专利名称：干法湿法联合发酵产沼气的反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物质能源利用领域，涉及一种沼气反应装置，尤其涉及一种干法湿法联合发酵产沼气的反应装置。
背景技术：
我国是石油资源相对缺乏的国家，专家预测，石油稳定供给不会超过20年。2010年，我国石油消费总量达到4. 07亿吨，而国内生产能力仅为1. 6亿吨。不断升高的石油进口依存度将给国家安全带来威胁。同时，大量的燃油燃煤造成的污染使我国的生态环境急剧恶化。在经过多种探索、尝试以后，生物质能可能成为我国新能源的最佳选择。开发利用生物质能资源对于我国具有特殊的意义。我国拥有丰富的生物质能资源，主要分为四类农作物秸杆、薪柴、各种各样的有机废弃物以及农业废弃物。其中，农作物秸杆所占比例最大，约占72. 2%。据2008年相关统计，我国农作物秸杆约为7.1亿t，其中稻秸、麦秸、玉米秸杆分别为2. 03亿t、1. 35亿t、2. 20亿t，说明我国的生物质能储量相当丰富。当前，大部分农村地区已建“四位一体”(S卩沼气池、猪圈、厕所、太阳能温室联合)的湿式沼气池，这种“四位一体”的湿式沼气池仅采用人畜粪便作为发酵原料。由于农村地区常年留守人口数量的大幅度减少，养殖集中化、规模化，造成以人畜粪便为原料的湿式沼气池存在原料短缺的问题。而且，所利用的湿式沼气池并没有将生物质能作为厌氧发酵原料，即使有的湿式沼气池采用生物质秸杆等作为发酵原料，也存在秸杆浮渣的现象，严重影响了沼气池的正常产气。另外，在我国北方地区，湿式沼气池的实际利用时间仅为5飞个月，根本满足不了农民对燃料的需求状况。所以，就资源利用方面来看，并没有真正的解决农村燃料需求问题，而且农作物秸杆长期堆置，不仅造成环境的污染，还将使得资源严重浪费。针对这些问题，提出干法湿法联合发酵产沼气反应装置的设计。
公开号为CN102212561的专利，提供了一种将干法与湿法联合发酵秸杆的加工方法，只是通过干法将秸杆进行好氧发酵，然后进行湿法厌氧消化分解。并没有提出具体的装置设计。传统的设计当中都没有将干法湿法联合进行发酵，不能有效的利用已建成的湿式沼气池。
发明内容本实用新型提供一种以生物质作为厌氧干发酵原料的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是包括开设有进料口、出料口和出气口的干发酵罐体，所述的干发酵罐体的罐体外壁上设置有保温层，且在保温层的外表面上涂镀有太阳能吸热材料，干发酵罐体通过出气口与湿式沼气池相连通，湿式沼气池通过沼气出口管路与湿式贮气间相连通。所述的干发酵罐体为圆柱结构。[0009]所述的干发酵罐体的进料口设置在其顶部，出料口设置在其底部。所述的干发酵罐体与湿式沼气池相连通的管路上依次设置有逆止阀和进气阀，沼气出口管路上设置有出气阀。所述的干发酵罐体罐体的两端分别设有用于搅拌干发酵罐体的手动搅拌转轮以及与手动搅拌转轮相连接的搅拌器。所述的干发酵罐体通过安装在搅拌器两端的支架固定，且干发酵罐体的倾斜角度为7。。所述的湿式沼气池内设有用于给湿式沼气池增保温的湿式水压间，湿式水压间与湿式沼气池主体部分之间设置有隔板。本实用新型的有效效果表现在1、本实用新型采用秸杆以及落叶等生物质作为干法发酵原料，将湿式沼气池内的沼渣作为干法发酵的接种物，充分的利用了农村地区的生物质以及改善了农民的生活环境。
·[0016]2、本实用新型将干式厌氧发酵酵罐与传统的湿式沼气池相结合，由于干式厌氧发酵罐的外壁上设置有保温层，且在保温层表现涂镀有太阳能吸热材料，合理的利用太阳能，对干式厌氧发酵罐进行增保温处理，确保干式厌氧发酵罐能够在冬天时仍能正常使用。所以当冬天的时候，即使湿式沼气池不能正常产气，也能保证正常供气。因此，本实用新型能够有效的利用生物质，并能够使保证在寒冷的冬天也能够正常供气。3、干发酵罐内的干物质含量高，反应后物料无需脱水，可以直接作为肥料使用。干发酵罐体积小，占地面积小；罐体在地面上放置，安装和使用方便。
图1为本实用新型的结构示意图。其中1_手动搅拌转轮；2-支架；3_搅拌器；4_干发酵罐体；5_进料口 ；6-逆止阀出料口 ；8-出气口 ；9_湿式水压间；10_湿式贮气间；11_湿式沼气池；12_保温层，13沼气出口管路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。参见图1，本实用新型包括干发酵罐体4和湿式沼气池11，其中所述的干发酵罐体4呈圆柱形结构,其直径为800mm,长度为2000mm,湿式沼气池11为农户中已建成的沼气池。所述的干发酵罐体4的罐体外壁上设置有保温层12，且在保温层外表面涂镀有太阳能吸热材料层；所述的干发酵罐体4罐体的两端分别设有与手动搅拌转轮I以及与手动搅拌转轮I相连接的搅拌器3 ;搅拌器3的两端还分别设有固定干发酵罐体4罐体的支架2，干发酵罐体4的倾斜角度为7° ;所述的干发酵罐体4上还开设有位于其顶部的进料口5、位于其底部的出料口 7和设有逆止阀6的出气口 8，出气口 8通过进气阀Kl与湿式沼气池11的入气口相连通，湿式沼气池11通过沼气出口管路13以及安装在其上的进气阀K2与湿式贮气间10相连通。所述的湿式沼气池11内设有用于给湿式沼气池11增保温的湿式水压间9，湿式水压间9与湿式沼气池11主体部分之间设置有隔板。[0023]本实用新型原料预处理方法如下将小麦秸杆粉碎至粒径为4飞_后，与树叶按照1:1比例进行混合，混合后，在混合物料中添加40°C的温水进行混合物料的润湿处理，润湿24小时后，在原料中添加40°C的温水，调节反应原料的含水量为70%左右。然后加入尿素或者碳酸氢铵调节混合原料的C /N比为25 30:1，最后加入发酵菌剂，对原料进行好氧预处理。待堆料中温度升高至45°C左右时，将预处理后的原料加入干式厌氧发酵罐中进行厌氧发酵产沼气。本实用新型的具体实 施过程如下将干发酵罐体4放置在地面的支架2上，保持干发酵罐体4的倾斜角为7° ;将预处理后的物料由进料口 5加入干发酵罐体4内，然后关闭进料口 5 ;待反应进行3天后，打开干发酵罐体4上的出气口 8、逆止阀6以及管道上的进气阀K1，将干发酵罐体4内产生的沼气先通入湿式沼气池11内，然后和湿式沼气池11产生的沼气一起通过出气阀K2贮存在湿式贮气间10内，当用户需要使用沼气时，湿式贮气间10内的沼气通过输气管道输送至沼气灶具内。干法发酵反应过程进行时，通过干发酵罐体4两侧的手动搅拌转轮I带动搅拌器3以顺时针180°、逆时针180°的角度反复对干发酵罐体4进行整体的转动，最终使干式厌氧发酵罐内的原料混合充分。冬季时，利用干发酵罐体4外壁的保温材料和太阳能吸热材料层对干发酵罐体4进行增保温，并利用干发酵罐体内产生的沼气烧取热水，最后将热水输入至湿式沼气池11内的湿式水压间9内对湿式沼气池11进行增保温，有效的改善传统湿式沼气池冬季产气效率低的问题。待干发酵罐体4的反应过程持续一定时间后，沼气产量降低，关闭干发酵罐体4上的出气口 8以及逆止阀6，打开干发酵罐体4的出料口 7，将干发酵罐体4内的原料排出1/3，排出后的部分物料迅速与新预处理后的原料进行混合，采用同样的进料方式进行重复进排料。反应后的物料通过堆置后，无需脱水，直接作为肥料使用。参照李东在《华南地区稻草的厌氧干发酵制取沼气研究》一文中所做试验进行设计 每Im3的干发酵罐装入167. 45kg的秸杆湿物料以及30%的接种物，就可以保证连续89d的产气量。根据实际试验，采用树叶以及农作物秸杆作为干发酵原料，采用2. 5L的发酵瓶作为试验装置，发酵温度保持在中温(35±1) 1时，容积产气率可以达到0.41m3/ (m3.d),反应持续时间为53d，甲烷含量达到50%以上。夏季时，传统的湿式沼气池容积产气率为0. 2^0. 3m3/ (m3 (!)，一个8m3的湿式沼气池日产沼气量可以达到1. 6^2. 4m3，结合干发酵罐所产沼气，日产沼气量可以达到2. 0f2. 81m3，足够I个4 口之家一天的用气量1. 2 1. 6m3，可以将剩余的沼气作为烧取洗浴所需的热水燃料，即使干发酵罐处于间歇运行时，仍能正常运转。但是到冬季时，传统的湿式沼气池容积产气率仅有0. ro. 2m3/ Cm3 d)，有时甚至不产气，一个8m3的湿式沼气池日产沼气量仅有0. 8^1. 6m3，结合干发酵罐所产沼气，日产沼气量也只有1. 2. 01m3，有时可能不能满足农户的正常用气需求。为了实现发酵温度保持在中温(35 ± I) °C发酵，本实用新型利用干式厌氧发酵罐体积小的优势，通过在干发酵罐体外壁上的保温层和太阳能吸热材料层对干发酵罐体4进行有效的增保温，充分的利用太阳能对罐体进行增保温，使干发酵罐体在冬季仍能维持在中温条件下，确保了干发酵罐体在冬季时仍能正常使用；进一步，本实用新型还利用干发酵罐体产生的沼气烧取热水，然后将热水加入到湿式沼气池11的湿式水压间9内，有效的增加湿式沼气池11在冬季的产气能
力，改变传统湿式沼气池的日产沼气量，有效的提高沼气产量以及利用生物质能，改善农村
地区的生活环境，使沼气反应装置能够正常供气。
权利要求1.干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于包括开设有进料口(5)、出料口(7)和出气口(8)的干发酵罐体(4)，所述的干发酵罐体(4)的罐体外壁上设置有保温层(12)，且在保温层(12)的外表面上涂镀有太阳能吸热材料，干发酵罐体(4)通过出气口(8)与湿式沼气池(11)相连通，湿式沼气池(11)通过沼气出口管路(13 )与湿式贮气间(10 )相连通。
2.根据权利要求1所述的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于所述的干发酵罐体(4)为圆柱结构。
3.根据权利要求1所述的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于所述的干发酵罐体(4)的进料口(5)设置在其顶部，出料口(7)设置在其底部。
4.根据权利要求1所述的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于所述的干发酵罐体(4)与湿式沼气池(11)相连通的管路上依次设置有逆止阀(6)和进气阀(K1)，沼气出口管路(13)上设置有出气阀(K2)。
5.根据权利要求1所述的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于所述的干发酵罐体(4)罐体的两端分别设有用于搅拌干发酵罐体的手动搅拌转轮(I)以及与手动搅拌转轮(I)相连接的搅拌器(3 )。
6.根据权利要求1或5所述的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于所述的干发酵罐体(4)通过安装在搅拌器(3)两端的支架(2)固定，且干发酵罐体(4)的倾斜角度为7°。
7.根据权利要求1所述的干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，其特征在于所述的湿式沼气池(11)内设有用于给湿式沼气池(11)增保温的湿式水压间(9 )，湿式水压间(9 )与湿式沼气池(11)主体部分之间设置有隔板。
专利摘要一种干法湿法联合发酵产沼气的反应装置，包括开设有进料口、出料口和出气口的干发酵罐体，所述的干发酵罐体的罐体外壁上设置有保温层，且在保温层的外表面上涂镀有太阳能吸热材料，干发酵罐体通过出气口与湿式沼气池相连通，湿式沼气池通过沼气出口管路与湿式贮气间相连通。本实用新型以农村常见的生物质作为原料，充分利用农村地区的生物质的同时改善了农民的生活环境。由于干式厌氧发酵罐设置有保温层，能够在寒冷的冬季保证其在正常产气，即使湿式沼气池在冬季不能产气，与其结合的干式厌氧发酵罐也能完成正常工艺过程，有效的改善传统湿式沼气池冬季产气效率低的问题。
文档编号C12M1/02GK202881263SQ20122048360
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者梁亚红, 张华 , 牟冠霖 申请人:西安建筑科技大学