一種組合式沼氣發酵池的製作方法

2023-10-05 04:09:14

專利名稱：一種組合式沼氣發酵池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種沼氣發酵的組合式沼氣發酵池，具體說是一種可以利用多 種生物質作為原料產生沼氣，具有自動升溫裝置的組合式沼氣發酵池。
背景技術：
作為可替代能源的生物質沼氣化技術已經具有了幾十年的應用和不斷改進 的各種沼氣發酵池結構。正如公開文獻《沼氣實用技術》中所列舉的各種沼氣 反應器。這些沼氣反應器在改善厭氧活性汙泥的生存條件，提高沼氣產氣率都 具有一定的功效。同時，現有的中溫發酵沼氣池結構中提高沼氣池溫度採用的
方法就是有熱源情況下的加溫，專利《200510016826》提及到用太陽能熱水器 來對沼氣池進行加熱。文獻《沼氣實用技術》中也提及到德國利用發電冷卻水 的餘熱進行對沼氣池的加熱，這些加熱技術都需要動力裝置進行循環。缺陷就 是都沒有採用一種裝置來利用生物質自身在有氧發酵的過程中所產生的熱量去 提高沼氣池發酵的溫度。
另外，在利用農作物或農產品加工丟棄物作為沼氣原料時，不可避免的就 是原料入池發酵和排渣的矛盾。由於農作物或農產品加工丟棄物大多具有大量 的固體廢渣，如果入池發酵將帶來沼氣池清渣的困難。現有的技術一般採用對 原料進行固液分離的預處理方式，這樣又增加了投入的成本。

發明內容
本發明的目的在於提供一種利用生物質自身在有氧發酵的過程中所產生的 熱量去提高沼氣池發酵的溫度的組合式沼氣發酵池。 為達到上述目的，本發明採用的技術方案是
一種組合式沼氣發酵池，其特殊之處在於所述的組合式沼氣發酵池由內 部裝有熱交換器的堆漚池1和內循環式沼氣反應器3構成；所述的堆漚池1內 設置吸熱板2;所述的沼氣反應器3內的回流管8上設置熱交換器4;吸熱板2 和熱交換器4的管路構成密閉循環管路，循環管路內有循環液體。
上述的堆漚池1具有傾斜的底部結構，堆漚池的最底部設置能夠自動將堆
漚池內的發酵後酸化液體流入沼氣反應器的出料管6，出料管的進料口 7設置在 沼氣反應器的回流管8上，其位置低於堆漚池l底部。
上述的能夠自動將堆漚池內的發酵後酸化液體流入沼氣反應器的出料管6
採用虹吸管。
上述的出料管6內設置防止大量沼液倒流到堆漚池中的逆流閥9。
上述的堆漚池底部出料管的出料口 11設置能夠擋住固體原料進入沼氣反應 器格柵5。
上述的在堆漚池的吸熱板2由多個板的串聯或並聯組成，多板間設置的一 定距離。
上述的堆漚池的吸熱板2內設置和外接管路相連的一個輔助管路IO，其管
路排列與循環管路並行，接口可與其他加熱源連通。
上述的熱交換板2和回流管上的熱交換器4採用導熱良好的金屬材料。 本發明相對於現有技術，其優點如下
1、本發明通過採用一種利用生物質自身在有氧發酵的過程中所產生的熱量 去提高沼氣池發酵的溫度的自動升溫裝置，因而整個結構和過程不需要任何外
界動力。
2、本發明設置了一個堆漚池，對沼氣固體原料在堆漚的同時進行了預處理， 解決了固體原料的進料和出渣之間的矛盾，同時降低了成本。
3、本發明用輔助其他加熱方式提供熱量，保證了在沒有堆漚原料的情況 下確保反應器的中溫運行。


圖1是本發明的組合沼氣池結構示意圖； 圖2是本發明的熱循環裝置結構示意圖。 附圖標記-
l一堆漚池，2—吸熱板，3—內循環(IC)沼氣反應器，4一熱交換器，5— 格柵，6—出料管，7—進料口， 8—回流管，9一逆流閥，IO—輔助管路；
具體實施例方式
參見圖1、圖1是本發明的組合沼氣池結構示意圖；本發明組合式沼氣發酵 池結構是由一個堆漚池1和一個內循環(IC)沼氣反應器3組成。堆漚池1對 沼氣固體原料在堆漚的同時進行了預處理，解決了固體原料的進料和出渣之間 的矛盾。這些農作物或農產品加工丟棄物在堆漚池進行有氧發酵，發酵後的酸 液再作為沼氣原料進入到沼氣反應器產氣，實現了對固體原料的固液分離和預 處理；同時，沼氣反應器所排出的沼液流到堆漚池進行對固體原料的水分補充 和微生物提供，加速其進行分解。
本發明設置一種吸熱和放熱裝置，分別安裝在對農作物或農產品加工丟棄 物的堆漚池1內和內循環式沼氣反應器3內，利用農作物或農產品加工丟棄物 的堆漚產熱，吸熱板2吸收這種熱量，再通過安裝在內循環式沼氣反應器回流
管上的熱交換器4放出熱量到沼氣反應器3中。吸熱和放熱裝置是由在堆漚池 內的吸熱板和在沼氣反應器中的回流管上所安裝的熱交換器所組成的密閉循環 管路構成，可稱為熱循環裝置。在管路內部添加一定的液體工作物質，這個裝 置吸收在堆漚時原料產生的熱量，並將熱量帶到沼氣反應器中，由反應器中的 熱交換器將熱量通過回流管傳遞給沼液，實現自動循環。
本發明組合沼氣池結構由堆漚池1，吸熱板2，內循環IC沼氣反應器3， 熱交換器4，格柵5，出料管6，進料口7，回流管8，逆流閥9，輔助管路IO, 出料口 11組成。堆漚池1是一個可以堆放農作物或農產品加工丟棄物的一個在 四周利用材料保溫的矩形或其他形狀的池子，既可以是全部在地坪以下也可以 在地上。其池底必須是具有自然斜面並可以將池中的液體匯集到在最低處所開 的出料口 7。出料口 7必須保證可以將堆漚池內的發酵後酸液流到沼氣反應器3。 所以，無論是堆漚池建立在地上還是地坪以下，堆漚池的底部必須略高於沼氣 反應器的進料口。在建造堆漚池和沼氣池時，就將吸熱板2安裝在堆漚池的中 部略接近於底部的位置。如附圖1所示，堆漚池內的吸熱板與地面垂直安裝， 以保證最大限度的吸收堆漚所產生的熱量。在堆漚池l內設置吸熱板2;所述的 沼氣反應器3內的回流管8上設置熱交換器4;吸熱板2和熱交換器4的管路構 成密閉循環管路，循環管路內有循環液體，以利於交換熱量。
在具有傾斜的底部結構堆漚池1的最底部設置能夠自動將堆漚池內的發酵 後酸化液體流入沼氣反應器的出料管6，出料管6採用虹吸管，出料管的進料口 7設置在沼氣反應器的回流管8上，其位置低於堆漚池l底部。
在出料管6內設置防止大量沼液倒流到堆漚池中的逆流閥9和能夠擋住固 體原料進入沼氣反應器格柵5。
在堆漚池的吸熱板2由多個板的串聯或並聯組成，多板間設置的一定距離。
參見圖2、圖2是本發明的熱循環裝置結構示意圖；在沒有農作物或農產品
丟棄物作為原料的情況下，在堆漚池的吸熱板2內設置和外接管路相連的一個
輔助管路10，其管路排列與循環管路並行，接口可與其他加熱源管道連通；如 可以把它與太陽能熱水器或鍋爐熱水管路或發電機冷卻水管路相連實現對沼氣 反應器加熱的同樣功能。
工作時，先將切碎後的農作物或農產品加工丟棄物，(有些類型的比如加工 後的果渣則不用此道工序可直接進行填池)加上適量生石灰水混合均勻後填入
堆漚池，填壓適度，但必須保證覆蓋堆漚池內的吸熱板上緣80cm以上。堆漚池 上加蓋保溫並插若干個通氣管，保證通氣。沼氣反應器內用人畜糞便作為初始 沼液進行啟動式發酵。冬季時可以考慮用熱水來進行第一次的加熱。以加快發 酵過程。堆漚池內原料經過幾天後就可以把內部的溫度提高到30度以上，熱循
環裝置就開始工作，這時，堆漚池內的吸熱板內的液體受熱向沼氣反應器的內 的熱交換器流動，並向反應器傳熱。實現對沼氣反應器的加熱。沼氣產氣過程 開始後， 一部分沼液依靠沼氣的上升動力自動返流到堆漚池內，這樣既可以加 速堆漚池內原料的堆漚發酵，使堆漚中心的溫度可以達到50度左右，又可以把 經過堆漚發酵的一部分酸化液衝刷到沼氣反應器作為新的沼液補充產氣；整個 工作過程中，由於有格柵5的阻擋，大部分原料的固體部分都留在了堆漚池中， 這樣同時也實現了對農作物或農產品加工丟棄物等固體原料的預處理和固液分 離。
本發明可依照不同的原料類型和場地環境可以選擇不同的堆漚池形狀和深 度。此過程可以視原料的多少來決定升溫保溫的時間長短。待原料堆漚發酵的
中心溫度降低後，可以添加新的原料來維持其升溫保溫的時間。所有的固體廢 渣可以待到夏天不用堆漚時一次清池處理。
為了確保沼氣反應器內的沼液在設計的液面以上工作，使得一部分沼液能夠 自動的排出沼氣反應器並能夠起到衝刷堆漚池內酸化液的作用。沼氣反應器的 出水管位置要高於堆漚池的底部。為了達到此目的，需要實際調試沼氣反應器 內的上升沼氣其帶動沼液的量和高程，同時，由於回流管的流動帶動了堆漚池 內的酸化液向回流管的自動進料。
另外，本發明所指農作物或農產品丟棄物一般的典型物為秸稈、青草、加工 後的果渣、加工後的藥材渣等具有固體形態或粘稠狀高固體含量的物質。在設 計堆漚池時，可以結合幹、青飼料的堆放和其他原料如糞便等統籌規劃和設計， 做到既節省了詞料存放空間，又兼顧了固體原料的消化。
權利要求
1、一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的組合式沼氣發酵池由內部裝有熱交換器的堆漚池(1)和內循環式沼氣反應器(3)構成；所述的堆漚池(1)內設置吸熱板(2)；所述的沼氣反應器(3)內的回流管(8)上設置熱交換器(4)；吸熱板(2)和熱交換器(4)的管路構成密閉循環管路，循環管路內有循環液體。
2、 根據權利要求1所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的堆 漚池(1)具有傾斜的底部結構，堆漚池的最底部設置能夠自動將堆漚池內的發酵後酸化液體流入沼氣反應器的出料管(6)，出料管的進料口 (7)設置在沼氣 反應器的回流管(8)上，其位置低於堆漚池(1)底部。
3、 根據權利要求1或2所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的能夠自動將堆漚池內的發酵後酸化液體流入沼氣反應器的出料管(6)採用虹吸管。
4、 根據權利要求3所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的出料管(6)內設置防止大量沼液倒流到堆漚池中的逆流閥(9)。
5、 根據權利要求3所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的堆 漚池底部出料管的出料口(11)設置能夠擋住固體原料進入沼氣反應器格柵(5)。
6、 根據權利要求3所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的在堆漚池的吸熱板(2)由多個板的串聯或並聯組成，多板間設置的一定距離。
7、 根據權利要求3所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的堆漚池的吸熱板(2)內設置和外接管路相連的一個輔助管路(10)，其管路排列 與循環管路並行，接口可與其他加熱源連通。
8、 根據權利要求3所述的一種組合式沼氣發酵池，其特徵在於所述的熱交換板(2)和回流管上的熱交換器(4)採用導熱良好的金屬材料。
全文摘要
本發明涉及一種沼氣發酵的組合式沼氣發酵池。現有技術中沼氣發酵池都需要外界動力裝置，都沒有利用生物質自身在有氧發酵的過程中所產生的熱量去提高沼氣池發酵的溫度；而且一般採用對原料進行固液分離的預處理方式，這樣又增加了投入的成本。本發明由內部裝有熱交換器的堆漚池和內循環式沼氣反應器構成；所述的堆漚池內設置吸熱板；沼氣反應器內的回流管上設置熱交換器；吸熱板和熱交換器的管路構成密閉循環管路，循環管路內有循環液體。因而整個結構和過程不需要任何外界動力，同時堆漚池對沼氣固體原料在堆漚的同時進行了預處理，解決了固體原料的進料和出渣之間的矛盾，同時降低了成本，對低溫地區的沼氣應用條件具有很大改善。
文檔編號C12M1/107GK101191116SQ20061010496
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月24日 優先權日2006年11月24日
發明者龍 欒 申請人:龍 欒