CN213803807U - 一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于厌氧消化领域，公开了一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，自上而下包括气囊(1)和发酵罐(4)，并优选设置有净化系统(3)和储泥箱(6)；其中，发酵罐(4)用于容纳发酵料液并提供密封环境，使发酵料液能够通过厌氧消化产生沼气；净化系统(3)与发酵罐(4)连通以净化沼气；气囊(1)位于净化系统(3)的上方，用于收集净化后的沼气。本实用新型通过对一体化设备内各组件的结构及其设置方式等进行改进，得到的一体化设备适用于室内使用，设备占地面积小、使用方便、维护简单，实现了废弃有机质转化成沼气的使用价值，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于厌氧消化领域，更具体地，涉及一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备。
背景技术
人们生活水平的提高，用电量急剧增加，我国发电量以火力发电为主，大量煤燃烧造成空气质量下降，出现酸雨雾霾等大气污染，严重危害人们身体健康和破坏生态环境。这就要求在不断提高能源利用效率、综合整治环境污染的同时，还必须加快其他形式能源的开发利用。厌氧消化产沼气被认为是非常有前景的产生清洁能源技术。厌氧消化是有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳的过程。厌氧消化处理有机废物不仅避免污染环境同时也可以通过沼气生产向周围用户提供清洁能源，对开发可再生能源及发展农业循环经济都具有重要意义
农村家用沼气池存在沼气池漏气、漏水，不能正常使用而成为病态池；沼气池容积过大、过深，有效利用率低，出料不方便等问题。多数农户对于沼气池的使用和维护缺少相关知识，而且大部分地区在修建沼气池后没有对农户进行培训和安排专人进行沼气池的日常运行，造成大量的沼气池在一次投料用尽后不再使用。
温度是影响厌氧消化产沼气的关键因素之一，传统的户外沼气池由于温度限制，在北方地区或者寒冷的冬天产气量非常低，极大地限制的沼气池的使用。将室外沼气池改建成室内设备，突破温度对厌氧消化产沼气的影响，维护操作简单，维护清洗容易，还能避免无人管理沼气池出现人员中毒现象。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其中通过对设备内各组件的结构及其设置方式等进行改进，得到的一体化设备适用于室内使用，设备占地面积小、使用方便、维护简单，实现了废弃有机质转化成沼气的使用价值，具有良好的应用前景，能够消除生活垃圾中有机质带来的环境问题，实现生活垃圾减量化和资源化利用，由此解决生活中有机质垃圾带来的困扰同时产生沼气作为能源使用的技术问题，满足日常能源使用需求。
为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，自上而下包括气囊(1)和发酵罐(4)，其中，所述发酵罐(4)用于容纳发酵料液并提供密封环境，使发酵料液能够通过厌氧消化产生沼气；所述气囊(1)位于所述发酵罐(4)的上方，用于收集沼气。
作为本实用新型的进一步优选，该一体化设备还包括净化系统(3)，所述净化系统(3)设置在所述气囊(1)和所述发酵罐(4)之间，该净化系统(3)与所述发酵罐(4)连通，能够用于提高甲烷纯度，或者能够用于吸收厌氧消化产生沼气中的H2O、CO2和H2S以净化沼气。
作为本实用新型的进一步优选，该一体化设备还包括储泥箱(6)，所述储泥箱(6)通过排泥阀(5)与所述发酵罐(4)相连，所述储泥箱(6)用于收集厌氧消化后得到的物料。
作为本实用新型的进一步优选，所述储泥箱(6)采用铰链抽取式与所述发酵罐(4)相连。
作为本实用新型的进一步优选，所述发酵罐(4)上设置有进料口(11)，用于向所述发酵罐(4)内补充发酵料液。
作为本实用新型的进一步优选，所述进料口(11)还配套安装有进料口盖(10)，所述进料口盖(10)能够使对应的进料口(11)保持密封，从而使所述发酵罐(4)维持厌氧环境。
作为本实用新型的进一步优选，所述发酵罐(4)内设置有液位传感器(14)和温度传感器(13)，用于对所述发酵罐(4)内容纳的发酵料液的体积和温度进行监测。
作为本实用新型的进一步优选，所述发酵罐(4)内配置搅拌器(12)，所述搅拌器(12)用于对所述发酵罐(4)内的发酵料液进行搅拌处理，以促进这些发酵料液的厌氧消化进程。
作为本实用新型的进一步优选，所述搅拌器(12)与电机(20)相连，所述搅拌器(12)为螺杆式搅拌器、风扇式搅拌器、桨式搅拌器、或涡轮式搅拌器。
作为本实用新型的进一步优选，在该一体化设备的底部设置有万向轮(18)，以便于移动。
通过本实用新型所构思的以上技术方案，得到的一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备。该立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，自上而下由储气囊、净化系统、发酵罐和储泥箱组成(其中，净化系统和储泥箱均是优选组件，可以不设置)，发酵料液能够在发酵罐内通过厌氧消化产生沼气，并将产生的沼气暂时储存在气囊中。
本实用新型一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，能够突破室外温度波动对厌氧消化产沼气的影响，维护操作简单，维护清洗容易，同时避免无人管理沼气池出现人员中毒现象。能够取得应用场景广，劳动强度小，原料广泛，产气速率受季节变化影响小，甲烷纯度高，热值高，成本低，维护简单。减少生活中废弃有机质的产生，实现有机废弃物减量化和资源化利用等有益效果。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于技术改良，能够取得应用场景广，劳动强度小，原料广泛，产气速率受季节变化影响小，甲烷纯度高，热值高，成本低，维护简单。减少生活中废弃有机质的产生，实现有机废弃物减量化和资源化利用等有益效果。
附图说明
图1是本实用新型一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备正视图。
图2是本实用新型一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备侧视图。
图3是本实用新型一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备控制面板示意图。
图4是本实用新型一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备净化系统示意图。
图5是本实用新型一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备电路原理示意图。
图中各附图标记的含义如下：1-气囊(也即储气囊)；2-外壳；3-净化系统；4-发酵罐；5-排泥阀；6-储泥箱；7-排气阀；8-输气管；9-导管；10-进料口盖；11-进料口；12-搅拌器；13-温度传感器；14-液位传感器；15-发酵料液；16-把手；17-铰链；18-万向轮；19-控制系统；20-电机；21-控制面板；22-显示屏；23-电源开关；24-纤维膜或吸收液。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实用新型中一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，总的来说，自上而下包括气囊1、净化系统3、发酵罐4和储泥箱6；其中，发酵罐4用于容纳发酵料液并提供密封环境，使发酵料液能够通过厌氧消化产生沼气；净化系统3与发酵罐4连通，用于吸收厌氧消化产生沼气中的HO2、CO2和H2S，以净化沼气；气囊1位于净化系统3的上方，用于收集和储存净化后的沼气。
其中，净化系统和储泥箱均是可选组件，可以不设置。
优选的，气囊根据体积可选0.5m3、1m3、1.5m3、2m3等多规格，也可定制；气囊材质可选PVC涂层布、橡胶、高纤维复合材料等。
优选的，净化系统可采用碱液(如一定浓度的氢氧化钠或氢氧化钾溶液)吸收沼气中HO2、CO2和H2S，也可采用纤维膜层层过滤分离沼气中的甲烷，使甲烷纯度提高。
优选的，发酵罐为圆柱形；发酵罐罐体可采用玻璃钢、PVC塑料、不锈钢等材质。
优选的，储泥箱采用铰链抽取式，方便倒出沼液沼渣。
优选的，设备底部安装万向轮，在设备需要移动时能轻松移动到达指定地点。
优选的，进料口采用螺纹口和塑料螺纹盖，进料口可直接连接接水龙头。
优选的，发酵罐中安装搅拌器，搅拌器可选用螺杆式、风扇式、桨式、涡轮式等形式。
优选的，发酵罐中安装温度传感器和液位传感器；根据液位传感，可及时向发酵罐内补充发酵料液(如水等)，或排出沼液和沼渣；根据温度传感，调整厌氧消化反应周期。
另外，可额外设置控制系统19，在控制面板21上进行实时监测或操作控制，如图3、图5所示，可实时监测液位、排泥阀状态等，并控制搅拌器开关与转速等，实现自动化控制。
总的来说，本实用新型立式户用厌氧消化产沼气一体化设备的使用，可以包括以下步骤：
(Ⅰ)设备安装，根据有机垃圾产生量选择适合体积气囊1安装；
(Ⅱ)旋开位于侧面的进料口盖10，向进料口11中加入适量接种污泥和废弃有机质至发酵罐4中，加入适量水，使发酵料液15的浓度例如为5％-20％；
(Ⅲ)旋紧进料口11，确认设备密封，接通电源，开启搅拌器12；
(Ⅳ)设备运行一段时间后，产生的沼气经过发酵罐上方的净化系统3达到上方储气囊1中，储气囊1侧面连接安装有排气阀7的输气管8，输气管8接至用户炉具；
(Ⅴ)本设备运行一段时间后需要排出部分沼液和沼渣，开启排泥阀5，排出的沼液和沼渣储存在底部储泥箱6中。
步骤(Ⅱ)中，接种污泥来源可以为运行着的沼气池中厌氧消化污泥、沼泽河流湖泊底泥、市政污水处理厂厌氧消化污泥、菌种保藏中心购买等；废弃有机质可以是蔬果皮(叶)、餐厨垃圾、庭院树枝(叶)、畜禽粪便、农作物秸秆(小麦杆、玉米杆、水稻杆、棉花杆等)、林业废弃物等；所述水来源可以为自来水、地下水、三类标准及以上的地表水；
步骤(Ⅴ)中所述沼液沼渣可作为果园、菜地、鱼塘、花园等地的腐营养物质利用。
本实用新型中一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，可应用在不同的场景中；根据具体情况，可调整气囊体积、发酵罐体积、运行周期、排泥周期等。
结合不同应用场景，给出以下具体实施例：
实施例1
农业地区用户可按照以下步骤实施本案例：
(Ⅰ)设备安装，同时安装2m3体积气囊；
(Ⅱ)旋开位于侧面的进料口盖，向进料口中加入5L运行着的沼气池中厌氧消化污泥和10kg食物残渣与秸秆混合物添加至125L发酵罐中，加入80L自来水，使料液浓度为10％；
(Ⅲ)旋紧进料口，确认设备密封，接通电源，开启搅拌器搅拌转速在650rmp；
(Ⅳ)设备运行24h后，产生的沼气经过发酵罐上方的7M NaOH溶液吸收达到上方储气囊中，此时甲烷浓度可达95％以上，储气囊侧面连接输气管，输气管接至用户炉具；
(Ⅴ)本设备运行15d后开启排泥阀，排出10L沼液和沼渣，排出的沼液和沼渣储存在底部储泥箱中。
(Ⅵ)将储泥箱抽出，将沼液和沼渣倾倒至菜地，与泥土混合，作为腐殖质使用。
循环步骤(Ⅱ)至步骤(Ⅵ)，实现本设备持续运转。
实施例2
养殖场用户可按照以下步骤实施本案例：
(Ⅰ)设备安装，同时安装5m3体积气囊；
(Ⅱ)旋开位于侧面的进料口盖，向进料口中加入5L运行着的沼气池中厌氧消化污泥和20kg动物粪便添加至125L发酵罐中，加入60L自来水，使料液浓度为20％；
(Ⅲ)旋紧进料口，确认设备密封，接通电源，开启搅拌器搅拌转速在750rmp；
(Ⅳ)设备运行12h后，产生的沼气经过发酵罐上方的7M NaOH溶液吸收达到上方储气囊中，此时甲烷浓度可达95％以上，储气囊侧面连接输气管，输气管接至用户炉具；
(Ⅴ)本设备运行7d后开启排泥阀，排出20L沼渣，排出的沼渣储存在底部储泥箱中。
(Ⅵ)将储泥箱抽出，将沼渣倾倒至草地，可直接作为腐殖质使用。
循环步骤(Ⅱ)至步骤(Ⅵ)，实现本设备持续运转。
实施例3
城市居民可按照以下步骤实施本案例：
(Ⅰ)设备安装，同时安装1m3体积气囊；
(Ⅱ)旋开位于侧面的进料口盖，向进料口中加入2L运行着的沼气池中厌氧消化污泥和5kg餐厨垃圾、果皮等有机废弃物添加至125L发酵罐中，加入90L自来水，使料液浓度为5％；
(Ⅲ)旋紧进料口，确认设备密封，接通电源，开启搅拌器搅拌转速在300rmp；
(Ⅳ)设备运行24h后，产生的沼气经过发酵罐上方的纤维膜净化达到上方储气囊中，此时甲烷浓度可达99％以上，储气囊侧面连接输气管，输气管接至用户炉具；
(Ⅴ)本设备运行7d后开启排泥阀，排出10L沼渣，排出的沼渣储存在底部储泥箱中。
(Ⅵ)将储泥箱抽出，沼渣可作为营养腐殖质使用。
循环步骤(Ⅱ)至步骤(Ⅵ)，实现本设备持续运转。
实施例4
林业地区用户可按照以下步骤实施本案例：
(Ⅰ)设备安装，同时安装8m3体积气囊；
(Ⅱ)旋开位于侧面的进料口盖，向进料口中加入5L运行着的沼气池中厌氧消化污泥和20kg林业废弃物和少量人畜粪便添加至125L发酵罐中，加入70L自来水，使料液浓度为15％；
(Ⅲ)旋紧进料口，确认设备密封，接通电源，开启搅拌器搅拌转速在800rmp；
(Ⅳ)设备运行48h后，产生的沼气经过发酵罐上方的7M NaOH溶液吸收达到上方储气囊中，此时甲烷浓度可达95％以上，储气囊侧面连接输气管，输气管接至用户炉具；
(Ⅴ)本设备运行25d后开启排泥阀，排出20L沼渣，排出的沼渣储存在底部储泥箱中。
(Ⅵ)将储泥箱抽出，将沼渣倾倒至林地，可直接作为腐殖质使用。
循环步骤(Ⅱ)至步骤(Ⅵ)，实现本设备持续运转。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，自上而下包括气囊(1)和发酵罐(4)，其中，所述发酵罐(4)用于容纳发酵料液并提供密封环境，使发酵料液能够通过厌氧消化产生沼气；所述气囊(1)位于所述发酵罐(4)的上方，用于收集沼气；
该立式户用厌氧消化产沼气一体化设备还包括净化系统(3)，所述净化系统(3)设置在所述气囊(1)和所述发酵罐(4)之间，该净化系统(3)与所述发酵罐(4)连通，能够用于提高甲烷纯度，或者能够用于吸收厌氧消化产生沼气中的H2O、CO2和H2S以净化沼气；
该立式户用厌氧消化产沼气一体化设备还包括储泥箱(6)，所述储泥箱(6)通过排泥阀(5)与所述发酵罐(4)相连，所述储泥箱(6)用于收集厌氧消化后得到的物料；
此外，在该立式户用厌氧消化产沼气一体化设备的底部设置有万向轮(18)，以便于移动。
2.如权利要求1所述立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，所述储泥箱(6)采用铰链抽取式与所述发酵罐(4)相连。
3.如权利要求1所述立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，所述发酵罐(4)上设置有进料口(11)，用于向所述发酵罐(4)内补充发酵料液。
4.如权利要求3所述立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，所述进料口(11)还配套安装有进料口盖(10)，所述进料口盖(10)能够使对应的进料口(11)保持密封，从而使所述发酵罐(4)维持厌氧环境。
5.如权利要求1所述立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，所述发酵罐(4)内设置有液位传感器(14)和温度传感器(13)，用于对所述发酵罐(4)内容纳的发酵料液的体积和温度进行监测。
6.如权利要求1所述立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，所述发酵罐(4)内配置搅拌器(12)，所述搅拌器(12)用于对所述发酵罐(4)内的发酵料液进行搅拌处理，以促进这些发酵料液的厌氧消化进程。
7.如权利要求6所述立式户用厌氧消化产沼气一体化设备，其特征在于，所述搅拌器(12)与电机(20)相连，所述搅拌器(12)为螺杆式搅拌器、风扇式搅拌器、桨式搅拌器、或涡轮式搅拌器。
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