寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)屬于生物質(zhì)能源利用技術(shù)；所述系統(tǒng)包括陽光板日光溫室、微藻養(yǎng)殖池、沼氣發(fā)酵裝置及固液分離裝置、沼液貯存裝置、液泵A、沼氣燃燒換熱裝置、熱水貯存裝置，在微藻養(yǎng)殖池和沼氣發(fā)酵裝置內(nèi)分別配裝微藻養(yǎng)殖加熱盤管和沼氣發(fā)酵加熱盤管，各裝置、微藻養(yǎng)殖池及盤管之間通過管路分別連通；本系統(tǒng)將沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液及沼氣燃燒經(jīng)熱交換后的二氧化碳廢氣通入微藻養(yǎng)殖池內(nèi)，利用太陽能同時實現(xiàn)沼氣發(fā)酵和微藻養(yǎng)殖的優(yōu)勢互補，在降低沼氣發(fā)酵和微藻養(yǎng)殖成本的同時，實現(xiàn)污染物的零排放，結(jié)構(gòu)新穎合理，使用可靠，作業(yè)效果好。
【專利說明】寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)資源利用技術(shù)，主要涉及一種適合在寒冷地區(qū)使用的寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于我國是一個能源極度短缺的國家，所以近年來可生產(chǎn)生物柴油的微藻養(yǎng)殖、以及可生產(chǎn)沼氣的沼氣厭氧發(fā)酵工程得到了國家的大力支持，發(fā)展迅猛。但在沼氣工程和微藻養(yǎng)殖迅速發(fā)展的同時，各自仍存在一些亟待解決的問題。目前在微藻養(yǎng)殖過程中需要向養(yǎng)殖池內(nèi)供應(yīng)富含二氧化碳的氣體，并定期補充氮素等營養(yǎng)物質(zhì)，以保證微藻的正常代謝。而目前沼氣工程特別是在北方寒冷地區(qū)需要配備燃燒沼氣的鍋爐，利用沼氣燃燒后的熱量為沼氣池加熱，以實現(xiàn)沼氣工程的恒溫發(fā)酵，而沼氣燃燒后的廢氣富含二氧化碳和一定的熱量，對其不能進行利用而隨意排放，不但造成熱量的損失，還增加了大氣的溫室效應(yīng)。同時，沼氣發(fā)酵后的剩余物水分含量較大，經(jīng)固液分離后得到的沼液較多，而這些富含氮素等營養(yǎng)物質(zhì)的沼液往往得不到及時有效的利用，不但造成資源的浪費，還對沼氣工程周邊的環(huán)境造成極大的安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，結(jié)合我國北方廣大寒冷地區(qū)沼氣發(fā)酵和微藻養(yǎng)殖生產(chǎn)的實際需要，研究設(shè)計一種寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖稱合系統(tǒng)，達到充分有效利用可再生能源的太陽能、實現(xiàn)寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖同步生產(chǎn)、降低微藻養(yǎng)殖生產(chǎn)成本、污染物零排放的目的。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖稱合系統(tǒng)包括陽光板日光溫室、微藻養(yǎng)殖池與沼氣發(fā)酵裝置，攪拌器配置在微藻養(yǎng)殖池內(nèi)，沼氣發(fā)酵加熱盤管配置在沼氣發(fā)酵裝置內(nèi)，在所述沼氣發(fā)酵裝置上端部上密閉安裝微藻養(yǎng)殖池，陽光板日光溫室配裝在微藻養(yǎng)殖池上端部上；在所述微藻養(yǎng)殖池內(nèi)配裝微藻養(yǎng)殖加熱盤管；發(fā)酵剩余物輸送管兩端分別連接在沼氣發(fā)酵裝置和微藻養(yǎng)殖池上，將其連通，在所述發(fā)酵剩余物輸送管上、從沼氣發(fā)酵裝置一側(cè)起始依次配裝固液分離裝置、沼液貯存裝置和液泵A ;沼氣輸送管的兩端分別與沼氣發(fā)酵裝置的沼氣出口和沼氣燃燒換熱裝置的沼氣入口連通，富含二氧化碳廢氣輸送管的兩端分別與沼氣燃燒換熱裝置的廢氣出口和微藻養(yǎng)殖池廢氣入口連通，水循環(huán)管路將沼氣燃燒換熱裝置與熱水貯存裝置連通，配裝水閥門B的熱水輸出下管入水端通過液泵B與熱水貯存裝置出水口連通，所述熱水輸出下管出水端與沼氣發(fā)酵加熱盤管入水端連接；配裝水閥門C的熱水輸出上管的入水端通過液泵B與熱水貯存裝置出水口連通，所述熱水輸出上管出水端與微藻養(yǎng)殖加熱盤管入水端連接；配裝水閥門A的下回水管兩端分別與沼氣發(fā)酵加熱盤管出水端和熱水貯存裝置回水口連接，配裝水閥門D的上回水管兩端分別與微藻養(yǎng)殖加熱盤管出水端和熱水貯存裝置回水口連接。
[0005]本發(fā)明將沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液以及沼氣燃燒后經(jīng)熱交換后的二氧化碳廢氣通入微藻養(yǎng)殖池，并將微藻養(yǎng)殖池置于沼氣發(fā)酵裝置頂部，同時將沼氣發(fā)酵裝置和微藻養(yǎng)殖池置于陽光板日光溫室下方，在利用太陽能的同時實現(xiàn)沼氣發(fā)酵裝置和微藻養(yǎng)殖池的優(yōu)勢互補，在降低沼氣發(fā)酵和微藻養(yǎng)殖成本的同時，實現(xiàn)污染物的零排放，有利于寒區(qū)沼氣發(fā)酵和微藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有結(jié)構(gòu)新穎合理、使用可靠、作業(yè)效果好、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖中件號說明:
[0008]1、陽光板日光溫室、2、微藻養(yǎng)殖池、3、微藻養(yǎng)殖加熱盤管、4、沼氣發(fā)酵裝置、5、沼氣發(fā)酵加熱盤管、6、富含二氧化碳廢氣輸送管、7、沼氣輸送管、8、熱水輸出下管、9、發(fā)酵剩余物輸送管、10、下回水管、11、固液分離裝置、12、水閥門A、13、沼液貯存裝置、14、液泵A、15、水閥門B、16、沼氣燃燒換熱裝置、17、熱水貯存裝置、18、液泵B、19、上回水管、20、水閥門C、21、水閥門D、22、水循環(huán)管路、23、攪拌器、24、熱水輸出上管。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方案進行詳細描述。一種寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖率禹合系統(tǒng)包括陽光板日光溫室1、微藻養(yǎng)殖池2與沼氣發(fā)酵裝置4,攪拌器23配置在微藻養(yǎng)殖池2內(nèi)，沼氣發(fā)酵加熱盤管5配置在沼氣發(fā)酵裝置4內(nèi)，在所述沼氣發(fā)酵裝置4上端部上密閉安裝微藻養(yǎng)殖池2,陽光板日光溫室I配裝在微藻養(yǎng)殖池2上端部上；在所述微藻養(yǎng)殖池2內(nèi)配裝微藻養(yǎng)殖加熱盤管3 ;發(fā)酵剩余物輸送管9兩端分別連接在沼氣發(fā)酵裝置4和微藻養(yǎng)殖池2上，將其連通，在所述發(fā)酵剩余物輸送管9上、從沼氣發(fā)酵裝置4 一側(cè)起始依次配裝固液分離裝置11、沼液貯存裝置13和液泵A14 ;沼氣輸送管7的兩端分別與沼氣發(fā)酵裝置4的沼氣出口和沼氣燃燒換熱裝置16的沼氣入口連通，富含二氧化碳廢氣輸送管6的兩端分別與沼氣燃燒換熱裝置16的廢氣出口和微藻養(yǎng)殖池2廢氣入口連通，水循環(huán)管路22將沼氣燃燒換熱裝置16與熱水貯存裝置17連通，配裝水閥門B15的熱水輸出下管8入水端通過液泵B18與熱水貯存裝置17出水口連通，所述熱水輸出下管8出水端與沼氣發(fā)酵加熱盤管5入水端連接；配裝水閥門C20的熱水輸出上管24的入水端通過液泵B18與熱水貯存裝置17出水口連通，所述熱水輸出上管24出水端與微藻養(yǎng)殖加熱盤管3入水端連接；配裝水閥門A12的下回水管10兩端分別與沼氣發(fā)酵加熱盤管5出水端和熱水貯存裝置17回水口連接，配裝水閥門D21的上回水管19兩端分別與微藻養(yǎng)殖加熱盤管3出水端和熱水貯存裝置17回水口連接。
[0010]在生產(chǎn)過程中，首先沼氣發(fā)酵裝置4生產(chǎn)沼氣，產(chǎn)生的沼氣一部分輸出用于出售，一部分經(jīng)沼氣燃燒換熱裝置16進行燃燒和換熱，燃燒后產(chǎn)生的熱量一部分用于維持沼氣發(fā)酵裝置4進行恒溫發(fā)酵，另一部分熱量用于維持微藻養(yǎng)殖池2進行恒溫養(yǎng)殖，沼氣燃燒后富含二氧化碳的廢氣通入微藻養(yǎng)殖池2內(nèi)，在實現(xiàn)微藻養(yǎng)殖二氧化碳供應(yīng)的同時，實現(xiàn)燃燒后廢氣熱量的充分利用，同時將沼氣燃燒后的廢氣經(jīng)熱回收后再通入微藻養(yǎng)殖池2內(nèi)，可以避免將沼氣燃燒后的廢氣直接通入微藻養(yǎng)殖池2內(nèi)容易出現(xiàn)的微藻養(yǎng)殖池2升溫與二氧化碳供應(yīng)無法同時滿足的現(xiàn)象。沼氣發(fā)酵后的剩余物經(jīng)固液分離后，產(chǎn)生的沼渣用于生產(chǎn)固態(tài)生物有機肥，產(chǎn)生的較難運輸?shù)恼右和ㄈ胛⒃屦B(yǎng)殖池2內(nèi)，實現(xiàn)微藻養(yǎng)殖的氮源等營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)。頂部安裝的陽光板日光溫室I用于收集太陽能，并將收集的熱能儲存在微藻養(yǎng)殖池2內(nèi)的比熱容較大的水體中,在維持微藻養(yǎng)殖池2溫度的同時,還可以減少微藻養(yǎng)殖池2下方沼氣發(fā)酵裝置4的熱量損失。本寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖耦合系統(tǒng)在利用太陽能、實現(xiàn)沼氣發(fā)酵和微藻養(yǎng)殖同步生產(chǎn)的同時，還可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程污染物的零排放，并降低微藻養(yǎng)殖的成本。
【權(quán)利要求】
1.一種寒區(qū)沼氣發(fā)酵與微藻養(yǎng)殖稱合系統(tǒng)，包括陽光板日光溫室(1)、微藻養(yǎng)殖池(2)與沼氣發(fā)酵裝置(4)，攪拌器(23)配置在微藻養(yǎng)殖池(2)內(nèi)，沼氣發(fā)酵加熱盤管(5)配置在沼氣發(fā)酵裝置(4)內(nèi)，其特征在于:在所述沼氣發(fā)酵裝置(4)上端部上密閉安裝微藻養(yǎng)殖池(2)，陽光板日光溫室(1)配裝在微藻養(yǎng)殖池(2)上端部上；在所述微藻養(yǎng)殖池(2)內(nèi)配裝微藻養(yǎng)殖加熱盤管(3);發(fā)酵剩余物輸送管(9)兩端分別連接在沼氣發(fā)酵裝置(4)和微藻養(yǎng)殖池(2)上，將其連通，在所述發(fā)酵剩余物輸送管(9)上、從沼氣發(fā)酵裝置(4) 一側(cè)起始依次配裝固液分離裝置(11)、沼液貯存裝置(13)和液泵A(14);沼氣輸送管(7)的兩端分別與沼氣發(fā)酵裝置(4)的沼氣出口和沼氣燃燒換熱裝置(16)的沼氣入口連通，富含二氧化碳廢氣輸送管(6)的兩端分別與沼氣燃燒換熱裝置(16)的廢氣出口和微藻養(yǎng)殖池(2)廢氣入口連通，水循環(huán)管路(22)將沼氣燃燒換熱裝置(16)與熱水貯存裝置(17)連通，配裝水閥門B(15)的熱水輸出下管(8)入水端通過液泵B(18)與熱水貯存裝置(17)出水口連通，所述熱水輸出下管(8)出水端與沼氣發(fā)酵加熱盤管(5)入水端連接；配裝水閥門C(20)的熱水輸出上管(24)的入水端通過液泵B(18)與熱水貯存裝置(17)出水口連通，所述熱水輸出上管(24)出水端與微藻養(yǎng)殖加熱盤管(3)入水端連接；配裝水閥門A(12)的下回水管(10)兩端分別與沼氣發(fā)酵加熱盤管(5)出水端和熱水貯存裝置(17)回水口連接，配裝水閥門D(21)的上回水管(19)兩端分別與微藻養(yǎng)殖加熱盤管(3)出水端和熱水貯存裝置(17)回水口連接。
【文檔編號】C12M1/02GK104312905SQ201410544910
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王麗麗, 王忠江, 隋超, 蔡康妮, 劉欣欣 申請人:東北農(nóng)業(yè)大學