[发明专利]大中型沼气工程二级厌氧发酵与发电系统

说明书

技术领域：本发明涉及一种沼气生产系统，尤其涉及一种为沼气发电 机提供气源的二级厌氧发酵系统。

背景技术：随着畜牧业的迅速发展，畜禽饲养规模不断扩大，畜禽场 每天排放的粪便等废弃物日益增多，不仅造成严重的环境污染，而且容易 引起畜禽致病，制约了畜禽场自身的发展；若能在养殖场附近建设沼气工 程，既可有效地解决燃料、肥料等问题，又能为畜禽场科学处理粪便提供 有效的途径。目前，应用比较广泛的沼气生产设备多为户用沼气池，其缺 点是分布广、规模小、产气率低，不能满足集约化大规模生产的要求。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种能 够适应集约化大规模生产要求的大中型沼气工程二级厌氧发酵与发电系 统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括依次连通的预 处理池、一级发酵池、二级发酵池和沼渣池；所述一级发酵池为USR反应 器，预处理池通过进料管与USR反应器连通，该USR反器通过溢流管和导 气管与二级发酵池连通，USR反应器和二级发酵池分别通过排渣管与沼渣 池连通；二级发酵池通过沼气净化装置向发电机供气。

沼气净化装置由依次连通的贮气柜、水封器、脱硫器、脱水器、气体 压缩机以及高压贮气柜组成；USR反应器上设有加热装置；所述加热装置 为设在USR反应器夹层壁中的热水管；USR反应器上设有循环管，该循环 管上设有泵；在二级发酵池和预处理池上设有搅拌机；在预处理池入口处 设有隔栅，在该预处理池的底部设有排泥口。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，因此不仅降低了 生产和管理成本，提高了废水的处理效率和沼气的产气效率，而且还实现 了人畜粪便污水集中处理和沼气集中发电，实现了沼气发酵由小型生产模 式向生产集中高效的大型模式转化。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图中：锅炉1 导气管2 沼气净化装置3 水封器4 脱硫器5 脱水器6 气体压缩机7 高压贮气柜8 贮气膜9 二级发酵池10 沼渣池11 排渣管12 搅拌机13 USR反应器14 进料管15 预处 理池16 排泥口17 隔栅18 循环管19 热水管20 溢流管21 贮气柜22

具体实施方式：下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说 明：

如图1所示：预处理池16通过进料管15与USR反应器14的底部连通， 在该USR反应器的上半部分设有与二级发酵池10连通的溢流管21，在USR 反应器14和二级发酵池10的底部分别设有与沼渣池11连通的排渣管12， 在USR反应器14的顶部设有与二级发酵池10连通的导气管2，二级发酵 池10顶部的贮气膜9通过沼气净化装置3向发电机提供沼气；该沼气净化 装置由依次连通的贮气柜22、水封器4、脱硫器5、脱水器6、气体压缩机 7以及高压贮气柜8组成。

在上述技术方案中，USR反应器14为升流式厌氧固体反应器，它是一 种新型的专用于处理固体物含量较大的反应器，其构造特点是反应器内不 设三相分离器和其它构件。工作时，含有有机物固体的废液从反应器的底 部进入并逐渐浸漫过含有高浓度厌氧微生物的固体床，废液中的有机固体 与厌氧微生物充分接触反应，有机固体被液化发酵和厌氧分解，约有50％ 的有机物被转化为沼气；沼气随水流上升具有搅拌混合作用，它促进了固 体与微生物的接触。由于重力作用，固体床区有自然沉淀作用，比重较大 的固体物(包括微生物、未降解的固体和无机固体等)被沉积在固体床下 部，反应器内保持较高的固体量和生物量，从而使得反应器中的微生物和 固体有较长的滞留时间。当液面超过固体床一定高度时，便可从池顶的溢 出口通过溢流管溢出至二级发酵池中。在溢出口前设有可减少池内SS流 失的挡渣板，它会在反应器液面形成一层浮渣层；在长期稳定运行过程中， 浮渣层达到一定厚度后趋于动态平衡。另外，不断有固体被沼气携带到浮 渣层，同时也有经脱气的固体返回到固体床区；由于沼气要透过浮渣层进 入到反应器顶部的集气室，会对浮渣层产生一定的“破碎”作用，因此浮 渣层不会引起堵塞。集气室中的沼气经导气管引出池外进入沼气贮柜。

由于厌氧消化反应过程受温度影响很大，为了保证厌氧反应在冬季仍 可正常进行，必须对系统实施整体保温措施，同时还需对USR反应器14 进行增温处理：USR反应器14的罐壁采用装填有保温隔热材料的夹层结构， 在该夹层中设置有与锅炉1连通的热水管20。锅炉1的燃料可采用经过净 化处理的部分沼气。为了保证反应充分，在USR反应器14上设有能够使发 酵液体充分混合的循环管19，该循环管上设有泵；同理，为了使液体充分 混合，在二级发酵池10和预处理池16上均设有搅拌机13。为了避免杂物 混入，在预处理池16入口处设有隔栅18；为了便于将沉积在预处理池16 中的污泥排除，在该预处理池的底部设有排泥口17。