专利名称:利用养殖场粪污制备优质沼气的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种养殖场粪污处理装置，特别是一种以厌氧生物法利用养殖场粪污制备沼气的装置，其副产为生态肥，它也广泛适用于化工行业的污水治理和城市的污物治理。
背景技术：
目前，随着畜牧业的飞速发展，养殖场畜禽粪便的堆放和畜禽粪便污水的排放带来了严重的环境污染。因此，防治、控制污染、消除或减少污染源已成为当前养殖场必须解决的首要问题。养殖场畜禽粪污，污水含量大、呈胶质状流体形态，脱水困难，气味恶臭，但富含氮、磷、钾成分和微量元素及大量有机物的物质特性，是可利用的资源，是制备沼气和生态肥的有用资源。畜禽粪便污水任其随意排放会污染环境，如果进行硝化或碱化处理，则留下的后遗症更大，严重时还会造成农用土地贪脊或寸草不生。现有城乡对污染源的治理和养殖场对畜禽粪便的无害化处理，都要使用以畜禽粪便为基质的发酵罐或化粪池等容器，作为生产沼气和制备有机肥的容器。为了节省投资、降低造价，一般的容器采用需作防腐处理的黑色金属板制成或采用钢筋混凝土、砖混结构制成。据报道，因容器的黑色金属板被腐蚀而造成的泄漏或因水泥固有的孔隙度产生的渗漏，所造成的地下水污染非常严重。现有发酵罐或化粪池等容器的结构设计存在的缺陷导致其内畜禽粪便基质发酵不完全，这既影响有机肥的生产效率及其生物活性、又容易排放有害气体，还会造成对周边环境的二次污染。因此，发酵罐或化粪池等容器的选材和结构设计是当前科研人员研究的重点课题。养殖场用来冲洗畜禽居所的污水与粪便混合在一起之粪污，含有大量的氮磷钾成分和微量元素，如果采用除磷脱氮或硝化碱化处理，硝和碱投入成本高并且都是贫脊土地的祸根，会使土地寸草不生。目前对于养殖场的粪污尚没有理想的处理方法，现有的以提高污泥浓度和改善废水与污泥混合效果为基础的一系列高负荷厌氧反应器的发展，推动了污水治理业的进步并逐步应用到畜禽粪便污水处理中。如公告号CN2415032Y公开的“钢筋混凝土薄壳预制构件沼气池”、公开号CN1687389A公开的“高效沼气池”、公开号CN1661003A公开的“三合一材料组合为池体防止漏水漏气的沼气池”等，都是针对现有技术的跑冒滴漏问题提出的措施。众所周知，水泥所固有的孔隙度特性，使其防水能力较低下，特别是当沼气生产的高峰期时，内压力大于2000Pa以上，沼气和污水会同时渗漏；发酵装置的尼龙薄膜的抗压强度有限、抗老化能力有限，冰冻低温的脆裂等问题都是潜在的危险和隐患，缺乏安全感，水泥混凝土结构池，即使内层增加防水设施，顶盖增加防渗漏功能，工程造价增加，工程质量也很难把握，因此用水泥混凝土结构沼气池、发酵池、滤池等的问题多、隐患大，污染环境，污染地下水资源。公告号CN2187154Y公开的“钢塑组合成型沼气罐和液体贮罐”，采用塑料铆钉铆接成的整体容器罐，其在运输、承载、内外压力差、内外温度差等因素发生变化时，塑料铆钉的应力变形问题、抗冲击能力问题、及其在-20℃时脆性度问题，同样存在着不安全因素和隐患。公开号CN1487076A公开的“一种无机复合材料沼气池”、公告号CN2442993Y公开的“轻质复合材料沼气池”、公告号CN2211427Y公开的“橡胶沼气罐”，公告号CN2143231Y公开的“高强度薄壁沼气罐”、公告号CN2732748Y公开的“椭球冠型树脂荃复合材料沼气池”、公告号CN2688697Y公开的“扁球型塑料沼气池”、公开号CN1800080A公开的“一种制备组装式沼气池的复合材料”、公开号CN1796534A公开的“一种水凝性胶结材料沼气池”等等，其结构都存在着顾此失彼的问题和不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用养殖场粪污制备优质沼气的装置，它有效地解决了畜禽粪污制备沼气存在的渗漏污染和产气率低等问题，其结构除具有“高强度超薄型不锈钢容积罐”的优点外，还具有产气量大、纯度高，一次性投入少，运行成本低的特点，特别是利用其自产沼气发电供机组运行，可以节电，降低运行成本，有利于应用微生物发酵，在显著提高制备沼气的生产效率和质量的同时，得到被生物菌化的回收产品生态肥，防止了环境污染，使之更具环保性，促进了循环经济发展，延长了利废的产业链条。
本发明的目的是这样实现的该装置包括设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀的由本体、封头和封底构成的罐体，其技术要点是所述罐体的进料口置于罐体上部封头的水封区内，并固定在封头的格网状骨骼的径向型钢骨架与纬向型钢骨架交汇处，排料口设置在罐体下部卸料区的格网状骨骼的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，在排料口前方设置挡板，罐体的本体热交换区内自下而上利用竖支架分层设置径向分布的放射型散热器，固定在罐体上部走台的返流泵输入管端连通封头的杂气储腔，泵输出管端伸入罐体内与喷气管连通。
所述罐体采用高强度超薄型不锈钢容积罐中的一体式龙骨包容罐壳的结构形式，由本体与上部封头和下部封底并以封底作为支座组成立式结构罐体，罐体的本体、封头和封底均由格网状骨骼及内壁壳体和外罩护板组成，其内壁壳体采用簿壁不锈钢板，在内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。
所述放射型散热器的利用支架分层设置径向分布的各“V”型管式散热体的弯管端通过环拉支撑，散热体的开口端分别固定在格网状骨骼的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，置于各“V”型管式散热体内的热介质管出口端分别通过固定在本体内壁的弧形热介质管与相邻热介质管入口端连接在一起，构成折流式连通热介质管。
所述罐体排料口前方设置至少一个挡板。
由于本发明的设置进料口、出料口及其闸阀门、沼气控制阀的罐体，采用本申请人研制的“高强度超薄型不锈钢容积罐”，以“龙骨包容罐壳”的结构形式，由本体与上部封头和下部封底并以封底作为支座组成立式结构罐体，其罐体内运用厌氧微生物学原理，有目的的植入固氮菌和甲烷细菌等各种厌氧微生物菌种群，以有利于应用微生物发酵，对罐体内的基质进行发酵，在厌氧腔内利用返流泵进行沼气返激活纯化和利用挡板进行生态肥返激活熟化，按批次的投入基质与排放生态肥，所以除具有“高强度超薄型不锈钢容积罐”的特点外，还具有其产气量大、纯度高，一次性投入少，运行成本低的优点，能在罐体内调节适合微生物生长和微生物对基质降解的条件，使降解菌高速度的消化分解基质，在显著提高制备沼气的生产效率和质量的同时，得到被生物菌化的回收产品生态肥，防止了环境污染，使之更具环保性。此外，如果利用其自产沼气发电，产生的动力电供机组运行，不仅节电，而且降低运行成本。实际检测表明，本发明在整个发酵过程中，其甲烷收取率75％以上，纯度为70％以上。对于一个日产40m3废水的养殖场，采用500m3的生物发酵装置，实现日产气量4665m3，可发电6738kw·h，用其1/5就完全可供全套机组的设备运行使用，余热得到全部回收利用，其副产物沼液和生态肥内含大量有益生物菌，是农作物所必须的廉价肥料，促进了循环经济发展，延长了利废的产业链条。
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的一种具体结构示意图；图2是图1沿A-A线的剖视图；图中序号说明1返流泵、2沼气控制阀、3传感元件、4封头、5本体、6挡板、7出料口、8护脚、9竖支架、10封底、11喷气管、12格网状骨骼、1 3放射型散热器、14折流式热介质管、15进料口、16走台、17隔板、18热介质出口、19热介质入口、20环拉。
具体实施方式
根据图1～2详细说明本发明的具体结构和工作过程该装置的罐体采用本申请人研制的“高强度超薄型不锈钢容积罐”(已同时申请专利)中的立式结构的基本结构。其罐体由本体5与上部封头4和下部封底10组成，并以带护脚8的封底10作为支座。其中本体5、封头4及封底10均由格网状骨骼12及内壁壳体和外罩护板组成，将罐体加工成一体式“龙骨包容罐壳”的结构。其内壁壳体采用簿壁不锈钢板，格网状骨骼12为罐体的“龙骨”，它是由径向型钢骨架、纬向型钢骨架和封头型钢骨架、封底型钢骨架固接成的一个整体。各骨架以其型钢的大平面为垫托，与内壁壳体或外罩护板的接缝处紧密结合在一起，内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。罐体各型钢骨架的型钢采用槽钢或方管、矩型管、异型管、角钢或其它型材。罐体的封头4根据实际需要制成锥形体、半球形体、椭圆形体、蝶形体或其它结构形式。罐体的外罩护板采用薄壁不锈钢板、彩板、镀锌板或其它薄型板材。为了提高罐体的保温效果，在内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。
该装置包括设置有进料口15、排料口7及其闸阀门的罐体及组装其上的维护走台16、沼气控制阀2、返流泵4和通过控制线路与控制台联接的传感元件3等。罐体上部封头4内通过隔板17分为杂气储腔和沼气储腔，并以水封区将该两腔与进料口15阻断，沼气控制阀2与沼气储腔连通。罐体的本体5下部为热交换区和卸料区，本体5中间部位为基质发酵区和甲烷发生区。罐体的进料口15置于罐体上部封头4的水封区内，并固定在封头4的格网状骨骼12的径向型钢骨架与纬向型钢骨架交汇处。排料口7设置在罐体下部卸料区的格网状骨骼12的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，在排料口前方设置挡板6。罐体的本体5热交换区内自下而上利用竖支架9分层设置径向分布的放射型散热器13，固定在罐体上部走台16的返流泵1输入管端连通封头4的杂气储腔，泵输出管端伸入罐体内与下部喷气管11连通。与返流泵1伸入罐体下部的输出管端连通的喷气管11，利用支架固定在罐体底部的封底10型钢骨架上。喷气管11中的喷射孔为下开孔结构，其孔的规格、形状根据实际使用要求确定。放射型散热器13的利用竖支架9分层设置径向分布的各“V”型管式散热体的弯管端通过环拉20联接，各“V”型管式散热体的开口端分别固定在本体的格网状骨骼12的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，构成横向定位加强支撑，置于各“V”型管式散热体内的热介质出口18管端分别通过固定在本体内壁的弧形热介质管与相邻热介质入口19管端连接在一起，构成折流式连通热介质管。为了使生态肥返激活熟化，在罐体排料口7前方设置至少一个挡板6，本实施例设置两个挡板6。为实现该装置的自动控制，用户可根据实际需要自行配备控制台，并将所用的各设备中的传感元件3及控制阀等，按常用电路和常规控制方法，通过控制线路汇总与控制台联接。
本发明针对养殖场粪污富含氮、磷、钾成分和微量元素及大量的有机质，在罐体内有目的的植入固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌、钾细菌、甲烷细菌等等多种厌氧或兼性氧微生物菌种群，同时允许设入糖渣、药渣、菌基渣、豆饼渣、糠麸、其它动物类粪便和秸杆等有机物质及适量5-10％的无机氮、无机磷、无机钾、微量元素，为其在发酵过程中提供充足的氮源、炭源和足够的可降解基质，吞噬或转化一些无机物使之变为有机物，以达到各项指标的提高，并充分发挥“超簿型不锈钢容积装置”的功能与作用，将原有的氮、磷、钾和微量元素、有机质、微生物总量指标分别提高5-10％，实现理想的低成本、高指标、生态、绿色预期效果和目标，以推动新农村和绿色基地建设和发展，用本发明生产的液肥滴灌农田，可提高地温，增加土壤团粒结构，改良土壤品质，利用微生物生态治理农药和化肥的残留，不用抽取地下水灌溉农田，可减少资源浪费，既降低农民生产成本，又实现了废弃物质资源的再生利用，净化了环境。
权利要求
1.一种利用养殖场粪污制备优质沼气的装置，包括设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀的由本体、封头和封底构成的罐体，其特征在于所述罐体的进料口置于罐体上部封头的水封区内，并固定在封头的格网状骨骼的径向型钢骨架与纬向型钢骨架交汇处，排料口设置在罐体下部卸料区的格网状骨骼的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，在排料口前方设置挡板，罐体的本体热交换区内自下而上利用竖支架分层设置径向分布的放射型散热器，固定在罐体上部走台的返流泵输入管端连通封头的杂气储腔，泵输出管端伸入罐体内与下部喷气管连通。
2.根据权利要求
1所述的利用养殖场粪污制备优质沼气的装置，其特征在于所述罐体采用高强度超薄型不锈钢容积罐中的一体式龙骨包容罐壳的结构形式，由本体与上部封头和下部封底并以封底作为支座组成立式结构罐体，罐体的本体、封头和封底均由格网状骨骼及内壁壳体和外罩护板组成，其内壁壳体采用簿壁不锈钢板，在内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。
3.根据权利要求
1所述的利用养殖场粪污制备优质沼气的装置，其特征在于所述放射型散热器的利用支架分层设置径向分布的各“V”型管式散热体的弯管端通过环拉支撑，散热体的开口端分别固定在格网状骨骼的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，置于各“V”型管式散热体内的热介质出口管端分别通过固定在本体内壁的弧形热介质管与相邻热介质入口管端连接连接在一起，构成折流式连通热介质管。
4.根据权利要求
1所述的利用养殖场粪污制备优质沼气的装置，其特征在于所述罐体排料口前方设置至少一个挡板。
专利摘要
一种利用养殖场粪污制备优质沼气的装置，包括设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀的罐体，其技术要点是罐体的进料口置于罐体上部封头的水封区内，排料口设置在罐体下部卸料区，在排料口前方设置挡板，罐体的本体热交换区内分层设置径向分布的放射型散热器，返流泵输入管端连通封头的杂气储腔，泵输出管端伸入罐体内与下部喷气管连通。它结构除具有“高强度超薄型不锈钢容积罐”的优点外，还具有产气量大、纯度高，一次性投入少，运行成本低的特点，有利于应用微生物发酵，在显著提高制备沼气的生产效率和质量的同时，得到被生物菌化的回收产品生态肥，防止了环境污染，使之更具环保性，促进了循环经济发展，延长了利废的产业链条。
文档编号C05F3/06GKCN101024547SQ200710010295
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月6日
发明者洪武贵, 苗迪, 洪巍 申请人:辽宁中田干燥设备制造有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan