一種小型高效多功能沼氣發(fā)酵裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于沼氣發(fā)酵技術領域，具體涉及一種小型高效多功能沼氣發(fā)酵裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國新農村建設的快速發(fā)展，日益嚴重的生活垃圾污染令人擔憂，生活垃圾和秸桿任意堆放，牲畜糞便隨處可見，生活污水直流地下，這些環(huán)境污染問題如果不盡快科學治理，將會嚴重影響社會主義新農村建設的進程。治理有機廢棄物常用的方法是厭氧發(fā)酵，該方法可以將有機廢棄物經厭氧發(fā)酵生成沼氣和沼渣液，從而變廢為寶。沼氣是一種可再生的新能源，沼渣液可以作為有機肥或生產有機復合肥的基質。目前厭氧發(fā)酵采用的常規(guī)裝置一般采用全混式發(fā)酵罐(CSTR)，當前利用該裝置所建沼氣工程所存在的問題是:晝夜和四季產氣不穩(wěn)定，容積產氣率低，尤其是在北方地區(qū)的晚秋、冬季和初春，發(fā)酵物料總固體含量(濃度)Ts ( 6%，甲烷菌群在常溫條件下繁殖速度慢，活性差，同時隨著攪拌以及出料，菌群大量流失，從而影響產氣的速率和產氣量，產氣率最大只能達到0.3?0.5m3/m3.d，降低了發(fā)酵裝置的容積有效利用率，加大了裝置的建造成本，性價比差，不利于使用和推廣。
[0003]為了大幅度提高發(fā)酵裝置的容積產氣率和產氣量，使之能夠保持在中溫條件下能夠達到產氣率多1.5m3/rn3.d，必須加強發(fā)酵物料的前期處理工作，做到“精料”(揮發(fā)性物料(VS)或直徑< 0.5mm的固體顆粒物)進入?yún)捬醢l(fā)酵罐，目前采取的措施比較單一、不完善，因此，效果不明顯，且造價較高。為了滿足“四度一比”條件(即在嚴格的厭氧環(huán)境和發(fā)酵微生物旺盛繁殖與活性條件下，確保適宜的恒定的發(fā)酵溫度t = 35°C?38°C，適宜的物料濃度Ts = 6%?8%，適宜的酸堿度PH = 7，適宜的均勻度(物料在發(fā)酵罐內分布均勻，需適度攪拌)，以及適宜的碳氮比C/N = 15?25)，必須采用綜合措施，全面提升技術含量，充分滿足其發(fā)酵的內因及外因條件，發(fā)揮設施的多功能性，降低建設成本，并且方便管理和維修，盡量做到組件裝配化，以利于工廠化生產縮短安裝時間和施工期。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種小型高效多功能沼氣發(fā)酵裝置及方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種小型高效多功能沼氣發(fā)酵裝置，其特征在于，它包括:一發(fā)酵罐，一密封連接在所述發(fā)酵罐頂部的頂蓋，一設置在所述頂蓋上的沼氣輸出管，一設置在所述發(fā)酵罐下部的進料管，一設置在所述發(fā)酵罐側壁上的出料管，一設置在所述發(fā)酵罐中心的沼氣管，一可轉動地套接在所述沼氣管上的套管，一位于所述發(fā)酵罐內且緊固套接在所述套管上的壓料板，多個緊固插設在所述壓料板上的插管，以及一設置在所述發(fā)酵罐外側的保溫裝置；其中，所述沼氣管的上端連接一沼氣壓縮機的輸出端，下端通過一支架固定支撐在所述發(fā)酵罐的底部；在位于所述發(fā)酵罐外部的所述套管上連接一旋轉驅動裝置。
[0006]所述保溫裝置包括包圍在所述發(fā)酵罐外側的空氣夾層和外保溫層，在所述空氣夾層內設置有一熱風管，所述熱風管的輸入端連接一熱風機；所述外保溫層采用彩鋼板或噴涂發(fā)泡聚氨酯板。
[0007]在所述插管的外周通過支架固定一生物膜，在每一所述插管的外表面也包覆一生物膜，所述生物膜采用錦綸布折疊4?6層制成。
[0008]在所述發(fā)酵罐內設置一列管式散熱器，所述列管式散熱器的進水端和出水端分別連接設置在所述發(fā)酵罐外部的燃氣鍋爐或熱電聯(lián)產機組內的余熱水的出水口和進水口。
[0009]所述進料管包括一水平連接在所述發(fā)酵罐下部的水平管和一連接在所述水平管中部的豎直管，所述豎直管的上端為進料口，在所述水平管的末端、豎直管上分別設置有控制閥。
[0010]所述壓料板為布滿扇形縫隙的縫隙板；在所述沼氣管的下端設置有一葉輪；在所述發(fā)酵罐的內側壁設置有一溫度測量裝置。
[0011]在所述空氣夾層內間隔設置多個豎直方向布置的支撐板，每一所述支撐板的兩邊分別與所述發(fā)酵罐的外壁、外保溫層的內壁緊固連接，在每一所述支撐板上由上至下開設多個圓孔。
[0012]一種沼氣發(fā)酵方法，包括以下步驟:1)將發(fā)酵物料稀釋到物料濃度Ts = 6%?8%，并預先加熱到40°C，然后通過進料管注入到發(fā)酵罐內；2)將發(fā)酵產生的沼氣一部分通過沼氣輸出管送入沼氣收集裝置，另一部分通過沼氣壓縮機和沼氣管噴入發(fā)酵罐底部，連同插管的轉動及壓料板的共同作用保證發(fā)酵罐內料液的攪拌均勻。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明在發(fā)酵罐的中心設置沼氣管，其外部固定有套管，套管通過壓料板緊固連接多個插管，套管可以帶動壓料板、插管轉動從而起到攪拌裝置的作用；另外插管上部伸出壓料板且斷面切口鋒利，有利于保證攪拌過程中料液頂部表面的懸浮物料不結殼，進而可以保證排料暢通有利于沼氣釋放，也可以提高物料的利用率。2、本發(fā)明在發(fā)酵罐外設置一空氣夾層和一外保溫層，有利于保證發(fā)酵罐內的溫度恒定處于適宜的溫度下，使沼氣產出穩(wěn)定，提高容積產氣率，相比于傳統(tǒng)全混發(fā)酵裝置能夠顯著降低能耗、節(jié)約能源。3、本發(fā)明的壓料板采用布滿縫隙的縫隙板，可以起到緩解懸浮物料結殼的作用，能夠提高懸浮物的降解速率，且有利于沼氣的釋放。4、本發(fā)明在插管的外周設置有生物膜，同時在插管的表面包覆有生物膜，有利于截留和富集菌種，防止排料時菌種流失，提高菌群的附著和繁生能力及活性，同時死亡的菌體極易剝落，不影響新生菌群的附著與繁殖。5、本發(fā)明結構緊湊、安裝便捷、能耗低、成本低、溫度恒定、攪拌均勻，能保證發(fā)酵罐的厭氧環(huán)境，集多功能于一體的。本發(fā)明可廣泛用于小型沼氣發(fā)酵過程中。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0017]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提出了一種小型高效多功能沼氣發(fā)酵裝置，它包括一發(fā)酵罐1，在發(fā)酵罐I的頂部密封連接一頂蓋2，在頂蓋2上設置一沼氣輸出管3。在發(fā)酵罐I下部設置一用于填入料液的進料管4，在靠近頂蓋2的發(fā)酵罐I側壁上設置一用于輸出沼渣液的出料管5。在發(fā)酵罐I的中心設置一沼氣管7，在沼氣管7的外部可轉動地套接一套管6，套管6的上端穿出頂蓋2且與頂蓋2可轉動密封連接以保證發(fā)酵罐I的密封性。沼氣管的上端連接一沼氣壓縮機(圖中未示出)的輸出端，下端通過一支架8固定支撐在發(fā)酵罐I的底部，沼氣管7的作用是將沼氣導入發(fā)酵罐I用于料液的攪拌。在位于發(fā)酵罐I內部的套管6上緊固套接一壓料板9，在壓料板9上固定連接多個豎直布置的插管10。位于發(fā)酵罐I外部的套管6可連接一旋轉驅動裝置(圖中未示出)，在旋轉驅動裝置的驅動下套管6可帶動壓料板9和插管10轉動，對料液起到攪拌的作用，另一方面在攪拌過程中插管10上端通常高于料液面，可以緩解漂浮物料的結殼，有利于提高懸浮物料的降解速度以及沼氣的排放。在發(fā)酵罐I的外側設置有一保溫裝置11，以保證發(fā)酵罐I內的料液處于恒定適宜的溫度下，從而節(jié)約能耗。
[0018]上述實施例中，保溫裝置11包括包圍在發(fā)酵罐I外側的空氣夾層12和外保溫層13，在空氣夾層12內設置有一熱風管14，熱風管14的輸入端連接一熱風機(圖中未示出)；外保溫層13可采用彩鋼板或噴涂發(fā)泡聚氨酯板。
[0019]上述實施例中，可以發(fā)酵罐I內設置