專利名稱：：高效生產(chǎn)沼氣的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及沼氣生產(chǎn)的方法，以及利用該方法來產(chǎn)生沼氣的裝置。
背景技術(shù)：
：沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲垸，其次有二氧化碳、硫化氫(H2S)、氮及其他一些成分，在沼氣成分中甲垸含量為55%70%、二氧化碳含量為28%44%、硫化氫平均含量為0.034%。根據(jù)當(dāng)?shù)厥褂靡蠛蜌鉁?、地質(zhì)等條件，家用沼氣池的類型有固定拱蓋的水壓式池、大揭蓋水壓式池、吊管式水壓式池、曲流布料水壓式池、頂返水水壓式池、分離浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池，形式雖然多種多樣，但是歸總起來大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池四種基本類型。水壓式沼氣池上部氣室完全封閉，隨著沼氣的不斷產(chǎn)生，沼氣壓力相應(yīng)提高。這個(gè)不斷增高的氣壓，迫使沼氣池內(nèi)的一部分料液進(jìn)到與池體相通的水壓間內(nèi)，使得水壓間內(nèi)的液面升高。這樣一來，水壓間的液面跟沼氣池體內(nèi)的液面就產(chǎn)生了一個(gè)水位差。用氣時(shí)，沼氣開關(guān)打開，沼氣在水壓下排出；當(dāng)沼氣減少時(shí)，水壓間的料液又返回池體內(nèi)，使得水位差不斷下降，導(dǎo)致沼氣壓力也隨之相應(yīng)降低，這種利用部分料液來回串動(dòng)，引起水壓反復(fù)變化來貯存和排放沼氣。水壓式沼氣池型有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)池體結(jié)構(gòu)受力性能良好，而且充分利用土壤的承載能力，所以省工省料，成本比較低；(2)適于裝填多種發(fā)酵原料，特別是大量的作物秸稈，對農(nóng)村積肥十分有利；(3)為便于經(jīng)常進(jìn)料，廁所、豬圈可以建在沼氣池上面，糞便隨時(shí)都能打掃進(jìn)池；(4)沼氣池周圍都與土壤接觸，對池體保溫有一定的作用。水壓式沼氣池型也存在一些缺點(diǎn)，主要是(1)由于氣壓反復(fù)變化，而且一般在416千帕(g卩40160厘米水柱)壓力之間變化。這對池體強(qiáng)度和燈具、灶具燃燒效率的穩(wěn)定與提高都有不利的影響；(2)由于沒有攪拌裝置，池內(nèi)浮渣容易結(jié)殼，又難于破碎，所以發(fā)酵原料的利用率不高，池容產(chǎn)氣率(即每立方米池容積一晝夜的產(chǎn)氣量)偏低，一般產(chǎn)氣率每天僅為0.15米3/米3左右；(3)由于活動(dòng)蓋直徑不能加大，對發(fā)酵原料以秸稈為主的沼氣池來說，大出料工作比較困難。因此，出料的時(shí)候最好采用出料機(jī)械；(4)新鮮的原料常和發(fā)酵后的舊料液混在一起，原料的利用率有所下降。專利申請?zhí)枮?200810233329.7"，公開日為"2009年5月13日"的發(fā)明專利申請"管道式沼氣發(fā)生裝置"通過在后水壓間的底壁上設(shè)置排污口，利用水流沖洗將底部的泥沙等排出，但對于懸浮物等雜質(zhì)缺乏相應(yīng)的沖洗，浮渣容易結(jié)殼且難于破碎，導(dǎo)致發(fā)酵原料的利用率低下，造成了沼氣氣壓不高，同時(shí)影響了沼氣的純度，也不利于降低硫化氫等惡臭氣體濃度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種高效生產(chǎn)沼氣的方法，解決目前沼氣排污困難，清洗不干凈，以及沼氣氣壓過低，硫化氫濃度過高的技術(shù)問題。本發(fā)明的另一目的是提供利用上述高效生產(chǎn)沼氣方法的高效沼氣制備裝置。本發(fā)明高效生產(chǎn)沼氣的方法，主要以城鎮(zhèn)生活垃圾以及農(nóng)村廢棄物為原料，也可以是部分企業(yè)廢棄物，如糖廠酒精廢液、食品廠廢料、淀粉廠排出的木薯渣、黃漿廢水等，其生產(chǎn)步驟包括1)預(yù)處理階段將生活垃圾及廢棄物等放入發(fā)酵池?cái)?shù)天，初步腐化；2)厭氧反應(yīng)階段將預(yù)處理后的發(fā)酵液體輸入到厭氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣；3)脫硫處理沼氣通過脫硫裝置進(jìn)行脫硫后，輸送到灶具燃燒使用；4)回收利用厭氧反應(yīng)器內(nèi)的部分料液通過連接到發(fā)酵池的管道重新輸入到發(fā)酵池，沼氣污泥可直接從厭氧反應(yīng)器底部排出；灶具燃燒后產(chǎn)生的余熱也可回收利用來加熱厭氧反應(yīng)器，以縮短發(fā)酵時(shí)間。利用上述沼氣生產(chǎn)方法來制備沼氣的高效沼氣制備裝置，包括進(jìn)料口、出料口、發(fā)酵池、厭氧反應(yīng)器、脫硫裝置和導(dǎo)氣管，發(fā)酵池和厭氧反應(yīng)器是分開的，厭氧反應(yīng)器安裝在地面上且高于發(fā)酵池，發(fā)酵池的出水管道從出水口方向分別與厭氧反應(yīng)器的中部、頂部和底部的管道連通，抽水泵設(shè)置在出水管道上并且位于與厭氧反應(yīng)器的中部、頂部管道的連接點(diǎn)之間。所述高效沼氣制備裝置厭氧反應(yīng)器側(cè)壁設(shè)置有透明液位計(jì)，通過該液位計(jì)可觀察沼氣與料液情況。作為本發(fā)明的改進(jìn)之一，所述高效沼氣制備裝置的灶具排氣口通過管道與設(shè)置在厭氧反應(yīng)器底部的熱交換器連通，所述熱交換器可以是列管反應(yīng)器或板式反應(yīng)器，灶具燃?xì)庥酂嵬ㄟ^熱交換器交流到厭氧反應(yīng)器內(nèi)部，達(dá)到提高反應(yīng)器溫度的目的，進(jìn)而加快反應(yīng)速度，增加沼氣產(chǎn)氣量。經(jīng)過初步發(fā)酵后的液體從出水口管道經(jīng)抽水泵供應(yīng)到厭氧反應(yīng)器，根據(jù)需要液體可從反應(yīng)器頂部管道進(jìn)入，對黏附在反應(yīng)器內(nèi)壁上的懸浮物進(jìn)行沖洗，也可以直接從反應(yīng)器底部管道進(jìn)入，由于可經(jīng)常對懸浮物清洗，避免了懸浮物板結(jié)和浮渣結(jié)殼，營造了良好的沼氣反應(yīng)環(huán)境，同時(shí)由于廢棄物經(jīng)過發(fā)酵池的初步腐化再進(jìn)入到反應(yīng)器進(jìn)行厭氧反應(yīng)，提高了反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷率和處理效率，具有清洗容易、排污方便，以及沼氣產(chǎn)氣效率高的優(yōu)點(diǎn)。圖1是本發(fā)明高效沼氣制備裝置結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式如圖1所示，發(fā)酵池1與便池、廢棄物等雜質(zhì)的進(jìn)料口相通，進(jìn)料口與發(fā)酵池通過水密封防止發(fā)酵池內(nèi)氣體泄漏，發(fā)酵池底部設(shè)置有污泥排出口，發(fā)酵池中部位置設(shè)置有料液出水口，出水口通過管道3與反應(yīng)器2連接。發(fā)酵池的出水管道從出水口方向分別與厭氧反應(yīng)器2的中部管道4、頂部管道5和底部管道6連通，抽水泵7設(shè)置在出水管道3上并且位于與厭氧反應(yīng)器的中部、頂部管道的連接點(diǎn)之間，出水管道出水口和排水口分別設(shè)有開關(guān)12、14，控制發(fā)酵池料液的進(jìn)出和反應(yīng)器內(nèi)廢水廢渣的排出；厭氧反應(yīng)器的中部、頂部和底部的管道上分別設(shè)置有開關(guān)15、16、13，可以根據(jù)需要打開或閉合相應(yīng)的管道；厭氧反應(yīng)器頂部與沼氣管道連通，沼氣管道上設(shè)置有壓力排17、壓力表18，可顯示厭氧反應(yīng)器內(nèi)部氣壓大小，當(dāng)壓力過大時(shí)可以通過壓力排自動(dòng)減壓；沼氣管道連接到脫硫裝置9，最后與灶具10連接。厭氧反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)置有透明液位計(jì)8，可觀察反應(yīng)器2內(nèi)水、氣情況；反應(yīng)器中部的料液輸出管道4位于反應(yīng)器料液下部、沉渣上部，可根據(jù)需要打開管道開關(guān)15，將部分料液重新輸入到發(fā)酵池1進(jìn)行腐化。在厭氧反應(yīng)器不需要沖洗的情況下，直接打開發(fā)酵池出水口開關(guān)12、反應(yīng)器底部導(dǎo)管開關(guān)13，利用抽水泵7把發(fā)酵池1里初步腐化的料液輸入到反應(yīng)器2內(nèi)部；當(dāng)需要對黏附在反應(yīng)器2內(nèi)壁上的浮渣或懸浮物等雜質(zhì)進(jìn)行沖洗時(shí)，可以打開發(fā)酵池出水口開關(guān)12、反應(yīng)器頂部導(dǎo)管開關(guān)16，利用抽水泵把料液從頂部輸入到反應(yīng)器2內(nèi)，利用料液對反應(yīng)器內(nèi)壁進(jìn)行沖洗，從而達(dá)到清洗的目的。當(dāng)發(fā)酵池內(nèi)的料液不足時(shí)，可以打開反應(yīng)器中部管道開關(guān)15以及發(fā)酵池開關(guān)12，反應(yīng)器內(nèi)部的料液就會(huì)在重力作用下回流到發(fā)酵池，從而補(bǔ)充了發(fā)酵池料液，提高了腐化效率。反應(yīng)器底部沉淀的殘?jiān)梢酝ㄟ^打開排水口開關(guān)14，從反應(yīng)器底部導(dǎo)管6及排水口排出，不影響發(fā)酵池和反應(yīng)器，而且操作簡單方便。作為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，可以在灶具排氣口IO設(shè)置管道，連接到安放在反應(yīng)器底部的熱交換器ll，灶具燃?xì)庥酂嵬ㄟ^熱交換器傳導(dǎo)到厭氧反應(yīng)器內(nèi)部，達(dá)到提高反應(yīng)器溫度的目的，進(jìn)而加快反應(yīng)速度，增加沼氣產(chǎn)氣量。熱交換器ll根據(jù)需要可以是列管反應(yīng)器或板式反應(yīng)器。實(shí)施例一發(fā)酵池容積0.5立方米，厭氧反應(yīng)器3.3立方米，溫度在1550攝氏度，投入生活垃圾、牛馬豬人尿液及大便，沼氣氣壓最低為3.3X443kpa，最高為3.3X20=66kpa。實(shí)施例二發(fā)酵池0.036立方米，反應(yīng)器為不銹鋼板水塔，直徑0.8米、高1.3米，容積為0.65立方米，發(fā)酵18天后沼氣可以使用，對于容積產(chǎn)氣率為2次，白天為16kpa，夜為12kpa，24小時(shí)有28kpa壓力表，容積為0.65立方米。每天可開出1—16kpa沼氣壓力。將上述產(chǎn)生沼氣送到廣西民用燃料及氣體產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢驗(yàn)，出示檢驗(yàn)報(bào)告(編號(hào)H2009-070)顯示主要沼氣指標(biāo)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>一般情況下沼氣甲垸含量為55%70%、二氧化碳含量為28%44%、硫化氫平均含量為0.034%，而本發(fā)明產(chǎn)生的甲烷濃度(73.54%)高于其最大范圍值(70%)，而硫化氫濃度(0.004%)卻遠(yuǎn)低于一般情況下沼氣硫化氫濃度(0.034%)，因此本發(fā)明產(chǎn)生的沼氣不但甲垸濃度高，而且硫化氫濃度很低，是比較清潔衛(wèi)生的生活能源。權(quán)利要求1、一種高效生產(chǎn)沼氣的方法，主要以城鎮(zhèn)生活垃圾以及農(nóng)村廢棄物為原料，其生產(chǎn)步驟如下(a)預(yù)處理將生活垃圾及廢棄物等放入發(fā)酵池?cái)?shù)天，初步腐化；(b)厭氧反應(yīng)將預(yù)處理后的發(fā)酵液體輸入到厭氧反應(yīng)器，產(chǎn)生沼氣；(c)脫硫處理沼氣通過脫硫裝置進(jìn)行脫硫后，輸送到灶具燃燒使用；(d)回收利用厭氧反應(yīng)器內(nèi)的部分料液重新輸入到發(fā)酵池，供預(yù)處理使用，沼氣污泥可直接從厭氧反應(yīng)器底部排出。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于灶具燃燒后產(chǎn)生的余熱也可回收利用來加熱厭氧反應(yīng)器。3、一種如權(quán)利要求1所述的高效生產(chǎn)沼氣方法的裝置，包括進(jìn)料口、出料口、發(fā)酵池(1)、厭氧反應(yīng)器(2)、脫硫裝置(9)和導(dǎo)氣管，厭氧反應(yīng)器安裝在地面上，其特征在于發(fā)酵池(1)和厭氧反應(yīng)器(2)是分開的，發(fā)酵池的出水管道(3)從出水口方向分別與厭氧反應(yīng)器的中部管道(4)、頂部管道(5)和底部管道(6)連通，管道上設(shè)置有管道開關(guān)(12、13、14、15、16)，抽水泵(7)設(shè)置在出水管道(3)上并且位于與厭氧反應(yīng)器的中部管道(4)、頂部管道(5)的連接點(diǎn)之間。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效沼氣制備裝置，其特征在于厭氧反應(yīng)器側(cè)壁設(shè)置有透明液位計(jì)(8)。5、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高效沼氣制備裝置，其特征在于灶具排氣口(10)通過管道與設(shè)置在厭氧反應(yīng)器底部的熱交換器(11)連通。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效沼氣制備裝置，其特征在于所述熱交換器可以是列管反應(yīng)器或板式反應(yīng)器。全文摘要一種高效生產(chǎn)沼氣的方法及其裝置，主要以城鎮(zhèn)生活垃圾以及農(nóng)村廢棄物為原料，將生活垃圾放入發(fā)酵池初步腐化，然后將預(yù)處理后的發(fā)酵液體輸入到厭氧反應(yīng)器發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣脫硫后輸送到灶具燃燒使用，厭氧反應(yīng)器內(nèi)的料液可重新輸入到發(fā)酵池；該沼氣制備裝置特點(diǎn)在于管道設(shè)計(jì)，發(fā)酵池的出水管道從出水口方向分別與厭氧反應(yīng)器的中部管道、頂部管道和底部管道連通，管道上設(shè)置有管道開關(guān)，可以根據(jù)需要通過打開或關(guān)閉管道開關(guān)來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器自動(dòng)沖洗、反應(yīng)器料液返流發(fā)酵池、自動(dòng)排水排污等功能，提高了反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷率和處理效率，具有清洗容易、排污方便，以及沼氣產(chǎn)氣效率高的優(yōu)點(diǎn)，并且產(chǎn)生的沼氣甲烷濃度高、硫化氫濃度極低，是良好的清潔能源。文檔編號(hào)C12P5/02GK101654688SQ200910114380公開日2010年2月24日申請日期2009年9月11日優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日發(fā)明者李瓊均申請人:李瓊均