[發明專利]一種小型高效多功能沼氣發酵裝置及方法

在審

• 申請號: 201410811682.4
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104560640A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 李世峰;孫金世;白順果
• 申請（專利權）人: 李世峰;孫金世;白順果
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/02;C12M1/34;C12P5/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明屬于沼氣發酵技術領域，具體涉及一種小型高效多功能沼氣發酵裝置及方法。

背景技術

隨著我國新農村建設的快速發展，日益嚴重的生活垃圾污染令人擔憂，生活垃圾和秸稈任意堆放，牲畜糞便隨處可見，生活污水直流地下，這些環境污染問題如果不盡快科學治理，將會嚴重影響社會主義新農村建設的進程。治理有機廢棄物常用的方法是厭氧發酵，該方法可以將有機廢棄物經厭氧發酵生成沼氣和沼渣液，從而變廢為寶。沼氣是一種可再生的新能源，沼渣液可以作為有機肥或生產有機復合肥的基質。目前厭氧發酵采用的常規裝置一般采用全混式發酵罐(CSTR)，當前利用該裝置所建沼氣工程所存在的問題是：晝夜和四季產氣不穩定，容積產氣率低，尤其是在北方地區的晚秋、冬季和初春，發酵物料總固體含量(濃度)Ts≤6％,甲烷菌群在常溫條件下繁殖速度慢，活性差，同時隨著攪拌以及出料，菌群大量流失，從而影響產氣的速率和產氣量，產氣率最大只能達到0.3～0.5m³/m³·d，降低了發酵裝置的容積有效利用率，加大了裝置的建造成本，性價比差，不利于使用和推廣。

為了大幅度提高發酵裝置的容積產氣率和產氣量，使之能夠保持在中溫條件下能夠達到產氣率≥1.5m³/m³·d，必須加強發酵物料的前期處理工作，做到“精料”(揮發性物料(VS)或直徑≤0.5mm的固體顆粒物)進入厭氧發酵罐，目前采取的措施比較單一、不完善，因此，效果不明顯，且造價較高。為了滿足“四度一比”條件(即在嚴格的厭氧環境和發酵微生物旺盛繁殖與活性條件下，確保適宜的恒定的發酵溫度t＝35℃～38℃，適宜的物料濃度Ts＝6％～8％，適宜的酸堿度PH＝7，適宜的均勻度(物料在發酵罐內分布均勻，需適度攪拌)，以及適宜的碳氮比C/N＝15～25)，必須采用綜合措施，全面提升技術含量，充分滿足其發酵的內因及外因條件，發揮設施的多功能性，降低建設成本，并且方便管理和維修，盡量做到組件裝配化，以利于工廠化生產縮短安裝時間和施工期。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種小型高效多功能沼氣發酵裝置及方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種小型高效多功能沼氣發酵裝置，其特征在于，它包括：一發酵罐，一密封連接在所述發酵罐頂部的頂蓋，一設置在所述頂蓋上的沼氣輸出管，一設置在所述發酵罐下部的進料管，一設置在所述發酵罐側壁上的出料管，一設置在所述發酵罐中心的沼氣管，一可轉動地套接在所述沼氣管上的套管，一位于所述發酵罐內且緊固套接在所述套管上的壓料板，多個緊固插設在所述壓料板上的插管，以及一設置在所述發酵罐外側的保溫裝置；其中，所述沼氣管的上端連接一沼氣壓縮機的輸出端，下端通過一支架固定支撐在所述發酵罐的底部；在位于所述發酵罐外部的所述套管上連接一旋轉驅動裝置。

所述保溫裝置包括包圍在所述發酵罐外側的空氣夾層和外保溫層，在所述空氣夾層內設置有一熱風管，所述熱風管的輸入端連接一熱風機；所述外保溫層采用彩鋼板或噴涂發泡聚氨酯板。

在所述插管的外周通過支架固定一生物膜，在每一所述插管的外表面也包覆一生物膜，所述生物膜采用錦綸布折疊4～6層制成。

在所述發酵罐內設置一列管式散熱器，所述列管式散熱器的進水端和出水端分別連接設置在所述發酵罐外部的燃氣鍋爐或熱電聯產機組內的余熱水的出水口和進水口。

所述進料管包括一水平連接在所述發酵罐下部的水平管和一連接在所述水平管中部的豎直管，所述豎直管的上端為進料口，在所述水平管的末端、豎直管上分別設置有控制閥。

所述壓料板為布滿扇形縫隙的縫隙板；在所述沼氣管的下端設置有一葉輪；在所述發酵罐的內側壁設置有一溫度測量裝置。

在所述空氣夾層內間隔設置多個豎直方向布置的支撐板，每一所述支撐板的兩邊分別與所述發酵罐的外壁、外保溫層的內壁緊固連接，在每一所述支撐板上由上至下開設多個圓孔。

一種沼氣發酵方法，包括以下步驟：1)將發酵物料稀釋到物料濃度Ts＝6％～8％，并預先加熱到40℃，然后通過進料管注入到發酵罐內；2)將發酵產生的沼氣一部分通過沼氣輸出管送入沼氣收集裝置，另一部分通過沼氣壓縮機和沼氣管噴入發酵罐底部，連同插管的轉動及壓料板的共同作用保證發酵罐內料液的攪拌均勻。