一种卧式沼气发酵装置的制作方法

本发明涉及沼气设备技术领域，具体涉及一种卧式沼气发酵装置。

背景技术：

沼气在我国农村已推广了五十多年，发展沼气带来的经济和社会效益已经显示出来。但是，目前常用的传统沼气发酵池本身的构造不够完善，造成了进料浓度较低、单位容积产气率低等问题：

（1）工程投资高、操作强度大。我国大中型畜禽场沼气工程多采用中温发酵的立式厌氧罐，由于目前进料泵的局限性使进料的干物质浓度只有5～12％，且需设预处理以去除大的秸草等杂物，增加了工程投资，也增加了操作强度和运行成本。

（2）进料浓度低，对原料要求高。目前大多发酵装置进料的干物质浓度低，如果物料浓度达到15～20%则进料非常困难，浓度低耗能大，运行管理复杂、不适合多种固体有机废物混合料（畜禽粪便、有机垃圾和蔬菜秸秆）。

（3）单位容积产气率低。由于目前常用的沼气发酵池本身的结构不够完善，其池深与发酵面积之比较大，新发酵原料投入发酵池后，即使通过搅拌，也难于和发酵池内的微生物充分接触，即有效发酵容积小，对发酵原料利用率低，造成产气率低；同时，由于池温受外界温度影响，当外界温度低时，尤其在冬天，产气量急剧降低。

技术实现要素：

针对以上技术缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种连续进料、进料浓度高、容积产气率高的卧式高浓度发酵装置，解决现有厌氧发酵装置工程投资高、操作强度大、进料浓度低、单位容积产气率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种卧式沼气发酵装置，包括横向设置的卧式发酵装置主体，

所述发酵装置主体内部竖直设置有三个相互平行的隔墙，将所述发酵装置主体分隔为依次连通的进料区、水解区、水解发酵区和甲烷发酵区；

还包括进料系统，所述进料系统包括倾斜安装于所述进料区一侧的螺旋输送机，所述螺旋输送机的底端设置有料斗，所述螺旋输送机的顶端设置有送料电机；所述螺旋输送机的送料电机电连接有变频控制器；所述螺旋输送机靠近顶端的位置设置有出料口，所述出料口连通所述进料区；

所述水解区、所述水解发酵区和所述甲烷发酵区的底部均设置有升温装置；

还包括沼液沼渣出料系统，所述沼液沼渣出料系统包括沼液出料装置和排渣阀门；所述甲烷发酵区的上部通过所述沼液出料装置连通沼液池，下部通过所述排渣阀门连通沼渣池；

所述发酵装置主体靠近所述进料区一侧的中部水平设置有搅拌器，所述搅拌器包括搅拌电机、搅拌轴和多个搅拌叶片，所述搅拌电机设置于所述发酵装置主体的外部，其动力输出端连通所述搅拌轴；所述搅拌轴依次穿过所述进料区、所述水解区、所述水解发酵区和所述甲烷发酵区并与所述隔墙垂直，所述搅拌轴两端经转动密封件连接在所述发酵装置主体上，各所述搅拌叶片均匀固定在所述搅拌轴上。

作为一种改进方案，所述沼液池内设置有沼液泵，所述沼液泵的输出端连通有将所述沼液池内的沼液部分回流的沼液回流管，所述沼液回流管连通所述进料区。

作为一种优选方案，所述螺旋输送机为无轴螺旋输送机。

作为一种优选方案，所述升温装置包括均匀设置于所述水解区、所述水解发酵区和所述甲烷发酵区内底部的升温盘管。

作为一种改进方案，所述排渣阀门包括相连通的闸阀和电动刀阀。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

由于本发明一种卧式沼气发酵装置，包括横向设置的卧式发酵装置主体，发酵装置主体内部竖直设置有三个相互平行的隔墙，将发酵装置主体分隔为依次连通的进料区、水解区、水解发酵区和甲烷发酵区；还包括进料系统，进料系统包括倾斜安装于进料区一侧的螺旋输送机，螺旋输送机的底端设置有料斗，螺旋输送机的顶端设置有送料电机；螺旋输送机的送料电机电连接有变频控制器；螺旋输送机靠近顶端的位置设置有出料口，出料口连通进料区；水解区、水解发酵区与甲烷发酵区的底部均设置有升温装置；还包括沼液沼渣出料系统，沼液沼渣出料系统包括沼液出料装置和排渣阀门；甲烷发酵区的上部通过沼液出料装置连通沼液池，下部通过排渣阀门连通沼渣池；发酵装置主体靠近进料区一侧的中部水平设置有搅拌器，搅拌器包括搅拌电机、搅拌轴和多个搅拌叶片，搅拌电机设置于发酵装置主体的外部，其动力输出端连通搅拌轴；搅拌轴依次穿过进料区、水解区、水解发酵区和甲烷发酵区并与隔墙垂直，搅拌轴两端经转动密封件连接在发酵装置主体上，搅拌叶片均匀固定在搅拌轴上。上述结构使得本发明与现有技术相比具有如下优点：

一、进料系统采用螺旋输送机提升物料，可由装载机或推车将干物质浓度高达15-25%的物料倒入料斗中，利用螺旋输送机将物料提升入卧式发酵装置主体的进料区，无需预处理装置去除其中含有的较大有机废物，减少了能耗和工程投资，并降低了操作强度和运行成本。

二、螺旋输送机利用变频控制器来实现进料量的控制，可根据进料中干物质浓度和生产需要进行自动控制，使沼气发酵装置的进料系统适应较高的干物质浓度，提高了该装置的适用性，降低了对原料中干物质浓度的要求，且生产过程无需人工调节，减轻了工人的劳动强度，并可实现连续生产。

三、发酵装置主体内部设置有隔墙，将发酵装置主体分隔为依次连通的进料区、水解区、水解发酵区和甲烷发酵区，此结构可使水解发酵区和甲烷发酵区内的菌群被有效隔离拦截在各自的发酵区域内，保证菌群与物料的充分接触，有利于高效发酵。

四、发酵装置主体一侧的中部还设置有水平穿过进料区、水解区、水解发酵区和甲烷发酵区的搅拌器，搅拌器的设置一方面可促进各个区域内物料的充分搅拌混合，提高接触效率，进而提高产气率，另一方面，与隔墙对各区域内的物料实现有效拦截的作用相配合，起到回流物料的作用，实现高效发酵。

五、水解区、水解发酵区与甲烷发酵区的底部均设置有升温装置，升温装置可以对该区域内的物料进行升温，保证水解发酵或甲烷发酵所需的温度，同时，可以在外界温度较低的冬天对物料温度进行控制，减轻低温对容积产气率的影响，保证装置内发酵过程的正常进行。

由于本发明提供的卧式沼气发酵装置，其沼液池内设置有沼液泵，沼液泵的输出端连通有将沼液池内的沼液部分回流的沼液回流管，沼液回流管连通进料区，此结构使发酵的沼液部分回流，提高资源利用率的同时提高水解效率。同时，在沼液回流阶段补充水解发酵菌，保证水解发酵过程的顺利进行，提高装置沼气发酵过程的连续性。

由于本发明提供的卧式沼气发酵装置，其排渣阀门包括相连通的闸阀和电动刀阀，此结构可使沼渣的排放实现电动开启而不需要人工转动开启，降低劳动强度。

综上所述，本发明提供的一种卧式沼气发酵装置解决了现有的沼气发酵装置工程投资高、操作强度大、进料浓度低、单位容积产气率低的缺陷，通过由变频技术控制的螺旋输送机输送物料，通过设置隔墙和搅拌器提高发酵效率，利用升温装置保证发酵温度，从而使本装置具有能够连续进料、进料浓度高、容积产气率高的特点，并减轻了能耗、降低了工程投资和操作成本，减轻了工人的劳动强度。

附图说明

附图1是本发明一种卧式沼气发酵装置的结构示意图；

附图2是本发明一种卧式沼气发酵装置的进料系统的结构示意图；

图中：1.发酵装置主体，2.隔墙，3.进料区，4.水解区，5.水解发酵区，6.甲烷发酵区，7.螺旋输送机，8.料斗，9.送料电机，10.出料口，11.沼液回流管，12.升温盘管，13.沼液出料装置，14.沼液池，15.闸阀，16.电动刀阀，17.沼渣池，18.搅拌器，19.搅拌电机，20.搅拌轴，21.搅拌叶片，22.沼液泵，23.无轴螺旋，24.沼液回流出液口，25.沼气出口。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种卧式沼气发酵装置，包括横向设置的卧式发酵装置主体1，发酵装置主体1内部竖直设置有三个相互平行的隔墙2，将发酵装置主体1分隔为依次连通的进料区3、水解区4、水解发酵区5和甲烷发酵区6。其中，水解发酵区5与甲烷发酵区6的结构相似，区别在于两个区的发酵池容积和发酵所使用的细菌群系不同，水解发酵区5内使用水解发酵菌群，甲烷发酵区6内使用甲烷菌群。同时，隔墙2的设置可使水解发酵区5和甲烷发酵区6内的菌群被有效隔离拦截在各自的发酵区域内，保证菌群与物料的充分接触，有利于高效发酵。

如图1和图2共同所示，本发明的卧式沼气发酵装置还包括进料系统，进料系统包括倾斜安装于进料区3一侧的螺旋输送机7，螺旋输送机7为无轴螺旋输送机，其底端设置有料斗8，顶端设置有送料电机9，且送料电机9电连接有变频控制器，利用变频控制技术控制螺旋输送机7的进料量，因此，可根据进料中干物质浓度和生产需要进行自动控制，无需人工调节，减轻工人劳动强度，实现连续生产；螺旋输送机7靠近顶端的位置设置有连通进料区3的出料口10，可由装载机或推车将干物质浓度高达15-25%的物料倒入料斗8中，由螺旋输送机7内的无轴螺旋23带动上升到螺旋输送机7的上部，通过出料口10落入进料区3，此结构使发酵装置无需预处理装置去除其中含有的较大有机废物即可实现高物料浓度进料，减少了能耗和工程投资，并降低了操作强度和运行成本。

如图1所示，水解区4、水解发酵区5与甲烷发酵区6的底部均设置有升温装置，本发明采用的是均匀布设于水解区4、水解发酵区5与甲烷发酵区6底部的升温盘管12。物料在升温盘管12的加热作用下缓慢升温并保持在适合的温度，利于区域内菌群对物料的发酵。同时，在外界温度较低的冬天，升温盘管12可以根据生产需要对物料进行升温控制，减轻低温对容积产气率的影响，保证装置内发酵过程的正常进行。

如图1所示，甲烷发酵区6远离水解发酵区5的一侧的下部设置有排渣阀门，包括依次连通的闸阀15和电动刀阀16，在甲烷发酵区6完成发酵后剩余的沼渣可通过闸阀15和电动刀阀16被定期排出发酵装置主体1进入沼渣池17，因此可使沼渣的排放实现电动开启而不需要人工转动开启，降低劳动强度。甲烷发酵区6该侧的上部设置有沼液出料装置13，甲烷发酵结束后的沼液通过沼液出料装置13进入沼液池14。发酵结束后生成的沼气经沼气出口25排出发酵装置主体1通往沼气净化和储存设施进行处理。

如图1所示，沼液池14内设置有沼液泵22，沼液泵22的输出端连通有将沼液池14内的沼液部分回流的沼液回流管11，沼液回流管11的另一端通过沼液回流出液口24连通进料区3，实现沼液的部分回流，提高资源利用率的同时提高水解效率。本发明在工作时，还可在沼液回流阶段补充水解发酵菌，保证水解发酵过程的顺利进行，提高装置沼气发酵过程的连续性。

如图1所示，发酵装置主体1靠近进料区3一侧的中部水平设置有搅拌器18，搅拌器18包括搅拌电机19、搅拌轴20和多个搅拌叶片21，搅拌电机19设置于发酵装置主体1的外部，其动力输出端连通搅拌轴20；搅拌轴20依次穿过进料区3、水解区4、水解发酵区5和甲烷发酵区6并与隔墙2垂直，搅拌轴20两端经转动密封件连接在发酵装置主体1上，搅拌叶片21均匀固定在搅拌轴20上。搅拌器18的设置一方面可促进各个区域内物料的充分搅拌混合，提高接触效率，进而提高产气率，另一方面，与隔墙2对各区域内的物料实现有效拦截的作用相配合，起到回流物料的作用，实现高效发酵。

本发明在工作时，由装载机或推车将干物质浓度在15-25%的物料倒入螺旋输送机7的料斗8中，螺旋输送机7采用变频技术控制将拟发酵的有机质（牛粪、猪粪、鸡粪、秸秆）通过螺旋输送机7内的无轴螺旋23提升，由出料口10进入进料区3；在水解区4，物料通过升温盘管12加热至适宜的水解发酵温度；加热后的物料在搅拌器18的搅动下进入水解发酵区5，水解发酵区5内的升温盘管12对物料进行加热至适合水解发酵的温度，在搅拌器18和隔墙2的联合作用下，利用水解发酵区5的水解发酵菌群对物料进行水解发酵；水解发酵后的物料利用高程差沿流程方向缓慢前行，整个水解发酵时间为5天；水解发酵结束后的物料进入甲烷发酵区6；水解发酵菌在甲烷发酵段ph7环境下受抑制而甲烷发酵菌群发挥作用。甲烷发酵区6内设置的升温盘管12将来自水解发酵区5的物料升温至适宜甲烷发酵的温度，在搅拌器18和隔墙2的联合作用下进行甲烷发酵。在甲烷发酵区6内的甲烷发酵物料沿流程方向缓慢前行，整个发酵时间为20天；甲烷发酵完成后，通过排渣阀门定期排放多余的沼渣和剩余的甲烷发酵菌群，上层的沼液自流入沼液池14，沼液池14内的沼液通过沼液泵22、沼液回流管11部分回流至进料区3以提高水解效率，剩余外运做肥料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术或对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。