一种全方位动态厌氧发酵罐的制作方法

本发明涉及生物质能源开发技术领域，更具体涉及一种圆柱型全方位动态厌氧发酵罐，适用于沼气工程。

背景技术：

沼气工程是以农业和农产品加工有机废弃物等为原料，经过厌氧发酵，产生沼气。沼气可以供家庭生活用能、工业燃烧和发电等领域用能，对于缓解我国日益严禁的农村环境面源污染困境和能源短缺问题，具有十分重要意义。

水压式沼气池是当前沼气工程中应用量最大的传统式沼气池，包括发酵罐体、进料管、出料管和密封盖等。进料管、出料管通常在发酵罐体的两侧，进料管可供加入发酵原料，出料管用于排出发酵后产生的沼液沼渣等废弃物。水压式沼气池的缺点为，沼气池中沼气的压力不稳定，波动较大，不利于沼气在灯具、炊具等沼气用具内的充分燃烧，因此降低了沼气利用率。沼气的储存空间较小，特别是直径较大的沼气池其淤泥容易堆积在池底和两侧，形成无效容积。沼气池的进、出料部件在发酵池两侧，整体结构不好，受载荷影响导致某些部位发生断裂等。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种全方位动态厌氧发酵罐，解决现有技术中沼气池内淤泥堆积在池底和两侧，形成无效容积导致发酵产气量低；沼气池中的压力不稳定，波动较大不能充分燃烧；沼气池整体结构不好，受载荷影响导致某些部位发生断裂的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案包括一种全方位动态厌氧发酵罐,包括发酵罐体、发酵室、贮气室、顶返储液池、进料管、连通管、排气管、出料管和人孔；

所述发酵罐体为圆柱形，所述发酵罐体的顶部设置有顶盖，所述发酵罐体内设置有池顶，所述池顶的上方为所述顶返储液池，池顶的下方为所述发酵室，所述发酵室内的液面与池顶之间的空间为所述贮气室；

所述进料管和连通管均设置在所述发酵罐体的内壁上，所述进料管和连通管的底部连通所述发酵室，所述进料管和连通管位于所述池顶以上的部分通过开关与所述顶返储液池连通；

所述排气管设置在所述池顶的顶部与所述贮气室连通，并从所述顶盖延伸出去，所述排气管上还设置有排气阀；

所述出料管设置在所述发酵罐体的外侧壁且与所述顶返储液池内的连通管连通；

所述人孔包括设置在所述池顶上向下延伸的筒体，所述筒体顶部的边缘与所述池顶密封连接，所述筒体的顶端与底端均设置为开口。

进一步地，所述池顶设置为拱形，所述排气管设置在所述池顶的中心位置。

进一步地，池顶为拱形的钢筋混凝土层。

进一步地，所述连通管设置有多根，多根所述连通管及所述进料管沿着所述圆柱形发酵罐的内壁的圆周方向均匀布置。

进一步地，所述进料管和连通管位于池顶以上的部分均连接有弯头，所述弯头分别连通所述进料管与所述顶返储液池及所述连通管与所述顶返储液池。

进一步地，所述弯头为直角弯头，所述直角弯头一端与进料管或者连通管的一侧连接，另一端的开口朝上与所述顶返储液池连通。

进一步地，还包括与所述弯头配合使用的管式开关，所述管式开关的外壁直径与弯头的内壁直径相同。

进一步地，所述的弯头安装在顶返储液池的底部。

进一步地，所述进料管和连通管的底部与所述发酵罐体的底部的距离设置为0.3米。

进一步地，所述发酵罐体的内壁上还设置有人孔和爬梯，还包括爬梯，所述爬梯设置在所述发酵罐体的内壁，所述人孔还包括分别设置在所述顶盖上的第一穿孔和池顶的第二穿孔、以及分别与所述第一穿孔和第二穿孔配合第一盖板和第二盖板，所述第一穿孔与所述第二穿孔对齐，所述筒体靠近所述第二穿孔，所述爬梯穿过所述第一穿孔和第二穿孔并延伸至所述发酵罐体的底部。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：1、本发明提供的全方位动态厌氧发酵罐可以每天动态的对发酵罐体内的沼液和淤泥进行全方位的水流冲击搅拌，形成发酵罐内全方位动态过程，能够促进发酵过程的进行，有利于提高产气效率，与传统的发酵装置相比，本发明不需要安装搅拌系统，而是利用进料管和连通管形成的6股水流或者1股急水流对发酵室内的沼液进行自下而上式的搅拌，对淤泥进行冲击，降低了能源消耗。

2、本发明中通过将发酵室内沼液的顶返来调节气压，当所述沼液的产气量少时，较少的沼气贮存在所述贮气室内，随着所述产气量的增大，所述贮气室内的沼气的压力也逐渐增大推动所述沼液至顶返储液池内，通过增加了贮气室内的空间减小压力值，当处于极端产气状态时，所述发酵室内的压面下降至人孔以下，所述贮气室内的沼气通过所述人孔排出，实现压力值的减小，从而进一步维持压力的稳定，保证了沼气池的安全。

3、本发明提供的全方位动态厌氧发酵罐的发酵罐体为圆柱形，将进、连通管安装在发酵罐体内壁上，将人孔也设置在发酵罐体内，使进料管、连通管、发酵罐三构件完全形成一体式圆柱形整体结构，实现了结构整体化，受力更好，寿命更长。厌氧型发酵罐机构紧凑，减小了占用空间，节约了土地占用面积。

附图说明

图1是本发明提供的全方位动态厌氧发酵罐的结构示意图；

图2是本发明的连通管分布图；

图3是图1中a处的局部放大图；

图4是本发明全方位动态厌氧发酵罐的产气和用气过程示意图；

图5是本发明全方位动态厌氧发酵罐的进料和出料过程示意图；

图6是本发明全方位动态厌氧发酵罐的产气极端状态示意图；

图中：1-发酵罐体、2-爬梯、3-发酵室、4-连通管、5-人孔、6-出料管开关、7-出料管、8-顶盖、9-池顶、10-贮气室、11-排气管、12-排气管开关、13-顶返储液池、14-弯头、15-管式开关、16-进料管、17-管式开关孔、18-发酵室液面、19-顶返储液池液面、20-筒体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为了解决现有技术中沼气池内淤泥堆积在池底和两侧，形成无效容积导致产气量低，不能充分发酵；沼气池中的压力不稳定，波动较大不能充分燃烧；沼气池整体结构不好，受载荷影响导致某些部位发生断裂的问题，本发明提供了一种全方位动态厌氧发酵罐,包括发酵罐体1、发酵室3、贮气室10、顶返储液池13、进料管13、连通管4、排气管11、出料管6和人孔5；所述发酵罐体1为圆柱形，所述发酵罐体1的顶部设置有顶盖8，所述发酵罐体1内设置有池顶9，所述池顶9的上方为所述顶返储液池13，池顶9的下方为所述发酵室3，所述发酵室3内的液面18与池顶9之间的空间为所述贮气室10；所述进料管16和连通管4均设置在所述发酵罐体1的内壁上，所述进料管16和连通管4的底部连通所述发酵室3，所述进料管16和连通管4位于所述池顶9以上的部分通过开关与所述顶返储液池13连通；所述排气管11设置在所述池顶9的顶部与所述贮气室10连通，并从所述顶盖8延伸出去，所述排气管11上还设置有排气阀；所述出料管7设置在所述发酵罐体7的外侧壁且与所述顶返储液池连通，所述出料管上设置有出料管开关6；所述人孔5包括设置在所述池顶9上向下延伸的筒体20，所述筒体顶部的边缘与所述池顶9密封连接，所述筒体20的顶端与底端均设置为开口。

其中，所述顶盖8设置为拱形，所述排气管11设置在所述顶盖8的中心位置。将所述顶盖8设置为拱形，能够增加贮气量。

其中，池顶9为拱形的钢筋混凝土层。所述池顶9采用现浇而成。

如图2所示，其中，所述连通管4设置有多根，多根所述连通管4及所述进料管16沿着所述圆柱形发酵罐体1的内壁的圆周方向均匀布置。为了使整体结构更好，提高整体强度，将多根所述连通管4及所述进料管16沿着所述圆柱形发酵罐体1的内壁的圆周方向均匀布置。

其中，所述进料管16和连通管4位于池顶以9上的部分均连接有弯头14，所述弯头14分别连通所述进料管16与所述顶返储液池13及所述连通管4与所述顶返储液池13。

如图3所示，其中，所述弯头14为直角弯头，所述直角弯头一端与进料管16或者连通管4的一侧连接，另一端的开口朝上与所述顶返储液池13连通。

其中，还包括与所述弯头14配合使用的管式开关15，所述管式开关15的外壁直径与弯头14的内壁直径相同。

其中，所述的弯头14安装在顶返储液池的13底部。

其中，所述进料管16和连通管4的底部与所述发酵罐体1的底部的距离设置为0.3米。为了对所述发酵室3内的沼液形成自下而上式的搅拌，优选将所述进料管16和连通管4的底部与所述发酵罐体1的底部的距离设为0.3米

其中，还包括爬梯2，所述爬梯设2置在所述发酵罐体1的内壁，所述人孔5还包括分别设置在所述顶盖8上的第一穿孔(图中未示出)和池顶上的第二穿孔(图中未示出)、以及分别与所述第一穿孔和第二穿孔配合第一盖板和第二盖板，所述第一穿孔与所述第二穿孔对齐，所述筒体20靠近所述第二穿孔，所述爬梯2穿过所述第一穿孔和第二穿孔并延伸至所述发酵罐体1的底部。当需要对所述发酵罐体1进行检修时，工作人员可以从顶盖8上的第一穿孔进入所述发酵罐内，并沿着爬梯2依次穿过所述顶返储液池13、第二穿孔到达发酵室3的底部进行检修工作。

所述全方位动态厌氧发酵罐的工作过程为包括：

1.产气和用气过程

如图4所示，步骤一：发酵原料从所述进料管16进入发酵室3内后在所述发酵室3内厌氧发酵，关闭排气管开关，随着发酵过程的进行，沼气产生的量越来越多，沼气储存在贮气室内，使得贮气室内的气压逐渐升高，所述气压作用于发酵室3内的沼液并推动所述发酵室3内的沼液通过所述进料管16和连通管4涌入位于所述池顶9上方的顶返储液池13内，从发酵室3内涌入所述进料管16及连通管4内的沼液形成多股水流，多股所述水流对发酵室3内底部的沼液进行搅拌，促进发酵过程的进行，提高了产气的效率。产气过程中，所述发酵室液面18逐渐下降，所述顶返储液池液面19逐渐上升。

步骤二：打开排气管开关，将贮气室10内的沼气经过所述排气管7排出供用户使用，此时，由于贮气室10内的沼气压力减小，进料管16和连通管4内的沼液会经弯头回流到发酵室，形成水流，所述水流对发酵室内的沼液进行自上而下的搅拌，对发酵罐体1底部的淤泥进行冲击，形成发酵罐体1内全方位动态过程，最后发酵室液面18重新上升，所述顶返储液池液面19逐渐下降。

其中，所述连通管4可以设置为多根，优选为5根，5根所述连通管4与所述进料管16沿着发酵罐体1的内壁的圆周方向均匀布置，因此当所述贮气室10内的沼气推动所述沼液从所述连通管4和进料管16进入顶返储液池13时，可以形成6股水流，所述6股水流对所述发酵室10内的沼液进行搅拌，进一步促进发酵的进行，提高产气的效率。可以选择地，也可以关闭其中5根连通管4或者进料管16与顶返储液池13之间的连通，仅保留其中一根管与顶返储液池13之间的连通，这时发酵液形成一股水流，所述一股水流的速度相比6股水流的速度会更大，可以对发酵室3底部的淤泥进行冲击，防止淤泥堆积。

更为具体地，每根所述连通管4及进料管16位于池顶的以上的部分均连接有弯头14，所述弯头14优选为直角弯头，所述直角弯头的一端与所述进料管16或者连通管4的连通，另一端与所述顶返储液池13连通且开口向上。所述圆柱形发酵罐内还包括分别与每一个弯头14配合使用的管式开关15，所述管式开关15的外壁直径与弯头的内壁直径相同。通过所述每一根管式开关的打开和关闭能够实现所述连通管4或者进料管16与顶返储液池13的连通或者断开。

2.进料和出料过程

如图5所示，关闭排气开关，将所述进料管16、连通管4与所述顶返储液池13之间的开关关闭，具体为，将6个管式开关15都插入弯头14中，打开出料管开关6，从进料管16加入发酵原料，同时将已经发酵完的沼渣等废弃物从所述连通管4的底部进入，向上溢流至位于顶返储液池13内的连通管4部分并从出料管7自动溢出，其中出料管7与所述连通管4连通，此时的连通管4与出料管7一起用于排料。

3.产气极端过程

如图6所示，随着发酵室3内厌氧发酵过程的进行，产生的沼气量越来越多，当贮气室10内储存满沼气，且压力达到一定值以后，所述沼气将所述发酵室3内的沼液推动至顶返储液池13内，直至所述发酵室液面18降低至所述人孔5的筒体20底部露出所述液面时，所述再产生的沼气就会通过人孔5溢出，进入到大气中，而此时所述沼气压力值达到最大值，所述发酵室内的液面也不会再进一步下降，压力维持稳定。

因此，本发明中当产生的沼气量较少时，沼气压力值也较小，所述贮气室10内的压力大小不足以推动所述发酵室3内沼液至顶部的顶返储液池13内，产生的沼气贮存在所述贮气室10内；随着所述沼气产量的逐渐增大，所述发酵室3内的液面被所述贮气室10内的压力推动至所述顶返储液池13内时，一方面所形成的水流对发酵室3内进行搅拌促进发酵和产气，另一方面，打开所述排气管7上的排气阀6，沼气从所述排气管7中排出，供用气设备使用，随着沼气的产生的速度和产生的量逐步增大，压力也逐渐增强，继续推动所述发酵室3内的沼液涌入所述顶返储液池13内，当所述发酵室3内的内面下将至所述人孔5的筒体20底部以下时，产生的多余的气体从所述人孔5的筒体20排出，此时液面停止下降，压力停止继续升高，因此本发明中所提供的圆柱形氧发酵罐，能够保持沼气压力在一定的范围内，确保所述压力值不会过大也不会过小，解决了现有技术中发酵罐沼气池中沼气的压力不稳定，波动较大，不利于沼气在灯具、炊具等沼气用具内的充分燃烧，降低了沼气利用率的问题。

本发明提供的全方位动态厌氧发酵罐可以每天动态的对发酵罐体1内的沼液和淤泥进行全方位的水流冲击搅拌，形成发酵罐体1内全方位动态，能够促进发酵过程的进行，有利于提高产气效率。与传统的发酵装置相比，本发明不需要安装搅拌系统，而是利用进料管16和连通管4形成的6股水流或者1股急水流对发酵室3内的沼液进行自下而上式的搅拌，对淤泥进行冲击，降低了能源消耗。将进料管16、连通管4安装在发酵罐体1内壁上，所述发酵罐体1为圆柱形，将人孔5也设置在发酵罐体1内，使进料管16、连通管4、发酵罐体1三构件完全形成一体式圆柱形整体结构，实现了结构整体化，受力更好，寿命更长。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。