專利名稱:自動(dòng)攪拌高效沼氣發(fā)酵新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于沼氣微生物發(fā)酵的新技術(shù)。
沼氣發(fā)酵工藝在國(guó)內(nèi)外已研究、應(yīng)用多年,有干發(fā)酵、濕發(fā)酵和干濕結(jié)合發(fā)酵;有常溫,也有加溫,有滿裝料和半裝料。為了解決沼氣池中料液結(jié)殼的問(wèn)題,確保微生物均勻分布于料液之中以及取得均勻的基質(zhì)溫度,從而提高產(chǎn)氣率。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外研究者普遍于沼氣發(fā)酵工藝上添加了攪拌裝置??v觀現(xiàn)有資料,國(guó)內(nèi)外用的攪拌裝置可以分為三種類型一是機(jī)械攪拌,即用馬達(dá)或人力驅(qū)動(dòng)攪拌桿、漿葉、螺旋等對(duì)料漿進(jìn)行攪拌;二是料漿循環(huán),用料泵將沼氣池中的料漿從池上部抽出,經(jīng)壓縮后再?gòu)某叵虏看蛉耄源诉_(dá)到新舊料漿混合;三是氣循環(huán),將池中的沼氣用氣泵從上部抽出,經(jīng)壓縮后從下部打入使池內(nèi)產(chǎn)生氣泡從而混和加入的料漿,防止形成浮渣。但這三種裝置均需外驅(qū)動(dòng)力,需要增添大量設(shè)備,耗能、耗人力,也給維修管理帶來(lái)諸多不便。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,本發(fā)明的任務(wù)是提供一種不耗能、不外添設(shè)備、省工、省時(shí)、方便管理又能高效的自動(dòng)攪拌工藝。
本發(fā)明是根據(jù)能量學(xué)、動(dòng)力學(xué)和微生物發(fā)酵學(xué)的基本原理,采用一些由沼氣池內(nèi)壓力變化而自動(dòng)啟閉的裝置使料液定向流動(dòng)而達(dá)到自動(dòng)攪拌的目的。
本發(fā)明的整個(gè)技術(shù)解決方案是有一個(gè)圓柱形的主發(fā)酵池,池頂有一小氣箱,它的作用是防止氣路堵塞。池拱頂上有一圓柱形出料間,其作用是出料和為自動(dòng)攪拌貯備勢(shì)能。池內(nèi)有一稱為循環(huán)管的V形管,它的兩上口分別在出料間和小氣箱內(nèi),該管下部彎折處有一能啟閉的開口,以便在泥沙沉積堵塞時(shí)疏通管道之用。池內(nèi)還有一個(gè)不完全的隔墻,隔墻的主要作用是在進(jìn)出料時(shí),由料的增添、減少而流動(dòng)的過(guò)程中使料始終沿水平圓周流動(dòng),達(dá)到橫向攪拌效果,它的另一作用是防止發(fā)酵料液停滯短路,延長(zhǎng)發(fā)酵料液在池內(nèi)的流線,使微生物均勻分布在池內(nèi),從而提高原料的毀解率和產(chǎn)氣量。還有一個(gè)由拱頂外插入池中的出料管,該管上口有一能自動(dòng)啟閉的單向閥門,在池內(nèi)壓力增大時(shí),單向閥打開,料液沿出料管外溢;池內(nèi)壓力下降時(shí),單向閥關(guān)閉,使出料管內(nèi)料液始終只能外溢不能回流而單向流動(dòng)。這是自動(dòng)攪拌的自動(dòng)控制部分。
本發(fā)明有如下附圖
圖中1為主發(fā)酵池,2為不完全隔墻,3為V形循環(huán)管,4為氣箱,5為導(dǎo)氣管,6為活動(dòng)蓋,7為出料間,8為出料管,9為單向閥,10為進(jìn)料管。
自動(dòng)攪拌管理過(guò)程當(dāng)關(guān)閉導(dǎo)氣管5時(shí),池內(nèi)由于沼氣不斷產(chǎn)生,小氣箱4壓強(qiáng)增大,增大的壓強(qiáng)迫使發(fā)酵池中的發(fā)酵液經(jīng)出料管8沖開單向閥9上升至出料間7,由于池內(nèi)有不完全隔墻2的作用,池內(nèi)料液就繞隔墻沿池進(jìn)行圓形流動(dòng)。即增大的沼氣氣壓此時(shí)作功使料液進(jìn)行了圓周水平攪拌,同時(shí)將池中料液壓到了出料間,相對(duì)來(lái)講就是增加了出料間的物料勢(shì)能。當(dāng)使用或貯存沼氣打開導(dǎo)氣管5時(shí),沼氣外放,氣箱內(nèi)壓力減小,此時(shí)單向閥9受出料間7內(nèi)積存的料液的壓迫而自動(dòng)關(guān)閉。而出料間的料液由于比池中料液具有較高的勢(shì)能,因而隨著池內(nèi)壓力的逐漸降低,即經(jīng)V形循環(huán)管3流向池內(nèi)發(fā)酵液表面,完成豎直方向的自動(dòng)攪拌。這樣,進(jìn)行一次導(dǎo)氣管的閉啟,整個(gè)沼氣池內(nèi)的發(fā)酵液即進(jìn)行一次水平和豎直的相對(duì)位移和物料混合,即完成一次全方位的攪拌,進(jìn)行了一次攪拌管理。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.按沼氣微生物生態(tài)原理,要維持沼氣池高濃發(fā)酵,池內(nèi)微生物的數(shù)量必須足夠多,活性必須足夠強(qiáng)。而本發(fā)明由于自動(dòng)全方位攪拌,不僅使沼氣池連續(xù)運(yùn)行具可靠性,同時(shí)也給微生物生長(zhǎng)提供優(yōu)良環(huán)境條件,它帶來(lái)了微生物菌數(shù)呈兩個(gè)數(shù)量級(jí)的提高和微生物活性的成倍高增加,因而提高了原料的利用率和產(chǎn)氣率。連續(xù)449天滿裝料試驗(yàn)結(jié)果;平均池容產(chǎn)氣率達(dá)0.91~0.94M3/M3·d,進(jìn)料固體平均產(chǎn)氣率達(dá)0.386~0.397M3/kg;揮發(fā)性進(jìn)料固體平均產(chǎn)氣率達(dá)0.487~0.500M3/kg。比現(xiàn)有沼氣池產(chǎn)氣量高出多倍,是目前國(guó)內(nèi)外常溫條件下最高效的沼氣發(fā)酵工藝。
2.由于本發(fā)明系自動(dòng)控制,自動(dòng)攪拌,故整個(gè)發(fā)酵池連續(xù)運(yùn)行不需用能,不另添大量運(yùn)行設(shè)備。
3.出料方便,管理簡(jiǎn)單,利于用肥,省工省時(shí),適合任何地區(qū)推廣,任何容積推廣。
4.生產(chǎn)成本低,效益高。
實(shí)施例在某地按圖建了兩個(gè)四立方米沼氣池。1987年4月投產(chǎn)至1988年7月滿裝料連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)。原料為豬糞,平均進(jìn)料溫度17.26℃,平均發(fā)酵溫度18.27℃,每池進(jìn)料20915公斤,平均進(jìn)料總固體為23.09%平均進(jìn)料揮發(fā)性固體占總固體的79.14%,每池進(jìn)料總固體4260.27公斤,每池進(jìn)料揮發(fā)性固體3371.58公斤。449天運(yùn)行結(jié)果總產(chǎn)氣量分別為1642立方米和1690立方米,平均池容產(chǎn)氣為0.91M3/M3·d和0.94M3/M3·d,產(chǎn)氣高峰時(shí),池容產(chǎn)氣高達(dá)4.83M3/M3·d和4.25M3/M3·d(此時(shí)發(fā)酵溫度為24.7℃),甲烷含量分別為61.1%和61.22%。平均每公斤進(jìn)料總固體產(chǎn)氣0.386立方和0.397立方,平均每公斤進(jìn)料揮性固體產(chǎn)氣0.487立方和0.500立方,平均原料毀解率為42.39%。
權(quán)利要求
1.一個(gè)由發(fā)酵池、攪拌裝置,進(jìn)出料裝置,貯氣裝置所組成的自動(dòng)攪拌高效沼氣發(fā)酵工藝,其特征在于圓形的發(fā)酵池內(nèi)有一不完全的隔墻和一兩上口分別于出料間和氣箱的V形循環(huán)管。
2.按權(quán)利要求1所述的自動(dòng)攪拌高效沼氣發(fā)酵工藝,其特征在于出料管上方有一活動(dòng)的單向自控閥。
3.按權(quán)利要求1、2所述的自動(dòng)攪拌高效沼氣發(fā)酵工藝,其特征在于V形循環(huán)管的下彎折部有一能啟閉的開口。
全文摘要
自動(dòng)攪拌高效沼氣發(fā)酵工藝,其技術(shù)方案是有一圓柱形發(fā)酵池,池頂有一氣箱,拱頂上有一出料間,氣箱上頂有一活動(dòng)蓋,蓋中部插有一導(dǎo)氣管,池內(nèi)有一不完全隔墻和一兩上口分別在氣箱和出料間的V形循環(huán)管。還有一進(jìn)料管和出料管,出料管頂有一單向自控閥。該工藝能自動(dòng)攪拌,連續(xù)運(yùn)行,產(chǎn)氣量高,不需用能,不外添設(shè)備,管理方便,省工省時(shí),生產(chǎn)成本低,效益高。
文檔編號(hào)C02F11/04GK1035101SQ89105868
公開日1989年8月30日 申請(qǐng)日期1989年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月24日
發(fā)明者田崇民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所