[实用新型]取样回路连续监测型厌氧发酵罐

说明书

技术领域

本实用新型属于生物能源和环保领域，具体说是涉及一种取样回路连续监测型厌氧发酵罐。

背景技术

沼气技术是一种把生物质废料通过生化反应转化为能源沼气的清洁能源利用方式，因具有生产沼气、处理废物、杀灭致病菌等特点而被广泛应用。目前我国沼气发展仍然以农村小型沼气罐为主，随着人们对节能减排认识的提高，以及对清洁能源需求的增加，以及对废水治理的需要，大中型沼气工程越来越受到社会和国家的重视。但由于国内大中型沼气工程是近些年才发展起来的，存在一系列问题：

(一)沼气发酵过程不稳定。实质上，沼气的生成是由上百种厌氧微生物菌群参与的复杂生物降解过程，是微生物的协同和群体作用，这与好氧发酵有很大的差别，整个沼气过程就如同“黑箱作业”。这些特点反映在工程上可以说，建造沼气工程相对容易，运行沼气过程却很困难。实际上很多沼气工程运行了不长时间后就出现了产气效率低下、易酸化、物料过载和物料浮渣结壳等问题，这也是困扰沼气工程长久发展的瓶颈之一。出现这些问题的主要原因是沼气工作者对沼气过程未能充分了解，而物料浮渣结壳等问题，则与搅拌方式关系密切。现行沼气工程主要的搅拌方式有罐体中心搅拌，气体搅拌，或罐体下部搅拌等，这几种搅拌方式由于作用原理的限制，均不能同时防止物料结壳，或浮渣的产生，因而直接影响沼气的产量。

(二)热能利用效率低。当前，国内外特别是在广大农牧区推广沼气工作的最大技术难点是冬季或全年的气温过低，不适于沼气发酵微生物的生长和产气。目前沼气罐的增温手段普通存在热能转化率低、污染大等问题，不适应大型沼气工程发展的要求。另外，我国北方地区冬季时间长、气温低，如何对厌氧反应罐进行加温和保温，是厌氧反应是否能正常工作的重要因素，直接影响到沼气的生产。对钢板仓来说，现有常见的加热工艺是体外壁加热工艺。该工艺方法是将热循环加热管盘绕在厌氧罐体外壁，热源通过加热管和厌氧反应罐壁传至反应物料。该方法最大的弊端在于反应罐中加热温度不均匀，此外，加热管安装在罐体外部致使热效率利用低，虽然加热管外部有保温材料作保温，但仍然造成了部分热量的损失。

(三)前期投资大。沼气工程常用的气柜是钟罩式湿式沼气储气柜，该储气柜是将一个U形钟罩反扣在盛有水的罐体内，沼气通过罐体下部进气口经水液进入钟罩和液面上部空间，沼气量的增加和减少可使金属钟罩上下移动以便调整储气空间。这种储气柜缺点是造价较高，未有保温设备，当温度降至0℃以下时，罐体内的水结冰后将不能使用。另外，现有沼气工程中多采用发酵罐和沼气贮存气柜分别建造。实际上发酵罐和储气罐合为一体是一种双赢的做法，既可以减少工程投资，又可以优化土地使用。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中存在的不足而提供一种取样回路连续监测型厌氧发酵罐。该发酵罐为一种集连续监测取样装置和气液一体化的厌氧发酵罐，不仅可避免发酵过程不稳定、容易结壳等运行问题，同时具有能效高，发酵启动时间快，建造周期短，过程连续监测等特点，从而实现发酵罐的高效运行和管理。另外，还可减少工程投资、优化土地使用。

本实用新型的取样回路连续监测型厌氧发酵罐包括发酵罐主体，监测系统取样装置，搅拌器构，加热装置和储气装置；

a、所述发酵罐主体包括安装在基座上的罐体，在位于液面上方的罐体内壁上设置由若干条通过连接拉环和涨紧器连接的钢丝组成的涨紧网，在涨紧网上方设置有具有膨胀、收缩功能的半球体状储气柜内膜和储气柜外膜，所述储气柜内膜与罐体液面构成的密闭半球形储气柜；在罐体上安装有恒压防爆风机，该风机的出风口与由储气柜内膜和储气柜外膜共同组成密闭腔连通；储气柜内膜和储气柜外膜组成密闭腔连通，中间充满空气，充盈程度由压力或物位传感器和防爆风机等确定；储气柜内膜内气体为物料发酵产生的沼气，通过内外膜间的充盈空气保证内膜内沼气的压力安全和输送；

b、所述监测系统取样装置包括安装在发酵罐罐壁上设置的温度监测口处的温度传感器和安装在沼液循环回路管上设置的pH值监测口处的pH值传感器，以及分别安装在沼气出气管道上设置的甲烷浓度监测口处和沼气流量监测口处的甲烷浓度传感器、沼气流量传感器；由于微生物厌氧发酵的代谢产物主要存在于液相和气相中，所述的监测系统取样装置主要是对沼气发酵过程的气相和液相中的变数进行监测，特别是pH监测，由于pH是物料微生物发酵生化反应的直观指示，因此安装在沼液循环回路管上的pH值传感器实现了pH的连续监测和在线校准；

c、所述搅拌器构是由设置在罐体的液面位置处的潜水式搅拌器构成，该搅拌器的叶片轴的轴线以朝向液面、并向下倾斜的方式设置，且安装在叶片轴上的叶片的一部分露出反应物料的液面；