秸秆混合原料发酵进出料防堵方法
【专利摘要】本发明公开了一种秸秆混合原料发酵进出料防堵方法，包括秸秆预处理步骤和将经过预处理的秸秆通过强制进出料系统送入发酵罐(1)的步骤、沼液自搅拌发酵过程以及通过强制进出料系统将发酵后的物料泵出发酵罐(1)的步骤：本发明将秸秆经过预处理，提高产气率，提高料液CODcr浓度，缓解秸秆混合原料发酵浮渣结壳，大大降低秸秆混合原料发酵进出料堵塞的风险。本发明的强制出料系统采用模块化组合集成，安装容易，操作简单，使用者不需要专业技术，简单培训即能掌握其操作技术，维护方便，故障率低，可靠性好，安全性高，完全避免了秸秆混合料进出料堵塞的问题。
【专利说明】秸秆混合原料发酵进出料防堵方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种沼气工程中采用秸杆混合原料发酵时的防堵方法。
【背景技术】
[0002] 目前，沼气发酵的原料多为单一的粪污原料发酵，粪污原料碳含量大，发酵原料不 能满足沼气发酵的最佳碳氮比（20-30:1)的要求，导致产气率低，厌氧消化反应不能充分 进行。
[0003] 针对上述问题，通过加入氮含量高的秸杆、稻草等原料来调节碳氮比，使得产气率 提高。目前，秸杆、稻草等氮含量高的物料的进料方式为将秸杆或稻草通过轧机切割成小于 lcm的颗粒，然后泵入或通过蚊龙从发酵罐的顶部进入的方式进料。进料慢、能耗大。发酵 时易产生结壳和浮渣。出料时物料从发酵罐的底部排渣管，通过重力作用出料，由于发酵物 料的高悬浮特性使得出料中残留未消化物料多、出料难、出料慢，易堵塞。
[0004] 另外，在现有的厌氧发酵罐内大都还采用机械搅式混合搅拌，结构复杂，成本高。
[0005] 因此，本领域技术人员致力于开发一种如何兼顾碳氮比例，使得产气率高，又能很 好的解决进出料堵塞的方法。
【发明内容】
[0006] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种进出料可 靠、效率高、彻底解决物料堵塞问题的秸杆混合原料发酵进出料防堵方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种秸杆混合原料发酵进出料防堵方法，包括秸 杆预处理步骤和将经过预处理的秸杆用强制进出料系统送入发酵罐的步骤、沼液自搅拌发 酵过程以及用强制进出料系统将发酵后的上部液体泵出发酵罐的步骤 ：
[0008] 所述预处理的步骤为：将秸杆经过铡切揉搓机切碎至3-5cm长度，然后将切割后 的秸杆送至预处理池中，在预处理池中加入沼液浸泡秸杆7-10天，在浸泡的同时，将预处 理池底部的沼液通过沼液循环泵泵至预处理池顶部对秸杆进行循环喷淋；
[0009] 所述强制进出料系统包括发酵罐、进料池、出料池、切割泵和管式破碎机，所述发 酵罐的下部设有进料管，所述发酵罐的中部和上部分别设有下出料管和上出料管，所述进 料池内安装有切割泵，所述切割泵的出料口通过管道与管式破碎机的进料口连通，所述管 式破碎机的出料口通过管道与螺杆进料泵的进料口连通，所述上出料管和下出料管也通过 管道与螺杆进料泵的进料口连通，所述螺杆进料泵的出料口通过管道与进料管连通，所述 螺杆进料泵的出料口和进料管之间的管道上还连接有排渣管，所述排渣管与出料池连通；
[0010] 所述进料管、上出料管和下出料管上分别设有第四闸阀、第六闸阀和第五闸阀；
[0011] 所述管式破碎机的出料口与螺杆进料泵之间的管道上设有第一闸阀，将下出料管 和上出料管与螺杆进料泵连通的管道上设有第二闸阀，所述排渣管上设有第三闸阀；
[0012] 将经过预处理的秸杆用强制进出料系统送入发酵罐的步骤为：将经过预处理的秸 杆料和粪污一起输送至进料池，在进料池中搅拌混合均匀，关闭第二和第三闸阀，其余闸阀 打开，将混合料通过切割泵、管式破碎机和螺杆进料泵送入发酵罐内；
[0013] 沼液自搅拌发酵过程为：将第一和第三闸阀关闭，其余闸阀打开，将发酵罐中上部 的沼液通过螺杆进料泵泵入发酵罐内，完成沼液循环自搅拌发酵过程；
[0014] 用强制进出料系统将发酵后的物料泵出发酵罐的步骤：发酵完成后，将第一闸阀 和第四闸阀关闭，其余闸阀打开，在螺杆进料泵的负压作用下，将发酵罐内的上部物料吸入 出料池内。
[0015] 采用上述技术方案，将秸杆切割成3-5cm，比现有的将秸杆切割成1cm内节能 50%。有利于提高秸杆预处理的效率，输送容易。将切碎后的秸杆用刮板输送机送至秸杆 预处理池。预处理时采用沼液循环喷淋，提高预处理效率。经沼液预处理后，秸杆表面结 构变得粗糙、破损，说明表层腊质结构受到一定程度的破坏，且出现许多微孔，有助于微生 物对可发酵物质的利用和酶解的进行，有效提高了秸杆厌氧发酵产气率。工程运行证明经 沼液浸泡预处理后每吨秸杆累计产气量188. 95m3,其中甲烷产量86. 2m3,干物质产气能力 213m3/t，比不通过预处理的秸杆产气能力提高近5倍（未经任何处理的秸杆干物质产气率 为41. 2m3/t)。其次经沼液浸泡预处理后其料液CODcr浓度比不经预处理的CODcr浓度提 高约5倍，主要原因为秸杆经沼液浸泡后其中木质素、纤维素和半纤维素大量被水解在预 处理料液中，从而增加了料液的CODcr浓度，由此可以缓解秸杆混合原料发酵浮渣结壳，大 大降低秸杆混合原料发酵进出料堵塞的风险。
[0016] 在泵入发酵罐之前，先将粪污和秸杆按比例混合均匀，确保碳氮比在20-30之间 混合成料液。在切割泵和管式破碎机的作用下，切割泵将条状物料切割后，再到管式破碎机 将料液中的块状物破碎，且物料经过管式破碎机揉抓，使得产气效率进一步提高，产气量提 高。进料时，第二闸阀和第三闸阀关闭，第一闸阀和第四闸阀打开，物料通过螺杆进料泵泵 入发酵罐，完成物料进料过程。
[0017] 搅拌时，第一闸阀和第三闸阀关闭，其余闸阀均开启，中层清液通过螺杆进料泵从 上、下出料管出来，从进料管进入发酵罐形成环路，达到搅拌的效果。
[0018] 当出料时，第一闸阀和第四闸阀处于关闭状态，其余则处于打开状态，发酵后料液 由发酵罐通过上、下出料管，在螺杆进料泵的负压下吸入出料池，完成排料过程。
[0019] 在上述技术方案中：所述进料管上的第四闸阀和排渣管的进料口之间还设有止 回阀。
[0020] 在上述技术方案中：所述秸杆为玉米秸杆或小麦秸杆。
[0021] 本发明的有益效果是：本发明将秸杆先切割成3-5cm，然后经过预处理，提高产气 率，提高料液CODcr浓度，缓解秸杆混合原料发酵浮渣结壳，大大降低秸杆混合原料发酵进 出料堵塞的风险。其次我们通过强制进出料系统。据试验结果，在多原料发酵沼气工程中 使用该系统后进料堵塞概率明显降低，出料时能将未反应完全的浮渣通过系统充分外排。 有效解决混合原料厌氧发酵产生浮渣结壳造成出料困难的问题。
[0022] 整套系统的运用能取代常用的机械式混合搅拌，实现一套系统三种用途，大为减 少沼气工程的建设成本。本发明的强制出料系统采用模块化组合集成，安装容易，操作简 单，使用者不需要专业技术，简单培训即能掌握其操作技术，维护方便，故障率低，可靠性 好，安全性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0025] 实施例1
[0026] 如图1所示，本发明的强制出料系统由发酵罐1、进料池2、出料池3、切割泵4、管 式破碎机5、第一闸阀6、第二闸阀7、螺杆进料泵8、第三闸阀9、排渣管10、止回阀11、进料 管12、下出料管13、上出料管14、第四闸阀15、第五闸阀16、第六闸阀17和管道组成。 [0027] 所述发酵罐1为厌氧发酵罐，其上端设有溢流口，发酵罐1的底部设有排渣管（图 中未画出），其下部设有进料管12、中部设有下出料管13,上部设有上出料管14。
[0028] 进料池2内装有切割泵4、切割泵4的出料口通过管道与管式破碎机5的进料口连 通，所述管式破碎机5的出料口通过管道与螺杆进料泵8的进料口连通，所述管式破碎机5 的出料口和螺杆进料泵8的进料口之间连接有第一闸阀6。
[0029] 所述螺杆进料泵8的出料口通过管道与进料管12连接。所述进料管12与螺杆进 料泵8之间的管道上从进料管12到螺杆进料泵8依次设有第四闸阀15和止回阀11，所述 止回阀11和螺杆进料泵8之间的管道上设有排渣管10,所述排渣管10连接出料池3,所述 排渣管10上设有第三闸阀9。
[0030] 所述下出料管13和上出料管14通过一个管道与螺杆进料泵8的进料口连通，所 述下出料管13、上出料管14上分别设有第五闸阀16和第六闸阀17。所述下出料管13、上 出料管14与螺杆进料泵8连通的管道上设有第二闸阀7。第二闸阀7靠近螺杆进料泵8的 进料口。
[0031] 发酵前
[0032] 先将秸杆进行预处理：将秸杆经过铡切揉搓机切碎至3-5cm长度，此处的秸杆可 以为玉米秸杆或小麦秸杆。有利于提高秸杆预处理效率，输送容易。然后将切割后的秸杆 用刮板输送机送至预处理池中，在预处理池中加入沼液浸泡秸杆7-10天，在浸泡的同时， 将预处理池底部的沼液通过沼液循环泵泵至预处理池顶部对秸杆进行循环喷淋。提高预处 理效率。
[0033] 预处理后的秸杆通过抓斗机转移至进料池2,在进料池2内同时添加粪污，粪污与 秸杆的比例满足碳氮比为20-30之间。在切割泵4和管式破碎机5的作用下，切割泵4将 条状物料进一步切割后，再到罐式破碎机5将料液中的块状物破碎，并且，管式破碎机5还 有抓揉的作用。此时，第二闸阀7和第三闸阀9关闭，第一闸阀1和第四闸阀15打开，物料 通过螺杆进料泵8泵入发酵罐1，完成物料进料过程。
[0034] 搅拌时，第一闸阀1和第三闸阀9关闭，其余闸阀均开启，中层清液和上层清液通 过螺杆进料泵8从上、下出料管14、13出来，从进料管12进入发酵罐1形成环路，达到搅拌 的效果。
[0035] 当出料时，第一闸阀6和第四闸15阀处于关闭状态，其余则处于打开状态，发酵后 料液由发酵罐1通过上、下出料管14、13,在螺杆进料泵8的负压下吸入出料池3,完成发酵 罐1内的上部清液和浮渣的排料过程。发酵罐1内的底部污泥则还是通过发酵罐1底部的 排渣管排除，在重力作用下，不会堵塞。
[0036] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的 技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种秸杆混合原料发酵进出料防堵方法，包括秸杆预处理步骤和将经过预处理的秸 杆用强制进出料系统送入发酵罐（1)的步骤、沼液自搅拌发酵过程以及用强制进出料系统 将发酵后的上部液体泵出发酵罐（1)的步骤： 所述预处理的步骤为：将秸杆经过铡切揉搓机切碎至3-5cm，然后将切割后的秸杆送 至预处理池中，在预处理池中加入沼液浸泡秸杆7-10天，在浸泡的同时，将预处理池底部 的沼液通过沼液循环泵泵至预处理池顶部对秸杆进行循环喷淋； 所述强制进出料系统包括发酵罐（1)、进料池（2)、出料池（3)、切割泵（4)和管式破碎 机（5)，所述发酵罐（1)的下部设有进料管（12)，所述发酵罐（1)的中部和上部分别设有下 出料管（13)和上出料管（14)，所述进料池⑵内安装有切割泵（4)，所述切割泵（4)的出 料口通过管道与管式破碎机（5)的进料口连通，所述管式破碎机（5)的出料口通过管道与 螺杆进料泵（8)的进料口连通，所述上出料管（14)和下出料管（13)也通过管道与螺杆进 料泵（8)的进料口连通，所述螺杆进料泵（8)的出料口通过管道与进料管（12)连通，所述 螺杆进料泵（8)的出料口和进料管（12)之间的管道上还连接有排渣管（10)，所述排渣管 (10)与出料池⑶连通； 所述进料管（12)、上出料管（14)和下出料管（13)上分别设有第四闸阀（15)、第六闸 阀（17)和第五闸阀（16); 所述管式破碎机（5)的出料口与螺杆进料泵（8)之间的管道上设有第一闸阀￠)，将下 出料管（13)和上出料管（14)与螺杆进料泵（8)连通的管道上设有第二闸阀（7)，所述排渣 管（10)上设有第三闸阀（9); 将经过预处理的秸杆用强制进出料系统送入发酵罐（1)的步骤为：将经过预处理的秸 杆料和粪污一起输送至进料池（2)，在进料池（2)中搅拌混合均匀，关闭第二和第三闸阀 (7、9)，其余闸阀打开，将混合料通过切割泵（4)、管式破碎机（5)和螺杆进料泵（8)送入发 酵罐内； 沼液自搅拌发酵过程为：将第一和第三闸阀出、9)关闭，其余闸阀打开，将发酵罐（1) 中上部的沼液通过螺杆进料泵（8)泵入发酵罐内，完成沼液循环自搅拌发酵过程； 用强制进出料系统将发酵后的物料泵出发酵罐（1)的步骤：发酵完成后，将第一闸阀 (6)和第四闸阀（15)关闭，其余闸阀打开，在螺杆进料泵⑶的负压作用下，将发酵罐（1) 内的上部物料吸入出料池（3)内。
2. 根据权利要求1所述秸杆混合原料发酵进出料防堵方法，其特征在于：所述进料管 (12)上的第四闸阀（15)和排渣管（10)的进料口之间还设有止回阀（11)。
3. 根据权利要求1所述秸杆混合原料发酵进出料防堵方法，其特征在于：所述秸杆为 玉米結杆或小麦結杆。
【文档编号】C12M1/107GK104087618SQ201410269563
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】高立洪, 李萍, 王玉海, 张均, 韦秀丽, 蒋滔, 李平, 郑吉澍, 刘科, 刘弘博, 唐宁, 杨玉鹏 申请人:重庆市农业科学院, 重庆凯锐农业发展有限责任公司