周的沼气排放管。同时，由于黑膜沼气池往往面积很大，人工去膜上进行抽水操作非常危险。(3)保温效果差：由于黑膜沼气厌氧池的横截面积往往很大，采用单层HDPE膜进行沼气收集，易造成厌氧反应器内废水水温的下降较大，这也是目前国内黑膜沼气普遍存在的问题，导致黑膜沼气厌氧池处理效果低，尤其是在冬季条件下，厌氧处理的效果更低。

针对横截面积较大的厌氧反应器(包括低负荷厌氧反应器和黑膜沼气厌氧池)，本发明提供了一种保温效果好、方便收集雨水、安全性高的浮动式膜盖系统及装置，可用于这类厌氧反应器的沼气收集，具体方案如下。

具体实施例1：

请参阅图1-3和6-11所示，本发明的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，包括设置于厌氧反应器1顶部，浮动式膜盖装置包括由外层的膜盖4、中间层的隔热保温夹层5、内层的隔绝膜6复合而成的浮动式膜盖10，设置于浮动式膜盖10上的雨水收集及回落结构8，设置于浮动式膜盖10上的采样口结构9，安装于浮动式膜盖10上的浮筒结构3以及固定塑型管链7；浮动式膜盖10的四周与厌氧反应器1内侧壁用角钢和粘合剂粘结、密封和固定；

固定塑型管链7一端与雨水收集及回落结构8相连，另一端与厌氧反应器1侧壁或浮筒结构3相连，使固定塑型管链7下压于浮动式膜盖10上部形成雨水引流槽朝向雨水收集及回落结构8方向；

雨水收集及回落结构8用于将周围的雨水引流至厌氧反应器1；采样口结构9用于采集厌氧反应器1的出水，通过检测以评估厌氧反应器1的处理性能；浮筒结构3用于将浮动式膜盖10的特定位置高度垫高，为固定塑型管链7在浮动式膜盖10中部提供固定支撑，并使雨水在浮筒结构3四周扩散进入雨水引流槽；浮动式膜盖10与厌氧反应器1的内液位2之间且位于相连位置的下方周侧形成沼气收集和储存空间101。

其中，雨水收集及回落结构8包括贯穿浮动式膜盖10设置的雨水收集及回落管801、设置于浮动式膜盖10上方的第一固定法兰盘802、设置于浮动式膜盖10下方的第二固定法兰盘803、设置于雨水收集及回落管801顶部的雨水收集开口804、设置于雨水收集及回落管801下侧部的雨水流入口808、设置于雨水收集及回落管801底部的第一斜沼气挡板805、设置于雨水收集及回落管801内且表面开设有雨水流入口807的弧形挡板806；雨水收集及回落管801通过第一固定法兰盘802和第二固定法兰盘803经第一上下固定螺栓809与浮动式膜盖10相固定。

其中，雨水收集及回落管801底部与隔绝膜6底部之间高度为300mm，雨水收集及回落管801顶部与膜盖4之间高度为20mm；第一斜沼气挡板805为45度斜面的封闭堵头；雨水流入口808为方形过水槽，雨水流入口808顶部与隔绝膜6底部之间高度为50mm，雨水经雨水流入口808过雨水流入口807进入厌氧反应器1。

其中，采样口结构9包括贯穿浮动式膜盖10设置的采样口管901、设置于浮动式膜盖10上方的第三固定法兰盘902、设置于浮动式膜盖10下方的第四固定法兰盘903、设置于采样口管901上方的采样管口904、设置于采样口管901下侧部的废水流入口906、设置于采样口管901底部的第二斜沼气挡板905、通过横向螺栓908安装于采样口管901顶部的防水帽907；采样口管901通过第三固定法兰盘902和第四固定法兰盘903经第二上下固定螺栓909与浮动式膜盖10相固定。

其中，采样口管901直径DN200，水上高度(膜盖外膜以上)为200mm，水下深度(膜盖内膜以下)300mm，通过位于内膜一侧的法兰和外膜一侧的法兰将取样口装置固定在浮动式膜盖上。采样口装置底部是45度斜面的封闭堵头，堵头上部位于水下的管上开宽度60mm的方形过水槽，过水槽顶部离内膜高度50mm。厌氧反应器1内在取样口下部产生的沼气会被斜面堵头引至取样管水下部分四周，并上升至浮动式膜盖内膜下方，由于过水槽顶部离内膜有50mm的高度，上升的沼气也不会从过水槽溢出，而是向反应器的四周进行扩散并汇集到厌氧反应器四周的沼气储存室；第二斜沼气挡板905为45度斜面的封闭堵头；废水流入口906为方形过水槽，废水流入口906顶部与隔绝膜6底部之间高度为50mm；采样口管901可直接采集管内的废水(也就是厌氧反应器的出水)，通过检测以评估厌氧反应器的处理性能，同时可以通过专用的污泥采样管，穿过水槽深入厌氧反应器内部，可采集厌氧反应器内部不同高度的厌氧污泥浓度，从而计算出厌氧反应器内整体的污泥总量，以评估厌氧反应器的处理能力是否满足进水污染物总量的要求。

其中，浮筒结构3包括设置于膜盖4与隔绝膜6之间的硬质塑料泡沫圆盘本体301、设置于膜盖4外表面上的不锈钢固定圆盘302、贯穿不锈钢固定圆盘302和膜盖4后与硬质塑料泡沫圆盘本体301表面的螺栓孔304相连的螺栓303；硬质塑料泡沫圆盘本体301底部与隔绝膜6粘结固定；不锈钢固定圆盘302上焊接有与固定塑型管链7相连的固定环305；硬质塑料泡沫圆盘本体301的直径常规为直径1.5～2mm，高度为300～500mm。

其中，固定塑型管链7由若干个UPVC配重管通过尼龙绳连接后形成，UPVC配重管内灌满混凝土，管两侧设置有盖帽，相邻两UPVC配重管之间通过盖帽上的连接环经尼龙绳相连。

其中，膜盖4为高强度、抗紫外的XR-5材质外膜为美国SEAMAN公司生产的乙烯共聚混合物(EIA)织物膜材；该膜材相比于HDPE防渗膜而言，具有高抗紫外、高强度、高抗穿刺能力、高密闭性、粘结性能好的突出优势，作为浮动式膜盖的外膜优势明显；与此同时，由于该材质膜盖强度很高，操作人员可安全地在膜盖上进行相关操作(如取样等)。

其中，中间层的隔热保温夹层5为EPE珍珠棉隔热保温夹层；起到重要的防止厌氧反应器内热量散失的作用，为保障厌氧反应器内的反应温度非常重要，然而国内此类的使用甚少，常规设计条件下采用12～20mm厚的珍珠棉泡沫夹层。根据不同项目池壁或罐壁的不同尺寸，内膜和中间隔热保温夹层是在工厂预先拼接、粘结成一个整体，外膜为单独的一层，并将三层膜卷成一个整体，以便于现场安装。若是带浮筒的设计，需要将浮筒预先固定于设计的位置。安装时将一体膜盖在水面上展开，膜盖的周边固定于池壁或罐壁的四周

其中，内层的隔绝膜6为厚度2mm的HEPE防渗膜，接触废水，具有良好的密闭、保温和防腐蚀效果；

其中，厌氧反应器1采用正方形厌氧反应器，浮动式膜盖10采用与正方形厌氧反应器相对应的正方形结构，浮筒结构3设置于中间位置，位于浮筒结构3两侧对称设置有采样口结构9；位于采样口结构9的上下分别设置有雨水收集及回落结构8，雨水收集及回落结构8与厌氧反应器1侧壁以及与浮筒结构3之间分别通过固定塑型管链7相连接；

雨水收集及回落结构8的设计数量根据厌氧反应器1的大小、形状的不同而不同，常规正方形或圆形反应器，在中部设置浮筒，雨水收集口数量设置为4个，4个雨水口的位置位于浮筒和池壁之间，位于离浮筒1/3距离处。安装好雨水收集及回落装置后，将固定塑型管链7沿与浮筒结构3相连的管链夹角为120度方位，安装固定另两台配重管链于池壁或罐壁上，在配重管链的重量作用下，浮动式膜盖上沿固定塑型管链7会形成可以过流雨水的凹陷槽，将周围的雨水引流至雨水口并流入厌氧反应器1。

采样口结构9的数量和安装地点不固定，可根据厌氧反应器1设计的不同，在需要监测和取样的位置安装取样口装置，如果没有在顶部取样的需要，可以不安装取样口装置。固定塑型管链7是放置在膜盖上通过其重量在膜盖上形成雨水引流槽，同时用于重量大，还可防止膜盖系统被沼气鼓起的问题，同时有利于膜盖下方的沼气沿膜盖向池壁或罐壁四周进行扩散。

具体实施例2：

本具体实施例与具体实施例1的区别在于，

厌氧反应器1采用长方形厌氧反应器，浮动式膜盖10采用与长方形厌氧反应器相对应的长方形结构，厌氧反应器1的两内侧壁之间设置有雨水收集及回落结构8和采样口结构9，雨水收集及回落结构8通过固定塑型管链7与长方形厌氧反应器的两侧壁相连；由于长方形厌氧反应器条件下，塑型固定配重管链都是厌宽度方向布置，通常不需要设置浮筒，而是将雨水收集口设计到直线管链上的某个位置，即可将雨水引流至厌氧反应器内；浮筒结构3的作用是将厌氧反应器内的某个位置浮动式膜盖的高度垫高，为固定塑型管链7在膜盖中部提供固定支撑，并能使雨水在浮筒四周扩散而不是形成凹槽。

具体实施例3：

本具体实施例与具体实施例1的区别在于，

厌氧反应器1采用圆形厌氧反应器，浮动式膜盖10采用与圆形厌氧反应器相对应的圆形结构，浮筒结构3设置于中间位置，位于浮筒结构3周侧环绕设置有雨水收集及回落结构8和采样口结构9；雨水收集及回落结构8分别通过固定塑型管链7于圆形厌氧反应器周侧壁以及浮筒结构3相连接。

本技术方案的实施步骤：

常规条件下，作为厌氧反应器顶部的沼气收集膜盖，厌氧反应器内的液位为恒定值，厌氧反应器内的液位与反应器四周池壁或罐壁保持0.5～1m的高度差，将组合式浮动膜盖系统四周与反应器池壁或罐壁四周连接、密闭、固定后，除四周附近膜盖系统与厌氧反应器池壁或罐壁会形成一定的空间外，膜盖系统的其他部分都将浮于厌氧反应器的液面上，由于液体的浮力作用，膜盖上可承受一定的压力，方便操作人员或安装人员在膜盖上进行操作。根据使用的场景不同，可决定是否需要在浮动式膜盖系统上设置中间浮筒，以方便雨水引流，浮筒的直径一般为1.5m～2m，需要预先定位并与HDPE膜粘结，浮筒上部可采用带把手的不锈钢圆盘与外膜用螺栓固定。

膜盖固定完成后，可按照设置的雨水引流口位置安装雨水收集及回落装置，装置采用不锈钢SS216L材质制作，管径200mm。然后将固定塑型配重管链沿雨水收集及回落装置向外部的三个方向布置，并固定于设定的位置。配重管内装填混凝土，在固定塑型配重管链的作用下，浮动式膜盖上收集的雨水将被引流至各个雨水收集及回落口，并回落至厌氧反应器内部，从而避免了雨水在膜盖上汇集需要抽水泵抽吸的问题。同时在浮动式膜盖系统上需要采集厌氧反应器内废水和污泥的地方设置取样口，取样口在取样完成后，需将上部的防水帽盖紧，以防止雨水、杂物进入和废气溢出。

采用浮动式膜盖系统及装置的厌氧反应器，产生的沼气将会被导流至厌氧反应器四周的空间内，即沼气收集和储存空间101。沼气收集和储存空间101的沼气被外部的沼气风机抽出以处理或利用，使沼气储存室内的沼气压力维持一定的负压条件。沼气储存室内设置有压力传感器，设定的压力范围通常为-300Pa～+20Pa，沼气通过变频沼气抽吸风机进行沼气抽吸。正常运行条件下沼气储存室内的压力维持在-80Pa～0Pa，当沼气储室内的压力低于-300Pa时，需关闭沼气抽吸风机，当沼气储室内的压力超过20Pa时，需通过变频增加沼气的抽吸能力或启动备用风机，以增加沼气的抽吸能力。

本新型的浮动式沼气收集膜盖系统及装置，不仅可有效收集厌氧系统产生的沼气，还使得厌氧反应器的维护变得更加简单，可方便将膜盖拆启以进行厌氧反应器内部部件(如三相分离器等)的维修和维护，使用寿命长。通过增加沼气引流槽设计后，还可用于液位不断变化的厌氧反应器的沼气收集，如黑膜沼气厌氧池的沼气收集，具有广阔的应用前景。

有益效果：

1、本发明一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置采用高强度、抗紫外的乙烯共聚混合物(EIA)织物膜材，该膜材相比于HDPE防渗膜而言，具有高抗紫外、高强度、高抗穿刺能力、高密闭性、粘结性能好的突出优势，作为浮动式膜盖的外膜优势明显；与此同时，由于该材质膜盖强度很高，操作人员可安全地在膜盖上进行相关操作，如取样等。

2、本发明的内膜采用常规HDPE防渗膜，接触废水，具有良好的密闭、保温和防腐蚀效果，常规采用厚度2mm的HEPE防渗膜。

3、本发明位于外膜和内膜中间，并与内膜粘结为一体的EPE珍珠棉隔热保温夹层，起到重要的防止厌氧反应器内热量散失的作用，为保障厌氧反应器内的反应温度非常重要，然而国内此类的使用甚少，常规设计条件下采用12～20mm厚的珍珠棉泡沫夹层。

4、本发明的浮动式膜盖上设置特殊设计的、可防止沼气泄露的雨水收集及回落装置，通过固定塑型配重管链将膜盖上方的雨水汇集到多个雨水收集及回落口，并流入厌氧反应器内，可有效防止雨水在膜盖上方形成不规则凹槽，也不用使用雨水泵抽吸雨水，操作简单、安全；

5、本发明的浮动式膜盖上设置的取样口，还可方便对厌氧反应器内的废水和污泥进行取样及测量，这是现有常规黑膜沼气池厌氧反应器无法做到的。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，设置于厌氧反应器(1)顶部，其特征在于，所述浮动式膜盖装置包括由外层的膜盖(4)、中间层的隔热保温夹层(5)、内层的隔绝膜(6)复合而成的浮动式膜盖(10)，设置于浮动式膜盖(10)上的雨水收集及回落结构(8)，设置于浮动式膜盖(10)上的采样口结构(9)，安装于浮动式膜盖(10)上的浮筒结构(3)以及固定塑型管链(7)；

所述固定塑型管链(7)一端与雨水收集及回落结构(8)相连，另一端与厌氧反应器(1)侧壁或浮筒结构(3)相连，使固定塑型管链(7)下压于浮动式膜盖(10)上部形成雨水引流槽朝向雨水收集及回落结构(8)方向；

所述雨水收集及回落结构(8)用于将周围的雨水引流至厌氧反应器(1)；所述采样口结构(9)用于采集厌氧反应器(1)的出水，通过检测以评估厌氧反应器(1)的处理性能；所述浮筒结构(3)用于将浮动式膜盖(10)的特定位置高度垫高，为固定塑型管链(7)在浮动式膜盖(10)中部提供固定支撑，并使雨水在浮筒结构(3)四周扩散进入雨水引流槽；所述浮动式膜盖(10)与厌氧反应器(1)的内液位(2)之间且位于相连位置的下方周侧形成沼气收集和储存空间(101)。

2.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述雨水收集及回落结构(8)包括贯穿浮动式膜盖(10)设置的雨水收集及回落管(801)、设置于浮动式膜盖(10)上方的第一固定法兰盘(802)、设置于浮动式膜盖(10)下方的第二固定法兰盘(803)、设置于雨水收集及回落管(801)顶部的雨水收集开口(804)、设置于雨水收集及回落管(801)下侧部的雨水流入口(808)、设置于雨水收集及回落管(801)底部的第一斜沼气挡板(805)、设置于雨水收集及回落管(801)内且表面开设有雨水流入口(807)的弧形挡板(806)；所述雨水收集及回落管(801)通过第一固定法兰盘(802)和第二固定法兰盘(803)经第一上下固定螺栓(809)与浮动式膜盖(10)相固定。

3.根据权利要求2所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述雨水收集及回落管(801)底部与隔绝膜(6)底部之间高度为300mm，所述雨水收集及回落管(801)顶部与膜盖(4)之间高度为20mm；所述第一斜沼气挡板(805)为45度斜面的封闭堵头；所述雨水流入口(808)为方形过水槽，所述雨水流入口(808)顶部与隔绝膜(6)底部之间高度为50mm，雨水经所述雨水流入口(808)过雨水流入口(807)进入厌氧反应器(1)。

4.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述采样口结构(9)包括贯穿浮动式膜盖(10)设置的采样口管(901)、设置于浮动式膜盖(10)上方的第三固定法兰盘(902)、设置于浮动式膜盖(10)下方的第四固定法兰盘(903)、设置于采样口管(901)上方的采样管口(904)、设置于采样口管(901)下侧部的废水流入口(906)、设置于采样口管(901)底部的第二斜沼气挡板(905)、通过横向螺栓(908)安装于采样口管(901)顶部的防水帽(907)；所述采样口管(901)通过第三固定法兰盘(902)和第四固定法兰盘(903)经第二上下固定螺栓(909)与浮动式膜盖(10)相固定。

5.根据权利要求4所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述采样管口(904)距离浮动式膜盖(10)为200mm，所述采样口管(901)位于隔绝膜(6)以下高度为300mm；所述第二斜沼气挡板(905)为45度斜面的封闭堵头；所述废水流入口(906)为方形过水槽，所述废水流入口(906)顶部与隔绝膜(6)底部之间高度为50mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述浮筒结构(3)包括设置于膜盖(4)与隔绝膜(6)之间的硬质塑料泡沫圆盘本体(301)、设置于膜盖(4)外表面上的不锈钢固定圆盘(302)、贯穿不锈钢固定圆盘(302)和膜盖(4)后与硬质塑料泡沫圆盘本体(301)表面的螺栓孔(304)相连的螺栓(303)；所述硬质塑料泡沫圆盘本体(301)底部与隔绝膜(6)粘结固定；所述不锈钢固定圆盘(302)上焊接有与固定塑型管链(7)相连的固定环(305)。

7.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述固定塑型管链(7)由若干个UPVC配重管通过尼龙绳连接后形成，所述UPVC配重管内灌满混凝土，管两侧设置有盖帽，相邻两UPVC配重管之间通过盖帽上的连接环经尼龙绳相连。

8.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述膜盖(4)为高强度抗紫外的乙烯共聚混合物(EIA)织物膜材。

9.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述中间层的隔热保温夹层(5)为EPE珍珠棉隔热保温夹层。

10.根据权利要求1所述的一种用于收集沼气的浮动式膜盖装置，其特征在于，所述内层的隔绝膜(6)为厚度2mm的HEPE防渗膜。

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