[實用新型]取樣回路連續監測型厭氧發酵罐

有效

• 申請號: 201020125446.4
• 申請日: 2010-03-09
• 公開（公告）號: CN201999928U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 王國防;劉京;陳偉;張海;劉海明;劉志丹;張一維
• 申請（專利權）人: 安陽利浦筒倉工程有限公司;碧普(瑞典)有限公司
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/34
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民;張國防

技術領域

本實用新型屬于生物能源和環保領域，具體說是涉及一種取樣回路連續監測型厭氧發酵罐。

背景技術

沼氣技術是一種把生物質廢料通過生化反應轉化為能源沼氣的清潔能源利用方式，因具有生產沼氣、處理廢物、殺滅致病菌等特點而被廣泛應用。目前我國沼氣發展仍然以農村小型沼氣罐為主，隨著人們對節能減排認識的提高，以及對清潔能源需求的增加，以及對廢水治理的需要，大中型沼氣工程越來越受到社會和國家的重視。但由于國內大中型沼氣工程是近些年才發展起來的，存在一系列問題：

(一)沼氣發酵過程不穩定。實質上，沼氣的生成是由上百種厭氧微生物菌群參與的復雜生物降解過程，是微生物的協同和群體作用，這與好氧發酵有很大的差別，整個沼氣過程就如同“黑箱作業”。這些特點反映在工程上可以說，建造沼氣工程相對容易，運行沼氣過程卻很困難。實際上很多沼氣工程運行了不長時間后就出現了產氣效率低下、易酸化、物料過載和物料浮渣結殼等問題，這也是困擾沼氣工程長久發展的瓶頸之一。出現這些問題的主要原因是沼氣工作者對沼氣過程未能充分了解，而物料浮渣結殼等問題，則與攪拌方式關系密切。現行沼氣工程主要的攪拌方式有罐體中心攪拌，氣體攪拌，或罐體下部攪拌等，這幾種攪拌方式由于作用原理的限制，均不能同時防止物料結殼，或浮渣的產生，因而直接影響沼氣的產量。

(二)熱能利用效率低。當前，國內外特別是在廣大農牧區推廣沼氣工作的最大技術難點是冬季或全年的氣溫過低，不適于沼氣發酵微生物的生長和產氣。目前沼氣罐的增溫手段普通存在熱能轉化率低、污染大等問題，不適應大型沼氣工程發展的要求。另外，我國北方地區冬季時間長、氣溫低，如何對厭氧反應罐進行加溫和保溫，是厭氧反應是否能正常工作的重要因素，直接影響到沼氣的生產。對鋼板倉來說，現有常見的加熱工藝是體外壁加熱工藝。該工藝方法是將熱循環加熱管盤繞在厭氧罐體外壁，熱源通過加熱管和厭氧反應罐壁傳至反應物料。該方法最大的弊端在于反應罐中加熱溫度不均勻，此外，加熱管安裝在罐體外部致使熱效率利用低，雖然加熱管外部有保溫材料作保溫，但仍然造成了部分熱量的損失。

(三)前期投資大。沼氣工程常用的氣柜是鐘罩式濕式沼氣儲氣柜，該儲氣柜是將一個U形鐘罩反扣在盛有水的罐體內，沼氣通過罐體下部進氣口經水液進入鐘罩和液面上部空間，沼氣量的增加和減少可使金屬鐘罩上下移動以便調整儲氣空間。這種儲氣柜缺點是造價較高，未有保溫設備，當溫度降至0℃以下時，罐體內的水結冰后將不能使用。另外，現有沼氣工程中多采用發酵罐和沼氣貯存氣柜分別建造。實際上發酵罐和儲氣罐合為一體是一種雙贏的做法，既可以減少工程投資，又可以優化土地使用。

發明內容

本實用新型的目的正是針對上述現有技術中存在的不足而提供一種取樣回路連續監測型厭氧發酵罐。該發酵罐為一種集連續監測取樣裝置和氣液一體化的厭氧發酵罐，不僅可避免發酵過程不穩定、容易結殼等運行問題，同時具有能效高，發酵啟動時間快，建造周期短，過程連續監測等特點，從而實現發酵罐的高效運行和管理。另外，還可減少工程投資、優化土地使用。

本實用新型的取樣回路連續監測型厭氧發酵罐包括發酵罐主體，監測系統取樣裝置，攪拌器構，加熱裝置和儲氣裝置；

a、所述發酵罐主體包括安裝在基座上的罐體，在位于液面上方的罐體內壁上設置由若干條通過連接拉環和漲緊器連接的鋼絲組成的漲緊網，在漲緊網上方設置有具有膨脹、收縮功能的半球體狀儲氣柜內膜和儲氣柜外膜，所述儲氣柜內膜與罐體液面構成的密閉半球形儲氣柜；在罐體上安裝有恒壓防爆風機，該風機的出風口與由儲氣柜內膜和儲氣柜外膜共同組成密閉腔連通；儲氣柜內膜和儲氣柜外膜組成密閉腔連通，中間充滿空氣，充盈程度由壓力或物位傳感器和防爆風機等確定；儲氣柜內膜內氣體為物料發酵產生的沼氣，通過內外膜間的充盈空氣保證內膜內沼氣的壓力安全和輸送；

b、所述監測系統取樣裝置包括安裝在發酵罐罐壁上設置的溫度監測口處的溫度傳感器和安裝在沼液循環回路管上設置的pH值監測口處的pH值傳感器，以及分別安裝在沼氣出氣管道上設置的甲烷濃度監測口處和沼氣流量監測口處的甲烷濃度傳感器、沼氣流量傳感器；由于微生物厭氧發酵的代謝產物主要存在于液相和氣相中，所述的監測系統取樣裝置主要是對沼氣發酵過程的氣相和液相中的變數進行監測，特別是pH監測，由于pH是物料微生物發酵生化反應的直觀指示，因此安裝在沼液循環回路管上的pH值傳感器實現了pH的連續監測和在線校準；

c、所述攪拌器構是由設置在罐體的液面位置處的潛水式攪拌器構成，該攪拌器的葉片軸的軸線以朝向液面、并向下傾斜的方式設置，且安裝在葉片軸上的葉片的一部分露出反應物料的液面；