WO2006005266A1 - Dispositif et procede pour ferment sec - Google Patents

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Description

一种干式发酵的设备及其方法 技术领域
本发明涉及一种干式发酵的设备及其方法。
背景技术
厌氧发酵可分为湿式和干式两大类。 湿式厌氧发酵广泛用于 利用畜禽粪污、 酒醪等液态废弃物生产沼气， 用湿式厌氧发酵生 产沼气， 在寒冷地区实施需要消耗大量能源， 经济效益较差甚至 得不偿失。 干式厌氧发酵以往在酿造业应用较多， 近年来， 国内 外开展了利用干式厌氧发酵处理固态有机废弃物的研究， 在获得 清洁能源 （沼气） 的同时， 生产有机肥料。 现有罐式和室式两种 结构形式。 罐式结构进出料困难， 设备价格昂贵， 室式结构需将 物料多次转仓， 即物料先经好氧发酵预处理升温， 然后转入厌氧 发酵室生产沼气， 而后再转入有机肥车间进行加工， 费工耗时， 占地面积大，厌氧发酵室密封门制造精度和沼气防爆监测要求高。 发明内容
本发明的目的在于提供一种干式发酵的设备和方法， 可以利 用固态有机废弃物进行厌氧、 好氧发酵生产沼气和有机肥料， 其 优点在于： 工艺简单、 能耗低、 进出料方便、 占地少、 投资省。
本发明的设备包括一个用于干式发酵的发酵槽， 该槽包括一 个用于容纳物料的槽体、 一个用于覆盖所述槽体的柔性密封膜以 及一个可使柔性密封膜密封覆盖槽体的密封连接装置， 其特征在 于， >斤述槽体的顶部带有顶部开口部分， 槽体的侧面至少有一个 侧面进出料开口部分，当所述槽体被所述柔性密封膜密封覆盖时， 所述密封连接装置使得槽体与柔性密封膜之间的接触区域形成至 少一个空间连续封闭的密封接触条和 /或至少一条空间连续封闭 的密封接触线， 至使柔性密封膜同时气密地覆盖槽体上的顶部开 口部分和至少一个侧面进出料开口部分。 其中上述密封连接装置 可以是充气膨胀软管-沟槽形式的密封连接装置。
顶部开口部分的形状和尺寸应该满足以下要求， 即在好氧发 酵过程中， 操作设备（如搅拌设备）可以通过该顶部开口部分对 物料进行例如像搅拌这样的机械化作业。
侧面进出料开口部分应便于进出料设备进行装料和 /或卸料 作业。
顶部开口部分与侧面进出料开口部分在空间上可以是连通的 或不连通的。
上述槽体可由二个平行的侧壁及一个与之垂直的侧壁构成， 槽体的顶面和一侧敞开， 分别形成顶部开口部分和侧面进出料开 口部分。 当柔性密封膜密封覆盖槽体时， 密封连接装置使得槽体 与柔性密封膜之间的接触区域形成至少一个空间连续封闭的密封 接触条和 /或至少一条空间连续封闭的密封接触线，至使所述柔性 密封膜同时气密地覆盖槽体上的顶部开口部分和侧面进出料开口 部分。其中上述密封连接装置可以是充气膨胀软管-沟槽形式的密 封连接装置。
可以在上述槽体的二个平行的侧壁顶部设置轨道。 在好氧发 酵过程中， 搅拌或其它作业装置可沿所述轨道行走， 对发酵槽中 的物料进行搅拌等作业。
可利用装载机通过侧面进出料开口方便地进行装料和卸料作 业。
利用本发明的设备对固体有机废弃物进行发酵处理的方法之 一是： 由柔性密封膜同时气密地覆盖装有固体有机废弃物的槽体 的顶部开口部分和侧面进出料开口部分， 使所述固体废弃物在槽 体中经历 "厌氧产气" 发酵过程。 该厌氧发酵过程可生产沼气。
利用本发明的设备对固体有机废弃物进行发酵处理的方法之 一是： 进行上述的 "厌氧产气" 发酵过程之前， 让槽体内的固体 有机废弃物进行 "好氧升温" 发酵过程。 其中好氧发酵过程可以 使槽内物料的温度升高， 而厌氧发酵过程可生产沼气。
利用本发明的设备对固体有机废弃物进行发酵处理的方法之 一是： 在进行 "厌氧产气" 发酵过程之后， 让槽体内的固体有机 废弃物进行 "好氧制肥" 发酵过程。 其中厌氧发酵过程可生产沼 气， 好氧发酵过程可以生产有机肥料。
利用本发明的设备对固体有机废弃物进行发酵处理的方法之 一是： 进行上述的 "厌氧产气" 发酵过程之前， 让槽体内的固体 有机废弃物进行 "好氧升温"发酵过程； 并且在进行 "厌氧产气" 发酵过程之后， 让槽体内的固体有机废弃物进行 "好氧制肥" 发 酵过程。
上述四个方法的一个共同特点是， 当进行好氧过程时， 槽体 的顶部开口部分和侧面进出料开口部分均是打开的， 当进行厌氧 过程时， 槽体的顶部开口部分和侧面进出料开口部分由柔性密封 膜密封地覆盖。
可以同时设置多个发酵槽体， 釆用多槽体等时段顺序进行发 酵操作。 由于各发酵槽的发酵周期相同， 因此这样做可以保持沼 气的输出量是连续和稳定的。
本发明可广泛用于畜禽粪便、 作物秸秆、 生活垃圾等多种有 机废弃物的处理， 一方面减少了有机废弃物对环境的污染， 另一 方面可生产出再生清洁能源 （沼气）和有机肥料；
本发明包括了采用 "好氧升温 -厌氧产气-好氧制肥" 三段 同槽发酵工艺， 釆用这种工艺可有效减少占地面积、 资金投入和 人工工时；
本发明充分利用太阳能和物料好氧发酵的生物能使物料升 温，利用深堆层物料的自保温性能在物料厌氧发酵产气时保持"中 温" 条件， 可有效提高系统的产气率；
本发明包括了多槽发酵模式的工艺， 在不同产气期的有多个 发酵槽同时供气，减少了整个系统产气量的波动， 沼气输出稳定； 本发明釆用在发酵槽上覆盖柔性密封膜的方法实现厌氧发 酵， 这样可直观判断气囊中的沼气是否排空， 从而避免残留沼气 爆炸事故的发生， 降低了沼气生产的安全操作难度， 可大大简化 安全监控系统， 减少投资， 提高经济性和实用性。
附图说明
图 1是本发明的发酵槽的透视图， 其中柔性密封膜没有覆盖 槽体 0
图 2是本发明的发酵槽的透视图， 其中柔性密封膜气密地覆 盖了槽体。
图 3是多个发酵槽体进行等时段顺序发酵操作的工艺布置示 意图。
具体实施例
图 1和图 2表示了本发明的优选实施例。 其中槽体 5由二个 平行的侧壁及一个与之垂直的侧壁构成， 槽体 5的顶面和一侧敞 开， 分别形成顶部开口部分 2和侧面进出料开口部分 4。 当柔性 密封膜 7覆盖槽体 5时， 密封连接装置 3使得槽体 5与柔性密封 膜 7之间的接触区域 6形成至少一个空间连续封闭的密封接触条 和 /或至少一条空间连续封闭的密封接触线， 至使所述柔性密封膜 7同时气密地覆盖槽体 5的顶部开口部分 2和侧面进出料开口部 分 4。
其中密封连接装置可以是充气膨胀软管 -沟槽形式的密封连 接装置。
其中顶部开口部分 2其中与槽体 5的底面具有相同的面积， 在好氧发酵过程中， 操作设备（如翻搅车 8 ) 可以通过该顶部开 口部分 2对物料进行例如像搅拌这样的机械化作业。
侧面进出料开口部分 4是一侧完全敞开的开口， 便于例如像 装载机这样的机械化装卸料设备进行装料和 /或卸料作业。
顶部开口部分 2与侧面进出料开口部分 4空间连通， 便于槽 体 5的建造和装卸料作业。
由图 3可见， 根据物料处理量或沼气需要量设计若干个一端 敞开的发酵槽体 5， 每个发酵槽体 5的侧墙上都有可供翻搅车 8 行走的轨道 10。位于发酵槽体 5—端与发酵槽体长度方向垂直的 两条轨道 21上的移槽机 20, 可将翻搅车 8从一个发酵槽 1移到 另一个发酵槽 1。 每个槽体 5的侧壁上设有可将沼气导出的集气 支管 15及截止阀 14。各集气支管 15汇合到集气总管 13， 经过沼 气净化器 17, 通到气拒 16。 集气总管有两条支路， 一条支路装有 空压机 18， 另一条支路装有单向止回岡 19。发酵槽体 5上的柔性 密封膜 7可以方便的气密覆盖和卷起。 所有的发酵槽 1都建在透 光良好的温室 12内。
为方便叙述本发明的工作原理， 将发酵槽顺次编号。 ①号槽 装满物料后， 利用翻搅车 8翻动物料补充氧气， 进行好氧发酵。 物料达到一定温度后， 将厌氧发酵菌种均勾撒入物料中， 用翻搅 车 8搅拌均匀， 然后将翻搅车 8从①号槽移到②号槽。 当②号槽 开始装料时， ①号槽气密覆盖柔性密封膜 7， 开始厌氧发酵， 生 产沼气。 当①号槽设定的厌氧发酵期满， 将柔性密封膜 7卷起， 再用翻搅车 8翻动物料， 进行第二次好氧发酵， 若干天后， 充分 腐熟的有机肥料出槽。 同样， ②号槽好氧发酵升温并加厌氧菌种 后， 用柔性密封膜 7气密覆盖转入厌氧发酵阶段生产沼气， ③号 槽开始装料。 依此顺序下推， 从①号槽起， 每隔若干天， 将下一 个发酵槽体 5装满物料。
物料从装入发酵槽起， 经过 "好氧升温 -厌氧产气-好氧制 肥" 三阶段发酵， 完成沼气和有机肥料生产， 三阶段发酵过程始 终在同一个发酵槽中进行， 两个好氧发酵阶段时间的总和等于厌 氧发酵时间。
可用装载机为发酵槽 1装料、 出料。
沼气产出后， 在由柔性密封膜 7在发酵槽上形成一个气囊。 当槽内沼气达到一定压力，沼气经集气支管 15、开启的截止阀 14、 集气总管 13、 单向止回阀 19、 沼气净化器 17， 进入气拒 16， 或 直接进入沼气用户。 某一发酵槽设定的厌氧发酵产气期结束， 先 关闭其余各槽集气支管 15上的截止阀 14， 再开启空压机 18， 将 该发酵槽 1的柔性密封膜 7内的沼气抽净。 在确认该槽中已无沼 气时， 再将该槽集气支管 15上的截止阀 14关闭， 将其余产气槽 集气支管 15上的截止阀 14打开， 然后卷起该槽上的柔性密封膜 7， 此时温室 12必须通风良好。
当各槽均装满物料， 开始正常生产时， 每天将有半数发酵槽 处于厌氧发酵产气期。
附图标记表
1发酵槽
顶部开口部分 密封连接装置 侧面进出料开口部 槽体
接触区域
柔性密封膜 翻搅车
10 轨道
12 温室
13 集气总管
14 截止阀
5 集气支管
6 气拒
7 沼气净化器 8 空压机
9 单向止回阀 0 移槽机
1 轨道。

Claims

权 利 要 求
1. 一种干式发酵的设备包括一个用于干式发酵的发酵槽（ 1 )， 所述发酵槽（ 1 ) 包括一个用于容纳物料的槽体（ 5 )、 一个用于覆 盖所述槽体（ 5 )的柔性密封膜（ 7 )以及一个可使柔性密封膜（ 7 ) 密封覆盖槽体（5)的密封连接装置（3)， 其特征在于： 所述槽体
(5) 的顶部有顶部开口部分（2)， 所述槽体（5) 的侧面至少有 一个侧面进出料开口部分（4)， 当所述柔性密封膜（7)密封覆盖 所述槽体（5)时， 所述密封连接装置（3)使得槽体（5)与柔性 密封膜（7)之间的接触区域（6) 形成至少一个空间连续封闭的 密封接触条和 /或至少一条空间连续封闭的密封接触线，致使柔性 密封膜（7) 同时气密地覆盖槽体（5)上的顶部开口部分（2)和 至少一个侧面进出料开口部分（4)。
2. 根据权利要求 1所述的设备， 其特征在于： 槽体（5) 由二 个平行的侧壁及一个与之垂直的侧壁构成， 槽体（5)的顶面和一 侧敞开，分别形成顶部开口部分（2)和侧面进出料开口部分（4)， 当柔性密封膜 ( 7 )密封覆盖槽体（ 5 )时， 所述密封连接装置（ 3 ) 使得槽体（5)与柔性密封膜（7)之间的接触区域（6)形成至少 一个空间连续封闭的密封接触条和 /或至少一条空间连续封闭的 密封接触线， 致使所述柔性密封膜（7)同时气密地覆盖槽体（5) 上的顶部开口部分（2) 和侧面进出料开口部分（4)。
3. 根据权利要求 1或 2的设备， 其特征在于： 所述密封连接 装置 （3)是充气膨胀软管-沟槽形式的密封连接装置。
4. 根据权利要求 3所述的设备， 其特征在于： 槽体（5)的二 个平行的侧壁顶部设置了轨道（10)。
5. 一种干式发酵的方法， 其特征在于： 由柔性密封膜（7) 同 时气密地覆盖装有固体有机废弃物的槽体（ 5 )上顶部开口部分（ 2 ) 和侧面进出料开口部分（4 ), 使所述固体废弃物在槽体（5 )中经 历 "厌氧产气" 发酵过程。
6. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 在进行 "厌氧 产气"发酵过程之前， 让槽体（5 ) 内的固体有机废弃物进行 "好 氧升温" 发酵过程。
7. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 在进行 "厌氧 产气"发酵过程之后， 让槽体（5 ) 内的固体有机废弃物进行 "好 氧制肥" 发酵过程。
8. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 在进行 "厌氧 产气"发酵过程之前， 让槽体（5 ) 内的固体有机废弃物进行 "好 氧升温" 发酵过程； 并且在进行 "厌氧产气" 发酵过程之后， 让 槽体（5 ) 内的固体有机废弃物进行 "好氧制肥" 发酵过程。
9. 一种千式发酵的方法， 其特征在于： 由多个发酵槽（1 )组 成发酵系统， 其中使每个发酵槽（ 1 )按照权利要求 5至 8之一的 方法依次对槽内的固体废弃物进行处理， 使得上述发酵系统连续 稳定地生产沼气和 /或有机肥料。
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