[发明专利]一种沼气池及其自动排渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及沼气产生设备领域，更具的说是一种能够消除沼气池内沼液结壳并实现自动排渣，无需人工维护的沼气池和自动排渣的方法。

技术背景

沼气是一种可燃气体，是利用人畜粪便等有机物，在厌氧条件下，通过沼气池内微生物能量代谢和呼吸作用产生的可燃性气体。普通农家5口人，正常存养4头猪、1头牛，年排放的人畜粪便，按理论计算每年可产810-950m3沼气，扣除粪便散失和沼气发酵压力损失，实际可利用沼气500-550m3。现有技术主要通过沼气池来实现对沼气的利用，采用沼气池除了充分利用费用外还具有众多的优点。人畜粪便投入沼气池发酵后，能有效地将寄生在人畜粪便的细菌性病源、病毒性病源、寄生性病源及蚊蝇虫卵沉降杀灭。在沼气池密闭条件下，微生物分解物质和能量代谢呼吸释放出的惰性物质可在池内循环利用，不存在堆沤方法产生的环境污染；人畜粪便经过沼气池发酵后的废料，可直接用于作物肥料、养鱼、喂猪、浸种或直接排入河流，不产生二次污染；农村使用沼气，还能有效地减少传统炊事烟熏火燎所带来的红眼病、哮喘病等疾病。

沼气是细菌在一定条件下发酵、分解有机物质产生的。当制取沼气的条件越合适，细菌的生命活动越旺盛，产生的沼气就越多。因此，在制取沼气时，要求产气量高，就必须使沼气微生物在厌氧条件下有较旺盛的生命活动，为此，创造一个良好的环境是生产沼气的关键。现有沼气池制取沼气必须满足以下的条件。

1.严格的厌氧环境

分解有机物质产生沼气的微生物都是嫌氧性细菌，它们的整个生命活动都不需要空气。相反，空气中的氧气对它们还有损害。因此，修建不漏水、不漏气的沼气池，不仅上为装料和贮气的需要，更重要的是保证细菌在厌氧条件下生活，使之达到非常产气的目的。现有的沼气池结构在发酵池内留有一定的空气腔，所以在发酵料液的上层直接与氧气接触形成结壳层。结壳层厚度不断的增加将严重影响沼气的产生。

2.适当的温度

发酵温度是影响沼气发酵的重要因素。在一定温度范围内，发酵料液的分解消化速度随温度的升高而提高，也就是产气量随温度升高而提高，但也不是越高越高。目前农村户用沼气池，都采用自然温度发酵，池内温度为15℃一30℃，超过30℃要进行高温发酵，渣料没有完全发酵，造成浪费。但在15℃以下，发酵菌生命活动缓慢，发酵效果更是不理想。现有的沼气池结构决定池体必须采用浅埋的方式，这样在北方较为寒冷的地带，一到冬天沼气池就进入了休眠期，无法正常工作。

3.充分保证发酵池内的菌层稳定分布

沼气菌群是一大类厌氧细菌，它的整个生命活动中都不需要氧。一旦在适当的条件下稳定分布生长就会高效的产气。在沼气池中的发酵料液上层、中层、下层的发酵菌层的分布是有分工的，一旦破坏就会影响发酵产气效果。

4.经常性的搅拌

现有的沼气池在不搅拌的情况下，发酵料液明显地分为3层：上层结壳层、中层清液层、下层沉渣层。由于发酵料液上层与空气接触发生有氧反应而形成结壳层不利于产气，所以，应考虑采取搅拌措施。搅拌的目的是破坏结壳层，让原料和接种物均匀分布于池内，增加微生物与原料的接触面，加快发酵速度，提高产气量。但由于在反应一段时间之后，料液中会形成针对料液不同的反应过程形成一定的菌层分布。搅拌会打乱菌层分布，使其需要一定时间重新进行分布，所以经常性的搅拌会减缓沼气产生的效率。不过为了破坏结壳层，现有技术只能通过牺牲效率的搅拌方式来解决。

5.定期清渣

现有的沼气池产生的渣料主要有两部分，一部分是反应后沉淀于沼气池底部的渣料，另一部分是料液上层与空气腔接触产生的结壳层。现有技术中采用人工或机械来清理底部渣料，但对于料液上层的结壳层却无能为力。虽然采用搅拌的方式可以减缓结壳层的形成，最终也是无法解决问题。所以现有的沼气池寿命一般为2～3年，而沼气池为固定式建筑，所以造成了大量的资源浪费。

以下论述几种常用池的结构特点：

1、固定拱盖水压式沼气池

固定拱盖水压式沼气池有圆筒形、球形和椭球形三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。

水压式沼气池型存在的缺点主要是：