专利名称：寒冷地区规模化干法沼气制取系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境保护与可再生能源领域，特别涉及一种关于寒冷地区 规模化畜禽养殖场粪便和农作物秸秆等农业固体有机废弃物无害化处理的沼气 干法厌氧发酵装置及系统。
背景技术：
我国是一个农业大国，农业生产中产生的废弃物种类繁多，数量巨大，但 是只有其中的一小部分得到有效利用，农业资源被严重破坏和浪费的情况十分 严重。这些废弃物既是宝贵资源，又是严重污染源，若不经妥善处理排入环境， 将会造成环境污染、自然生态恶化。充分有效地利用农业废弃物，不仅对合理 利用农业生产与生活资源、减少环境污染、改善农村生态环境具有十分重要的 意义，而且在世界能源日益枯竭、人均占有量日渐减少的情况下、农业固体废 弃物作为一种能源，它的综合利用及其资源化方面的研究也将对人类的生存产 生重大影响。因此，农业废弃物的无害化处理及资源化利用问题，就成为当今 农业与农村持续发展中的一个重要课题。
利用现有的固体废弃物好氧堆肥技术，可以使部分农业固体废弃物转化为 有机肥料。但传统的有机肥集造、利用方式已经不能够适应现代农业发展的需 要。利用现有的湿法沼气厌氧发酵技术处理高浓度固体有机废弃物，需要添加 大量的水，因此，冬季耗能大，处理效率低，运行和后处理成本高。如何采用 恰当的技术路线和方案，以现代农业工程技术手段大规模地利用和转化农业固 体有机废弃物资源，变废为宝，是我国当前迫切需要解决的问题之一。
干法厌氧发酵不需要向物料中添加稀释水，通过应用新型生物反应器和与 之相配套的厌氧发酵工艺，可以在增加产气量、提高运行负荷、简化后处理工 序、降低生产成本的条件下，获得优质的沼气能源和优质的沼肥，并且不会对 环境产生二次污染。可广泛应用于畜禽粪便、农作物秸秆、食品加工废弃物、 发酵工业加工废弃物和生活垃圾等农业固体废弃物的处理。可以预见干法厌氧 发酵将在我国生态家园和社会主义新农村的建设上发挥重要的作用，并促进我 国沼气发电以及生物质产业的大力发展，拓展新一代生物质能技术领域，在我国的循环经济建设、清洁生产和和谐社会的建设上发挥重要作用。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中干法沼气发酵装置进 出料难，发酵原料传热传质不均匀，沼气发酵越冬生产的温度保障等问题。提 供一种适于北方寒冷地区的无害化处理畜禽养殖粪便及农作物秸秆等农业固体 有机废弃物的规模化干法沼气制取系统。
本实用新型是这样设计的-
一种寒冷地区规模化干法沼气制取系统，其特征是主要由沼气发酵槽、 双层膜日光温室、沼气锅炉、热空气回流管、太阳能集热装置、搅拌车构成； 所述沼气发酵槽包括槽体、橡胶密封膜、压膜网框和气涨管，其中橡胶密封膜 覆盖于槽体顶面与侧面敞口处，橡胶密封膜上面装有压膜网框；所述沼气发酵 槽的外部设置有双层膜日光温室，底部设置有加热管，加热管分别与沼气锅炉 和太阳能集热装置连接；所述沼气发酵槽上部靠近双层膜日光温室顶部设有热 空气回流管；所述沼气发酵槽的槽体上设置有搅拌车；所述沼气发酵槽的槽体 上设有闭合的C型槽，C型槽内压入橡胶密封膜和气涨管；所述的沼气发酵槽的 槽体两侧墙上设有导轨，发酵槽前设有换轨车；所述的沼气发酵槽的槽体一侧 设置有出气管；所述沼气发酵槽的槽体采用三面围墙一面敞开的形状，顶面与 一侧面敞开。
本发明的有益效果是采用上述设计的寒冷地区规模化干法沼气制取系统， 沼气发酵槽的槽体采用三面围墙一面敞开的形状，顶面与一侧面敞开，机动车 和搅拌车可以进入，进出料与搅拌混合发酵原料特别方便。沼气发酵槽的槽体 两侧墙上设有导轨，搅拌车可以在导轨上行走，搅拌混合发酵原料，从而解决 发酵原料传热传质不均匀的问题。沼气发酵槽通过双层膜日光温室、沼气锅炉 加热、太阳能集热装置集热以及热空气强制通风共同作用来提高沼气发酵原料 的温度，可以很好地保证寒冷地区冬季正常生产沼气。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是本实用新型的结构示意图
4图l中l.沼气锅炉，2.C型槽，3.气涨管，4.太阳能集热装置，5.热空 气回流管，6.压膜网框，7.橡胶密封膜，8.双层膜日光温室，9.换轨车，10. 导轨，ll.搅拌车，12.槽体，13.加热管，14.出气管。
具体实施方式
如
图1所示，该寒冷地区规模化干法沼气制取系统主要由沼气发酵槽、双 层膜日光温室8、沼气锅炉l、热空气回流管5、太阳能集热装置4、搅拌车ll 构成，其中沼气发酵槽包括槽体12、橡胶密封膜7、压膜网框6和气涨管3。以 沼气发酵槽内总容积的80%为每次进料量，发酵原料为猪粪和秸秆，取鲜猪粪 体积为每次进料量的1/3，干秸秆铡切成10 15mm的秸秆段，体积为每次进料 量的1/3装入沼气发酵槽内，用搅拌车11搅拌均匀，进行耗氧处理7天，每天 搅拌2次，温度可达到65 70°C，然后加入30%左右接种物搅拌均匀，此时温 度降为35。C左右，将搅拌车11沿着导轨10退到换轨车9上，换轨车9可以将 搅拌车11送给各个发酵槽。将橡胶密封膜7覆盖在槽体敞口处，并将橡胶密封 膜7和气涨管3压入C型槽2内，压上压膜网框6，用快速压紧装置压紧，给气 涨管充气，使橡胶密封膜7密封覆盖槽体12，进行干法厌氧发酵生产沼气，此 过程大约30天左右。沼气发酵槽的外部设置有双层膜日光温室8，双层膜日光 温室8可有效的将太阳短波吸收到双层膜日光温室内，提高温室内的温度，同 时，双层膜的空气夹层具有很好的保温作用。沼气发酵槽底部设置有加热管13， 加热管分别与沼气锅炉1和太阳能集热装置4连接，用来提高发酵原料的发酵 温度。沼气发酵槽上部靠近双层膜日光温室8顶部设有热空气回流管5，热空气 回流管5与风机联接，可以将棚内上部空间的热空气强制通风到发酵槽底部， 提高发酵原料的发酵温度。沼气发酵槽通过双层膜日光温室8、沼气锅炉l、太 阳能集热装置4以及热空气强制通风共同作用来提高沼气发酵原料的温度，保 证寒冷地区冬季正常生产沼气。沼气发酵槽内产生的沼气经出气管14由空压机 抽出，经过脱水、脱硫成为清洁燃料。厌氧发酵后的残留物一部分做为接种物， 用于厌氧发酵，其余部分通过简单好氧处理成为优质绿色有机肥，或者经过加 工处理作为商品肥出售。
环境效益
推广利用沼气干法厌氧发酵技术，可以有效地处理畜禽粪便、农作物秸秆和城市垃圾等固体可发酵有机废弃物，消除畜禽粪便、农作物秸秆和城市垃圾 等固体可发酵有机废弃物对地表水、地下水、大气环境污染以及微生物污染， 提高农村及城市环境质量，环境效益巨大。 经济效益
以年养牛400头的养牛场为例，年产鲜牛粪约1000t，需建设一套反应体积
为330m3的干法厌氧发酵装置，年处理鲜牛粪1000t，同时可处理农作物秸秆 200t，年生产沼气9. 8万r^,生产沼肥1080t。投入成本约120万元。
(1) 产出效益
1) 根据工艺要求，每个发酵周期为40d，其中厌氧发酵为30d，年产沼气 1. 1 m7(m3 d) X330 m3X (360/40X30) d二9. 8万m3，每立方米沼气售价为1. 2 元，效益二1.2X9. 8万元=11.76万元。
2) 年产沼肥0.9X (1000+200) t=1080t，每吨沼肥售价500元，效益=500 X 1080/10000万元=54万元。
以上两项合计收益=11.76+54 =65. 76万元。
(2) 运行成本
1) 投料成本所投料为牛粪与秸秆，牛粪价格为50元/t，秸秆经加工 后价格为200元/t，投料年成本二 (50X1000/10000+200X200/10000)万元二9 万元。
2) 用电成本年用电成本约为l万元。
3) 管理费用日常管理人工费平均每年l万元。
4) 维修费这里的维修费用是指维修材料、零件费用，平均每年0.5万元。
5) 其它费用运输费及不可预见费用2万元。
以上五项合计成本二9+1+1+0. 5+2=13. 5万元。 (3)沼气工程年利润=65.76-13.5=52.26万元。
权利要求1、一种寒冷地区规模化干法沼气制取系统，其特征是主要由沼气发酵槽、双层膜日光温室(8)、沼气锅炉(1)、热空气回流管(5)、太阳能集热装置(4)、搅拌车(11)构成；所述沼气发酵槽包括槽体(12)、橡胶密封膜(7)、压膜网框(6)和气涨管(3)，其中橡胶密封膜(7)覆盖于槽体顶面与侧面敞口处，橡胶密封膜上面装有压膜网框(6)；所述沼气发酵槽的外部设置有双层膜日光温室(8)，底部设置有加热管(13)，加热管分别与沼气锅炉(1)和太阳能集热装置(4)连接；所述沼气发酵槽上部靠近双层膜日光温室(7)顶部设有热空气回流管(5)；所述沼气发酵槽的槽体(12)上设置有搅拌车(11)。
2、 根据权利要求1所述的寒冷地区规模化干法沼气制取系统，其特征是所述 沼气发酵槽的槽体(12)上设有闭合的C型槽(2)， C型槽内压入橡胶密封膜(7)和气涨管。
3、 根据权利要求1所述的寒冷地区规模化干法沼气制取系统，其特征是所述 的沼气发酵槽的槽体两侧墙上设有导轨(10)，发酵槽前设有换轨车(9)。
4、 根据权利要求1所述的寒冷地区规模化干法沼气制取系统，其特征是所述 的沼气发酵槽的槽体一侧设置有出气管(14)。
5、 根据权利要求l、 2、 3或4所述的寒冷地区规模化干法沼气制取系统，其特 征是所述沼气发酵槽的槽体(12)采用三面围墙一面敞开的形状，顶面与一侧 面敞开。
专利摘要本实用新型涉及一种寒冷地区规模化干法沼气制取系统，属于环境保护与可再生能源领域，主要由沼气发酵槽、双层膜日光温室(8)、沼气锅炉(1)、热空气回流管(5)、太阳能集热装置(4)、搅拌车(11)构成；本实用新型可以很好地解决干法沼气发酵装置进出料难，发酵原料传热传质不均匀，沼气发酵越冬生产的温度保障等问题，实现一年四季都可正常生产沼气。
文档编号C12M1/107GK201254572SQ20082007240
公开日2009年6月10日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者姜孟二, 重 张, 张云硕, 张蕾蕾, 李君兴, 李爱芹, 王瑛彤, 矫云学, 符艳辉, 董天峰, 董润坚, 袁存亮, 赵国明 申请人:吉林省农业机械研究院