一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提出了一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，包括用于制備合格發(fā)酵原料的秸稈機(jī)械預(yù)處理裝置、用于二次預(yù)處理的原料水解池、用于發(fā)酵原料池外堆漚的堆漚池、用于利用農(nóng)作物秸稈進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生三沼的沼氣發(fā)生器、用于循環(huán)使用水資源的沼液回流裝置、用于儲(chǔ)存所產(chǎn)沼氣的儲(chǔ)氣壓力罐、用于收集生態(tài)有機(jī)肥制備原料沼渣的沼渣收集裝置。該系統(tǒng)能發(fā)揮包括農(nóng)村廢棄農(nóng)作物秸稈和三沼(沼氣、沼液、沼渣)等多種資源的循環(huán)利用，還可以通過(guò)生物炭等添加劑提高秸稈厭氧發(fā)酵的效率，工藝易于實(shí)現(xiàn)且可有效解決農(nóng)村環(huán)境污染與資源浪費(fèi)等問(wèn)題，是一種新型高產(chǎn)高效沼氣綜合利用系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，特別是利用秸桿與生物炭之間高效率、高產(chǎn)氣量厭氧消化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)沼液、沼渣與沼氣整體回收及綜合利用的技術(shù)，屬于沼氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣系統(tǒng)在國(guó)外主要用于大型農(nóng)牧場(chǎng)、食品加工廠以及城市廢棄物處理，國(guó)內(nèi)則側(cè)重于在農(nóng)村發(fā)展農(nóng)用沼氣池，開(kāi)展沼氣系統(tǒng)的綜合利用。我國(guó)每年約有1/3的農(nóng)作物秸桿被焚燒，從而引起生物質(zhì)資源的浪費(fèi)，并由此導(dǎo)致了一系列的環(huán)境問(wèn)題，目前全國(guó)已有700多萬(wàn)農(nóng)戶(hù)擁有沼氣池，占總農(nóng)戶(hù)數(shù)的4%，一些大型國(guó)營(yíng)養(yǎng)殖場(chǎng)、農(nóng)場(chǎng)、食品加工廠、制藥廠等也都建有沼氣池作為廢棄物的處理途徑。沼氣系統(tǒng)是在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一類(lèi)利用途徑與實(shí)用技術(shù)，是一種利用生物廢棄物(如糞便、秸桿、食品加工的下腳料等)在沼氣池中進(jìn)行厭氧發(fā)酵的工程體系。沼氣的主要成分一一甲烷是一種新型的生物能源，清潔、廉價(jià)、可以再生，發(fā)酵后的殘余物一一沼液沼渣是上好的肥料、優(yōu)良的飼料和良好的作物生長(zhǎng)刺激素.盡管目前的沼氣系統(tǒng)種類(lèi)繁多，但普遍存在效率低下，甲烷產(chǎn)生效率和產(chǎn)氣量較低以及不能循環(huán)利用沼液、沼渣和沼氣等技術(shù)障礙，影響了沼氣系統(tǒng)在農(nóng)村發(fā)展中的應(yīng)用推廣。而在本發(fā)明中，添加廉價(jià)易得的生物炭、沼氣系統(tǒng)前端設(shè)計(jì)秸桿預(yù)處理裝置、采用池外堆慪等措施能夠有效提高厭氧消化反應(yīng)速率，從而達(dá)到增產(chǎn)增效的目的，為解決本領(lǐng)域的效率與生產(chǎn)難題提供技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是通過(guò)一系列以沼氣系統(tǒng)為核心的子系統(tǒng)或子模塊，充分利用農(nóng)村大量剩余的農(nóng)作物秸桿，采用厭氧消化技術(shù)獲得清潔燃料沼氣以及用于制備有機(jī)肥生態(tài)還田的沼渣，同時(shí)針對(duì)厭氧消化反應(yīng)速率和產(chǎn)氣量低的技術(shù)問(wèn)題，采取添加生物炭、池外堆慪、沼液回流等措施加以解決，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，且能循環(huán)利用多種能源和資源。
[0004]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn):
[0005]—種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，包括秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置、原料水解池、堆慪池、沼氣發(fā)生器、沼液回流裝置、儲(chǔ)氣壓力罐及沼渣收集裝置。所述秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置將收集的農(nóng)作物秸桿切成碎片送入水解裝置，并依次連接堆慪池和沼氣發(fā)生器，所述沼氣發(fā)生器的頂部輸出沼氣至儲(chǔ)氣壓力罐，所述沼液經(jīng)回流裝置將水分重新抽回沼氣發(fā)生器，所述沼氣發(fā)生器產(chǎn)生的沼渣通過(guò)底部的管道收集到沼渣儲(chǔ)存裝置中。
[0006]所述沼氣發(fā)生器還包括恒溫?cái)嚢枳酉到y(tǒng)，所述恒溫?cái)嚢枳酉到y(tǒng)可以采用恒溫?fù)u床或水浴振蕩器等任何具備攪拌性能的裝置。
[0007]所述沼液回流裝置中，沼液可以直接通過(guò)沼氣回流裝置經(jīng)管道返回到沼氣發(fā)酵間，其中所述回流裝置包含連通管道和抽水動(dòng)力裝置。
[0008]所述沼氣發(fā)生器分層添加生物炭、接種物、氮源和水，所述生物炭的粒徑控制在0.50mm(或30目)以下。采用30目以下粒徑的生物炭顆粒能夠有效增加秸桿發(fā)酵的反應(yīng)速率，并間接增大單位時(shí)間內(nèi)甲烷的產(chǎn)生量。
[0009]所述秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置至少包括滾刀式切碎機(jī)和秸桿切段拋送裝置，將預(yù)處理后的秸桿碎片送入沼氣發(fā)生器前方的堆慪池進(jìn)行發(fā)酵前堆慪。
[0010]所述沼渣收集裝置與所述沼氣發(fā)生器相連，所述沼氣發(fā)生器內(nèi)厭氧消化反應(yīng)后剩余的沼渣，經(jīng)收集裝置儲(chǔ)存后用于制備農(nóng)作物有機(jī)肥重新進(jìn)行生態(tài)還田。
[0011]所述沼氣發(fā)生器與儲(chǔ)氣壓力罐通過(guò)氣體取樣管直接連通，所述儲(chǔ)氣壓力罐的蓋體與罐體保持密封。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]其中:Dl-秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置;D2-原料水解池;D3-堆慪池;D4-儲(chǔ)氣壓力罐;D5-沼渣收集裝置;D6-沼液回流裝置;D7-沼氣發(fā)生器;L1-連接管道;L2-回流水管。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，包括一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，包括秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置D1、原料水解池D2、堆慪池D3、沼氣發(fā)生器D7、沼液回流裝置D6、儲(chǔ)氣壓力罐D(zhuǎn)4以及沼渣收集裝置D5。所述秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置Dl將收集的農(nóng)作物秸桿切成碎片送入水解裝置D2，并依次連接堆慪池D3和沼氣發(fā)生器D7，所述沼氣發(fā)生器D7的頂部輸出沼氣至儲(chǔ)氣壓力罐D(zhuǎn)4，所述沼液利用沼液回流裝置D6，經(jīng)過(guò)回流水管L2將水分重新抽回沼氣發(fā)生器D7，所述沼氣發(fā)生器D7產(chǎn)生的沼渣通過(guò)底部的管道LI收集到沼渣儲(chǔ)存裝置D5中。
[0015]優(yōu)選地，所述沼氣發(fā)生器D7還包括恒溫?cái)嚢枳酉到y(tǒng)，所述恒溫?cái)嚢枳酉到y(tǒng)可以采用恒溫?fù)u床或水浴振蕩器等任何具備攪拌性能的裝置。
[0016]所述沼液回流裝置D6中，沼液可以直接通過(guò)沼氣回流裝置D6經(jīng)抽水管道L2返回到沼氣發(fā)酵間，其中所述回流裝置D6包含連通管道和抽水動(dòng)力裝置。
[0017]所述沼氣發(fā)生器D7分層添加的生物炭粒徑控制在0.50mm(或30目)以下。
[0018]優(yōu)選地，所述秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置Dl包括滾刀式切碎機(jī)和秸桿切段拋送裝置，將預(yù)處理后的秸桿碎片送入沼氣發(fā)生器D7前方的堆慪池D3進(jìn)行發(fā)酵前堆慪。
[0019]所述沼渣收集裝置D5與所述沼氣發(fā)生器D7相連，所述沼氣發(fā)生器D7內(nèi)厭氧消化反應(yīng)后剩余的沼渣，經(jīng)收集裝置D5儲(chǔ)存后用于制備農(nóng)作物有機(jī)肥循環(huán)利用。
[0020]所述沼氣發(fā)生器D7與儲(chǔ)氣壓力罐D(zhuǎn)4通過(guò)氣體取樣管LI直接連通，所述儲(chǔ)氣壓力罐D(zhuǎn)4的蓋體與罐體保持密封。
[0021]本系統(tǒng)的運(yùn)行原理:將農(nóng)田里的大量剩余秸桿回收后，利用秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置Dl剪切為細(xì)小的秸桿碎片，然后送入原料水解池D2，其中添加了包括水、菌劑和碳銨等，有利于促進(jìn)秸桿的初步水解，再經(jīng)管道LI運(yùn)送到堆慪池D3，通過(guò)沼氣池外堆慪進(jìn)一步為厭氧消化反應(yīng)做準(zhǔn)備，然后經(jīng)水解的秸桿發(fā)酵物正式進(jìn)入沼氣發(fā)生器D7。沼氣發(fā)生器內(nèi)分層添加生物炭、接種物、氮源和水，其中的生物炭具有促進(jìn)厭氧消化反應(yīng)速率與提高沼氣產(chǎn)生量的效用，而生物炭是一種可以直接利用農(nóng)作物秸桿進(jìn)行制備的廉價(jià)、可再生催化劑。沼氣發(fā)生器D7內(nèi)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)輸氣管LI儲(chǔ)存至壓力罐D(zhuǎn)4內(nèi)，產(chǎn)生的沼液再通過(guò)沼液回流裝置D6的水栗動(dòng)力經(jīng)回流管道L2再重新進(jìn)入沼氣發(fā)生器D7，從而可以節(jié)約并重復(fù)利用水資源，這對(duì)缺水農(nóng)作物種植區(qū)尤其重要。沼氣發(fā)生器D7經(jīng)厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生的剩余沼渣，利用沼渣收集裝置D5儲(chǔ)存起來(lái)，用以制備農(nóng)作物有機(jī)肥，重新施到當(dāng)?shù)剞r(nóng)田中，以確保土壤肥力不至于逐年下降。
[0022]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員在本系統(tǒng)的啟示下，以及在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，包括秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置、原料水解池、堆慪池、沼氣發(fā)生器、沼液回流裝置、儲(chǔ)氣壓力罐及沼渣收集裝置，所述秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置將收集的農(nóng)作物秸桿切成碎片送入水解裝置，并依次連接堆慪池和沼氣發(fā)生器，所述沼氣發(fā)生器的頂部輸出沼氣至儲(chǔ)氣壓力罐，所述沼液經(jīng)回流裝置將水分重新抽回沼氣發(fā)生器，所述沼氣發(fā)生器產(chǎn)生的沼渣通過(guò)底部的管道收集到沼渣儲(chǔ)存裝置中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述沼氣發(fā)生器還包括恒溫?cái)嚢柘到y(tǒng)，所述恒溫?cái)嚢柘到y(tǒng)可以采用恒溫?fù)u床或水浴振蕩器等任何具備攪拌性能的裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:沼液可以直接通過(guò)沼氣回流裝置經(jīng)管道返回到沼氣發(fā)酵間，其中所述回流裝置包含連通管道和抽水動(dòng)力裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述沼氣發(fā)生器分層添加生物炭、接種物、氮源和水，所述生物炭的粒徑控制在0.50mm(或30目)以下。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述秸桿機(jī)械預(yù)處理裝置至少包括滾刀式切碎機(jī)和秸桿切段拋送裝置，將預(yù)處理后的秸桿碎片送入沼氣發(fā)生器前方的堆慪池進(jìn)行發(fā)酵前堆慪。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述沼渣收集裝置與所述沼氣發(fā)生器相連，所述沼氣發(fā)生器內(nèi)厭氧消化反應(yīng)后剩余的沼渣，經(jīng)收集裝置儲(chǔ)存后用于制備農(nóng)作物有機(jī)肥重新進(jìn)行生態(tài)利用。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種高效循環(huán)沼氣綜合利用系統(tǒng)，其特征在于:所述沼氣發(fā)生器與儲(chǔ)氣壓力罐通過(guò)氣體取樣管直接連通，所述儲(chǔ)氣壓力罐的蓋體與罐體保持密封。
【文檔編號(hào)】C12M1/107GK205576126SQ201620086746
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】張叢光, 邱凌, 遲慧智
【申請(qǐng)人】西北農(nóng)林科技大學(xué)