本發(fā)明屬于沼氣發(fā)酵領(lǐng)域，尤其涉及一種沼氣厭氧發(fā)酵裝置和沼氣厭氧發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
沼氣的厭氧發(fā)酵是指有機(jī)物質(zhì)，如人畜家禽糞便、秸稈、雜草等，在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體的復(fù)雜的生物化學(xué)過程。
我們的畜禽養(yǎng)殖業(yè)非常發(fā)達(dá)，畜禽殖養(yǎng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的排泄的洗滌水，即糞便污水。這些糞便污水如不及時(shí)處理，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。將畜禽殖養(yǎng)產(chǎn)生的糞便污水進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣是畜禽殖養(yǎng)糞便污水便處理的一個(gè)重要研究方向。但由于畜禽殖養(yǎng)糞便污水本身的濃度較高，導(dǎo)致現(xiàn)有厭氧發(fā)酵裝置在處理畜禽殖養(yǎng)糞便污水時(shí)存在著能耗高和發(fā)酵效率低的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種沼氣厭氧發(fā)酵裝置和沼氣厭氧發(fā)酵方法，采用本發(fā)明提供的裝置進(jìn)行沼氣厭氧發(fā)酵時(shí)具有較高的發(fā)酵效率和較低的發(fā)酵能耗。
本發(fā)明提供了一種沼氣厭氧發(fā)酵裝置，包括：
基底層；
設(shè)置在基底層上的第一側(cè)壁，和覆蓋在第一側(cè)壁頂部的頂蓋；所述基底層、第一側(cè)壁和頂蓋圍成第一腔體；所述頂蓋上設(shè)置有第一排氣口；所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置上設(shè)置有進(jìn)料管，用于將糞便污水輸送到第一腔體中；
設(shè)置在基底層上且位于第一側(cè)壁外側(cè)的第二側(cè)壁，和覆蓋在第二側(cè)壁頂部的密封膜；所述基底層、第一側(cè)壁、頂蓋、第二側(cè)壁和密封膜圍成第二腔體；所述第二側(cè)壁上設(shè)置有第二排氣口和沼液溢流口；
和設(shè)置在第一腔體中的溢流機(jī)構(gòu)，用于將第一腔體的上層沼液輸送至第二腔體的底部。
優(yōu)選的，所述第一側(cè)壁上設(shè)置有排渣管，用于將第一腔體中的底渣排出發(fā)酵裝置。
優(yōu)選的，所述第二腔體中設(shè)置有三相分離器，用于回收第二腔體中的污泥。
優(yōu)選的，所述第一腔體和第二腔體的液體容積比大于1。
優(yōu)選的，所述第一腔體和第二腔體的液體容積比為(5～8)：1。
優(yōu)選的，所述密封膜包括兩個(gè)膜層，兩個(gè)膜層之間具有作為調(diào)壓空間的夾層。
本發(fā)明提供了一種沼氣厭氧發(fā)酵方法，包括以下步驟：
a)、將糞便污水輸送到上述技術(shù)方案所述的沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，得到沼氣和沼液；
b)、所述沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中，繼續(xù)厭氧發(fā)酵，得到沼氣。
優(yōu)選的，所述糞便污水的總固體濃度為6～8wt％。
優(yōu)選的，所述沼液的總固體濃度為2～3wt％。
優(yōu)選的，步驟a)中，所述糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期為15～25天。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種沼氣厭氧發(fā)酵裝置和沼氣厭氧發(fā)酵方法。本發(fā)明提供的發(fā)酵裝置包括：基底層；設(shè)置在基底層上的第一側(cè)壁，和覆蓋在第一側(cè)壁頂部的頂蓋；所述基底層、第一側(cè)壁和頂蓋圍成第一腔體；所述頂蓋上設(shè)置有第一排氣口；所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置上設(shè)置有進(jìn)料管，用于將糞便污水輸送到第一腔體中；設(shè)置在基底層上且位于第一側(cè)壁外側(cè)的第二側(cè)壁，和覆蓋在第二側(cè)壁頂部的密封膜；所述基底層、第一側(cè)壁、頂蓋、第二側(cè)壁和密封膜圍成第二腔體；所述第二側(cè)壁上設(shè)置有第二排氣口和沼液溢流口；和設(shè)置在第一腔體中的溢流機(jī)構(gòu)，用于將第一腔體的上層沼液輸送至第二腔體的底部。在本發(fā)明中，糞便污水通過進(jìn)料口進(jìn)入第一腔體，并在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，得到沼氣和沼液；其中，沼氣通過第一排氣口進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域；而上層沼液通過溢流機(jī)構(gòu)進(jìn)入第二腔體，并在第二腔體中進(jìn)行二次發(fā)酵；二次發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，二次發(fā)酵后的沼液通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。本發(fā)明提供的發(fā)酵裝置由兩個(gè)發(fā)酵腔體構(gòu)成，高TS(總固體)濃度的糞便污水先在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，之后發(fā)酵產(chǎn)生的低TS濃度沼液在第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵。由于糞便污水進(jìn)行了兩步發(fā)酵，提高了原料的發(fā)酵效率，同時(shí)發(fā)酵過程中第二腔體構(gòu)成了第一腔體的保溫屏障，降低了發(fā)酵過程中的熱量散失量，節(jié)約了發(fā)酵能耗。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的沼氣厭氧發(fā)酵裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提供了一種沼氣厭氧發(fā)酵裝置，包括：
基底層；
設(shè)置在基底層上的第一側(cè)壁，和覆蓋在第一側(cè)壁頂部的頂蓋；所述基底層、第一側(cè)壁和頂蓋圍成第一腔體；所述頂蓋上設(shè)置有第一排氣口；所述第一側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)料管，用于將糞便污水輸送到第一腔體中；
設(shè)置在基底層上且位于第一側(cè)壁外側(cè)的第二側(cè)壁，和覆蓋在第二側(cè)壁頂部的密封膜；所述基底層、第一側(cè)壁、頂蓋、第二側(cè)壁和密封膜圍成第二腔體；所述第二側(cè)壁上設(shè)置有第二排氣口和沼液溢流口；
和設(shè)置在第一腔體中的溢流機(jī)構(gòu)，用于將第一腔體的上層沼液輸送至第二腔體的底部。
參見圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的沼氣厭氧發(fā)酵裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖1中，1是基底層、2是第一側(cè)壁、3是頂蓋、4是第一腔體、5是第一排氣口、6是進(jìn)料管、7是第二側(cè)壁、8是密封膜、9是第二腔體、10是第二排氣口、11是沼液溢流口、12是溢流槽、13是溢流管、14是排渣管、15是三相分離器。
參加圖1，本發(fā)明提供的沼氣厭氧發(fā)酵裝置包括基底層1，基底層1上設(shè)置有第一側(cè)壁2，第一側(cè)壁2頂部覆蓋有頂蓋3。在本發(fā)明提供的有一個(gè)實(shí)施例中，第一側(cè)壁2的材料為保溫材料，即第一側(cè)壁2為第一保溫側(cè)壁。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，頂蓋3的材料為保溫材料，即頂蓋3為保溫頂蓋。在本發(fā)明中，基底層1、第一側(cè)壁2和頂蓋3圍成第一腔體4，用于進(jìn)行糞便污水的厭氧發(fā)酵。在本發(fā)明中，沼氣厭氧發(fā)酵裝置上設(shè)置有進(jìn)料管6，用于將糞便污水輸送到第一腔體中。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，沼氣厭氧發(fā)酵裝置上還設(shè)置有排渣管14，用于將第一腔體中的底渣排出發(fā)酵裝置。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第一腔體4的底面為圓形，底面的直徑為5000～25000mm。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第一側(cè)壁2的高度為5000～25000mm。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)料管6的出料端距離第一腔體底面的距離為200～800mm。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，排渣管14的進(jìn)料端位于進(jìn)料管6的出料端下方；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，排渣管14的進(jìn)料端距離第一腔體底面的距離為100～500mm。
在本發(fā)明中，基底層1上還設(shè)置有第二側(cè)壁7，第二側(cè)壁7位于第一側(cè)壁2的外側(cè)，第二側(cè)壁7頂部覆蓋有密封膜8。在本發(fā)明中，基底層1、第一側(cè)壁2、頂蓋3、第二側(cè)壁7和密封膜8圍成第二腔體9，用于糞便污水厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液進(jìn)行二次發(fā)酵。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第二側(cè)壁7的材料為保溫材料，即第二側(cè)壁7為第二保溫側(cè)壁。在本發(fā)明提供的第二側(cè)壁7與第一側(cè)壁2平行設(shè)置。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第二側(cè)壁7的高度與第一側(cè)壁2相同。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，密封膜8為聚氯乙烯膜。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，密封膜8包括兩個(gè)膜層，兩個(gè)膜層之間具有作為調(diào)壓空間的夾層，即構(gòu)成類似雙膜儲(chǔ)氣柜的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，第二側(cè)壁7上還設(shè)置有第二排氣10和沼液溢流口11。其中，第二排氣口10為所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置所生產(chǎn)出的沼氣的輸出口，沼液溢流口11為糞便污水經(jīng)過兩次發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液的外排口。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第二排氣口10和沼液溢流口11設(shè)置在第二側(cè)壁7盡量靠上的位置，第二排氣口10的位置處于沼液溢流口11的上方。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第二腔體9中設(shè)置有三相分離器15，用于回收第二腔體中的污泥。本發(fā)明對(duì)所述三相分離器的尺寸和結(jié)構(gòu)沒有特別限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于沼氣厭氧發(fā)酵裝置的三相分離器即可。
在本發(fā)明中，第一腔體4和第二腔體9通過溢流機(jī)構(gòu)向連通。所述溢流機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一腔體4中，用于將第一腔體4的上層沼液輸送至第二腔體9的底部。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，溢流機(jī)構(gòu)包括溢流槽12和溢流管13，其中溢流槽12設(shè)置在第一側(cè)壁2的內(nèi)側(cè)，溢流槽的底部通過溢流管13與第二腔體9的底部相連通，第一腔體4中的上層沼液依次經(jīng)過溢流槽12和溢流管13進(jìn)入第二腔體9的底部。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，溢流槽12設(shè)置在第一側(cè)壁2內(nèi)側(cè)盡量靠上的位置。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，第一腔體4和第二腔體9的液體容積比大于1；在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，第一腔體4和第二腔體9的液體容積比為(5～8)：1。
在本發(fā)明中，糞便污水通過進(jìn)料口進(jìn)入第一腔體，并在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，得到沼氣和沼液；其中，沼氣通過第一排氣口進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域；而上層沼液通過溢流機(jī)構(gòu)進(jìn)入第二腔體，并在第二腔體中進(jìn)行二次發(fā)酵；二次發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，二次發(fā)酵后的沼液通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
本發(fā)明提供的發(fā)酵裝置由兩個(gè)發(fā)酵腔體構(gòu)成，高TS(總固體)濃度的糞便污水先在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，之后發(fā)酵產(chǎn)生的低TS濃度沼液在第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵。由于糞便污水進(jìn)行了兩步發(fā)酵，提高了原料的發(fā)酵效率，同時(shí)發(fā)酵過程中第二腔體構(gòu)成了第一腔體的保溫屏障，降低了發(fā)酵過程中的熱量散失量，節(jié)約了發(fā)酵能耗。
本發(fā)明提供了一種沼氣厭氧發(fā)酵方法，包括以下步驟：
a)、將糞便污水輸送上述技術(shù)方案所述的沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，得到沼氣和沼液；
b)、所述沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，繼續(xù)厭氧發(fā)酵，得到沼氣。
在本發(fā)明提供的方法中，首先將糞便污水輸送到所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。其中，所述糞便污水是指居民日常生活和家禽飼養(yǎng)過程中排泄的洗滌水；所述糞便污水的總固體濃度優(yōu)選為6～8wt％。在本發(fā)明中，所述厭氧發(fā)酵的溫度優(yōu)選為20～50℃，更優(yōu)選為30～45℃；所述糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期優(yōu)選為15～25天。厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生沼氣和沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，沼液則后續(xù)會(huì)進(jìn)入第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵。在本發(fā)明中，所述沼液的總固體濃度優(yōu)選為2～3wt％。
在本發(fā)明中，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中，繼續(xù)厭氧發(fā)酵。在本發(fā)明中，所述繼續(xù)厭氧發(fā)酵的溫度優(yōu)選為15～30℃，更優(yōu)選為20～25℃；繼續(xù)厭氧發(fā)酵過程中，所述沼液在第二腔體中的發(fā)酵滯留期優(yōu)選為3～7天。繼續(xù)發(fā)酵過程中，產(chǎn)生沼氣和發(fā)酵后沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，發(fā)酵后沼液則通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
本發(fā)明提供的沼氣厭氧發(fā)酵方法采用特殊結(jié)構(gòu)的沼氣厭氧發(fā)酵裝置對(duì)糞便污水進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。該發(fā)酵裝置由兩個(gè)發(fā)酵腔體構(gòu)成，高TS(總固體)濃度的糞便污水先在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，之后發(fā)酵產(chǎn)生的低TS濃度沼液在第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵。由于糞便污水進(jìn)行了兩步發(fā)酵，提高了原料的發(fā)酵效率，同時(shí)發(fā)酵過程中第二腔體構(gòu)成了第一腔體的保溫屏障，降低了發(fā)酵過程中的熱量散失量，節(jié)約了發(fā)酵能耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二步發(fā)酵使得反應(yīng)罐池容產(chǎn)氣率提升5％；冬季使用，第一腔體熱損失是普通沒有第二腔體結(jié)構(gòu)反應(yīng)罐的27.4％，節(jié)約熱量非常明顯。
為更清楚起見，下面通過以下實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
1)沼氣厭氧發(fā)酵裝置
本實(shí)施例提供了一種如圖1結(jié)構(gòu)的沼氣厭氧發(fā)酵裝置，該裝置包括基底層1，基底層1上設(shè)置有第一側(cè)壁2，第一側(cè)壁2頂部覆蓋有頂蓋3；基底層1、第一側(cè)壁2和頂蓋3圍成第一腔體4；第一側(cè)壁2上設(shè)置有進(jìn)料管6和排渣管14。基底層1上還設(shè)置有第二側(cè)壁7，第二側(cè)壁7位于第一側(cè)壁2的外側(cè)，第二側(cè)壁7頂部覆蓋有兩層密封膜8，兩層密封膜8之間具有作為調(diào)壓空間的夾層，即構(gòu)成類似雙膜儲(chǔ)氣柜的結(jié)構(gòu)；基底層1、第一側(cè)壁2、頂蓋3、第二側(cè)壁7和內(nèi)側(cè)的密封膜8圍成第二腔體9；第二側(cè)壁7上還設(shè)置有第二排氣10和沼液溢流口11；第二腔體9中設(shè)置有三相分離器15。第一腔體4和第二腔體9通過溢流機(jī)構(gòu)向連通，所述溢流機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一腔體4中，溢流機(jī)構(gòu)包括溢流槽12和溢流管13，其中溢流槽12設(shè)置在第一側(cè)壁2的內(nèi)側(cè)，溢流槽的底部通過溢流管13與第二腔體9的底部相連通，第一腔體4中的上層沼液依次經(jīng)過溢流槽12和溢流管13進(jìn)入第二腔體9的底部。
上述結(jié)構(gòu)的沼氣厭氧發(fā)酵裝置中，第一側(cè)壁2、頂蓋3和第二側(cè)壁7均為保溫材料；第一腔體4的底面為圓形，底面的直徑為10400mm，第一側(cè)壁2的高度為11325mm；進(jìn)料管6的出料端距離第一腔體底面的距離為500mm，排渣管14的進(jìn)料端距離第一腔體底面的距離為300mm，第二排氣口10和沼液溢流口11設(shè)置在第二側(cè)壁7盡量靠上的位置，第二排氣口10的位置處于沼液溢流口11的上方；第一腔體4和第二腔體9的液體容積比為5：1。
在本發(fā)明中，糞便污水通過進(jìn)料口進(jìn)入第一腔體，并在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，得到沼氣和沼液；其中，沼氣通過第一排氣口進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域；而上層沼液通過溢流機(jī)構(gòu)進(jìn)入第二腔體，并在第二腔體中進(jìn)行二次發(fā)酵；二次發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，二次發(fā)酵后的沼液通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
2)沼氣厭氧發(fā)酵方法
使用1)中所述的裝置進(jìn)行沼氣厭氧發(fā)酵，具體過程為：
將總固體濃度為8wt％糞便污水輸送到所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。其中，所述厭氧發(fā)酵的溫度控制在35℃，所述糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期控制為20天。
厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生沼氣和沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵，所述沼液的共固體濃度約為2～3wt％。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中，繼續(xù)厭氧發(fā)酵。其中，第二腔體中沼液的溫度約為20℃，沼液在第二腔體中的發(fā)酵滯留期為糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期的1/5。
繼續(xù)發(fā)酵過程中，產(chǎn)生沼氣和發(fā)酵后沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，發(fā)酵后沼液則通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
對(duì)于TS濃度為8％的豬糞漿，經(jīng)過對(duì)比測(cè)試，原料漿降解率提高了5％以上。對(duì)于高寒地區(qū)1000m3反應(yīng)罐實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)試當(dāng)天室外溫度零下20℃，反應(yīng)罐內(nèi)部溫度為35℃，第二腔體溫度為20℃。用于彌補(bǔ)能量損失的燃煤消耗僅為原來燃煤消耗量的27％，甚至更低。
實(shí)施例2
1)上述結(jié)構(gòu)的沼氣厭氧發(fā)酵裝置中，第一側(cè)壁2、頂蓋3和第二側(cè)壁7均為保溫材料；第一腔體4的底面為圓形，底面的直徑為9500mm，第一側(cè)壁2的高度為10570mm；進(jìn)料管6的出料端距離第一腔體底面的距離為400mm，排渣管14的進(jìn)料端距離第一腔體底面的距離為250mm，第二排氣口10和沼液溢流口11設(shè)置在第二側(cè)壁7盡量靠上的位置，第二排氣口10的位置處于沼液溢流口11的上方；第一腔體4和第二腔體9的液體容積比為5：1。
在本發(fā)明中，糞便污水通過進(jìn)料口進(jìn)入第一腔體，并在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，得到沼氣和沼液；其中，沼氣通過第一排氣口進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域；而上層沼液通過溢流機(jī)構(gòu)進(jìn)入第二腔體，并在第二腔體中進(jìn)行二次發(fā)酵；二次發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，二次發(fā)酵后的沼液通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
2)沼氣厭氧發(fā)酵方法
使用1)中所述的裝置進(jìn)行沼氣厭氧發(fā)酵，具體過程為：
將總固體濃度為8wt％糞便污水輸送到所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。其中，所述厭氧發(fā)酵的溫度控制在35℃，所述糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期控制為20天。
厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生沼氣和沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵，所述沼液的總固體濃度約為2～3wt％。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中，繼續(xù)厭氧發(fā)酵。其中，第二腔體中沼液的溫度約為25℃，沼液在第二腔體中的發(fā)酵滯留期為糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期的1/5。
繼續(xù)發(fā)酵過程中，產(chǎn)生沼氣和發(fā)酵后沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，發(fā)酵后沼液則通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
對(duì)于TS濃度為8％的豬糞漿，經(jīng)過對(duì)比測(cè)試，原料漿降解率提高了6％以上。對(duì)于高寒地區(qū)700m3反應(yīng)罐實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)試當(dāng)天室外溫度零下25℃，反應(yīng)罐內(nèi)部溫度為35℃，第二腔體溫度為25℃。用于彌補(bǔ)能量損失的燃煤消耗僅為原來燃煤消耗量的16.7％，甚至更低。
實(shí)施例3
1)上述結(jié)構(gòu)的沼氣厭氧發(fā)酵裝置中，第一側(cè)壁2、頂蓋3和第二側(cè)壁7均為保溫材料；第一腔體4的底面為圓形，底面的直徑為9000mm，第一側(cè)壁2的高度為9060mm；進(jìn)料管6的出料端距離第一腔體底面的距離為500mm，排渣管14的進(jìn)料端距離第一腔體底面的距離為350mm，第二排氣口10和沼液溢流口11設(shè)置在第二側(cè)壁7盡量靠上的位置，第二排氣口10的位置處于沼液溢流口11的上方；第一腔體4和第二腔體9的液體容積比為5：1。
在本發(fā)明中，糞便污水通過進(jìn)料口進(jìn)入第一腔體，并在第一腔體中進(jìn)行發(fā)酵，得到沼氣和沼液；其中，沼氣通過第一排氣口進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域；而上層沼液通過溢流機(jī)構(gòu)進(jìn)入第二腔體，并在第二腔體中進(jìn)行二次發(fā)酵；二次發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入頂部密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，二次發(fā)酵后的沼液通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
2)沼氣厭氧發(fā)酵方法
使用1)中所述的裝置進(jìn)行沼氣厭氧發(fā)酵，具體過程為：
將總固體濃度為7wt％糞便污水輸送到所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第一腔體中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。其中，所述厭氧發(fā)酵的溫度控制在40℃，所述糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期控制為25天。
厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生沼氣和沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中繼續(xù)發(fā)酵，所述沼液的總固體濃度約為2～3wt％。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液通過設(shè)置在所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置中的溢流機(jī)構(gòu)輸送至所述沼氣厭氧發(fā)酵裝置的第二腔體中，繼續(xù)厭氧發(fā)酵。其中，第二腔體中沼液的溫度約為30℃，沼液在第二腔體中的發(fā)酵滯留期為糞便污水在第一腔體中的發(fā)酵滯留期的1/5。
繼續(xù)發(fā)酵過程中，產(chǎn)生沼氣和發(fā)酵后沼液，其中，沼氣進(jìn)入由密封膜構(gòu)成的儲(chǔ)氣區(qū)域，發(fā)酵后沼液則通過沼液溢流口排出沼氣厭氧發(fā)酵裝置。
對(duì)于TS濃度為7％的雞糞漿，經(jīng)過對(duì)比測(cè)試，原料漿降解率提高了5.5％以上。對(duì)于高寒地區(qū)700m3反應(yīng)罐實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)試當(dāng)天室外溫度零下19℃，反應(yīng)罐內(nèi)部溫度為40℃，第二腔體溫度為30℃。用于彌補(bǔ)能量損失的燃煤消耗僅為原來燃煤消耗量的16.9％，甚至更低。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。