CN215250794U - 秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生物质能联产沼气和有机肥设备技术领域，具体涉及一种秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐；包括罐体，罐体的顶部笼罩有罐盖，罐体包括混凝土结构内层和保温外层，罐体内设置有加热管，罐体内连接有入料管、消化液管、排气管、出水管，排气管的进口位于罐体顶部，排气管上连接有过压保护器，过压保护器设置在罐体外；罐体内还设置有搅拌机构，搅拌机构贴合罐体内壁设置，搅拌机构包括竖直导轨、搅拌器、牵引组件，搅拌器滑动设置在竖直导轨上，搅拌器的转轴水平设置，牵引组件设置在罐体上部，牵引组件的吊绳与搅拌器连接。本实用新型的发酵罐实现多种搅拌组合，大大提高了混合原料的发酵的传热、传质效率，显著提高产气量。

Description

秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐

技术领域

本实用新型属于生物质能联产沼气和有机肥设备技术领域，具体涉及一种秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐。

背景技术

实施可持续发展战略是我国的基本国策，可持续发展要求在经济发展的同时，治理环境污染，改善和提高环境质量。目前，我国规模化养殖业的快速发展在一定程度上是以牺牲环境为代价的， 随着我国畜禽养殖业的快速发展，畜禽粪便对环境的污染问题日益凸显。截止2009年底，全国畜禽粪便的排放量超过40亿吨，约为工业固体废弃物产生量20.39亿吨的2倍。这些有机废弃物中含有大量的生物质能和有机肥资源，如不进行处理和综合利用而直接排放，不仅严重污染了土壤、水体等生态自然环境，对生产产生不利影响，同时也造成资源的极大浪费。同时如不能及时对畜禽粪便进行处理，造成粪水四溢，还将致使病菌的传播，对人民群众的生产生活环境造成潜在隐患。

同时，我国是农业大国之一，在农业生产过程中，要产生大量的农业废弃物—作物秸秆。目前，我国作物秸秆年产生总量在7.1亿吨，折合成标煤约为3.5亿吨，相当于7个神东煤田，全部利用可以减排8.5亿吨二氧化碳，相当于2007年全国二氧化碳排放量的1/8。秸秆除用于肥料、饲料、基料以及造纸等工业原料外，约有一半以上农作物秸秆也可作为能源使用。但是我国作物秸秆利用率很低。大量秸秆的露天焚烧导致严重的大气污染和火灾。秸秆的开发利用已成为我国急需解决的主要环境问题之一。

通过厌氧发酵技术可以把畜禽粪便和秸秆等农业废弃物转化成可再生清洁能源—沼气，沼气进一步净化、提纯后生产车用燃料或注入天然气管网，同时沼渣还可生产有机肥料，具有环境污染治理、可再生能源和有机肥料生产多方面的作用。它对解决农业废弃物的环境问题，改善我国的生态环境、缓解我国能源紧张状况和促进农业的可持续发展都具有十分重要的意义。

厌氧消化反应器在沼气有机肥联产系统中主要用于有机固体废物消化和高浓度有机废水处理。市面上厌氧消化反应器有多种型式。对高浓度有机废水等具有流动性的均相物料，可选择的反应器种类较多；但对秸秆、畜禽粪便等不具有流动性的多相复杂物料来说，目前并没有合适的反应器，因为，它不仅要考虑厌氧消化本身问题，还需要进料、出料和搅拌等方面的问题。

目前市面上比较典型的反应器有：

常规厌氧消化反应器（Conventional Digester）是一种结构简单、应用广泛的厌氧消化反应器，但消化效率较低。

上流式厌氧污泥床反应器（Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor）是由荷兰Lettinga教授等在1972年研制成功的。UASB的主要优点是反应器内不需要搅拌，操作简单，适应高或低浓度COD负荷，占地面积小，在反应器内保留了大量厌氧污泥，反应器的负荷能力大，有机负荷率高、消化效率高，抗冲击载荷能力强，能适应温度和pH等的变化。但是，这种反应器需要物料有较好的流动性，且固含量不能高，不适合不具有流动性的固体废物（如生活垃圾）的厌氧消化，主要用于高浓度有机污水的厌氧消化。

可以看出，目前主流的反应器不适合流动性差、高固体含量的秸秆和畜禽粪便的厌氧消化。处理效率低，不适合大型生物天然气工程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述背景技术中提到的厌氧反应器无法满足秸秆、畜禽粪发酵联产沼气的使用需求，提供一种适应流动性差、高固体含量物料的厌氧消化的发酵罐。

本实用新型提供如下技术方案：一种秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，包括圆筒形罐体，罐体的顶部笼罩有柔性球面罐盖，罐体包括混凝土结构内层和保温外层，罐体内设置有加热管，加热管环绕罐体内壁且位于罐体底部，罐体内连接有入料管、消化液管、排气管、出水管，排气管的进口位于罐体顶部，排气管上连接有过压保护器，过压保护器设置在罐体外；罐体内还设置有搅拌机构，搅拌机构贴合罐体内壁设置，搅拌机构包括竖直导轨、搅拌器、牵引组件，搅拌器滑动设置在竖直导轨上，搅拌器的转轴水平设置，牵引组件设置在罐体上部，牵引组件的吊绳与搅拌器连接。

进一步地，所述入料管从罐体下部伸入罐体内、并向上延伸至管口位于罐体上部，入料管的管口朝下；消化液管从罐体下部穿入保温外层内，在保温外层内向上爬升后伸入罐体内，消化液管的管口位于罐体上部。

进一步地，还包括卸料管，卸料管的入口伸入罐体底部，卸料管从罐体上伸出，卸料管的外管口上连接有常闭阀门。

进一步地，所述罐体上还设置有观察窗、取样室，观察窗位于罐体顶部，观察窗上连接有端盖，观察窗外设置有挡雨眉；取样室位于罐体下部，取样室内设置有液位计和弯头管，液位计和弯头管伸入罐体内，液位计与出水管的进水口平齐设置，弯头管的外漏管口向下、管口上设置有堵头。

进一步地，所述过压保护器包括水箱，水箱上设置有进气管，进气管与罐体的排气管联通，水箱上设置有泄压管，泄压管与大气联通，泄压管的外漏管口朝下，水箱内设置有浮球，进气管的管口位于浮球正上方，管口口径大于浮球的直径，管口至水箱内壁的距离大于浮球的1/2直径。

进一步地，所述排气管指向罐体中心倾斜设置，排气管与水平线的夹角为10度，排气管的管口距罐体轴线至少1m。

进一步地，所述竖直导轨设置在转动座上，牵引组件还包括转向盘，转向盘与竖直导轨连接，转向盘上设置有分度线和定位孔，定位孔中穿有插销与牵引组件的基准孔连接，转向盘上设置有两个水平导轮和一个垂直导轮，吊绳先从水平导轮间穿过再绕过垂直导轮与搅拌器连接。

进一步地，所述罐体中心立有罐盖支柱。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

本实用新型的一种秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，在罐体内设置了搅拌装置，通过其搅拌作用，使得消化液中的液体、固体和微生物始终保持均匀混合与接触，原料的进入和流出始终处于动平衡状态。因而具有如下优点：罐体内物料均匀分布，增加了物料与微生物的接触机会和传质效率，使消化效率得到提高；罐体内温度分布均匀，有利于微生物均衡生长和整体消化效率的提高；可有效地消除物料与活性污泥的分离，因而可消化高悬浮固体含量的消化液；迅速分散反应过程中产生的抑制物质，避免其对微生物的不利影响。

附图说明

图1为罐体的纵剖示意图。

图2为消化液管、入料管的位置示意图。

图3为卸料管的位置示意图。

图4为观察窗的位置示意图。

图5为取样室的位置示意图。

图6为过压保护器的结构示意图。

图7为转向盘转动、定位示意图。

图8为出水管的位置示意图。

图9为罐体的俯视图。

图中：1-罐体；1.1-保温外层；1.2-混凝土结构内层；2-罐盖；3-排气管；4-牵引组件；4.1-垂直导轮；4.2-水平导轮；4.3-转向盘；4.4-定位孔；4.5-插销；4.6-基准孔；5-加热管；6-搅拌器；7-竖直导轨；8-过压保护器；8.1-水箱；8.2-进气管；8.3-泄压管；8.4-浮球；9-入料管；10-消化液管；11-卸料管；12-常闭阀门；13-观察窗；14-挡雨眉；15-端盖；16-取样室；17-弯头管；18-液位计；19-罐盖支柱；20-出水管。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

一种秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，如图1、图9所示；包括圆筒形罐体1，罐体1的顶部笼罩有柔性球面罐盖2，圆筒形的罐体1使得物料散布更均匀。罐体1包括混凝土结构内层1.2和保温外层1.1，罐体1内设置有加热管5，加热管5环绕罐体1内壁且位于罐体底部，罐体1内连接有入料管9、消化液管10、排气管3、出水管20。罐体1内沼气向上聚集，所以排气管3的进口位于罐体1顶部，排气管3上连接有过压保护器8，过压保护器8设置在罐体1外。罐体1内还设置有搅拌机构，搅拌机构贴合罐体内壁设置，搅拌机构包括竖直导轨7、搅拌器6、牵引组件4，搅拌器6滑动设置在竖直导轨7上，搅拌器6的转轴水平设置，牵引组件4设置在罐体1上部，牵引组件4的吊绳与搅拌器6连接。，牵引组件4拖拽搅拌器6沿竖直导轨7上下移动，对各层位的物料充分搅拌。为了便于罐内沼气自然流出，排气管3指向罐体1中心倾斜设置，排气管3与水平线的夹角为10度，排气管3的管口距罐体轴线至少1m。罐体1中心立有罐盖支柱19，当发酵罐停止工作，罐内沼气自然排出，防止罐盖2塌陷。

如图2所示；为了防止冬季入料管9和消化液管10内流体结冰，入料管9的输送管路埋于地下，入料管9从罐体1下部伸入罐体内、并向上延伸至管口位于罐体1上部，入料管9的管口朝下，防止罐内液体回流。消化液管10的输送管路也埋于地下，但消化液管10较细，自身强度不足，置于罐体1内会受罐内物料的流动影响，所以消化液管10从罐体1下部穿入保温外层1.1内，在保温外层1.1内向上爬升后伸入罐体1内，消化液管10的管口位于罐体1上部。

如图3所示；为了应对不可预期的紧急状况，在罐体1上连接卸料管11，卸料管11的入口伸入罐体1底部，卸料管11从罐体1上伸出，卸料管11的外管口上连接有常闭阀门12。发生紧急状况时，打开常闭阀门12，罐内物料从卸料管11排出，防止问题进一步恶化。

如图4所示；罐体1上还设置有观察窗13、取样室16，观察窗13位于罐体1顶部，观察窗13上连接有端盖15，观察窗13外设置有挡雨眉14；取样室16位于罐体1下部，取样室16内设置有液位计18和弯头管17，液位计18和弯头管17伸入罐体1内，液位计18与出水管20的进水口平齐设置，弯头管17的外漏管口向下、管口上设置有堵头。

如图6所示；过压保护器8包括水箱8.1，水箱8.1上设置有进气管8.2，进气管8.2与罐体1的排气管3联通，水箱8.1上设置有泄压管8.3，泄压管8.3与大气联通，泄压管8.3的外漏管口朝下，防止雨水流入水箱8.1内，水箱8.1内设置有浮球8.4，进气管8.2的管口位于浮球8.4正上方。罐体1内压力未超限时，排气管3内压力与水压平衡，水箱8.1内的水将浮球8.4顶起，浮球8.4将进气管8.2堵住，沼气不会外泄；当罐体1内沼气压力超过上限时，排气管3内压力大于水压，气压将浮球8.4推开，从进气管8.2溢出到水箱8.1内，再从泄压管8.3排出，防止罐体1气压过高，将罐盖2撑爆。管口口径大于浮球8.4的直径，管口至水箱内壁的距离大于浮球8.4的1/2直径，防止浮球8.4卡入进气管8.2与水箱内壁的间隙内，浮球8.4对进气管8.2的正常封堵失效。

如图7所示；竖直导轨7设置在转动座上，竖直导轨7可在一定角度内转动。牵引组件4还包括转向盘4.3，转向盘4.3与竖直导轨7连接，通过拨动轴向盘4.3带动竖直导轨7转动，进而调整搅拌器6的角度，实现不同方向的搅拌。转向盘4.3上设置有分度线和定位孔4.4，定位孔4.4中穿有插销4.5与牵引组件的基准孔4.6连接，进而固定转向盘4.3的角度。转向盘4.3上设置有两个水平导轮4.2和一个垂直导轮4.1，在转向盘4.3变换角度后，两个水平导轮4.2限制吊绳不从垂直导轮4.1上脱出，吊绳先从水平导轮4.2间穿过再绕过垂直导轮4.1与搅拌器6连接。

本实用新型提出的一种厌氧发酵罐可实现多种搅拌组合，大大提高了混合原料的发酵的传热、传质效率，显著提高产气量，其使用过程具体特点如下：

1）养殖场粪便部分通过粪车（干粪）、部分汇同污水由管道进入生产厂区。由粪车拉来的粪进入集粪除砂池，管道来的污水先进入污水池缓存而后泵入集粪除砂池。在集粪除砂池中进行搅拌，通过格栅去除砂石、塑料、枝条等等杂物的过程，再泵入调节池对温度浓度均匀度等参数进行调节（通过加热和搅拌实现），最后泵入厌氧发酵罐。集粪除砂池内漂浮物人工清除，下沉砂石泵入集砂池。

2）秸秆通过上料设备由预处理间进入厌氧发酵罐，上料设备由斜上料皮带和绞龙组成，将料输送至发酵罐的上部。上料设备的电气按防爆要求设计，同时输送料为湿秸秆，因而过程中没有安全问题。秸秆均在密闭空间中，输送不会造成环境问题。

3）秸秆、粪便与污水厌氧发酵过程中关键两个控制因素是温度和搅拌，其中温度由罐加热系统自动完成（通过设定温度上下限控制加热电动阀门），搅拌由专用高效自动搅拌系统完成，搅拌系统通过特殊的搅拌布置与组合、桨型设计和搅拌时序控制来完成对秸秆类原来的充分混合搅拌。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：包括圆筒形罐体（1），罐体（1）的顶部笼罩有柔性球面罐盖（2），罐体（1）包括混凝土结构内层（1.2）和保温外层（1.1），罐体（1）内设置有加热管（5），加热管（5）环绕罐体（1）内壁且位于罐体底部，罐体（1）内连接有入料管（9）、消化液管（10）、排气管（3）、出水管（20），排气管（3）的进口位于罐体（1）顶部，排气管（3）上连接有过压保护器（8），过压保护器（8）设置在罐体（1）外；罐体（1）内还设置有搅拌机构，搅拌机构贴合罐体内壁设置，搅拌机构包括竖直导轨（7）、搅拌器（6）、牵引组件（4），搅拌器（6）滑动设置在竖直导轨（7）上，搅拌器（6）的转轴水平设置，牵引组件（4）设置在罐体（1）上部，牵引组件（4）的吊绳与搅拌器（6）连接。

2.根据权利要求1所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：所述入料管（9）从罐体（1）下部伸入罐体内、并向上延伸至管口位于罐体（1）上部，入料管（9）的管口朝下；消化液管（10）从罐体（1）下部穿入保温外层（1.1）内，在保温外层（1.1）内向上爬升后伸入罐体（1）内，消化液管（10）的管口位于罐体（1）上部。

3.根据权利要求2所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：还包括卸料管（11），卸料管（11）的入口伸入罐体（1）底部，卸料管（11）从罐体（1）上伸出，卸料管（11）的外管口上连接有常闭阀门（12）。

4.根据权利要求1所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：所述罐体（1）上还设置有观察窗（13）、取样室（16），观察窗（13）位于罐体（1）顶部，观察窗（13）上连接有端盖（15），观察窗（13）外设置有挡雨眉（14）；取样室（16）位于罐体（1）下部，取样室（16）内设置有液位计（18）和弯头管（17），液位计（18）和弯头管（17）伸入罐体（1）内，液位计（18）与出水管（20）的进水口平齐设置，弯头管（17）的外漏管口向下、管口上设置有堵头。

5.根据权利要求1所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：所述过压保护器（8）包括水箱（8.1），水箱（8.1）上设置有进气管（8.2），进气管（8.2）与罐体（1）的排气管（3）联通，水箱（8.1）上设置有泄压管（8.3），泄压管（8.3）与大气联通，泄压管（8.3）的外漏管口朝下，水箱（8.1）内设置有浮球（8.4），进气管（8.2）的管口位于浮球（8.4）正上方，管口口径大于浮球（8.4）的直径，管口至水箱内壁的距离大于浮球（8.4）的1/2直径。

6.根据权利要求1所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：所述排气管（3）指向罐体（1）中心倾斜设置，排气管（3）与水平线的夹角为10度，排气管（3）的管口距罐体轴线至少1m。

7.根据权利要求1所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：所述竖直导轨（7）设置在转动座上，牵引组件（4）还包括转向盘（4.3），转向盘（4.3）与竖直导轨（7）连接，转向盘（4.3）上设置有分度线和定位孔（4.4），定位孔（4.4）中穿有插销（4.5）与牵引组件的基准孔（4.6）连接，转向盘（4.3）上设置有两个水平导轮（4.2）和一个垂直导轮（4.1），吊绳先从水平导轮（4.2）间穿过再绕过垂直导轮（4.1）与搅拌器（6）连接。

8.根据权利要求6所述的秸秆畜禽粪联产沼气和有机肥系统用发酵罐，其特征在于：所述罐体（1）中心立有罐盖支柱（19）。

Images