一种高效循环沼气综合利用系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种高效循环沼气综合利用系统，包括用于制备合格发酵原料的秸秆机械预处理装置、用于二次预处理的原料水解池、用于发酵原料池外堆沤的堆沤池、用于利用农作物秸秆进行厌氧消化反应产生三沼的沼气发生器、用于循环使用水资源的沼液回流装置、用于储存所产沼气的储气压力罐、用于收集生态有机肥制备原料沼渣的沼渣收集装置。该系统能发挥包括农村废弃农作物秸秆和三沼(沼气、沼液、沼渣)等多种资源的循环利用，还可以通过生物炭等添加剂提高秸秆厌氧发酵的效率，工艺易于实现且可有效解决农村环境污染与资源浪费等问题，是一种新型高产高效沼气综合利用系统。
【专利说明】
一种高效循环沼气综合利用系统
技术领域
[0001]本发明设计一种高效循环沼气综合利用系统，特别是利用秸杆与生物炭之间高效率、高产气量厌氧消化反应，实现沼液、沼渣与沼气整体回收及综合利用的技术，属于沼气系统技术领域。
【背景技术】
[0002]沼气系统在国外主要用于大型农牧场、食品加工厂以及城市废弃物处理，国内则侧重于在农村发展农用沼气池，开展沼气系统的综合利用。我国每年约有1/3的农作物秸杆被焚烧，从而引起生物质资源的浪费，并由此导致了一系列的环境问题，目前全国已有700多万农户拥有沼气池，占总农户数的4%，一些大型国营养殖场、农场、食品加工厂、制药厂等也都建有沼气池作为废弃物的处理途径。沼气系统是在农业生态系统中的一类利用途径与实用技术，是一种利用生物废弃物(如粪便、秸杆、食品加工的下脚料等)在沼气池中进行厌氧发酵的工程体系。沼气的主要成分一一甲烷是一种新型的生物能源，清洁、廉价、可以再生，发酵后的残余物一一沼液沼渣是上好的肥料、优良的饲料和良好的作物生长刺激素.尽管目前的沼气系统种类繁多，但普遍存在效率低下，甲烷产生效率和产气量较低以及不能循环利用沼液、沼渣和沼气等技术障碍，影响了沼气系统在农村发展中的应用推广。而在本发明中，添加廉价易得的生物炭、沼气系统前端设计秸杆预处理装置、采用池外堆怄等措施能够有效提高厌氧消化反应速率，从而达到增产增效的目的，为解决本领域的效率与生产难题提供技术手段。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是通过一系列以沼气系统为核心的子系统或子模块，充分利用农村大量剩余的农作物秸杆，采用厌氧消化技术获得清洁燃料沼气以及用于制备有机肥生态还田的沼渣，同时针对厌氧消化反应速率和产气量低的技术问题，采取添加生物炭、池外堆怄、沼液回流等措施加以解决，该系统结构简单，成本较低，且能循环利用多种能源和资源。
[0004]本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0005]—种高效循环沼气综合利用系统，包括秸杆机械预处理装置、原料水解池、堆怄池、沼气发生器、沼液回流装置、储气压力罐及沼渣收集装置。所述秸杆机械预处理装置将收集的农作物秸杆切成碎片送入水解装置，并依次连接堆怄池和沼气发生器，所述沼气发生器的顶部输出沼气至储气压力罐，所述沼液经回流装置将水分重新抽回沼气发生器，所述沼气发生器产生的沼渣通过底部的管道收集到沼渣储存装置中。
[0006]所述沼气发生器还包括恒温搅拌子系统，所述恒温搅拌子系统可以采用恒温摇床或水浴振荡器等任何具备搅拌性能的装置。
[0007]所述沼液回流装置中，沼液可以直接通过沼气回流装置经管道返回到沼气发酵间，其中所述回流装置包含连通管道和抽水动力装置。
[0008]所述沼气发生器分层添加生物炭、接种物、氮源和水，所述生物炭的粒径控制在0.50mm(或30目)以下。采用30目以下粒径的生物炭颗粒能够有效增加秸杆发酵的反应速率，并间接增大单位时间内甲烷的产生量。
[0009]所述秸杆机械预处理装置至少包括滚刀式切碎机和秸杆切段抛送装置，将预处理后的秸杆碎片送入沼气发生器前方的堆怄池进行发酵前堆怄。
[0010]所述沼渣收集装置与所述沼气发生器相连，所述沼气发生器内厌氧消化反应后剩余的沼渣，经收集装置储存后用于制备农作物有机肥重新进行生态还田。
[0011]所述沼气发生器与储气压力罐通过气体取样管直接连通，所述储气压力罐的盖体与罐体保持密封。
【附图说明】
[0012]图1为本发明一种高效循环沼气综合利用系统的结构示意图。
[0013]其中:Dl-秸杆机械预处理装置;D2-原料水解池;D3-堆怄池;D4-储气压力罐;D5-沼渣收集装置;D6-沼液回流装置;D7-沼气发生器;L1-连接管道;L2-回流水管。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本发明实施例所述一种高效循环沼气综合利用系统，包括一种高效循环沼气综合利用系统，包括秸杆机械预处理装置D1、原料水解池D2、堆怄池D3、沼气发生器D7、沼液回流装置D6、储气压力罐D4以及沼渣收集装置D5。所述秸杆机械预处理装置Dl将收集的农作物秸杆切成碎片送入水解装置D2，并依次连接堆怄池D3和沼气发生器D7，所述沼气发生器D7的顶部输出沼气至储气压力罐D4，所述沼液利用沼液回流装置D6，经过回流水管L2将水分重新抽回沼气发生器D7，所述沼气发生器D7产生的沼渣通过底部的管道LI收集到沼渣储存装置D5中。
[0015]优选地，所述沼气发生器D7还包括恒温搅拌子系统，所述恒温搅拌子系统可以采用恒温摇床或水浴振荡器等任何具备搅拌性能的装置。
[0016]所述沼液回流装置D6中，沼液可以直接通过沼气回流装置D6经抽水管道L2返回到沼气发酵间，其中所述回流装置D6包含连通管道和抽水动力装置。
[0017]所述沼气发生器D7分层添加的生物炭粒径控制在0.50mm(或30目)以下。
[0018]优选地，所述秸杆机械预处理装置Dl包括滚刀式切碎机和秸杆切段抛送装置，将预处理后的秸杆碎片送入沼气发生器D7前方的堆怄池D3进行发酵前堆怄。
[0019]所述沼渣收集装置D5与所述沼气发生器D7相连，所述沼气发生器D7内厌氧消化反应后剩余的沼渣，经收集装置D5储存后用于制备农作物有机肥循环利用。
[0020]所述沼气发生器D7与储气压力罐D4通过气体取样管LI直接连通，所述储气压力罐D4的盖体与罐体保持密封。
[0021]本系统的运行原理:将农田里的大量剩余秸杆回收后，利用秸杆机械预处理装置Dl剪切为细小的秸杆碎片，然后送入原料水解池D2，其中添加了包括水、菌剂和碳铵等，有利于促进秸杆的初步水解，再经管道LI运送到堆怄池D3，通过沼气池外堆怄进一步为厌氧消化反应做准备，然后经水解的秸杆发酵物正式进入沼气发生器D7。沼气发生器内分层添加生物炭、接种物、氮源和水，其中的生物炭具有促进厌氧消化反应速率与提高沼气产生量的效用，而生物炭是一种可以直接利用农作物秸杆进行制备的廉价、可再生催化剂。沼气发生器D7内产生的沼气经过输气管LI储存至压力罐D4内，产生的沼液再通过沼液回流装置D6的水栗动力经回流管道L2再重新进入沼气发生器D7，从而可以节约并重复利用水资源，这对缺水农作物种植区尤其重要。沼气发生器D7经厌氧消化反应产生的剩余沼渣，利用沼渣收集装置D5储存起来，用以制备农作物有机肥，重新施到当地农田中，以确保土壤肥力不至于逐年下降。
[0022]本发明的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的相关技术人员在本系统的启示下，以及在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高效循环沼气综合利用系统，包括秸杆机械预处理装置、原料水解池、堆怄池、沼气发生器、沼液回流装置、储气压力罐及沼渣收集装置，所述秸杆机械预处理装置将收集的农作物秸杆切成碎片送入水解装置，并依次连接堆怄池和沼气发生器，所述沼气发生器的顶部输出沼气至储气压力罐，所述沼液经回流装置将水分重新抽回沼气发生器，所述沼气发生器产生的沼渣通过底部的管道收集到沼渣储存装置中。2.根据权利要求1所述一种高效循环沼气综合利用系统，其特征在于:所述沼气发生器还包括恒温搅拌系统，所述恒温搅拌系统可以采用恒温摇床或水浴振荡器等任何具备搅拌性能的装置。3.根据权利要求1或2所述一种高效循环沼气综合利用系统，其特征在于:沼液可以直接通过沼气回流装置经管道返回到沼气发酵间，其中所述回流装置包含连通管道和抽水动力装置。4.根据权利要求3所述一种高效循环沼气综合利用系统，其特征在于:所述沼气发生器分层添加生物炭、接种物、氮源和水，所述生物炭的粒径控制在0.50mm(或30目)以下。5.根据权利要求4所述一种高效循环沼气综合利用系统，其特征在于:所述秸杆机械预处理装置至少包括滚刀式切碎机和秸杆切段抛送装置，将预处理后的秸杆碎片送入沼气发生器前方的堆怄池进行发酵前堆怄。6.根据权利要求5所述一种高效循环沼气综合利用系统，其特征在于:所述沼渣收集装置与所述沼气发生器相连，所述沼气发生器内厌氧消化反应后剩余的沼渣，经收集装置储存后用于制备农作物有机肥重新进行生态利用。7.根据权利要求6所述一种高效循环沼气综合利用系统，其特征在于:所述沼气发生器与储气压力罐通过气体取样管直接连通，所述储气压力罐的盖体与罐体保持密封。
【文档编号】C12M1/107GK205576126SQ201620086746
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】张丛光, 邱凌, 迟慧智
【申请人】西北农林科技大学