秸稈混合原料發酵進出料防堵方法
【專利摘要】本發明公開了一種秸稈混合原料發酵進出料防堵方法，包括秸稈預處理步驟和將經過預處理的秸稈通過強制進出料系統送入發酵罐(1)的步驟、沼液自攪拌發酵過程以及通過強制進出料系統將發酵后的物料泵出發酵罐(1)的步驟：本發明將秸稈經過預處理，提高產氣率，提高料液CODcr濃度，緩解秸稈混合原料發酵浮渣結殼，大大降低秸稈混合原料發酵進出料堵塞的風險。本發明的強制出料系統采用模塊化組合集成，安裝容易，操作簡單，使用者不需要專業技術，簡單培訓即能掌握其操作技術，維護方便，故障率低，可靠性好，安全性高，完全避免了秸稈混合料進出料堵塞的問題。
【專利說明】秸稈混合原料發酵進出料防堵方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種沼氣工程中采用秸桿混合原料發酵時的防堵方法。
【背景技術】
[0002] 目前，沼氣發酵的原料多為單一的糞污原料發酵，糞污原料碳含量大，發酵原料不 能滿足沼氣發酵的最佳碳氮比（20-30:1)的要求，導致產氣率低，厭氧消化反應不能充分 進行。
[0003] 針對上述問題，通過加入氮含量高的秸桿、稻草等原料來調節碳氮比，使得產氣率 提高。目前，秸桿、稻草等氮含量高的物料的進料方式為將秸桿或稻草通過軋機切割成小于 lcm的顆粒，然后泵入或通過蚊龍從發酵罐的頂部進入的方式進料。進料慢、能耗大。發酵 時易產生結殼和浮渣。出料時物料從發酵罐的底部排渣管，通過重力作用出料，由于發酵物 料的高懸浮特性使得出料中殘留未消化物料多、出料難、出料慢，易堵塞。
[0004] 另外，在現有的厭氧發酵罐內大都還采用機械攪式混合攪拌，結構復雜，成本高。
[0005] 因此，本領域技術人員致力于開發一種如何兼顧碳氮比例，使得產氣率高，又能很 好的解決進出料堵塞的方法。
【發明內容】
[0006] 有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種進出料可 靠、效率高、徹底解決物料堵塞問題的秸桿混合原料發酵進出料防堵方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了一種秸桿混合原料發酵進出料防堵方法，包括秸 桿預處理步驟和將經過預處理的秸桿用強制進出料系統送入發酵罐的步驟、沼液自攪拌發 酵過程以及用強制進出料系統將發酵后的上部液體泵出發酵罐的步驟 ：
[0008] 所述預處理的步驟為：將秸桿經過鍘切揉搓機切碎至3-5cm長度，然后將切割后 的秸桿送至預處理池中，在預處理池中加入沼液浸泡秸桿7-10天，在浸泡的同時，將預處 理池底部的沼液通過沼液循環泵泵至預處理池頂部對秸桿進行循環噴淋；
[0009] 所述強制進出料系統包括發酵罐、進料池、出料池、切割泵和管式破碎機，所述發 酵罐的下部設有進料管，所述發酵罐的中部和上部分別設有下出料管和上出料管，所述進 料池內安裝有切割泵，所述切割泵的出料口通過管道與管式破碎機的進料口連通，所述管 式破碎機的出料口通過管道與螺桿進料泵的進料口連通，所述上出料管和下出料管也通過 管道與螺桿進料泵的進料口連通，所述螺桿進料泵的出料口通過管道與進料管連通，所述 螺桿進料泵的出料口和進料管之間的管道上還連接有排渣管，所述排渣管與出料池連通；
[0010] 所述進料管、上出料管和下出料管上分別設有第四閘閥、第六閘閥和第五閘閥；
[0011] 所述管式破碎機的出料口與螺桿進料泵之間的管道上設有第一閘閥，將下出料管 和上出料管與螺桿進料泵連通的管道上設有第二閘閥，所述排渣管上設有第三閘閥；
[0012] 將經過預處理的秸桿用強制進出料系統送入發酵罐的步驟為：將經過預處理的秸 桿料和糞污一起輸送至進料池，在進料池中攪拌混合均勻，關閉第二和第三閘閥，其余閘閥 打開，將混合料通過切割泵、管式破碎機和螺桿進料泵送入發酵罐內；
[0013] 沼液自攪拌發酵過程為：將第一和第三閘閥關閉，其余閘閥打開，將發酵罐中上部 的沼液通過螺桿進料泵泵入發酵罐內，完成沼液循環自攪拌發酵過程；
[0014] 用強制進出料系統將發酵后的物料泵出發酵罐的步驟：發酵完成后，將第一閘閥 和第四閘閥關閉，其余閘閥打開，在螺桿進料泵的負壓作用下，將發酵罐內的上部物料吸入 出料池內。
[0015] 采用上述技術方案，將秸桿切割成3-5cm，比現有的將秸桿切割成1cm內節能 50%。有利于提高秸桿預處理的效率，輸送容易。將切碎后的秸桿用刮板輸送機送至秸桿 預處理池。預處理時采用沼液循環噴淋，提高預處理效率。經沼液預處理后，秸桿表面結 構變得粗糙、破損，說明表層臘質結構受到一定程度的破壞，且出現許多微孔，有助于微生 物對可發酵物質的利用和酶解的進行，有效提高了秸桿厭氧發酵產氣率。工程運行證明經 沼液浸泡預處理后每噸秸桿累計產氣量188. 95m3,其中甲烷產量86. 2m3,干物質產氣能力 213m3/t，比不通過預處理的秸桿產氣能力提高近5倍（未經任何處理的秸桿干物質產氣率 為41. 2m3/t)。其次經沼液浸泡預處理后其料液CODcr濃度比不經預處理的CODcr濃度提 高約5倍，主要原因為秸桿經沼液浸泡后其中木質素、纖維素和半纖維素大量被水解在預 處理料液中，從而增加了料液的CODcr濃度，由此可以緩解秸桿混合原料發酵浮渣結殼，大 大降低秸桿混合原料發酵進出料堵塞的風險。
[0016] 在泵入發酵罐之前，先將糞污和秸桿按比例混合均勻，確保碳氮比在20-30之間 混合成料液。在切割泵和管式破碎機的作用下，切割泵將條狀物料切割后，再到管式破碎機 將料液中的塊狀物破碎，且物料經過管式破碎機揉抓，使得產氣效率進一步提高，產氣量提 高。進料時，第二閘閥和第三閘閥關閉，第一閘閥和第四閘閥打開，物料通過螺桿進料泵泵 入發酵罐，完成物料進料過程。
[0017] 攪拌時，第一閘閥和第三閘閥關閉，其余閘閥均開啟，中層清液通過螺桿進料泵從 上、下出料管出來，從進料管進入發酵罐形成環路，達到攪拌的效果。
[0018] 當出料時，第一閘閥和第四閘閥處于關閉狀態，其余則處于打開狀態，發酵后料液 由發酵罐通過上、下出料管，在螺桿進料泵的負壓下吸入出料池，完成排料過程。
[0019] 在上述技術方案中：所述進料管上的第四閘閥和排渣管的進料口之間還設有止 回閥。
[0020] 在上述技術方案中：所述秸桿為玉米秸桿或小麥秸桿。
[0021] 本發明的有益效果是：本發明將秸桿先切割成3-5cm，然后經過預處理，提高產氣 率，提高料液CODcr濃度，緩解秸桿混合原料發酵浮渣結殼，大大降低秸桿混合原料發酵進 出料堵塞的風險。其次我們通過強制進出料系統。據試驗結果，在多原料發酵沼氣工程中 使用該系統后進料堵塞概率明顯降低，出料時能將未反應完全的浮渣通過系統充分外排。 有效解決混合原料厭氧發酵產生浮渣結殼造成出料困難的問題。
[0022] 整套系統的運用能取代常用的機械式混合攪拌，實現一套系統三種用途，大為減 少沼氣工程的建設成本。本發明的強制出料系統采用模塊化組合集成，安裝容易，操作簡 單，使用者不需要專業技術，簡單培訓即能掌握其操作技術，維護方便，故障率低，可靠性 好，安全性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：
[0025] 實施例1
[0026] 如圖1所示，本發明的強制出料系統由發酵罐1、進料池2、出料池3、切割泵4、管 式破碎機5、第一閘閥6、第二閘閥7、螺桿進料泵8、第三閘閥9、排渣管10、止回閥11、進料 管12、下出料管13、上出料管14、第四閘閥15、第五閘閥16、第六閘閥17和管道組成。 [0027] 所述發酵罐1為厭氧發酵罐，其上端設有溢流口，發酵罐1的底部設有排渣管（圖 中未畫出），其下部設有進料管12、中部設有下出料管13,上部設有上出料管14。
[0028] 進料池2內裝有切割泵4、切割泵4的出料口通過管道與管式破碎機5的進料口連 通，所述管式破碎機5的出料口通過管道與螺桿進料泵8的進料口連通，所述管式破碎機5 的出料口和螺桿進料泵8的進料口之間連接有第一閘閥6。
[0029] 所述螺桿進料泵8的出料口通過管道與進料管12連接。所述進料管12與螺桿進 料泵8之間的管道上從進料管12到螺桿進料泵8依次設有第四閘閥15和止回閥11，所述 止回閥11和螺桿進料泵8之間的管道上設有排渣管10,所述排渣管10連接出料池3,所述 排渣管10上設有第三閘閥9。
[0030] 所述下出料管13和上出料管14通過一個管道與螺桿進料泵8的進料口連通，所 述下出料管13、上出料管14上分別設有第五閘閥16和第六閘閥17。所述下出料管13、上 出料管14與螺桿進料泵8連通的管道上設有第二閘閥7。第二閘閥7靠近螺桿進料泵8的 進料口。
[0031] 發酵前
[0032] 先將秸桿進行預處理：將秸桿經過鍘切揉搓機切碎至3-5cm長度，此處的秸桿可 以為玉米秸桿或小麥秸桿。有利于提高秸桿預處理效率，輸送容易。然后將切割后的秸桿 用刮板輸送機送至預處理池中，在預處理池中加入沼液浸泡秸桿7-10天，在浸泡的同時， 將預處理池底部的沼液通過沼液循環泵泵至預處理池頂部對秸桿進行循環噴淋。提高預處 理效率。
[0033] 預處理后的秸桿通過抓斗機轉移至進料池2,在進料池2內同時添加糞污，糞污與 秸桿的比例滿足碳氮比為20-30之間。在切割泵4和管式破碎機5的作用下，切割泵4將 條狀物料進一步切割后，再到罐式破碎機5將料液中的塊狀物破碎，并且，管式破碎機5還 有抓揉的作用。此時，第二閘閥7和第三閘閥9關閉，第一閘閥1和第四閘閥15打開，物料 通過螺桿進料泵8泵入發酵罐1，完成物料進料過程。
[0034] 攪拌時，第一閘閥1和第三閘閥9關閉，其余閘閥均開啟，中層清液和上層清液通 過螺桿進料泵8從上、下出料管14、13出來，從進料管12進入發酵罐1形成環路，達到攪拌 的效果。
[0035] 當出料時，第一閘閥6和第四閘15閥處于關閉狀態，其余則處于打開狀態，發酵后 料液由發酵罐1通過上、下出料管14、13,在螺桿進料泵8的負壓下吸入出料池3,完成發酵 罐1內的上部清液和浮渣的排料過程。發酵罐1內的底部污泥則還是通過發酵罐1底部的 排渣管排除，在重力作用下，不會堵塞。
[0036] 以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無 需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中技術 人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的 技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種秸桿混合原料發酵進出料防堵方法，包括秸桿預處理步驟和將經過預處理的秸 桿用強制進出料系統送入發酵罐（1)的步驟、沼液自攪拌發酵過程以及用強制進出料系統 將發酵后的上部液體泵出發酵罐（1)的步驟： 所述預處理的步驟為：將秸桿經過鍘切揉搓機切碎至3-5cm，然后將切割后的秸桿送 至預處理池中，在預處理池中加入沼液浸泡秸桿7-10天，在浸泡的同時，將預處理池底部 的沼液通過沼液循環泵泵至預處理池頂部對秸桿進行循環噴淋； 所述強制進出料系統包括發酵罐（1)、進料池（2)、出料池（3)、切割泵（4)和管式破碎 機（5)，所述發酵罐（1)的下部設有進料管（12)，所述發酵罐（1)的中部和上部分別設有下 出料管（13)和上出料管（14)，所述進料池⑵內安裝有切割泵（4)，所述切割泵（4)的出 料口通過管道與管式破碎機（5)的進料口連通，所述管式破碎機（5)的出料口通過管道與 螺桿進料泵（8)的進料口連通，所述上出料管（14)和下出料管（13)也通過管道與螺桿進 料泵（8)的進料口連通，所述螺桿進料泵（8)的出料口通過管道與進料管（12)連通，所述 螺桿進料泵（8)的出料口和進料管（12)之間的管道上還連接有排渣管（10)，所述排渣管 (10)與出料池⑶連通； 所述進料管（12)、上出料管（14)和下出料管（13)上分別設有第四閘閥（15)、第六閘 閥（17)和第五閘閥（16); 所述管式破碎機（5)的出料口與螺桿進料泵（8)之間的管道上設有第一閘閥￠)，將下 出料管（13)和上出料管（14)與螺桿進料泵（8)連通的管道上設有第二閘閥（7)，所述排渣 管（10)上設有第三閘閥（9); 將經過預處理的秸桿用強制進出料系統送入發酵罐（1)的步驟為：將經過預處理的秸 桿料和糞污一起輸送至進料池（2)，在進料池（2)中攪拌混合均勻，關閉第二和第三閘閥 (7、9)，其余閘閥打開，將混合料通過切割泵（4)、管式破碎機（5)和螺桿進料泵（8)送入發 酵罐內； 沼液自攪拌發酵過程為：將第一和第三閘閥出、9)關閉，其余閘閥打開，將發酵罐（1) 中上部的沼液通過螺桿進料泵（8)泵入發酵罐內，完成沼液循環自攪拌發酵過程； 用強制進出料系統將發酵后的物料泵出發酵罐（1)的步驟：發酵完成后，將第一閘閥 (6)和第四閘閥（15)關閉，其余閘閥打開，在螺桿進料泵⑶的負壓作用下，將發酵罐（1) 內的上部物料吸入出料池（3)內。
2. 根據權利要求1所述秸桿混合原料發酵進出料防堵方法，其特征在于：所述進料管 (12)上的第四閘閥（15)和排渣管（10)的進料口之間還設有止回閥（11)。
3. 根據權利要求1所述秸桿混合原料發酵進出料防堵方法，其特征在于：所述秸桿為 玉米結桿或小麥結桿。
【文檔編號】C12M1/107GK104087618SQ201410269563
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】高立洪, 李萍, 王玉海, 張均, 韋秀麗, 蔣滔, 李平, 鄭吉澍, 劉科, 劉弘博, 唐寧, 楊玉鵬 申請人:重慶市農業科學院, 重慶凱銳農業發展有限責任公司