CN203048931U - 一种棚膜槽组合干发酵沼气设备 - Google Patents

Abstract

一种棚膜槽组合干发酵沼气设备，属于有机固体废弃物资源化利用领域，特别是涉及到一种利用棚、膜、槽组合技术，适用于干发酵法来制取沼气的设备。包括发酵槽、柔性膜、日光棚顶、密封门、液压驱动系统、气涨密封系统、辅助加热系统、沼液喷淋系统、气体循环系统等,发酵槽盛装物料，柔性膜集气吸热，日光棚顶集热，密封门封挡进出料口，液压驱动系统驱动密封门的开启，气涨密封系统用于密封门的密封，辅助加热系统为物料增温，沼液喷淋系统为物料接种，气体循环系统促进物料传热。本实用新型具有工程建设成本低，运营成本低，单体反应器处理能力强，物料传热、传质效果好，产气率高。

Description

一种棚膜槽组合干发酵沼气设备

技术领域

本实用新型属于有机固体废弃物资源化利用领域，特别是涉及到一种利用棚、膜、槽组合技术，适用于干发酵法来制取沼气的设备。

背景技术

我国每年农业有机固体废弃物产出量巨大，而且大部分都没有得到很好的处理和利用，造成了严重的环境污染，从而导致了自然生态的恶化。同时，我国农村又面临一次性能源短缺的现状，两者之间的矛盾是显著地。应用沼气发酵技术处理有机固体废弃物，将二者之间的问题有效地转化为可持续发展的产业行为。即将有机固体废弃物转化成清洁能源沼气和绿色生物有机肥料，使废弃物得到资源化利用，促进农村节能减排，改善能源消费结构，提高农民生活质量，加快生态农业发展，综合效益显著。

沼气应用的主要技术形式有湿法沼气发酵和干法沼气发酵两种。湿法沼气发酵料液中干物质的浓度≤10%，在北方寒冷地区冬季运行，需要将大量的水加热，耗能大；物料的干物质浓度低，固体物质处理的能力也低；大量的沼液难以消化，存在二次污染问题，难以推广应用。干法沼气发酵物料的干物质浓度为20%～40%，与湿法沼气发酵相比，具有自耗能低、处理能力高、运行成本低、无沼液二次污染等优点，适合于寒冷地区应用。

现有的干法沼气发酵技术主要是德国的车库式沼气技术和中国的覆膜槽沼气技术（专利号：CN200510082723.1）。德国的车库式沼气技术反应器需要建设在大车间里，工程建设成本高；反应器围墙及顶面采用混凝土结构，并设有保温层，具有良好的保温效果，但不能直接吸收太阳热能，厌氧产气阶段需要靠加热维持发酵温度，运行成本高；产气结束时，反应器内残留沼气难以排空，存在安全隐患。中国的覆膜槽沼气技术反应器建设在日光温室内，能够直接吸收太阳热能，减少产气耗能，但建设成本也较高，而且反应器受结构限制，单体反应器处理能力有限，物料传热、传质效果不好，池容产气率低。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术中沼气干发酵装置存在工程建设成本高、产气耗能大、处理能力有限、物料传热传质效果差等问题，提供一种适于畜禽养殖粪便及农作物秸秆等农业有机固体废弃物沼气发酵的沼气干发酵反应装置。

一种棚膜槽组合干发酵沼气设备,其特征是：包括沼气锅炉、出水管、进水管、排气管、出气管、喷淋管、喷淋头、柔性膜、日光棚顶、液压泵、液压油管、油箱、液压缸、气泵、气管、密封门、气涨管、门框、集液池、喷淋泵、回液管、孔板、底部沟槽、温度传感器、加热管、发酵槽、曝气管、气体增压泵、吸气管，所述的发酵槽为地上槽体结构，其槽体底面与三个立面围墙相连，其槽体顶面由一个立面梁和围墙顶部构成并设计为敞口，其槽体侧墙设计为敞口；所述的排气管安装于发酵槽围墙上部；所述的喷淋管位于柔性膜下面，其安装有喷淋头并与喷淋泵连接；所述的柔性膜覆盖于发酵槽顶面敞口；所述的日光棚顶安装于发酵槽顶部，其下面安装有出气管；所述的液压泵一端通过液压油管与油箱连接，其另一端通过液压油管与液压缸连接；所述的液压缸与密封门联接；所述的气泵通过气管与密封门上的气涨管连接；所述的门框装于发酵槽侧墙敞口边缘，其内装有密封门；所述的集液池通过回液管与底部沟槽连通；所述的孔板铺设于发酵槽底面的上表面；所述的温度传感器安装于发酵槽围墙内表面；所述的加热管铺设于发酵槽槽体底面和槽体侧墙内部，并通过进水管和出水管与沼气锅炉连接；所述的曝气管装于发酵槽围墙下部，其一端与气体增压泵出气端连接，其另一端与底部沟槽连通；所述的吸气管装于发酵槽围墙上部，与气体增压泵吸气端连接。

所述的发酵槽槽体底面、槽体立面围墙以及槽体立面梁为钢筋混凝土结构；其槽体底面、槽体立面围墙以及槽体立面梁的外部安装有苯板保温，内部采用聚氨酯防水涂料涂刮。

所述的密封门与门框间采用气涨式密封结构。

所述的柔性膜边缘与发酵槽槽体围墙、立面梁顶面刚性密闭联结。

所述的孔板上的孔位与底部沟槽相对应。

所述的温度传感器呈点状布置于发酵槽围墙内表面。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：1、采用上述设计的“棚-膜-槽”组合沼气干发酵反应器，反应器发酵槽上部设有固定柔性膜，柔性膜上方设有日光棚顶，太阳光可以透过日光棚顶被柔性膜吸收，转变成热能进入到反应器内部，棚与膜组合起到很好的吸热保温作用，并且柔性膜覆盖可直观判断反应器内气体的排出情况，避免安全事故的发生。2、反应器发酵槽的一侧设有密封门，利用液压系统控制其自动开启和关闭，可以采用装载机进出料，进出料十分方便；密封门与门框间采用气涨式密封结构，使反应器的密封方便快捷、安全可靠。3、在反应器上方设有日光棚顶，利用日光棚顶代替日光温室的建设，可以扩大单体反应器的容积，降低工程建设成本，并能起到很好的保温作用。4、设计的气体循环系统和沼液喷淋系统解决了物料传热、传质不均的问题，并降低了工程建造成本，增加反应器的盛料量，有效提高了池容利用率，增强了反应器的处理能力。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型一种棚膜槽组合干发酵沼气设备整体结构示意图。

图2为图1中A部分的放大图。

图3为本实用新型液压密封门气涨密封结构示意图。

图中1-沼气锅炉 2-出水管 3-进水管 4-排气管 5-出气管 6-喷淋管 7-喷淋头8-柔性膜 9-日光棚顶 10-液压泵 11-液压油管 12-油箱 13-液压缸 14.-气泵 15-气管 16-密封门 17-气涨管 18-门框 19-集液池 20-喷淋泵 21.-回液管 22-孔板23-底部沟槽 24-温度传感器 25-加热管 26-发酵槽 27-曝气管 28-气体增压泵 29-吸气管。

具体实施方式

如图所示本实用新型是这样设计的：该“棚-膜-槽”组合干发酵沼气设备，主要由发酵槽26、柔性膜8、日光棚顶9、密封门16、液压驱动系统、气涨密封系统、辅助加热系统、沼液喷淋系统、气体循环系统等部分构成。所述的发酵槽26是由一个底面、三个立面围墙以及一个立面梁构成的顶面和一侧墙敞口的地上钢筋混凝土槽体结构，底面和三面围墙以及梁的外部采用苯板保温，内部采用聚氨酯防水涂料涂刮，主要用于盛装物料。所述柔性膜8覆盖在发酵槽26顶面敞口处，边缘与发酵槽26围墙以及梁顶面刚性密闭联结，用于集气和吸热保温。所述日光棚顶9安装于发酵槽26顶部，用于集热保温。所述的密封门16装在发酵槽26侧墙敞口处的门框内，用于封挡发酵槽26敞口。所述的液压驱动系统由液压缸13、液压油管11、液压泵10、油箱12构成，液压缸13与密封门16联接，液压泵10通过液压油管11一端与油箱12连接，另一端与液压缸13连接，主要用于驱动密封门的开启和关闭。所述的气涨密封系统由气泵14、气管15、门框18以及密封门16上的气涨管17构成，气泵14通过气管15与密封门16上的气涨管17连接，通过气泵14给气涨管17充气加压，使密封门16与门框18之间形成密封连接。所述辅助加热系统由沼气锅炉1、加热管25、进水管3、出水管2以及温度传感器24构成，加热管25铺设在发酵槽26底部和侧墙上，通过进水管3和出水管2与沼气锅炉1连接，温度传感器24按多点分布装在发酵槽26墙体上，通过温度传感器24反馈的温度信号控制沼气锅炉1自动工作，保证沼气发酵温度。所述的沼液喷淋系统由喷淋泵20、喷淋管6、喷淋头7、集液池19、回液管21、底部沟槽23、孔板22构成，喷淋管6装在发酵槽26的上部，柔性膜8的下部，与喷淋泵20连接，并装有喷淋头7，集液池19通过回液管21与发酵槽底部沟槽23连通，主要作用是为物料接种，促进物料中的营养物质与菌种接触，提高产气率。所述的气体循环系统由气体增压泵28、吸气管29、曝气管27、底部沟槽23、孔板22构成，吸气管29装在发酵槽墙体的上部，与气体增压泵28的吸气端连接，曝气管27装在发酵槽墙体的下部，一端与气体增压泵28的出气端连接，另一端与发酵槽底部沟槽23连通，孔板22铺设在发酵槽底面上，孔位对应底部沟槽23，主要作用是好氧阶段促进物料通氧和传热，厌氧阶段促进物料传热。

所述的发酵槽26、柔性膜8、密封门16、日光棚顶9构成了厌氧消化系统，发酵槽26盛装物料，柔性膜8集气，密封门16密封进出料口，日光棚顶9集热保温。

所述的液压缸13、液压油管11、液压泵10、油箱12构成了密封门的液压驱动系统；气泵14、气管15、门框18以及密封门上的气涨管17构成了密封门的气涨密封系统。

所述的沼气锅炉1、加热管25、进水管3、出水管2以及温度传感器24构成了辅助加热系统。

所述的喷淋泵20、喷淋管6、喷淋头7、集液池19、回液管21、底部沟槽23、孔板22构成了沼液喷淋系统。

所述的气体增压泵29、吸气管29、曝气管28、底部沟槽23、孔板22构成了气体循环系统。

该“棚-膜-槽”组合干发酵沼气设备的使用步骤：

步骤一、利用铲车等工程机械将固体物料送入发酵槽内，利用气体循环系统为物料通氧气，进行好氧发酵增温，使其温度增至45℃～50℃。

步骤二、利用沼液喷淋系统为物料喷沼液进行接种，沼液喷入量为物料质量的10%～15%，然后利用液压驱动系统关闭密封门，利用气涨密封系统进行密封，进入厌氧环境生产沼气。

步骤三、厌氧产沼气过程中，利用辅助加热系统及气体循环系统控制物料发酵温度，使物料发酵温度保持在30℃～35℃。

步骤四、厌氧产沼气过程中，利用沼液喷淋系统为物料喷淋沼液，每天一次，每次3～5分钟，实现物料循环接种。

步骤五、厌氧产气结束后，将厌氧消化系统内的沼气抽空至负压，打开排气管上的阀门，使空气自然进入厌氧消化系统内稀释残余沼气，利用沼气报警仪测试通排气管口处，达到安全值后，给气涨管泄压，解除密封，利用液压驱动系统打开密封门，对沼气发酵余物进行好氧发酵产肥。

步骤六、好氧发酵产肥过程中，利用气体循环系统对沼气发酵余物进行通氧腐熟，每天早晚各一次，每次10～15分钟，好氧发酵5～7天，使沼气发酵余物成为优质肥料。

社会效益

本实用新型可以很好地处理畜禽粪便和农作物秸秆等农业有机物固体废弃物，同时生产沼气和绿色有机肥。沼气可作为生产和生活用能，即可节约燃煤，又可减少排入大气污染物SO₂、烟尘等；绿色有机肥出售给周边农民，用来种菜、种粮食，既可减少病虫害，改良土壤，又可生产绿色有机食品，为农民带来很好的经济效益；畜禽粪便、农作物秸秆等有机固体废弃物经有效处理后可大大减少其对地表水、地下水、大气环境的污染以及微生物污染等，提高农村及城市环境质量。

总之，利用本实用新型即能无害化处理畜禽粪便及农作物秸秆，又可实现废弃物资源化利用，对保护农村环境，改善能源结构，有效利用资源，延伸产业链条，增加农民收入具有现实意义，是建设社会主义新农村的一项重要举措，社会效益显著。

Claims (6)

1.一种棚膜槽组合干发酵沼气设备,其特征是：包括沼气锅炉（1）、出水管（2）、进水管（3）、排气管（4）、出气管（5）、喷淋管（6）、喷淋头（7）、柔性膜（8）、日光棚顶（9）、液压泵（10）、液压油管（11）、油箱（12）、液压缸（13）、气泵（14）、气管（15）、密封门（16）、气涨管（17）、门框（18）、集液池（19）、喷淋泵（20）、回液管（21）、孔板（22）、底部沟槽（23）、温度传感器（24）、加热管（25）、发酵槽（26）、曝气管（27）、气体增压泵（28）、吸气管（29），所述的发酵槽(26)为地上槽体结构，其槽体底面与三个立面围墙相连，其槽体顶面由一个立面梁和围墙顶部构成并设计为敞口，其槽体侧墙设计为敞口；所述的排气管(4)安装于发酵槽(26)围墙上部；所述的喷淋管(6)位于柔性膜(8)下面，其安装有喷淋头(7)并与喷淋泵(20)连接；所述的柔性膜(8)覆盖于发酵槽(26)顶面敞口；所述的日光棚顶(9)安装于发酵槽(26)顶部，其下面安装有出气管（5）；所述的液压泵(10)一端通过液压油管(11)与油箱(12)连接，其另一端通过液压油管(11)与液压缸(13)连接；所述的液压缸(13)与密封门(16)联接；所述的气泵(14)通过气管(15)与密封门(16)上的气涨管(17)连接；所述的门框(18)装于发酵槽(26)侧墙敞口边缘，其内装有密封门(16)；所述的集液池(19)通过回液管(21)与底部沟槽(23)连通；所述的孔板(22)铺设于发酵槽(26)底面的上表面；所述的温度传感器(24)安装于发酵槽(26)围墙内表面；所述的加热管(25)铺设于发酵槽(26)槽体底面和槽体侧墙内部，并通过进水管(3)和出水管(2)与沼气锅炉(1)连接；所述的曝气管(27)装于发酵槽(26)围墙下部，其一端与气体增压泵(28)出气端连接，其另一端与底部沟槽(23)连通；所述的吸气管(29)装于发酵槽(26)围墙上部，与气体增压泵(28)吸气端连接。

2.根据权利要求1所述的一种棚膜槽组合干发酵沼气设备，其特征是：所述的发酵槽（26）槽体底面、槽体立面围墙以及槽体立面梁为钢筋混凝土结构；其槽体底面、槽体立面围墙以及槽体立面梁的外部安装有苯板保温，内部采用聚氨酯防水涂料涂刮。

3.根据权利要求1所述的一种棚膜槽组合干发酵沼气设备，其特征是：所述的密封门（16）与门框（18）间采用气涨式密封结构。

4.根据权利要求1所述的一种棚膜槽组合干发酵沼气设备，其特征是：所述的柔性膜(8)边缘与发酵槽（26）槽体围墙、立面梁顶面刚性密闭联结。

5.根据权利要求1所述的一种棚膜槽组合干发酵沼气设备，其特征是：所述的孔板(22)上的孔位与底部沟槽(23)相对应。

6.根据权利要求1所述的一种棚膜槽组合干发酵沼气设备，其特征是：所述的温度传感器（24）呈点状布置于发酵槽(26)围墙内表面。

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