專利名稱：一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，特別涉及一種二級中溫發酵處理 生物質資源，即植物秸稈的纖維素原料、廚房生活垃圾、畜禽糞便污水混合原料發酵產沼氣 的裝置。適合農作物秸稈、廚房生活垃圾、畜禽糞便等的綜合利用，屬環境工程所需設備裝 置。
背景技術：
貫徹科學發展觀，實現人與自然和諧發展，拓展資源再生利用，促進生物質能的科學利 用和保護生態環境，越來越成為當今世界發展的主題。作為世界經濟支柱的石油資源預計在 數十年左右將會枯竭，因此，新的替代能源產品的開發研究迫在眉睫。而利用植物秸稈的纖 維素、廚房生活垃圾、畜禽糞便污水混合原料發酵產沼氣的方法及裝置正可以解決資源與環 境的突出問題，實現木質生物資源秸稈的合理利用，廚房生活垃圾、畜禽糞便等的循環經濟 開發，產生清潔能源，減少環境污染，己經成為目前研究的熱點。
植物秸稈作為發酵產沼氣的木質生物資源隨著種類的不同，結構與化學成分也存在差異， 有研究表明未經預處理的天然狀態的木質生物資源的酶解率小于20%，'而經預處理后的水解 率可達理論值的90%以上。預處理方法的選擇主要從提高效率、降低成本、縮短處理時間和 簡化工序等方面考慮。理想的預處理應能滿足下列要求產生活性較高的纖維,反應產物對發 酵無明顯抑制作用；成本較低；固體殘余物較少，可實現生物質的全利用。廚房生活垃圾、畜
禽糞便等的發酵產沼氣研究比較多，但綜合利用，經濟效益和環境效益較好的不多。沼氣作 為一種新型的再生能源，正是對生物質能的有效利用，但目前還沒有一種將植物秸稈纖維、 廚房生活垃圾(包括動植物油脂)以及畜禽糞便污水混合原料充分利用產沼氣的裝置。現有 的傳統沼氣池預處理方式單一、處理原料單一，不能很好的解決高寒地區沼氣的冬季生產問 題，占地面積大，成本高、綜合利用率低、發酵不完全，對纖維素、糞污等的處理不徹底、 不迅速，綜合效益不高。 .
發明內容
為了更好的實現一種二級中溫發酵處理生物質資源，即植物秸稈的纖維素原料、廚房生 活垃圾、畜禽糞便污水混合原料發酵產沼氣的裝置，本實用新型提供了一種秸稈混合原料發 酵產沼氣的裝置。它通過三種預處理方式，將這三種原料經過特定的預處理后，按一定比例
1:1:3混合，每種原料的混合比例可以有10%-20%的浮動，摩爾碳氮比控制在25-30:1，原料
3混合后進入厭氧發酵主池和副池。厭氧發酵主池有保溫隔熱層，內有循環熱水(利用太陽能、 其它能源以及所產沼氣發電的余熱對循環水集熱加溫)加溫，控制厭氧發酵為中溫或高溫發 酵，進而實現自動恒溫控制及二級發酵，從而構成一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置。本 實用新型的主要目標為(l)各種原料的預處理方式不同，可以使原料發酵充分，提高發酵效 率和產氣率；(2)系統中可以為發酵菌種提供適宜生長的溫度、酸堿度、生物菌床及厭氧環境； (3)系統中設計了二級發酵，生物菌種回流裝置，可進一步提高生物質資源的利用率，可將廢 棄生物質中有毒有害微生物殺滅；(4)提高處理污水的化學需氧量(C0D)和生化需氧量(BOD) 的能力；(5)能在寒冷地區運行穩定高效生產沼氣；(6)厭氧發酵池為附著膜型消化器，實現不 同的水力滯留期、固體滯留期和微生物滯留期，從而提高效率；(7)厭氧發酵池為膜式沼氣池 建設成本低，經濟效益高。
實現本實用新型的具體技術方案為 一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，作為一種沼 氣發生裝置，預處理方法的選擇主要從提高效率、降低成本、縮短處理時間和簡化工序等方 面考慮，本實用新型設計了三種原料的預處理①秸稈原料的預處理將秸稈粉碎，長度不 超過3厘米，放入有微孔的旋轉箱，用市售的復合生物發酵菌種拌勻，采用沼液(有一定溫 度)噴淋，動態發酵法發酵水解，將秸稈發酵水解浸出液打入厭氧發酵主池。秸稈預處理池 為封閉箱體，底部有加溫裝置。②廚房生活垃圾預處理，將其去除雜質與一定比例的畜禽糞 便污水混合經過水解、調整PH值后打入厭氧發酵主池，③畜禽糞便污水預處理，調整其濃度， 一般固體含量為6%-10%，經酸化，調整PH值后打入厭氧發酵主池。三種原料的混合比例為 1:1:3，每種原料的混合比例可以有10%-20%的浮動，摩爾碳氮比控制在25-30:1 。厭氧發酵 主池有保溫隔熱層，內有循環熱水(利用太陽能、其它能源以及所產沼氣發電的余熱對循環水 集熱加溫)加溫，控制厭氧發酵為中溫或高溫發酵，進而實現自動恒溫控制及二級發酵。厭 氧發酵主,池為附著膜型消化器，有攪拌裝置，池體為膜式結構構成，以高彈力尼龍布為基材， 內層與糞污接觸表面設計為梯形褶皺，梯形表面為凹凸相間的圓柱小體，為發酵菌床，用于 發酵菌著床。K詳見本人專利寒冷地區增保溫叁層膜式沼氣池(專利號200810072870.4)〗。 厭氧發酵主池上設有進料管、出料管、循環加熱盤管、沼氣出氣管、溫度探頭等組成，厭氧 發酵主池后連接有厭氧發酵副池，主池和副池體積比為l: 1.5，副池與主池結構相同，有保 溫措施但無循環加熱盤管，厭氧發酵副池后連接沉淀池。沉淀池底部有污泥泵經管道和厭氧 發酵主池連接，將未處理完全的原料污泥及生物菌種回流，沉淀池上部有水泵抽取沼液輸送 至秸稈預處理池對粉碎的秸稈進行噴淋。厭氧發酵主、副池均連接沼氣出氣管，沼氣經凈化、儲存后供用戶使用。
本實用新型的有益效果1、系統設計了三種預處理方式，可同時處理秸稈、廚房生活垃 圾、畜禽糞便污水等可發酵有機物，提高發酵效率，解決了結殼、堵塞管道、浮渣等問題；2、 系統中可控制厭氧發酵為中溫或高溫發酵，進而實現自動恒溫控制及二級發酵，可高效產沼 氣，同時二級發酵使發酵完全充分，避免了污水對環境的二次污染，提高了沼渣、沼液的利 用率；3、系統中有太陽能循環熱水加溫，可保障寒冷地區運行穩定高效生產沼氣，有回流裝 置保障菌種發酵效率，處理原料充分；4、厭氧發酵池為附著膜型消化器，內有發酵菌床，為 發酵菌提供適宜的環境，從而提高發酵效率、反應速度，提高產氣量；5、系統為膜式沼氣池， 建設成本低，可實現高效率低能耗。本實用新型結構合理，運行高效，適合大、中型沼氣工 程及農牧區，可利用本裝置對秸稈、廚房生活垃圾、養殖場及人糞便等糞污進行高效發酵處 理生產沼氣，沼氣作為一種新的能源，不僅節約了資源，而且凈化了環境，實現可持續發展， 同時，處理秸稈也可避免人們燃燒秸稈對環境造成的污染。
附圖l是本實用新型的一種結構示意圖，圖中虛線為料液液面，管道箭頭方向為傳輸方 向；圖中1、畜禽糞便預處理池；2、廚房生活垃圾預處理池；3、秸稈預處理池；4、有 微孔的旋轉箱；5、沼液噴淋頭；6、帶水泵的傳輸管道；7、沉淀池；8、氧化塘；9、帶污 泥泵的傳輸管道；10、沼氣凈化裝置；11、沼氣儲存裝置；12、攪拌裝置；13、厭氧發酵主 池；M、循環加熱盤管；15、溫度探頭；16、厭氧發酵副池。
具體實施方式
具體實施方式
一如圖所示的是一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置。本實用新型設計 了三種原料的預處理，為畜禽糞便預處理池(l)，廚房生活垃圾預處理池(2)，秸稈預處理池(3)， 其中秸稈預處理池(3)為封閉箱體，底部有加溫裝置，內部有有微孔的旋轉箱(4)和沼液噴淋頭 (5)，三個預處理池通過帶污泥泵的傳輸管道和厭氧發酵主池Q3)連接，厭氧發酵主池微內安裝 有攪拌裝置(1Z)、循環加熱盤管(14)和溫度探頭(15);厭氧發酵主池微通過帶污泥泵的傳輸管道和 厭氧發酵副池鵬連接，厭氧發酵副池鵬通過帶污泥泵的傳輸管道(9)和沉淀池CO連接；沉淀池 (7)底部通過帶污泥泵的傳輸管道和厭氧發酵主池(13)連接，沉淀池(7)上部通過帶水泵的傳輸管 道(6)同秸稈預處理池(3)中的沼液噴淋頭(5)連接，沉淀池(7)上部另一側和氧化塘(8)連接，處理 后排放；厭氧發酵主池(13)和厭氧發酵副池鵬上部連接沼氣管道同沼氣凈化裝置(抑和沼氣儲存 裝置ai)連接，然后連接用戶。系統運行時原料的預處理在秸稈預處理池(3)中將秸稈粉碎,長度不超過3厘米，放入有微孔的旋轉箱(4)，用市售的復合生物發酵菌種拌勻，采用沼液噴 淋頭(5)噴淋(有一定溫度)，動態發酵法發酵，將秸稈發酵浸出液打入厭氧發酵主池(13)。秸稈 預處理池(3)為封閉箱體，底部有加溫裝置。在廚房生活垃圾預處理池(2)中，將其去除雜質與 一定比例的畜禽糞便污水混合經過水解、調整PH值后打入厭氧發酵主池(13);在畜禽糞便預處 理池(1)中，調整畜禽糞便污水濃度， 一般固體含量為6%-10%,經酸化，調整PH值后打入厭 氧發酵主池03)。三種原料的混合比例為1:1:3，每種原料的混合比例可以有10%-20%的浮動， 摩爾碳氮比控制在25-30:1。厭氧發酵主池(13)有保溫隔熱層，內有循環加熱盤管(14)(利用太陽 能、其它能源以及所產沼氣發電的余熱對循環水集熱加溫)加溫，通過溫度探頭(15)控制厭氧 發酵為中溫或高溫發酵，用攪拌裝置(0攪拌，發酵完成進入厭氧發酵副池鵬，迸而實現自動 恒溫控制及二級發酵，發酵完成進入沉淀池(7)。沉淀池(7)中的沼液可以噴淋秸稈，沼渣、污 泥部分回流入厭氧發酵主池(13)，其余流入氧化塘(8)處理后排放。兩發酵池產生的沼氣經沼氣
凈化裝置柳和沼氣儲存裝置m)處理，然后連接用戶。
具體實施方式
二
如圖所示，本實施方式是在具體實施方式
一的基礎上將秸稈預處理池(3)為封閉箱體，采 取保溫措施，底部有加溫，控制溫度為中溫或高溫，秸稈預處理效率提高。
具體實施方式
三
如圖所示，本實施方式是在具體實施方式
一的基礎上將三個預處理池均采取保溫措施， 底部有加溫，控制溫度為中溫或高溫，全部料液預處理效率提高。
具體實施方式
四-
如圖所示，本實施方式是在具體實施方式
一的基礎上將厭氧發酵副池柳增加循環加熱盤 管(14)，控制溫度為中溫或高溫，全部料液發酵效率提高。 .
具體實施方式
五
如圖所示，本實施方式是在具體實施方式
一的基礎上將厭氧發酵主、副池材料由膜式沼 氣池改為混凝土或鋼結構沼氣池。
具體實施方式
六-
如圖所示，本實施方式是在具體實施方式
一的基礎上將增加一個厭氧發酵池，系統由二 級中、高溫發酵變為三級中、高溫發酵，全部料液發酵效率進一步提高。
權利要求1.一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，其特征是設計了三種原料的預處理，為畜禽糞便預處理池(1)，廚房生活垃圾預處理池(2)，秸稈預處理池(3)，其中秸稈預處理池(3)為封閉箱體，底部有加溫裝置，內部有有微孔的旋轉箱(4)和沼液噴淋頭(5)，三個預處理池通過帶污泥泵的傳輸管道和厭氧發酵主池(13)連接，厭氧發酵主池(13)內安裝有攪拌裝置(12)、循環加熱盤管(14)和溫度探頭(15)；厭氧發酵主池(13)通過帶污泥泵的傳輸管道和厭氧發酵副池(16)連接，主池和副池體積比為1∶1.5，厭氧發酵副池(16)通過帶污泥泵的傳輸管道(9)和沉淀池(7)連接；沉淀池(7)底部通過帶污泥泵的傳輸管道和厭氧發酵主池(13)連接，沉淀池(7)上部通過帶水泵的傳輸管道(6)同秸稈預處理池(3)中的沼液噴淋頭(5)連接，沉淀池(7)上部另一側和氧化塘(8)連接，處理后排放；厭氧發酵主池(13)和厭氧發酵副池(16)上部連接沼氣管道同沼氣凈化裝置(10)和沼氣儲存裝置(11)連接，然后連接用戶。
2. 根據權利要求1所述的一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，其特征是秸稈預處理 池(3)為封閉箱體，采取保溫措施，底部有加溫裝置。
3. 根據權利要求1所述的一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，其特征是三個預處理 池均采取保溫措施，底部有加溫裝置。
4. 根據權利要求1所述的一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，其特征是所述的厭氧 發酵池為附著膜型消化器，有保溫隔熱層，內有發酵菌床，有攪拌裝置、溫度控制裝置及加 熱裝置。
5. 根據權利要求1所述的一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，其特征是所述的厭氧 發酵池為膜式沼氣池，也可以為混凝土或鋼結構沼氣池。
6. 根據權利要求l所述的一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，其特征是所述的一種 秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置為二級發酵，也可以為三級發酵。
專利摘要本實用新型涉及一種秸稈混合原料發酵產沼氣的裝置，特別涉及一種二級中溫發酵處理植物秸稈的纖維素、廚房生活垃圾、畜禽糞便污水混合原料發酵產沼氣的裝置。適合農作物秸稈、廚房生活垃圾、畜禽糞便等的綜合利用，屬環境工程所需設備裝置。本實用新型通過三種預處理方式，將這三種原料經過預處理后，按一定比例1∶1∶3混合，每種原料的混合比可有10％-20％的浮動，摩爾碳氮比控制在25-30∶1，混合后進入厭氧發酵主池和副池，主池和副池體積比為1∶1.5，厭氧發酵主池有保溫隔熱層，內有發酵菌床，有攪拌裝置、溫度控制裝置及循環熱水加溫裝置，可同時處理植物秸稈、廚房生活垃圾、畜禽糞便污水，實現自動恒溫控制及二級發酵，產氣率高。
文檔編號C12M1/02GK201372280SQ200820228858
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月18日 優先權日2008年12月18日
發明者劉軍林 申請人:新疆西域牧歌農業科技有限公司;劉軍林