專利名稱：一種干式發(fā)酵的設備及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種干式發(fā)酵的設備及其方法。
背景技術：
厭氧發(fā)酵可分為濕式和干式兩大類。濕式厭氧發(fā)酵廣泛用于利用畜禽糞污、酒醪等液態(tài)廢棄物生產沼氣，用濕式厭氧發(fā)酵生產沼氣，在寒冷地區(qū)實施需要消耗大量能源，經(jīng)濟效益較差甚至得不償失。干式厭氧發(fā)酵以往在釀造業(yè)應用較多，近年來，國內外開展了利用干式厭氧發(fā)酵處理固態(tài)有機廢棄物的研究，在獲得清潔能源(沼氣)的同時，生產有機肥料?，F(xiàn)有罐式和室式兩種結構形式。罐式結構進出料困難，設備價格昂貴，室式結構需將物料多次轉倉，即物料先經(jīng)好氧發(fā)酵預處理升溫，然后轉入?yún)捬醢l(fā)酵室生產沼氣，而后再轉入有機肥車間進行加工，費工耗時，占地面積大，厭氧發(fā)酵室密封門制造精度和沼氣防爆監(jiān)測要求高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種干式發(fā)酵的設備和方法，可以利用固態(tài)有機廢棄物進行厭氧、好氧發(fā)酵生產沼氣和有機肥料，其優(yōu)點在于工藝簡單、能耗低、進出料方便、占地少、投資省。
本發(fā)明的設備包括一個用于干式發(fā)酵的發(fā)酵槽，該槽包括一個用于容納物料的槽體、一個用于覆蓋所述槽體的柔性密封膜以及一個可使柔性密封膜密封覆蓋槽體的密封連接裝置，其特征在于，所述槽體的頂部帶有頂部開口部分，槽體的側面至少有一個側面進出料開口部分，當所述槽體被所述柔性密封膜密封覆蓋時，所述密封連接裝置使得槽體與柔性密封膜之間的接觸區(qū)域形成至少一個空間連續(xù)封閉的密封接觸條和/或至少一條空間連續(xù)封閉的密封接觸線，至使柔性密封膜同時氣密地覆蓋槽體上的頂部開口部分和至少一個側面進出料開口部分。其中上述密封連接裝置可以是充氣膨脹軟管-溝槽形式的密封連接裝置。
頂部開口部分的形狀和尺寸應該滿足以下要求，即在好氧發(fā)酵過程中，操作設備(如攪拌設備)可以通過該頂部開口部分對物料進行例如像攪拌這樣的機械化作業(yè)。
側面進出料開口部分應便于進出料設備進行裝料和/或卸料作業(yè)。
頂部開口部分與側面進出料開口部分在空間上可以是連通的或不連通的。
上述槽體可由二個平行的側壁及一個與之垂直的側壁構成，槽體的頂面和一側敞開，分別形成頂部開口部分和側面進出料開口部分。當柔性密封膜密封覆蓋槽體時，密封連接裝置使得槽體與柔性密封膜之間的接觸區(qū)域形成至少一個空間連續(xù)封閉的密封接觸條和/或至少一條空間連續(xù)封閉的密封接觸線，至使所述柔性密封膜同時氣密地覆蓋槽體上的頂部開口部分和側面進出料開口部分。其中上述密封連接裝置可以是充氣膨脹軟管-溝槽形式的密封連接裝置。
可以在上述槽體的二個平行的側壁頂部設置軌道。在好氧發(fā)酵過程中，攪拌或其它作業(yè)裝置可沿所述軌道行走，對發(fā)酵槽中的物料進行攪拌等作業(yè)。
可利用裝載機通過側面進出料開口方便地進行裝料和卸料作業(yè)。
利用本發(fā)明的設備對固體有機廢棄物進行發(fā)酵處理的方法之一是由柔性密封膜同時氣密地覆蓋裝有固體有機廢棄物的槽體的頂部開口部分和側面進出料開口部分，使所述固體廢棄物在槽體中經(jīng)歷“厭氧產氣”發(fā)酵過程。該厭氧發(fā)酵過程可生產沼氣。
利用本發(fā)明的設備對固體有機廢棄物進行發(fā)酵處理的方法之一是進行上述的“厭氧產氣”發(fā)酵過程之前，讓槽體內的固體有機廢棄物進行“好氧升溫”發(fā)酵過程。其中好氧發(fā)酵過程可以使槽內物料的溫度升高，而厭氧發(fā)酵過程可生產沼氣。
利用本發(fā)明的設備對固體有機廢棄物進行發(fā)酵處理的方法之一是在進行“厭氧產氣”發(fā)酵過程之后，讓槽體內的固體有機廢棄物進行“好氧制肥”發(fā)酵過程。其中厭氧發(fā)酵過程可生產沼氣，好氧發(fā)酵過程可以生產有機肥料。
利用本發(fā)明的設備對固體有機廢棄物進行發(fā)酵處理的方法之一是進行上述的“厭氧產氣”發(fā)酵過程之前，讓槽體內的固體有機廢棄物進行“好氧升溫”發(fā)酵過程；并且在進行“厭氧產氣”發(fā)酵過程之后，讓槽體內的固體有機廢棄物進行“好氧制肥”發(fā)酵過程。
上述四個方法的一個共同特點是，當進行好氧過程時，槽體的頂部開口部分和側面進出料開口部分均是打開的，當進行厭氧過程時，槽體的頂部開口部分和側面進出料開口部分由柔性密封膜密封地覆蓋。
可以同時設置多個發(fā)酵槽體，采用多槽體等時段順序進行發(fā)酵操作。由于各發(fā)酵槽的發(fā)酵周期相同，因此這樣做可以保持沼氣的輸出量是連續(xù)和穩(wěn)定的。
本發(fā)明可廣泛用于畜禽糞便、作物秸稈、生活垃圾等多種有機廢棄物的處理，一方而減少了有機廢棄物對環(huán)境的污染，另一方面可生產出再生清潔能源(沼氣)和有機肥料；本發(fā)明包括了采用“好氧升溫—厭氧產氣—好氧制肥”三段同槽發(fā)酵工藝，采用這種工藝可有效減少占地面積、資金投入和人工工時；本發(fā)明充分利用太陽能和物料好氧發(fā)酵的生物能使物料升溫，利用深堆層物料的自保溫性能在物料厭氧發(fā)酵產氣時保持“中溫”條件，可有效提高系統(tǒng)的產氣率；本發(fā)明包括了多槽發(fā)酵模式的工藝，在不同產氣期的有多個發(fā)酵槽同時供氣，減少了整個系統(tǒng)產氣量的波動，沼氣輸出穩(wěn)定；本發(fā)明采用在發(fā)酵槽上覆蓋柔性密封膜的方法實現(xiàn)厭氧發(fā)酵，這樣可直觀判斷氣囊中的沼氣是否排空，從而避免殘留沼氣爆炸事故的發(fā)生，降低了沼氣生產的安全操作難度，可大大簡化安全監(jiān)控系統(tǒng)，減少投資，提高經(jīng)濟性和實用性。


圖1是本發(fā)明的發(fā)酵槽的透視圖，其中柔性密封膜沒有覆蓋槽體。
圖2是本發(fā)明的發(fā)酵槽的透視圖，其中柔性密封膜氣密地覆蓋了槽體。
圖3是多個發(fā)酵槽體進行等時段順序發(fā)酵操作的工藝布置示意圖。
具體實施例圖1和圖2表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。其中槽體5由二個平行的側壁及一個與之垂直的側壁構成，槽體5的頂面和一側敞開，分別形成頂部開口部分2和側面進出料開口部分4。當柔性密封膜7覆蓋槽體5時，密封連接裝置3使得槽體5與柔性密封膜7之間的接觸區(qū)域6形成至少一個空間連續(xù)封閉的密封接觸條和/或至少一條空間連續(xù)封閉的密封接觸線，至使所述柔性密封膜7同時氣密地覆蓋槽體5的頂部開口部分2和側而進出料開口部分4。
其中密封連接裝置可以是充氣膨脹軟管-溝槽形式的密封連接裝置。
其中頂部開口部分2其中與槽體5的底面具有相同的面積，在好氧發(fā)酵過程中，操作設備(如翻攪車8)可以通過該頂部開口部分2對物料進行例如像攪拌這樣的機械化作業(yè)。
側面進出料開口部分4是一側完全敞開的開口，便于例如像裝載機這樣的機械化裝卸料設備進行裝料和/或卸料作業(yè)。
頂部開口部分2與側面進出料開口部分4空間連通，便于槽體5的建造和裝卸料作業(yè)。
由圖3可見，根據(jù)物料處理量或沼氣需要量設計若干個一端敞開的發(fā)酵槽體5，每個發(fā)酵槽體5的側墻上都有可供翻攪車8行走的軌道10。位于發(fā)酵槽體5一端與發(fā)酵槽體長度方向垂直的兩條軌道21上的移槽機20，可將翻攪車8從一個發(fā)酵槽1移到另一個發(fā)酵槽1。每個槽體5的側壁上設有可將沼氣導出的集氣支管15及截止閥14。各集氣支管15匯合到集氣總管13，經(jīng)過沼氣凈化器17，通到氣柜16。集氣總管有兩條支路，一條支路裝有空壓機18，另一條支路裝有單向止回閥19。發(fā)酵槽體5上的柔性密封膜7可以方便的氣密覆蓋和卷起。所有的發(fā)酵槽1都建在透光良好的溫室12內。
為方便敘述本發(fā)明的工作原理，將發(fā)酵槽順次編號。①號槽裝滿物料后，利用翻攪車8翻動物料補充氧氣，進行好氧發(fā)酵。物料達到一定溫度后，將厭氧發(fā)酵菌種均勻撒入物料中，用翻攪車8攪拌均勻，然后將翻攪車8從①號槽移到②號槽。當②號槽開始裝料時，①號槽氣密覆蓋柔性密封膜7，開始厭氧發(fā)酵，生產沼氣。當①號槽設定的厭氧發(fā)酵期滿，將柔性密封膜7卷起，再用翻攪車8翻動物料，進行第二次好氧發(fā)酵，若干天后，充分腐熟的有機肥料出槽。同樣，②號槽好氧發(fā)酵升溫并加厭氧菌種后，用柔性密封膜7氣密覆蓋轉入?yún)捬醢l(fā)酵階段生產沼氣，③號槽開始裝料。依此順序下推，從①號槽起，每隔若干天，將下一個發(fā)酵槽體5裝滿物料。
物料從裝入發(fā)酵槽起，經(jīng)過“好氧升溫—厭氧產氣—好氧制肥”三階段發(fā)酵，完成沼氣和有機肥料生產，三階段發(fā)酵過程始終在同一個發(fā)酵槽中進行，兩個好氧發(fā)酵階段時間的總和等于厭氧發(fā)酵時間。
可用裝載機為發(fā)酵槽1裝料、出料。
沼氣產出后，在由柔性密封膜7在發(fā)酵槽上形成一個氣囊。當槽內沼氣達到一定壓力，沼氣經(jīng)集氣支管15、開啟的截止閥14、集氣總管13、單向止回閥19、沼氣凈化器17，進入氣柜16，或直接進入沼氣用戶。某一發(fā)酵槽設定的厭氧發(fā)酵產氣期結束，先關閉其余各槽集氣支管15上的截止閥14，再開啟空壓機18，將該發(fā)酵槽1的柔性密封膜7內的沼氣抽凈。在確認該槽中已無沼氣時，再將該槽集氣支管15上的截止閥14關閉，將其余產氣槽集氣支管15上的截止閥14打開，然后卷起該槽上的柔性密封膜7，此時溫室12必須通風良好。
當各槽均裝滿物料，開始正常生產時，每天將有半數(shù)發(fā)酵槽處于厭氧發(fā)酵產氣期。
附圖標記表1 發(fā)酵槽2 頂部開口部分3 密封連接裝置4 側面進出料開口部分5 槽體6 接觸區(qū)域7 柔性密封膜8 翻攪車10軌道12溫室13集氣總管14截止閥15集氣支管16氣柜17沼氣凈化器18空壓機19單向止回閥20移槽機21軌道。
權利要求
1.一種干式發(fā)酵的設備包括一個用于干式發(fā)酵的發(fā)酵槽(1)，所述發(fā)酵槽(1)包括一個用于容納物料的槽體(5)、一個用于覆蓋所述槽體(5)的柔性密封膜(7)以及一個可使柔性密封膜(7)密封覆蓋槽體(5)的密封連接裝置(3)，其特征在于所述槽體(5)的頂部有頂部開口部分(2)，所述槽體(5)的側面至少有一個側面進出料開口部分(4)，當所述柔性密封膜(7)密封覆蓋所述槽體(5)時，所述密封連接裝置(3)使得槽體(5)與柔性密封膜(7)之間的接觸區(qū)域(6)形成至少一個空間連續(xù)封閉的密封接觸條和/或至少一條空間連續(xù)封閉的密封接觸線，致使柔性密封膜(7)同時氣密地覆蓋槽體(5)上的頂部開口部分(2)和至少一個側面進出料開口部分(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于槽體(5)由二個平行的側壁及一個與之垂直的側壁構成，槽體(5)的頂面和一側敞開，分別形成頂部開口部分(2)和側面進出料開口部分(4)，當柔性密封膜(7)密封覆蓋槽體(5)時，所述密封連接裝置(3)使得槽體(5)與柔性密封膜(7)之間的接觸區(qū)域(6)形成至少一個空間連續(xù)封閉的密封接觸條和/或至少一條空間連續(xù)封閉的密封接觸線，致使所述柔性密封膜(7)同時氣密地覆蓋槽體(5)上的頂部開口部分(2)和側面進出料開口部分(4)。
3.根據(jù)權利要求1或2的設備，其特征在于所述密封連接裝置(3)是充氣膨脹軟管-溝槽形式的密封連接裝置。
4.根據(jù)權利要求3所述的設備，其特征在于槽體(5)的二個平行的側壁頂部設置了軌道(10)。
5.一種干式發(fā)酵的方法，其特征在于由柔性密封膜(7)同時氣密地覆蓋裝有固體有機廢棄物的槽體(5)上頂部開口部分(2)和側面進出料開口部分(4)，使所述固體廢棄物在槽體(5)中經(jīng)歷“厭氧產氣”發(fā)酵過程。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于在進行“厭氧產氣”發(fā)酵過程之前，讓槽體(5)內的固體有機廢棄物進行“好氧升溫”發(fā)酵過程。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于在進行“厭氧產氣”發(fā)酵過程之后，讓槽體(5)內的固體有機廢棄物進行“好氧制肥”發(fā)酵過程。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于在進行“厭氧產氣”發(fā)酵過程之前，讓槽體(5)內的固體有機廢棄物進行“好氧升溫”發(fā)酵過程；并且在進行“厭氧產氣”發(fā)酵過程之后，讓槽體(5)內的固體有機廢棄物進行“好氧制肥”發(fā)酵過程。
9.一種干式發(fā)酵的方法，其特征在于由多個發(fā)酵槽(1)組成發(fā)酵系統(tǒng)，其中使每個發(fā)酵槽(1)按照權利要求5至8之一的方法依次對槽內的固體廢棄物進行處理，使得上述發(fā)酵系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地生產沼氣和/或有機肥料。
全文摘要
一種干式發(fā)酵的設備包括一個用于干式發(fā)酵的發(fā)酵槽，所述發(fā)酵槽包括一個用于容納物料的槽體(5)、一個用于覆蓋所述槽體(5)的柔性密封膜以及一個可使柔性密封膜密封覆蓋槽體(5)的密封連接裝置(3)，其特征在于所述槽體(5)的頂部有頂部開口部分(2)，所述槽體(5)的側面至少有一個側面進出料開口部分(4)，當所述柔性密封膜密封覆蓋所述槽體(5)時，所述密封連接裝置(3)使得槽體(5)與柔性密封膜之間的接觸區(qū)域(6)形成至少一個空間連續(xù)封閉的密封接觸條和/或至少一條空間連續(xù)封閉的密封接觸線，致使柔性密封膜同時氣密地覆蓋槽體(5)上的頂部開口部分(2)和至少一個側面進出料開口部分(4)。
文檔編號C12M1/107GK1724486SQ20051008272
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月11日 優(yōu)先權日2004年7月14日
發(fā)明者韓捷, 張玉華, 陳通, 向欣 申請人:農業(yè)部規(guī)劃設計研究院