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CN104312905A - 寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统 - Google Patents

寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统 Download PDF

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Abstract

寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统属于生物质能源利用技术；所述系统包括阳光板日光温室、微藻养殖池、沼气发酵装置及固液分离装置、沼液贮存装置、液泵A、沼气燃烧换热装置、热水贮存装置，在微藻养殖池和沼气发酵装置内分别配装微藻养殖加热盘管和沼气发酵加热盘管，各装置、微藻养殖池及盘管之间通过管路分别连通；本系统将沼气发酵后产生的沼液及沼气燃烧经热交换后的二氧化碳废气通入微藻养殖池内，利用太阳能同时实现沼气发酵和微藻养殖的优势互补，在降低沼气发酵和微藻养殖成本的同时，实现污染物的零排放，结构新颖合理，使用可靠，作业效果好。

Description

寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统
技术领域
本发明属于生物质资源利用技术，主要涉及一种适合在寒冷地区使用的寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统。
背景技术
由于我国是一个能源极度短缺的国家，所以近年来可生产生物柴油的微藻养殖、以及可生产沼气的沼气厌氧发酵工程得到了国家的大力支持，发展迅猛。但在沼气工程和微藻养殖迅速发展的同时，各自仍存在一些亟待解决的问题。目前在微藻养殖过程中需要向养殖池内供应富含二氧化碳的气体，并定期补充氮素等营养物质，以保证微藻的正常代谢。而目前沼气工程特别是在北方寒冷地区需要配备燃烧沼气的锅炉，利用沼气燃烧后的热量为沼气池加热，以实现沼气工程的恒温发酵，而沼气燃烧后的废气富含二氧化碳和一定的热量，对其不能进行利用而随意排放，不但造成热量的损失，还增加了大气的温室效应。同时，沼气发酵后的剩余物水分含量较大，经固液分离后得到的沼液较多，而这些富含氮素等营养物质的沼液往往得不到及时有效的利用，不但造成资源的浪费，还对沼气工程周边的环境造成极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，结合我国北方广大寒冷地区沼气发酵和微藻养殖生产的实际需要，研究设计一种寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统，达到充分有效利用可再生能源的太阳能、实现寒区沼气发酵与微藻养殖同步生产、降低微藻养殖生产成本、污染物零排放的目的。
本发明的目的是这样实现的：寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统包括阳光板日光温室、微藻养殖池与沼气发酵装置，搅拌器配置在微藻养殖池内，沼气发酵加热盘管配置在沼气发酵装置内，在所述沼气发酵装置上端部上密闭安装微藻养殖池，阳光板日光温室配装在微藻养殖池上端部上；在所述微藻养殖池内配装微藻养殖加热盘管；发酵剩余物输送管两端分别连接在沼气发酵装置和微藻养殖池上，将其连通，在所述发酵剩余物输送管上、从沼气发酵装置一侧起始依次配装固液分离装置、沼液贮存装置和液泵A；沼气输送管的两端分别与沼气发酵装置的沼气出口和沼气燃烧换热装置的沼气入口连通，富含二氧化碳废气输送管的两端分别与沼气燃烧换热装置的废气出口和微藻养殖池废气入口连通，水循环管路将沼气燃烧换热装置与热水贮存装置连通，配装水阀门B的热水输出下管入水端通过液泵B与热水贮存装置出水口连通，所述热水输出下管出水端与沼气发酵加热盘管入水端连接；配装水阀门C的热水输出上管的入水端通过液泵B与热水贮存装置出水口连通，所述热水输出上管出水端与微藻养殖加热盘管入水端连接；配装水阀门A的下回水管两端分别与沼气发酵加热盘管出水端和热水贮存装置回水口连接，配装水阀门D的上回水管两端分别与微藻养殖加热盘管出水端和热水贮存装置回水口连接。
本发明将沼气发酵后产生的沼液以及沼气燃烧后经热交换后的二氧化碳废气通入微藻养殖池，并将微藻养殖池置于沼气发酵装置顶部，同时将沼气发酵装置和微藻养殖池置于阳光板日光温室下方，在利用太阳能的同时实现沼气发酵装置和微藻养殖池的优势互补，在降低沼气发酵和微藻养殖成本的同时，实现污染物的零排放，有利于寒区沼气发酵和微藻养殖产业的发展，具有结构新颖合理、使用可靠、作业效果好、生产成本低、环境污染小的特点。
附图说明
图1是寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统总体结构示意图。
图中件号说明：
1、阳光板日光温室、2、微藻养殖池、3、微藻养殖加热盘管、4、沼气发酵装置、5、沼气发酵加热盘管、6、富含二氧化碳废气输送管、7、沼气输送管、8、热水输出下管、9、发酵剩余物输送管、10、下回水管、11、固液分离装置、12、水阀门A、13、沼液贮存装置、14、液泵A、15、水阀门B、16、沼气燃烧换热装置、17、热水贮存装置、18、液泵B、19、上回水管、20、水阀门C、21、水阀门D、22、水循环管路、23、搅拌器、24、热水输出上管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方案进行详细描述。一种寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统包括阳光板日光温室1、微藻养殖池2与沼气发酵装置4，搅拌器23配置在微藻养殖池2内，沼气发酵加热盘管5配置在沼气发酵装置4内，在所述沼气发酵装置4上端部上密闭安装微藻养殖池2，阳光板日光温室1配装在微藻养殖池2上端部上；在所述微藻养殖池2内配装微藻养殖加热盘管3；发酵剩余物输送管9两端分别连接在沼气发酵装置4和微藻养殖池2上，将其连通，在所述发酵剩余物输送管9上、从沼气发酵装置4一侧起始依次配装固液分离装置11、沼液贮存装置13和液泵A14；沼气输送管7的两端分别与沼气发酵装置4的沼气出口和沼气燃烧换热装置16的沼气入口连通，富含二氧化碳废气输送管6的两端分别与沼气燃烧换热装置16的废气出口和微藻养殖池2废气入口连通，水循环管路22将沼气燃烧换热装置16与热水贮存装置17连通，配装水阀门B15的热水输出下管8入水端通过液泵B18与热水贮存装置17出水口连通，所述热水输出下管8出水端与沼气发酵加热盘管5入水端连接；配装水阀门C20的热水输出上管24的入水端通过液泵B18与热水贮存装置17出水口连通，所述热水输出上管24出水端与微藻养殖加热盘管3入水端连接；配装水阀门A12的下回水管10两端分别与沼气发酵加热盘管5出水端和热水贮存装置17回水口连接，配装水阀门D21的上回水管19两端分别与微藻养殖加热盘管3出水端和热水贮存装置17回水口连接。
在生产过程中，首先沼气发酵装置4生产沼气，产生的沼气一部分输出用于出售，一部分经沼气燃烧换热装置16进行燃烧和换热，燃烧后产生的热量一部分用于维持沼气发酵装置4进行恒温发酵，另一部分热量用于维持微藻养殖池2进行恒温养殖，沼气燃烧后富含二氧化碳的废气通入微藻养殖池2内，在实现微藻养殖二氧化碳供应的同时，实现燃烧后废气热量的充分利用，同时将沼气燃烧后的废气经热回收后再通入微藻养殖池2内，可以避免将沼气燃烧后的废气直接通入微藻养殖池2内容易出现的微藻养殖池2升温与二氧化碳供应无法同时满足的现象。沼气发酵后的剩余物经固液分离后，产生的沼渣用于生产固态生物有机肥，产生的较难运输的沼液通入微藻养殖池2内，实现微藻养殖的氮源等营养物质的供应。顶部安装的阳光板日光温室1用于收集太阳能，并将收集的热能储存在微藻养殖池2内的比热容较大的水体中，在维持微藻养殖池2温度的同时，还可以减少微藻养殖池2下方沼气发酵装置4的热量损失。本寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统在利用太阳能、实现沼气发酵和微藻养殖同步生产的同时，还可以实现生产过程污染物的零排放，并降低微藻养殖的成本。

Claims (1)

1.一种寒区沼气发酵与微藻养殖耦合系统，包括阳光板日光温室(1)、微藻养殖池(2)与沼气发酵装置(4)，搅拌器(23)配置在微藻养殖池(2)内，沼气发酵加热盘管(5)配置在沼气发酵装置(4)内，其特征在于：在所述沼气发酵装置(4)上端部上密闭安装微藻养殖池(2)，阳光板日光温室(1)配装在微藻养殖池(2)上端部上；在所述微藻养殖池(2)内配装微藻养殖加热盘管(3)；发酵剩余物输送管(9)两端分别连接在沼气发酵装置(4)和微藻养殖池(2)上，将其连通，在所述发酵剩余物输送管(9)上、从沼气发酵装置(4)一侧起始依次配装固液分离装置(11)、沼液贮存装置(13)和液泵A(14)；沼气输送管(7)的两端分别与沼气发酵装置(4)的沼气出口和沼气燃烧换热装置(16)的沼气入口连通，富含二氧化碳废气输送管(6)的两端分别与沼气燃烧换热装置(16)的废气出口和微藻养殖池(2)废气入口连通，水循环管路(22)将沼气燃烧换热装置(16)与热水贮存装置(17)连通，配装水阀门B(15)的热水输出下管(8)入水端通过液泵B(18)与热水贮存装置(17)出水口连通，所述热水输出下管(8)出水端与沼气发酵加热盘管(5)入水端连接；配装水阀门C(20)的热水输出上管(24)的入水端通过液泵B(18)与热水贮存装置(17)出水口连通，所述热水输出上管(24)出水端与微藻养殖加热盘管(3)入水端连接；配装水阀门A(12)的下回水管(10)两端分别与沼气发酵加热盘管(5)出水端和热水贮存装置(17)回水口连接，配装水阀门D(21)的上回水管(19)两端分别与微藻养殖加热盘管(3)出水端和热水贮存装置(17)回水口连接。
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