專利名稱：一種沼氣池及沼氣生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沼氣池和沼氣的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
沼氣產(chǎn)業(yè)在中國已經(jīng)發(fā)展了幾十年，不僅可以對糞便等廢棄物進(jìn)行無害化處理，產(chǎn)生的 沼氣還可用于供暖、照明、炊事。目前沼氣池運(yùn)行過程中存在的主要問題是
1、 沼氣池堵塞的問題，包括上部結(jié)殼和底部泥沙沉積兩種現(xiàn)象。特別是上部結(jié)殼問題
?，F(xiàn)有的沼氣池發(fā)酵原料主要是動物糞便、秸稈、農(nóng)作物加工下腳料等，常常含有大量的比 重小于沼液的植物纖維，上浮的纖維性物質(zhì)無法在沼液中分解發(fā)酵，會越積越厚，最終堵塞 沼氣池，或者進(jìn)行大出渣或報(bào)廢，操作和使用十分不便，絕大多數(shù)沼氣池都存在這類問題。
2、 沼氣池在低溫天氣中的保溫問題。沼氣池在氣溫低于15'C時(shí)幾乎就不產(chǎn)氣了。特別
是北方地區(qū)氣溫低，低溫時(shí)間長，嚴(yán)重影響沼氣池的運(yùn)行。
這兩個(gè)問題是制約沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重障礙。目前關(guān)于破殼問題的解決方式主要是采用 機(jī)械攪拌或類似的機(jī)械擾動的方式防止結(jié)殼或破殼，這類方法設(shè)計(jì)制造的沼氣池結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 耗能大、設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)難。關(guān)于低溫條件下沼氣池保溫增溫的方法，目前的方法幾乎都是在 沼氣池外部增加保溫層，在保溫層內(nèi)或沼氣池內(nèi)用導(dǎo)熱裝置給沼氣池增溫、保溫。增溫和保 溫的熱能來源主要沼氣燃燒后的供熱、太陽能、電加熱、某些設(shè)施的余熱或其它如煤、木材 、秸稈等燃燒供熱。這些方式本身耗能較大，建造和運(yùn)行成本都比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種防止結(jié)殼堵塞、易維護(hù)保養(yǎng)、無需消耗外源能源 進(jìn)行保溫增溫、產(chǎn)氣效率高的新型沼氣池和沼氣生產(chǎn)方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下 一種沼氣池，包括發(fā)酵池和預(yù)分解池，發(fā)酵 池是密封的，而預(yù)分解池與外部大氣環(huán)境相通。所述預(yù)分解池具有原料液出口，所述原料液 出口與發(fā)酵池相通。預(yù)分解池用于放置生產(chǎn)沼氣的有機(jī)原料，使有機(jī)原料初步分解。富含有 機(jī)成分的液態(tài)分解產(chǎn)物、微生物代謝產(chǎn)物和/或次生產(chǎn)物從原料液出口進(jìn)入發(fā)酵池，在發(fā)酵 池內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生沼氣；大顆粒的固態(tài)原料殘留在預(yù)分解池內(nèi)。所述原料液出口處設(shè)有過濾裝置。所述過濾裝置為孔徑不同的兩層篩網(wǎng)，其中孔徑較小 的篩網(wǎng)靠近原料液出口。原料液經(jīng)篩網(wǎng)的分級過濾進(jìn)入發(fā)酵池，而大顆粒的固態(tài)原料或沙石 被篩網(wǎng)阻隔不能進(jìn)入發(fā)酵池。沙石不進(jìn)入沼氣池中的原因是最后一道濾網(wǎng)離地面有一定的距 離，是靠底部的濾框架隔離，沙石沉淀在地面至濾網(wǎng)底端的高度內(nèi)，因此不能進(jìn)入沼氣發(fā)酵 池，沙石可通過人工或機(jī)械清理掉。
所述預(yù)分解池位于發(fā)酵池的頂端，預(yù)分解池的底部將發(fā)酵池完全覆蓋，將發(fā)酵池與外界 環(huán)境隔離。預(yù)分解池對發(fā)酵池能起到保溫、增溫作用，使發(fā)酵池免受外界環(huán)境溫度的影響， 在較低溫度下也可正常工作。所述預(yù)分解池的底面為一斜面，原料液出口所在的一側(cè)偏低， 以便分解液向原料液出口方向流動。所述發(fā)酵池和預(yù)分解池的周圍均設(shè)有保溫層。作為另一 種改進(jìn)措施，所述預(yù)分解池環(huán)繞發(fā)酵池的周圍，將發(fā)酵池包覆于其中。這樣能達(dá)到更好的保 溫、增溫效果。
本發(fā)明還包括一種沼氣生產(chǎn)方法，將沼氣池分為預(yù)分解池和發(fā)酵池兩個(gè)部分，沼氣生產(chǎn) 包括如下步驟
步驟一、使生產(chǎn)沼氣的原料在預(yù)分解池中進(jìn)行預(yù)分解，分解為液態(tài)的原料液和固態(tài)殘?jiān)?步驟二、將原料液集中到發(fā)酵池，使原料液在發(fā)酵池中發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。
所述發(fā)酵池是密封的，而預(yù)分解池與外部大氣環(huán)境相通。因?yàn)榧淄榫枰谕耆珔捬醯?條件下才能產(chǎn)沼氣，因此在預(yù)分解池中處于富氧或低氧狀態(tài)下的原料會分解為原料液，便于 甲烷菌的利用，但并不會直接產(chǎn)生甲烷。分解產(chǎn)生的原料液進(jìn)入密封的發(fā)酵池后，在厭氧條 件下發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
所述預(yù)分解池內(nèi)堆放生產(chǎn)沼氣的原料，原料的堆放厚度為50 — 1000厘米，最適厚度在80 一250厘米。這樣的厚度有利于原料的發(fā)酵分解，也能對發(fā)酵池起到較好的保溫、增溫效果 。在夏天天氣較熱的情況下堆層可以薄些，而在天氣較冷的天氣條件下如冬天，如果堆層太 薄發(fā)酵產(chǎn)生的熱很容易散發(fā)到冷空氣中，堆層本身的溫度也不會高，就無法達(dá)到保溫、增溫 的效果了，因此在冷天需要增加堆層的厚度，讓表層的原料層成為保溫層以免原料發(fā)酵產(chǎn)生 的熱量散失掉。
根據(jù)沼氣池甲烷菌產(chǎn)氣條件的變化適時(shí)用沼液或水淋洗、浸提有機(jī)原料發(fā)酵層，促進(jìn)原 料的預(yù)分解。為達(dá)到更好的效果，可使用沼液或水多次循環(huán)淋洗、浸提原料。必要時(shí)，向浸 提原料的水或沼液中加入調(diào)整酸堿度、C/N比的物質(zhì)，以及促進(jìn)原料分解的微生物菌群。調(diào)整酸堿度的物質(zhì)有鹽酸、醋酸、生石灰、燒堿等；調(diào)整C/N比的物質(zhì)有淀粉、糖類、蛋白質(zhì) 、尿素、氨水等；促進(jìn)原料分解的微生物菌群有酵母菌、根霉菌、米霉菌、芽孢桿菌、鬼傘 菌、纖維單胞菌等。這樣可使預(yù)分解池中的原料充分降解，營養(yǎng)成分被充分利用。
進(jìn)一步，將預(yù)分解池分解生物質(zhì)原料所產(chǎn)生的熱能用于發(fā)酵池的保溫和增溫。對發(fā)酵池 的保溫和增溫可分別或同時(shí)通過如下兩種途徑實(shí)現(xiàn)使預(yù)分解池覆蓋在沼氣池的周圍、或利 用液體熱傳導(dǎo)介質(zhì)將預(yù)分解池中的熱能傳導(dǎo)到發(fā)酵池。
本發(fā)明的有益效果是1)在預(yù)分解池中原料經(jīng)初步分解，實(shí)現(xiàn)固液分離，由于過濾裝 置的阻隔，沙石和能造成結(jié)殼的纖維性物質(zhì)不會進(jìn)入沼氣池中，杜絕了結(jié)殼和沙石堵塞的問 題，因此無需攪拌破殼。2)在預(yù)分解池中，有機(jī)原料可進(jìn)行多次微生物分解發(fā)酵，降解程 度高，廢渣產(chǎn)生少。有機(jī)原料預(yù)分解后，其分解產(chǎn)物、微生物代謝產(chǎn)物、次生代謝產(chǎn)物等更 利于沼氣池中甲烷發(fā)酵菌群的發(fā)酵產(chǎn)氣。3)由于預(yù)分解池設(shè)置于發(fā)酵池上部或/和周圍，發(fā) 酵池的增溫、保溫主要依靠預(yù)分解池內(nèi)有機(jī)原料分解產(chǎn)生的生物熱能。無需另設(shè)加熱裝置消 耗其它能源以增溫、保溫。4)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，維護(hù)保養(yǎng)方便。


圖l為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下
1、發(fā)酵池，2、預(yù)分解池，3、原料液出口， 4、沼氣液出口， 5、沼氣出口， 6、粗篩網(wǎng) ，7、細(xì)篩網(wǎng)，8、保溫層。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于 限定本發(fā)明的范圍。
圖l所示為本發(fā)明實(shí)施例的沼氣池。其中，發(fā)酵池1為一個(gè)半徑3米、容積100立方米的水 壓式圓形池體，發(fā)酵池l具有原料液進(jìn)口、沼氣液出口4、以及沼氣出口5。發(fā)酵池l正上方是 一個(gè)10米X10米的固態(tài)原料預(yù)分解池2，預(yù)分解池2的底部將發(fā)酵池1完全覆蓋，使發(fā)酵池l與 外界環(huán)境隔離，預(yù)分解池2的底部可與發(fā)酵池1進(jìn)行熱交換，對發(fā)酵池l起到保溫、增溫作用 。預(yù)分解池2底部設(shè)有原料液出口3，預(yù)分解池2的原料液出口3與發(fā)酵池1的原料液進(jìn)口相通 。預(yù)分解池2具有硬化、防滲的底面。預(yù)分解池2的底面為一斜面，斜面的傾斜度為5度左右 ，原料液出口3所在的一側(cè)偏低，便于分解液向原料液出口3方向流動。原料液出口3前方設(shè)有兩道孔徑不同的篩網(wǎng)6、 7，其目數(shù)分別為2目和20目，其中孔徑較小的20目篩網(wǎng)7靠近原料 液出口3，其底部離地20厘米，以免沙石進(jìn)入發(fā)酵池l。發(fā)酵池l的四周和底部、以及預(yù)分解 池2的四周設(shè)有15厘米厚的中空保溫層8。發(fā)酵池l的原料液進(jìn)口和沼氣液出口4處均設(shè)一個(gè)可 移動式保溫箱。
作為另一種實(shí)施方式，預(yù)分解池2環(huán)繞在發(fā)酵池1的周圍，將發(fā)酵池l包覆于其中，使發(fā) 酵池l與外界環(huán)境隔離，預(yù)分解池2與發(fā)酵池1可進(jìn)行熱交換。預(yù)分解池2環(huán)繞在發(fā)酵池1的周 圍，能發(fā)揮更好的保溫、增溫作用。
在發(fā)酵池l的頂端或周邊可建造一個(gè)或多個(gè)可堆放有機(jī)原料的預(yù)分解池2， 一個(gè)預(yù)分解池 2也可以給一個(gè)或多個(gè)發(fā)酵池1供料， 一個(gè)發(fā)酵池1也可以與一個(gè)或多個(gè)預(yù)分解池2聯(lián)用。預(yù)分 解池適用于任何方式建造的沼氣池，最好是地下式或半地下式的沼氣池。
本發(fā)明所述的沼氣生產(chǎn)方法是利用上述沼氣池來實(shí)現(xiàn)的。
沼氣池工作時(shí)，先將用于生產(chǎn)沼氣的有機(jī)原料堆放在預(yù)分解池2中，使原料在預(yù)分解池2 中進(jìn)行預(yù)分解。根據(jù)物料的不同選用不同的微生物菌群，采用相應(yīng)的發(fā)酵條件如溫度、通氣 度等，使有機(jī)原料初步分解、發(fā)酵，生成液態(tài)的原料液和固態(tài)殘?jiān)?。原料液?jīng)預(yù)分解池2的 過濾篩網(wǎng)6、 7流入發(fā)酵池1，在發(fā)酵池l內(nèi)進(jìn)一步發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣。通過固液分離和兩層過濾 篩網(wǎng)6、 7的分級過濾，沙石和植物纖維都不能進(jìn)入發(fā)酵池l中，可產(chǎn)生結(jié)殼的固態(tài)物料不直 接進(jìn)入發(fā)酵池l中就不需機(jī)械攪拌，這樣也就不需在池中加裝攪拌裝置。預(yù)分解池2中的固態(tài) 殘?jiān)啥ㄆ谇謇?。過濾篩網(wǎng)6、 7表面的植物纖維性堵塞，可采用微生物分解的方式自動清除 ，也可用物理、化學(xué)的方法清理。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，預(yù)分解池2中有機(jī)原料的堆放厚度可在50 — 1000厘米，最適厚度在 80 — 250厘米。實(shí)際運(yùn)行時(shí)一般控制在150厘米左右。原料的預(yù)分解可直接利用有機(jī)原料中自 身含有的天然分解菌群，也可人為添加可分解有機(jī)原料的微生物菌群。根據(jù)沼氣池甲烷菌產(chǎn) 氣條件的變化適時(shí)用沼液或水淋洗、浸提預(yù)分解池2中的有機(jī)原料發(fā)酵層，促進(jìn)原料的預(yù)分 解。必要時(shí)，向浸提原料的水或沼液中加入調(diào)整酸堿度、C/N比的物質(zhì)，以及促進(jìn)原料分解 的微生物菌群。調(diào)整酸堿度的物質(zhì)有鹽酸、醋酸、生石灰、燒堿等；調(diào)整C/N比的物質(zhì)有淀 粉、糖類、蛋白質(zhì)、尿素、氨水等；促進(jìn)原料分解的微生物菌群有酵母菌、根霉菌、米霉菌 、芽孢桿菌、鬼傘菌、纖維單胞菌等。預(yù)分解后的小顆粒有機(jī)固態(tài)原料、營養(yǎng)成分溶于水中 ，經(jīng)分級過濾后流入發(fā)酵池l。為達(dá)到更好的效果，可使沼液或水多次循環(huán)浸提原料。用沼 液或水浸提原料，既可增加發(fā)酵池中甲烷菌發(fā)酵所需的營養(yǎng)成分，又可以給沼氣液增溫，還 可以降低預(yù)分解池中有機(jī)原料發(fā)酵層中過高的溫度，促進(jìn)有機(jī)原料的再次分解發(fā)酵。通過比較充分的預(yù)分解后，這些分解產(chǎn)物更利于發(fā)酵池中產(chǎn)甲烷菌群的發(fā)酵產(chǎn)氣。
在上述過程中，預(yù)分解池2中生物質(zhì)原料分解所產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)酵池1的保溫和增溫 。使預(yù)分解池2覆蓋在發(fā)酵池1的頂端、或環(huán)繞在發(fā)酵池l的周圍，從而預(yù)分解池2中的有機(jī)原 料層既可對發(fā)酵池l起到保溫作用，同時(shí)其發(fā)酵產(chǎn)生的熱量直接傳到發(fā)酵池l，可增加發(fā)酵池 l內(nèi)的溫度。另外，用沼液或水浸提原料，浸提液流入發(fā)酵池l，也可以將預(yù)分解池2中的熱 能傳導(dǎo)到發(fā)酵池l。因此無需再另行安裝加熱裝置。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之 內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種沼氣池，包括密封的發(fā)酵池(1)，其特征在于，還包括預(yù)分解池(2)；所述預(yù)分解池(2)具有原料液出口(3)，所述原料液出口(3)與發(fā)酵池(1)相通。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沼氣池，其特征在于，所述原料液出口 (3 )處設(shè)有過濾裝置(6、 7)。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沼氣池，其特征在于，所述預(yù)分解池(2) 覆蓋在發(fā)酵池(1)的頂端、或環(huán)繞在發(fā)酵池(1)的周圍。
4 一種沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于，將沼氣池分為預(yù)分解池和發(fā)酵 池兩個(gè)部分，沼氣生產(chǎn)包括如下步驟步驟一、使生產(chǎn)沼氣的原料在預(yù)分解池中進(jìn)行預(yù)分解，分解為液態(tài)的原料液和固態(tài)殘?jiān)徊襟E二、將原料液集中到發(fā)酵池，使原料液在發(fā)酵池中發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于，預(yù)分解池中， 原料的堆放厚度為50 — 1000厘米。
6 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于，在原料預(yù)分解 階段，用水或沼液浸提原料，促進(jìn)原料的預(yù)分解。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于，向浸提原料的 水或沼液中加入調(diào)整酸堿度、C/N比的物質(zhì)，以及促進(jìn)原料分解的微生物菌群。
8 根據(jù)權(quán)利要求6所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于，使用沼液或水 多次循環(huán)浸提原料。
9 根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于， 使預(yù)分解池中原料分解所產(chǎn)生的熱能用于發(fā)酵池的保溫和增溫。
10 根據(jù)權(quán)利要求9所述的沼氣生產(chǎn)方法，其特征在于，使預(yù)分解池 覆蓋在發(fā)酵池的周圍、或利用液體熱傳導(dǎo)介質(zhì)將預(yù)分解池中的熱能傳導(dǎo)到發(fā)酵池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沼氣池和沼氣的生產(chǎn)方法。該沼氣池包括發(fā)酵池(1)和預(yù)分解池(2)，所述預(yù)分解池(2)與發(fā)酵池(1)連通。沼氣的生產(chǎn)方法是，首先使有機(jī)原料在預(yù)分解池(2)中初步分解，產(chǎn)生的原料液流入發(fā)酵池(1)中發(fā)酵產(chǎn)氣，固態(tài)殘?jiān)粼陬A(yù)分解池(2)中。因此發(fā)酵池(1)中不會產(chǎn)生結(jié)殼現(xiàn)象。預(yù)分解池(2)位于發(fā)酵池(1)上部或環(huán)繞在發(fā)酵池(1)周圍，對發(fā)酵池(1)起到保溫、增溫作用。沼氣池在氣溫較低時(shí)也能正常工作，無需另外安裝加熱裝置。
文檔編號C12M1/02GK101575564SQ20091030360
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者鍵 劉 申請人:鍵 劉