大容量存储的甲烷发酵系统产生甲烷的方法_2

文档序号:8246507阅读:来源:国知局
水压间内的沼液回流至一级发酵系统内,或者使用二级发酵系统40内存储的沼气时,二级发酵系统顶部水压间内的沼液回流至二级发酵系统内,从而完成整个系统内的沼液循环流动;本发明的发酵原料优先选择动物粪便,二级发酵管道内可以插入一定量的秸杆等。
[0036]如图1、2、3、4所示,一级发酵系统10,其包括一级发酵管道、进出料筒12,一级发酵管道上设置有与进出料筒12相对应的开口,进出料桶12插入一级发酵管道内,进出料筒12内设置有一延伸至一级发酵管道底部并且将一级发酵管道分隔的隔板126,进出料筒12被分隔成一级进料筒122和一级出料筒124 ;进出料筒12的侧壁延伸至一级发酵管道的沼液液面以下位置,作为进料管挡气板和出料管挡气板,从而取代了现有的进料管挡气板和出料管挡气板,不仅降低了一级发酵系统的生产难度,并且更加有利于进料和出料;为保证容易进料以及方便出料,进出料筒12延伸至一级发酵管道内的侧壁在竖直方向上的投影长度小于一级发酵管道内高度的三分之二。
[0037]如图1、2、3所示,一级发酵管道为圆环形,其发酵路线长,发酵原料进入可以保证充分发酵,并且圆环形发酵管道更加便于系统内的沼液流动,从而提高系统的发酵效率。
[0038]如图1、2、6、7所示,二级发酵系统40,其包括二级发酵管道41、二级进料管42、二级出料管44、水压间50,二级发酵管道41由剖面为圆形、矩形、椭圆形等几何形状沿直线方向拉伸获得的实体,二级发酵管道41两端侧分别连接二级进料管42和二级出料管44,二级进料管42和二级出料管44插入二级发酵管道41内,二级进料管42的侧壁和二级出料管44的侧壁深入二级发酵管道的沼液液面以下,从而代替现有的进料管挡气板和出料管挡气板,其不仅降低了生产难度,并且更加方便进料和出料;水压间50放置于二级发酵管道41的上部,水压间50与二级进料管42之间连接有水平放置的进料管排水管52,水压间50与二级出料管44之间连接有水平放置的出料管排水管54 ;二级发酵管道41内发酵产生沼气时,沼气占据二级发酵管道41内的空间并将二级发酵管道41内的沼液通过进料管排水管52和出料管排水管54挤压流入水压间50内。
[0039]水压间50顶部采用密封结构,防止杂物落入水压间50中,并且水压间50顶部连接有与大气相通的排气管56,保证水压间50内气压与外界大气压一致。
[0040]一级发酵系统10与二级发酵系统40之间通过导水管道连接,具体的,一级发酵管道上设置有与二级发酵管道41的二级进料管42相连接的第一导水管22,二级发酵系统40的水压间50与一级发酵管道之间连接有第三导水管32,为控制沼液在整个发酵系统内的循环流动,第一导水管22上设置有控制一级发酵管道内的沼液单向流入二级发酵管道内的单向阀,第三导水管32上设置有控制水压间50内的沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀;为提高整个发酵系统内的沼液循环流动,促进菌种均匀分布,一级发酵管道上还可以设置有与二级发酵管道41的二级出料管44相连接的第二导水管24,同样的,第二导水管24上设置有控制一级发酵管道内的沼液单向流入二级发酵管道内的单向阀,水压间50的两个侧面分别连接第三导水管32和第四导水管34,第四导水管34上设置有控制水压间50内的沼液单向流入一级发酵管道内的单向阀;优选地,第一导水管22和第二导水管24顶部最低点所在的水平面低于第三导水管32和第四导水管34与水压间连接位置最低点所在的水平面。
[0041]由于二级发酵系统的二级进料管需要进料以及二级出料管需要出料,为防止二级发酵系统在进料过程中将发酵原料落入第一导水管22内造成阻塞,以及防止二级发酵系统在出料过程中将沼渣落入第二导水管24内造成阻塞,如图6、7所示,在第一导水管22和第二导水管与二级进料管42和二级出料管44的连接位置处设置有弧形的挡板45 ;当一级发酵系统10内的沼液流入二级进料管中时,有利于促进二级进料管中的发酵原料深入二级发酵管道中。
[0042]由于一级发酵管道所在的位置低于二级发酵管道,为防止一级发酵管道内发酵产生沼气过程中,将一级发酵管道内的沼液通过进出料筒溢出。如图4所示,进出料筒顶部所在的水平面距离地面的高度Hl应当大于二级发酵系统的水压间50的最高点所在的水平面;同时,一级发酵管道上内积聚的沼气需通过导气管18排出,为防止导气管内进入沼液造成阻塞,导气管18与一级发酵管道之间连接有导气柱17,导气柱17顶部所在的水平面距离地面的高度H2应当大于或者等于Hl。
[0043]现有的沼气发酵系统存在多种弊端,例如,沼液流动性差导致沼液上层结壳,并且由于沼液对流效果不明显造成发酵系统内的菌种分布不均匀,降低整个发酵系统的产气率,为解决上述多种问题,本发明设计了多种促进沼液对流搅拌的装置,通过促进沼液的对流搅拌,解决菌种分布不均匀以及解决结壳问题。
[0044]一级发酵系统10促进沼液流动,带动菌种均匀分布的实施例。
[0045]一级发酵管道内设置有多个挡气板,分别为一级第一挡气板13、一级第二挡气板14、一级第三挡气板15、一级第四挡气板16,进出料筒12的侧壁与相邻的挡气板或者相邻的挡气板之间形成一个发酵区,具体地,进出料筒12的侧壁与一级第一挡气板13之间形成一级第一发酵区111,一级第一挡气板13与一级第二挡气板14之间形成一级第二发酵区112,一级第二挡气板14与一级第三挡气板15之间形成一级第三发酵区113,一级第三挡气板15与一级第四挡气板16之间形成一级第四发酵区114,一级第四挡气板16与进出料筒12的侧壁形成一级第五发酵区。
[0046]设置于一级发酵管道内的多个挡气板在竖直方向上的投影长度小于进出料筒12深入一级发酵管道内的侧壁在竖直方向上的投影长度,一级发酵管道内发酵产生沼气时,产生的沼气会在各个发酵区内积聚,产生的沼气占据一级发酵管道内的空间,并将一级发酵管道内存储的沼液挤压至二级发酵系统内,一级发酵管道的发酵区内产生沼气过程中,会挤压该发酵区内的沼液流向相邻的发酵区,从而促进了沼液在一级发酵管道内的流动搅拌;由于发酵原料、菌种等分布不均匀,使得一级发酵管道内的各个发酵区产气率不同,当某一发酵区内首先收集满沼气时,该发酵区内继续产生的沼气将会流入相邻的未收集满的发酵区中,直至一级发酵区内的各个发酵区都收集满沼气,并实现各个发酵区相互连通;通过设置多个发酵区,利用各个发酵区内的沼气气压作用,促进了一级发酵管道内的沼液流动,通过沼液的流动促进了菌种的均匀分布。
[0047]设置于一级发酵管道内的多个挡气板在竖直方向上的投影长度大于或者等于进出料筒12深入一级发酵管道内的侧壁在竖直方向上的投影长度,如果靠近进出料筒12的发酵区,即一级第一发酵区111、一级第五发酵区115首先收集满沼气时,继续发酵产生的沼气不能通过挡气板底部流入相邻的发酵中,只能通过进出料筒12的侧壁流入发酵系统外部,从而不能有效的理由一级发酵管道内的沼气存储空间;但是,其依然可以实现促进沼液流动,并带动菌种的均匀分布。
[0048]一级发酵管道内设置多个发酵区,是利用积聚的沼气产生的气压促进沼液流动,所以在一级发酵管道的各个发酵区顶部都应当设置有独立的导气管,并且相互不连通,保证各个发酵区的独立,同样地,为保证导气管被堵塞,导气管与一级发酵管道之间连接有导气柱。
[0049]二级发酵系统40促进沼液流动,带动菌种均匀分布的实施例。
[0050]第一种方案。
[0051]进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀,出料管排水管上设置有控制二级出料管内沼液单向流入水压间的单向阀。
[0052]二级发酵管道内发酵产生沼气时,沼气占据二级发酵管道内的空间,并将二级发酵管道内的沼液挤压流向二级进料管和二级出料管,随着二级发酵管道内的沼气气压逐步增大,二级进料管和二级出料管中的沼液液面上升,如果第一导水管22、第二导水管24中沼液液面较低,二级进料管和二级出料管中部分沼液会流入第一导水管22和第二导水管24中,直至第一导水管22和第二导水管24的沼液液面与二级发酵管道中的沼液液面一致;随着二级发酵管道内沼气气压进一步增大,二级进料管和二级出料管中沼液液面上升至进料管排水管和出料管排水管最低点时,在单向阀的控制下,二级出料管中的沼液单向流入水压间中,并将二级出料管附近富含菌种的沼液带入水压间50中,随着二级发酵管道内沼气的增多,二级发酵管道内沼液流入水压间的体积越大,水压间内沼液液面不断上升;通过设置于二级发酵管道上的导气管,将二级发酵管道内存储的沼气向外部输出时,二级发酵管道内的沼气气压下降,水压间内存储的沼液通过进料管排水管单向流入二级进料管中,并将富含菌种的沼液带入二级进料管中,促进菌种的均匀分布,并且水压间中存储的沼液回流过程中,有利于促进发酵原料流入发酵系统内,达到促进进料的效果。
[0053]第二种方案。
[0054]进料管排水管上设置有控制水压间内的沼液单向流入二级进料管的单向阀,出料管排水管与水压间的连接位置
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