專利名稱：利用畜禽糞便的高效沼氣池及沼氣生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沼氣生產(chǎn)技術(shù)，特別是涉及利用畜禽糞便進(jìn)行沼氣生產(chǎn)的エ藝方法以及使用該エ藝的高效沼氣池。
背景技術(shù)：
沼氣技術(shù)是生物循環(huán)的ー項(xiàng)最主要技木，使用這ー技術(shù)可使農(nóng)村畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈就地轉(zhuǎn)化。這ー技術(shù)的應(yīng)用結(jié)果是一方面處理了垃圾，同時(shí)又可轉(zhuǎn)化為潔凈的能源和有機(jī)肥料，為資源再利用和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供了最好的技術(shù)支持。按全國(guó)有機(jī)廢棄物產(chǎn)量7億噸(以干料計(jì))，可產(chǎn)沼氣2100億M3，同時(shí)可產(chǎn)5億噸有機(jī)肥，這就為以最低成本和最高效益地處理人們生活和生產(chǎn)的廢棄物提供了最佳技術(shù)措施，為資源再生利用和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)保證。傳統(tǒng)沼氣技術(shù)情況
現(xiàn)有國(guó)內(nèi)的沼氣技術(shù)，仍然停留在低濃度、低效率的技術(shù)階段，其主要缺點(diǎn)如下 1、傳統(tǒng)沼氣池技術(shù)采用的是低濃度發(fā)酵エ藝，固形物含量低，物料濃度一般僅在6%左右運(yùn)行，生產(chǎn)效率低；結(jié)構(gòu)上存在缺陷，消化不完全，產(chǎn)氣效率低。2、濕發(fā)酵耗能高；夏季耗能是自身產(chǎn)生能量的30%以上，冬季耗能是自身產(chǎn)生能量的50%以上，這就大大限制了沼氣在北方冬季的正常生產(chǎn)和能源利用。3、現(xiàn)在的濕式沼氣池還是過去小沼氣的原形放大，池體為立式圓形，進(jìn)料和出渣流程性差，消化率低，還有保溫困難、排沙困難和頂部結(jié)蓋等難題未能解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)需加熱，保溫，運(yùn)用費(fèi)用低和沼液量少而生產(chǎn)沼氣量大的高效沼氣生產(chǎn)エ藝以及沼氣池，用于相對(duì)規(guī)模較小或者需要進(jìn)行多罐組合模式的沼氣池以及使用該沼氣池的高效沼氣生產(chǎn)エ藝。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出ー種利用畜禽糞便的沼氣池，所述沼氣池為自溫臥式池，整個(gè)沼氣池平臥在水平面下，所述沼氣池中間設(shè)有隔斷墻，將整個(gè)沼氣池分為多個(gè)單元沼氣池，所述單元沼氣池之間通過在隔斷墻上設(shè)置的介質(zhì)通道連通；
所述沼氣池周邊上方設(shè)置環(huán)形發(fā)酵槽，環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)側(cè)設(shè)置多根超導(dǎo)熱管，所述超導(dǎo)熱管插入沼氣池內(nèi)；
所述沼氣池兩端分別設(shè)置進(jìn)料口和出料ロ ；所述進(jìn)料口和出料ロ分別設(shè)置在沼氣池兩端的単元沼氣池下方，每個(gè)單元沼氣池上方設(shè)置沼氣收集器，沼氣收集器利用管道直通儲(chǔ)氣罐。所述隔斷墻由兩堵夾墻形成，所述介質(zhì)通道由所述兩堵夾墻形成的豎直通道和隔斷墻上設(shè)置的上下對(duì)流孔構(gòu)成，所述上下對(duì)流孔分別開在兩堵墻的上方和下方，在隔斷墻寬度方向上對(duì)稱設(shè)置多個(gè)對(duì)流孔。所述隔斷墻的兩堵夾墻間隔在150-350 mm之間，所述對(duì)流孔的孔徑在30mm-IOOmm 之間。所述環(huán)形發(fā)酵槽的四個(gè)角設(shè)計(jì)為圓弧形，所述環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)設(shè)置翻堆機(jī)。所述環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)側(cè)設(shè)置多根超導(dǎo)熱管，所述超導(dǎo)熱管插入沼氣池內(nèi)，所述環(huán)形發(fā)酵槽下方設(shè)置暴氣池風(fēng)機(jī)ロ。所述沼氣池的進(jìn)料口和出料ロ分別設(shè)置在沼氣池兩端的単元沼氣池下方，每個(gè)單元池上方設(shè)置沼氣收集器，所述沼氣收集器利用管道直通儲(chǔ)氣罐。所述每個(gè)単元沼氣池中加設(shè)ー套液壓攪拌器和相應(yīng)的導(dǎo)流管，把每ー個(gè)単元沼氣池變成ー個(gè)獨(dú)立的攪拌及發(fā)酵空間。所述液壓攪拌器使用渣漿泵，固定在沼氣池頂部設(shè)置的吸水ロ處，所述導(dǎo)流管從沼氣池頂部沿四壁排列到沼氣池底部，以順時(shí)針方向排列導(dǎo)流管的出水ロ。本發(fā)明還提出ー種利用畜禽糞便的沼氣生產(chǎn)エ藝，包括以下步驟
(1)首先，在環(huán)形發(fā)酵槽加料，加料的量為ー個(gè)単元沼氣池的加料量的1/3；進(jìn)行槽式好氧發(fā)酵；發(fā)酵發(fā)熱產(chǎn)生熱量，利用超導(dǎo)熱管向沼氣池輸送；
(2)使用翻堆機(jī)在環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的定時(shí)移動(dòng)，充分?jǐn)嚢璋l(fā)酵介質(zhì)；
(3)通過暴氣池風(fēng)機(jī)ロ向環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)充氧，控制發(fā)酵溫度在60-70°C；
(4)經(jīng)過好氧發(fā)酵后，將環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的介質(zhì)取出，同吋，在環(huán)形發(fā)酵槽加入新料，重復(fù)上述環(huán)形發(fā)酵槽的好氧發(fā)酵流程；
(5)環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的取出的介質(zhì)再和一個(gè)沼氣単元池加料量2/3的料一起，通過進(jìn)料 ロ加入第一個(gè)沼氣単元池，進(jìn)行厭氧發(fā)酵；
(6)經(jīng)過厭氧發(fā)酵后，再通過進(jìn)料口重復(fù)上述加料過程，將第一沼氣單元池中的經(jīng)過厭氧發(fā)酵的介質(zhì)擠入第二個(gè)沼氣単元池，第一沼氣單元池重復(fù)進(jìn)行第一個(gè)流程的厭氧發(fā)酵循環(huán)；
(7)依次循序進(jìn)行發(fā)酵流程，最后在第三個(gè)單元池的介質(zhì)完成厭氧發(fā)酵的流程，介質(zhì)從出料ロ流出；
(8)在沼氣單元池厭氧發(fā)酵的過程中，利用液壓攪拌器定時(shí)進(jìn)行攪拌，同時(shí)，環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過超導(dǎo)熱管輸送到沼氣池內(nèi)；
(9)沼氣單元池產(chǎn)生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲(chǔ)氣罐。自溫位壓攪拌式自排渣沼氣池的特點(diǎn)是物料濃度高，連續(xù)式沼氣池的進(jìn)料濃度可達(dá)15%左右，這種新技術(shù)沼氣池集“進(jìn)料、出渣、產(chǎn)氣、攪拌、溫控、調(diào)制”等為一體，具有機(jī)械化程度高、處理量大、消化速度快等優(yōu)點(diǎn)，可滿足規(guī)模化生產(chǎn)要求。本技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)如下
(1)該技術(shù)解決了“高濃度發(fā)酵連續(xù)生產(chǎn)需要加溫的”問題，物料濃度可達(dá)15%以上，濃度是原技術(shù)的2. 5倍，產(chǎn)氣效率是原技術(shù)的5倍；另外沼渣含水率低，方便于沼渣生產(chǎn)復(fù)合肥エ序。(2)解決高濃度發(fā)酵需要耗能量，以北方計(jì)夏季耗能僅是自產(chǎn)能量的15%左右，冬季耗能是自產(chǎn)能量25%左右，無(wú)需保溫，和沼氣鍋爐配套，可保證北方冬季正常運(yùn)行。很好的節(jié)省能源的消耗、和固定資產(chǎn)的投資的同吋，還解少了企業(yè)的生產(chǎn)成本和勞動(dòng)力。(3)該沼氣池為臥式長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，不分位壓池、發(fā)酵池和出渣池一端進(jìn)料一端自動(dòng)溢流排渣，具有處理量大、簡(jiǎn)單方便、消化率高、連續(xù)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，可滿足規(guī)?；a(chǎn)要求。


圖1是本發(fā)明沼氣池的立面圖； 圖2是沼氣池的平面圖3是沼氣池?cái)嚢柩b置立面圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說明。圖1和圖2分別是本發(fā)明沼氣生產(chǎn)エ藝使用的沼氣池的立面圖和平面圖。如圖所示，本發(fā)明的沼氣池是ー種自溫臥式池，整個(gè)沼氣池平臥在水平面下，埋入地下，便于進(jìn)出料和沼氣池的保溫，節(jié)約能源，提高沼氣產(chǎn)出。在沼氣池中間設(shè)隔斷，在一個(gè)沼氣池中可以做幾個(gè)隔斷，整個(gè)沼氣池利用隔斷墻分為多個(gè)単元池，本實(shí)施例使用隔斷墻分成3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的単元沼氣池。隔斷墻由平行的兩堵墻形成的通道和隔斷墻上設(shè)置的上下對(duì)流孔構(gòu)成，上下對(duì)流孔分別開在兩堵墻的上下對(duì)應(yīng)位置，在寬度方向上對(duì)稱設(shè)置多個(gè)對(duì)流孔。本實(shí)施例在兩堵墻的上下對(duì)應(yīng)位置分別設(shè)多個(gè)對(duì)流孔，孔徑在30mm-100mm之間。沼氣池中的介質(zhì)處于同一水平吋，在攪拌或發(fā)酵時(shí)是不會(huì)流動(dòng)的，當(dāng)加料ロ的介質(zhì)高于當(dāng)氣池水平面吋，介質(zhì)就會(huì)向出料ロ方向流動(dòng)。単元池之間隔斷墻具有的對(duì)流孔豎直通道形成介質(zhì)的通道，使単元池內(nèi)的介質(zhì)可以單向流通，即，在進(jìn)料壓力作用下，按照從進(jìn)料ロ向出料ロ的方向從ー個(gè)単元沼氣池向鄰近的下ー個(gè)單元沼氣池流動(dòng)。本發(fā)明的沼氣池采用分層隔斷、整體連通，把每ー個(gè)隔斷變成ー個(gè)獨(dú)立的攪拌及發(fā)酵空間，又能把所有的隔斷連成一體。解決了大型沼氣池在沼氣發(fā)酵中，上下溫度不一致及攪拌不均勻的難題。整個(gè)沼氣池周邊上方設(shè)置環(huán)形發(fā)酵槽，在環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)設(shè)置翻堆機(jī)，環(huán)形發(fā)酵槽的四個(gè)角設(shè)計(jì)為圓弧形，便于翻堆機(jī)在環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的移動(dòng)；環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)側(cè)設(shè)置多根超導(dǎo)熱管，超導(dǎo)熱管插入沼氣池內(nèi)，環(huán)形發(fā)酵槽下方設(shè)置暴氣池風(fēng)機(jī)ロ，便于向發(fā)酵槽內(nèi)充氧，控制環(huán)形發(fā)酵槽的溫度。在環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵，好氧發(fā)酵所產(chǎn)生的熱量利用超導(dǎo)熱管導(dǎo)入沼氣池，為沼氣池中進(jìn)行的沼氣厭氧發(fā)酵提供所需熱量，本裝置將槽式好氧發(fā)酵和沼氣厭氧發(fā)酵有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，再應(yīng)用超導(dǎo)熱管技木，把好氧發(fā)酵中所產(chǎn)生的熱量充分轉(zhuǎn)換到厭氧發(fā)酵中。此項(xiàng)技術(shù)有效的解決了沼氣在寒冷地區(qū)及冬天生產(chǎn)需要加溫的難題。沼氣池的進(jìn)料口和出料ロ分別設(shè)置在沼氣池兩端的単元沼氣池下方，每個(gè)單元池上方設(shè)置沼氣收集器，沼氣收集器利用管道直通儲(chǔ)氣罐。圖3是沼氣池?cái)嚢柩b置立面圖；如圖所示，在在每個(gè)單元沼氣池中加設(shè)ー套液壓攪拌器和相應(yīng)的導(dǎo)流管，把每ー個(gè)単元沼氣池變成ー個(gè)獨(dú)立的攪拌及發(fā)酵空間，解決了沼氣發(fā)酵中，上下溫度不一致及發(fā)酵不均勻的難題。液壓攪拌器使用渣漿泵，額定的小時(shí)流量以發(fā)酵池的大小而定，液壓攪拌器固定在沼氣池頂部設(shè)置的吸水ロ處，導(dǎo)流管從沼氣池頂部沿四壁排列到沼氣池底部，利用導(dǎo)流管把泵液引入池中四角處。以順時(shí)針方向排列導(dǎo)流管的出水ロ，渣漿泵把溫度高的介質(zhì)導(dǎo)入池底，對(duì)應(yīng)出水ロ順時(shí)針方向排列，在壓力作用下，介質(zhì)會(huì)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)攪拌，上下溫度均勻及旋轉(zhuǎn)攪拌不會(huì)留下死角。エ藝流程
該流程以21天為ー個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)周期，設(shè)計(jì)3個(gè)單元沼氣池。1、首先，在環(huán)形發(fā)酵槽加料，加料的量為ー個(gè)単元沼氣池的加料量的1/3 ；進(jìn)行槽式好氧發(fā)酵，發(fā)酵發(fā)熱產(chǎn)生熱量，利用超導(dǎo)熱管向沼氣池輸送；
2、使用翻堆機(jī)在環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的定時(shí)移動(dòng)，充分?jǐn)嚢璋l(fā)酵介質(zhì)；
3、通過暴氣池風(fēng)機(jī)ロ向環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)充氧，控制發(fā)酵溫度在60-70°C；
4、經(jīng)過7天好氧發(fā)酵后，將環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的介質(zhì)取出，同吋，在環(huán)形發(fā)酵槽加入新料， 重復(fù)上述環(huán)形發(fā)酵槽的發(fā)酵流程；
5、環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的取出的介質(zhì)再和一個(gè)沼氣単元池加料量2/3的料一起，通過進(jìn)料ロ 加入第一個(gè)沼氣単元池，進(jìn)行厭氧發(fā)酵；
5、經(jīng)過7天的厭氧發(fā)酵后，再通過進(jìn)料口重復(fù)上述加料過程，將第一沼氣單元池中的經(jīng)過7天厭氧發(fā)酵的介質(zhì)擠入第二個(gè)沼氣単元池，第一沼氣單元池重復(fù)進(jìn)行第一個(gè)7天的厭氧發(fā)酵循環(huán)；
6、每7天一個(gè)循環(huán)周期，依次循序進(jìn)行發(fā)酵流程，最后在第三個(gè)單元池的介質(zhì)經(jīng)過 3X7=21天，完成厭氧發(fā)酵的流程，介質(zhì)從出料ロ流出；
7、在沼氣單元池厭氧發(fā)酵的過程中，利用液壓攪拌器定時(shí)進(jìn)行攪拌，同時(shí)，環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過超導(dǎo)熱管輸送到沼氣池內(nèi)；
8、沼氣單元池產(chǎn)生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲(chǔ)氣罐。沼氣池是沼氣工程的核心建筑，本發(fā)明使用的臥式高濃度沼氣池和常用的立式低濃度沼氣池的性能比較見下表
表權(quán)利要求
1.ー種利用畜禽糞便的沼氣池，所述沼氣池為自溫臥式池，整個(gè)沼氣池平臥在水平面下，其特征在于所述沼氣池中間設(shè)有隔斷墻，將整個(gè)沼氣池分為多個(gè)単元沼氣池，所述單元沼氣池之間通過在隔斷墻上設(shè)置的介質(zhì)通道連通；所述沼氣池周邊上方設(shè)置環(huán)形發(fā)酵槽，環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)側(cè)設(shè)置多根超導(dǎo)熱管，所述超導(dǎo)熱管插入沼氣池內(nèi)；所述沼氣池兩端分別設(shè)置進(jìn)料口和出料ロ ；所述進(jìn)料口和出料ロ分別設(shè)置在沼氣池兩端的単元沼氣池下方，每個(gè)單元沼氣池上方設(shè)置沼氣收集器，沼氣收集器利用管道直通儲(chǔ)氣罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣池，所述隔斷墻由兩堵夾墻形成，所述介質(zhì)通道由所述兩堵夾墻形成的豎直通道和隔斷墻上設(shè)置的上下對(duì)流孔構(gòu)成，所述上下對(duì)流孔分別開在兩堵墻的上方和下方，在隔斷墻寬度方向上對(duì)稱設(shè)置多個(gè)對(duì)流孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沼氣池，所述隔斷墻的兩堵夾墻間隔在150-350mm之間，所述對(duì)流孔的孔徑在30mm-100mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼氣池，所述環(huán)形發(fā)酵槽的四個(gè)角設(shè)計(jì)為圓弧形，所述環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)設(shè)置翻堆機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沼氣池，所述環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)側(cè)設(shè)置多根超導(dǎo)熱管，所述超導(dǎo)熱管插入沼氣池內(nèi)，所述環(huán)形發(fā)酵槽下方設(shè)置暴氣池風(fēng)機(jī)ロ。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沼氣池，所述沼氣池的進(jìn)料口和出料ロ分別設(shè)置在沼氣池兩端的単元沼氣池下方，每個(gè)單元池上方設(shè)置沼氣收集器，所述沼氣收集器利用管道直通儲(chǔ)氣罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沼氣池，所述每個(gè)単元沼氣池中加設(shè)ー套液壓攪拌器和相應(yīng)的導(dǎo)流管，把每ー個(gè)単元沼氣池變成ー個(gè)獨(dú)立的攪拌及發(fā)酵空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沼氣池，所述液壓攪拌器使用污渣漿泵，固定在沼氣池頂部設(shè)置的吸水ロ處，所述導(dǎo)流管從沼氣池頂部沿四壁排列到沼氣池底部，以順時(shí)針方向排列導(dǎo)流管的出水ロ。
9.ー種利用畜禽糞便的沼氣生產(chǎn)エ藝，其特征在于包括以下步驟(1)首先，在環(huán)形發(fā)酵槽加料，加料的量為ー個(gè)単元沼氣池的加料量的1/3；進(jìn)行槽式好氧發(fā)酵；發(fā)酵發(fā)熱產(chǎn)生熱量，利用超導(dǎo)熱管向沼氣池輸送；(2)使用翻堆機(jī)在環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的定時(shí)移動(dòng)，充分?jǐn)嚢璋l(fā)酵介質(zhì)；(3)通過暴氣池風(fēng)機(jī)ロ向環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)充氧，控制發(fā)酵溫度在60-70°C；(4)經(jīng)過好氧發(fā)酵后，將環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的介質(zhì)取出，同吋，在環(huán)形發(fā)酵槽加入新料，重復(fù)上述環(huán)形發(fā)酵槽的好氧發(fā)酵流程；(5)環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)的取出的介質(zhì)再和一個(gè)沼氣単元池加料量2/3的料一起，通過進(jìn)料 ロ加入第一個(gè)沼氣単元池，進(jìn)行厭氧發(fā)酵；(6)經(jīng)過厭氧發(fā)酵后，再通過進(jìn)料口重復(fù)上述加料過程，將第一沼氣單元池中的經(jīng)過厭氧發(fā)酵的介質(zhì)擠入第二個(gè)沼氣単元池，第一沼氣單元池重復(fù)進(jìn)行第一個(gè)流程的厭氧發(fā)酵循環(huán)；(7)依次循序進(jìn)行發(fā)酵流程，最后在第三個(gè)單元池的介質(zhì)完成厭氧發(fā)酵的流程，介質(zhì)從出料ロ流出；(8)在沼氣單元池厭氧發(fā)酵的過程中，利用液壓攪拌器定時(shí)進(jìn)行攪拌，同時(shí)，環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過超導(dǎo)熱管輸送到沼氣池內(nèi)；(9)沼氣單元池產(chǎn)生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲(chǔ)氣罐。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用畜禽糞便的沼氣池，整個(gè)沼氣池平臥在水平面下，沼氣池中間設(shè)有隔斷墻，將整個(gè)沼氣池分為多個(gè)單元沼氣池，隔斷墻上設(shè)置的介質(zhì)通道連通；所述沼氣池周邊上方設(shè)置環(huán)形好發(fā)酵槽，環(huán)形發(fā)酵槽內(nèi)側(cè)設(shè)置多根超導(dǎo)熱管，所述超導(dǎo)熱管插入沼氣池內(nèi)；所述沼氣池兩端分別設(shè)置進(jìn)料口和出料口；所述進(jìn)料口和出料口分別設(shè)置在沼氣池兩端的單元沼氣池下方，每個(gè)單元沼氣池上方設(shè)置沼氣收集器，沼氣收集器利用管道直通儲(chǔ)氣罐。本發(fā)明的沼氣池的特點(diǎn)是物料濃度高，連續(xù)式沼氣池的進(jìn)料濃度可達(dá)15%左右，沼氣池集“進(jìn)料、出渣、產(chǎn)氣、攪拌、溫控、調(diào)制”等為一體，具有機(jī)械化程度高、處理量大、消化速度快等優(yōu)點(diǎn)，可滿足規(guī)?；a(chǎn)要求。
文檔編號(hào)C02F11/04GK102531310SQ20111037329
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者宋宇, 王立山, 范立河 申請(qǐng)人:范立河