一種環流布料沼氣池的製作方法

2023-12-05 14:02:11

專利名稱：：一種環流布料沼氣池的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種有機廢水厭氧發酵製備沼氣的裝置，特別是一種環流布料沼氣池。
背景技術：
：我國農村中，以戶用型沼氣池為中心的生態農業正在方興未艾的開展，沼氣池一方面能夠處理有機廢棄物產生生物能源，另一方面能夠發酵畜牧業產生的糞便為有機肥料，同時能夠將影響農村環境中的汙染物統統納入沼氣池中厭氧降解和轉化，具有美化生態環境的作用，因而沼氣已經成為新農村建設的關鍵技術，勢必在我國農村發展中發揮越來越大的作用。結合我國農戶的特徵，一般使用的戶用型沼氣池有6m3、8m3和10m3三種形式。1984年中國標準出版社出版了國家標準局發布的GB/T4750-1984《農村家用水壓式沼氣池標準圖集》提出了農村沼氣池的結構，形狀為圓形或球形，設有進料口、出料口、發酵間、氣箱、活動蓋、導氣管、出料間兼用水壓箱，因此稱之為水壓式沼氣池。2002年中國標準出版社出版了國家質量監督檢驗檢疫局發布的GB/T4750-2002《戶用沼氣池標準圖集》中提出"曲流布料沼氣池"，其特點是池底由進料口向出料口傾斜，在池底面設置了布料板，使發酵原料呈曲線流動，增加了擴散面，延長了發酵原料的運轉。2007年科學技術文獻出版社出版的西北農林科技大學邱凌在《庭院沼氣高效生產與利用》書中敘述了"旋流布料沼氣池"，其特點是，在底池上建設一個曲率半徑為5D/8的圓弧型導流板將進出料隔斷，使入池原料在導流板的導流作用下，必須沿導流板旋動才能到達循環管和抽渣管的下部，從而延長了入池發酵原料的流動路程和滯留時間，並且西北農林科技大學邱凌也提出了中國專利ZL97243731.2"旋流布料自動循環沼氣池"，對旋流布^l"沼氣池進行了技術描述。目前我國農村主流上推廣使用這幾種沼氣池，但是在建造過程中有如下缺點l.需要設置一個進料口、一個出水口兼水壓間、一個活動蓋，一共三個開口，三個開口的建設需要設計和施工，所需要的費用大約需要總體造價的1/3，如果減少開口的數量，可能會減少造價和節省材料；2.活動蓋建設不好，會發生漏氣，如果漏氣，容易引起火災、或對人體健康造成危害；3.由於進料口建築面積小和坡度小，容易造成進料漂浮、進料很難入池、進料被阻擋現象；4.由於進料口起水壓間作用，會隨沼氣池內的氣壓大小而起伏，這樣對進料造成不方便，如果沼氣池內氣壓很大，會造成不能進料；5.由於沼氣池下半球是凹型結構，沼渣不易外排。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種使用和建設簡單，形狀為圓球型，沼氣發酵效率較高的環流布料沼氣池。本實用新型的目的是通過提供一種具有如下結構的沼氣池而實現的。本實用新型的環流布料沼氣池包括以下部分組成進水活動蓋系統、沼氣池主體和出水系統組成。進水活動蓋系統包括進水口(天窗)和中央進水管；進水口，是處理水的入口，起收集和匯集處理水的作用，本實用新型取消了傳統沼氣池的進水口和進水管，採用天窗進水，進水後使用中央進水管；進水管，是聯結天窗的水泥管，是處理水進入沼氣池的管道，中央進水管直接進入沼氣池底端中央，進水管內徑300mm，底端開口200X200mm，這樣的開口與蝸殼型布料牆聯結，並形成環流布料。沼氣池主體是一個圓球形的閉合罐體，分為兩個部分，一是沼氣池上半球，一是沼氣池圓柱體。這兩個部分與傳統的水壓式沼氣池的結構是一致的，但是本實用新型的特點是沼氣池底部不採用下凹的半球形，而是採用略有凸型的結構。這個凸型的結構上面布置一個蝸殼形的導流牆，目的在於造成環流布料功能，增加布水流長度。導流牆之間的距離不是固定的，是典型的蝸殼形結構，需要按照圖4進行布置。導流牆的設置要使通過進水管的原料在沼氣池沿著導流牆旋轉流動一周，之後再分別從導流牆的出口處沿著沼氣池內壁向前或向後自由流動半圈到沼氣池的出水口。蝸殼形導流牆可以順時針設置，也可以逆時針設置，本實用新型推薦順時針設置。假設把沼氣池按圓點分為四個數學象限，在圖形的下半部即第三、四象限中有兩條蝸殼形導流牆，而在圖形的上半部即第一、二象限中只有一條導流牆，這個單條導流牆從2/5半徑處開始到3/5半徑處結束。而出現兩條導流牆的象限，是從進水管開口處開始，經過半徑的l/5處，至半徑的2/5處與單條導流牆相接，最後一段導流牆是在半徑4/5處結束，在半徑的3/5處與單條導流牆相接。導流牆是蝸殼形結構，從而保證了環流布料。進水管的進水開口是與出水口相對位置的，而蝸殼形導流牆是在相對出水口最遠端結束的。導流牆的高度要高於沼氣池池身，但是不超過沼氣池氣室拱高的1/3。在沼氣池出口前面O.5米處設置一個穩流牆，以保證有更長時間和有效的厭氧汙泥能夠停留在沼氣池內。沼氣池上蓋為傳統的水壓式沼氣池天窗兼做進料口，其密封方法與傳統沼氣池一樣。在天窗旁邊離進料管一定距離內，插設一個金屬沼氣管，這個金屬管構成了沼氣的起始接頭。沼氣池底板總體為一個凸形結構，為兩層混凝土結構，並向出水口處的坡度為5V以保證汙泥向出口流動。出水系統包括出水口、出水間和水壓間；出水口是在圓形沼氣池的末端設置的一個長方形水口，是處理水的出口，在圓形沼氣池的下方，設置形狀為長方形，出口寬為1米，高根據沼氣池設計的壓力而定，一般而言，出水口的頂端距離沼氣池頂蓋有至少l米以上的距離，這樣保證了沼氣氣壓的穩定。出水間是建設在出水口之外，長寬各為l米的一個圓柱體或長方體管道，高度要高於出水口；水壓間是出水間之外的供產氣水壓調節之用的，大小為本平流布料沼氣池氣室的1/3，一般設置為圓形或長方形，直徑為沼氣池半徑的大小左右，深度為l米左右。本實用新型的優點是1.結構簡單，可降低建設成本；2.取消傳統沼氣池的進料口，用天窗做進料口，這樣減少漏氣；3.由於取消了進料口，解決了進料口當氣壓高的時候，不能進料的問題，減少了進料漂浮問題，解決了進料水壓阻礙問題；4.取消了傳統沼氣池圓柱體下半部的半球形結構，釆用凸形結構，從而解決了沼渣滯留問題。圖l為本實用新型沼氣池實施的總體結構圖(見圖l);圖2為本實用新型沼氣池的俯視圖(圖2);圖3為本實用新型沼氣池的側視圖(圖3);圖4為本實用新型沼氣池的蝸殼形導流牆結構剖面圖(圖4);圖5為進水天窗結構與內部結構布置圖(圖5)。具體實施方式以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型屬於能源生態型沼氣利用模式，處理後的沼液和沼渣可以用於肥料或者養魚。建設材料根據沼氣池大小不同，採用不同的混凝土結構。本實用新型沼氣池容積計算方法，總體形狀為圓柱削球型，設沼氣池容積為V(立方米)，P為曲率半徑(米)，f矢高(米)，H為池牆高(米)，D為池內直徑(米)，R為池內半徑(米)。那麼，沼氣池主池圓柱體Vl二:iR21]，池蓋的曲率半徑為P:(4f2+D2)/8f,則削球池蓋V2^f2(3p-f)/3池底凸型體積忽略不計，那麼，沼氣池總體積為V:V1+V2表l環流布料沼氣池幾何尺寸(米)tableseeoriginaldocumentpage6本實用新型沼氣池主要為戶用型，體積不易太大。應用對象為農戶、小型養殖場、小型食品加工廠等有機汙水排放處理產生沼氣使用。進水口與活動蓋天窗是共用的，本實用新型不設單獨的進水口，進水天窗是內徑為1米的圓形或者邊長為1米的長方形，其設計和建造方式與傳統的水壓式沼氣池一致(圖5)。天窗中央設置一個中央進水管，中央進水管是一個內徑為300mm的水泥管道，水泥管道最底端側面開口大小為200X200mm，開口處正對沼氣池的出水口，中央水泥管放置到沼氣池中心，形成了一體化的天窗/進水裝置。可見，本實用新型取消了傳統沼氣池的進水口和進水管，採用天窗進水，進水後使用中央進水管。進水管，是聯結天窗的水泥管，是處理水進入沼氣池的管道，中央進水管直接進入沼氣池底端中央，進水管內徑300mm，底端開口200X200mm，這樣的開口與蝸殼型環流布料牆聯結，並形成環流布料。關於沼氣金屬管位置的問題，在沼氣池上蓋部位設置一個沼氣管，是一個插設在天窗或者沼氣池氣室上部的一個金屬沼氣管，這個金屬管構成了沼氣的起始接頭。環流布料牆是建築在主沼氣池凸形池體上的導流牆，如圖4所示。這個凸型的結構上面布置的導流牆是蝸殼形結構，其目的在於造成環流布料功能，增加布水流的長度。導流牆之間的距離不是固定的，是由進水管開口開始，沿著順時針或逆時針方向旋轉的蝸殼形結構牆，導流牆由進水管開口處的外側開始，由沼氣池的中央部位向沼氣池外圍擴張，並逐漸增加曲率半徑。導流牆的設置要使通過進水管的原料在沼氣池沿著導流牆旋轉流動一周，之後再分別從導流牆的出口處沿著沼氣池內壁向前或向後自由流動半圈到沼氣池的出水口。蝸殼形導流牆可以順時針設置，也可以逆時針設置，本實用新型推薦順時針設置。假設把沼氣池按圓點分為四個數學象限，如圖4所示，在圖形的下半部即第三、四象限中有兩條蝸殼形導流牆，而在圖形的上半部即第一、二象限中只有一條導流牆，這個單條導流牆從2/5半徑處開始到3/5半徑處結束。而出現兩條導流牆的象限，是從進水管開口處開始，經過半徑的l/5處，至半徑的2/5處與單條導流牆相接，最後一段導流牆是在半徑4/5處結束，在半徑的3/5處與單條導流牆相接。導流牆是蝸殼形結構，從而保證了環流布料。進水管的出水口是與沼氣池的出水口位置相對的，而蝸殼形導流牆是在相對於沼氣池出水口最遠端結束的，也就是說蝸殼形導流牆的末端是在沼氣池出水口的相反一側。本實用新型使用原料流動一圈的蝸殼形導流牆，太短顯得作用不大和太長顯得沒有必要。所以導流牆長度可根據情況確定，如果水質可溶性好導流牆長度可長些，如果處理糞便等SS含量高的糞汙，導流牆長度益短，以免造成堵塞和沉澱。蝸殼形導流牆的建設高度要高於沼氣池池身，但是不超過沼氣池氣室拱高的1/3，可參考表l數據。蝸殼形導流牆上面設置有破殼齒(圖4)，破殼齒的結構是這樣的，蝸殼形導流牆是磚混結構，磚為標準磚。主體牆寬120mm，在凸型沼氣池底面上構築而成，蝸殼形導流牆下面牆高300irnn內沒有破殼齒，即從凸形表面上平砌5層順磚，而後每隔120mm高和120mm長處橫砌一塊側立磚，由於磚長240mm,所以側立磚分別伸出蝸殼形導流牆兩面各60mm，從而形成破殼齒。破殼齒交叉排列，交錯排列。只有蝸殼形導流牆下面300mm內不需要破殼齒，而從蝸殼形導流牆下面300mm以上，一直交叉排列破殼齒。由於蝸殼形導流牆兩面均有破殼齒，從而使沼氣池結殼自動破除。沼氣池主體是一個圓柱體和一個半球體組合的封閉水泥池，是不漏氣的罐體結構，沼氣池圓柱體和上半球的數據結構見表l，與傳統的水壓式沼氣池一致，只是進水口與天窗組合在一起。沼氣池的池底取消了傳統沼氣池的凹型結構，因為這樣不利於沼渣的排放。本實用新型沼氣池池底採用凸形結構，這樣一方面有利於原料從進水口向邊緣的環流運動，另一方面免除了沼渣在沼氣池池底不能外排的問題。本實用新型沼氣池凸形底部的矢高為200-300mm(見表l)，從而使環流順暢進行。本實用新型沼氣池池底的建設還有另外一個特點就是，沼氣池池底有一個5%的坡度，這個坡度走向沼氣池出水口，從而保證了沼液和沼渣向外流動的暢通。通過以上的環流裝置和5%的坡度走向，使解決了沼渣外排問題(附圖l)。在沼氣池出口前面O.5米處設置一個穩流牆，以保證有更長時間和有效的厭氧汙泥能夠停留在沼氣池內。穩流牆高度為0.5米，長度為沼氣池寬度的1/3-出水口寬度的2倍。出水口是在沼氣池的末端設置的一個長方形水口，位於沼氣池後壁中央，是處理水的出口，在沼氣池後壁末端的中央下方，是一個長方形出口，出口寬為1米，高根據沼氣池設計的壓力而定，一般而言，出水口的頂端距離沼氣池頂蓋有至少1米以上的距離，這構成了本實用新型的環流布料沼氣池的氣室，並保證沼氣氣壓的穩定。出水間是建設在出水口之外，半徑為1米或長寬各為1米的一個長方體管道，高度要高於出水口；水壓間是出水間之外的供產氣水壓調節之用的，大小為本平流布料沼氣池氣室的1/3，一般設置為直徑為沼氣池半徑的圓形或者長寬為沼氣池半徑的方形，深度為1米左右。水壓間上蓋需要使用防護裝置，以免有人為危險，一般的防護裝置為一個中間有1米方孔的水泥蓋板，方孔是排放沼渣和沼液的。沼渣和沼液可以用做肥料使用。權利要求1.一種環流布料沼氣池，包括進水活動蓋系統、沼氣池主體和出水水壓間系統三個部分；其特徵在於所述的進水活動蓋系統包括進水口(天窗)和中央進水管，進水系統採用天窗進水，不設專門的進水口，進水後使用中央進水管，它是聯結天窗的水泥管，中央進水管直接進入沼氣池底端中央；所述的沼氣池主體是一個圓球形的閉合罐體，分為兩個部分，一是沼氣池上半球體，一是沼氣池圓柱體；所述的出水水壓間系統有出水口、出水間和水壓間；2.根據權利要求1所述的環流布料沼氣池，其特徵在於沼氣池底部不採用下凹的半球形，而是採用略有凸型的結構，這個凸型的結構上面布置一個蝸殼形的導流牆，蝸殼形導流牆上面設有破殼齒，目的在於造成環流布料功能，增加布水流長度，並增強水力流動範圍和增加廢水的混合，並自動解除所形成的表層結殼。專利摘要本實用新型公開了一種環流布料沼氣池，旨在提供一種結構簡單、產氣效果較好的沼氣池。它包括進水活動蓋系統、沼氣池主體和出水水壓間系統。進水活動蓋系統包括進水口天窗和中央進水管，進水不設專門的進水口而採用天窗進水，進水後使用中央進水管，並直接進入沼氣池底端中央。沼氣池主體是一個圓球形的閉合罐體，包括沼氣池上半球體，沼氣池圓柱體。沼氣池底部採用凸型的結構，並在上面布置一個蝸殼形導流牆，在導流牆300mm以上每隔120mm處設置一個破殼齒，目的在於造成環流布料功能，增加布水流長度和自動解除表層結殼。本實用新型克服了現有的沼氣池需要單獨的進水口，而且會出現產氣時進料困難的問題。文檔編號C12M1/107GK201250232SQ20082018869公開日2009年6月3日申請日期2008年8月15日優先權日2008年8月15日發明者丘銀清,張惠娜,高雲超申請人:廣東省農業科學院農業生物技術研究所