[发明专利]一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法

说明书

本发明公开了一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法，包括发酵有机废弃物的发酵罐体，所述发酵罐体的上方设置有进料装置，发酵罐体的侧上方设置有气体储存装置，发酵罐体的底部设置有出料装置，发酵罐体内部设置有搅拌有机废弃物的搅拌器；所述搅拌器包括设置于发酵罐体正上方的电动机、与电动机电连接并置于发酵罐体内部的搅拌杆和搅拌叶轮；其中搅拌杆和搅拌叶轮与发酵罐体通过直流电源形成产电压电路，即直流电源的阳极接于搅拌杆和搅拌叶轮，直流电源的阴极接于环绕发酵罐体内壁的不锈钢网，以将有机废弃物发酵产生的二氧化碳电解为甲烷。本发明具有的优点是采用该装置将二氧化碳电解为甲烷，进而提高沼气中甲烷气的纯度。

技术领域

本发明涉及沼气发酵池领域，尤其涉及一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法。

背景技术

目前，沼气主要利用厨余垃圾、秸秆等有机废弃物生产，沼气的生产开发作为一种丰富的能源已广泛应用到人民生活和工农业生产中。

随着沼气的不断开发利用，对沼气生产技术的要求也越来越高；现有的沼气发酵方法主要是将初步处理后的有机废弃物，一次性投料到沼气发酵池或发酵罐，加入甲烷菌料，靠自然环境温度发酵产生甲烷气体，发酵产气后再大换料的间歇式发酵生产沼气的方法。

在上述过程中，沼气发酵过程中会产生大量的二氧化碳气体，约占气体总量的30％，同时甲烷的纯度也因此受到影响，只有50-60％，而低纯度的甲烷气会影响燃烧的效率，无法应用到日常生产生活。

因此，为了提高沼气中甲烷气的纯度，一般采用二氧化碳吸附的方法来进行提纯，而这种方法的耗能极高，同时也会带来大量的碳原子的浪费；同时在生产中，由于甲烷发酵需要较高的温度，在北方的冬天，由于室外温度无法达到发酵要求，因此沼气发酵在北方的应用极少，即使有少量应用，也大都会在秋季后停产，而沼气发酵采用的多为农业生产剩余的秸秆，而秸秆的产生大多产生于秋收后，这大大影响了固体废弃物资源化的进程；并且在生产中，大都采用额外供热的方式对发酵池提供额外的热量使其维持发酵，这样也会引起大量的额外能源的消耗，从而提高沼气发酵的成本，也因为这些原因，沼气发酵在日常生活中无法进行普及。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是公开一种生物沼气发酵池甲烷产生装置及产生方法，不但可提升菌种的活性，提高甲烷气的产量与纯度，并且大大缩短发酵时间，使其产生的甲烷气纯度接近于商用甲烷气纯度。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种生物沼气发酵池甲烷产生装置，包括发酵有机废弃物的发酵罐体，发酵罐体的顶部、侧壁、底部分别连接有进料装置、气体储存装置及出料装置，发酵罐体内部设置有搅拌有机废弃物的搅拌器；所述搅拌器包括置于发酵罐体正上方的电动机、与电动机电连接置于发酵罐体内部的搅拌杆和搅拌叶轮；其中搅拌杆和搅拌叶轮与发酵罐体通过直流电源形成产电压电路，即直流电源的阳极接于搅拌杆和搅拌叶轮，直流电源的阴极接于环绕发酵罐体内壁的不锈钢网，以将有机废弃物发酵产生的二氧化碳电解为甲烷。

通过上述技术方案，能够降低整个操作过程的操作难度，相比较复杂的操作装置而言，无需操作者经过事先培训，同时，由于外加电路已经嵌入甲烷产生装置内部，并利用搅拌杆作为阳极，降低了生产成本和维护成本，而外加电路带来的甲烷的提纯效果，可以显著降低后续的提纯成本，同时由于外电路利用二氧化碳进行了甲烷的合成，也提高了甲烷的产率。

进一步地，所述直流电源的供电电压为1～2V之间，所述发酵罐体的液体负载系数为0.8～0.9之间，单次发酵时长选择50～60天发酵时长，加料接种时保持发酵料液为中性或弱碱性。

通过上述技术方案，可尽可能的提升罐体的利用率，使得发酵罐空间的利用率远高于现有技术，同时采用50-60天的发酵时长，可减少发酵后期时甲烷产量偏低或者停止生产时，额外对于搅拌和外加电压的能源投入，起到节约成本的作用。1-2v的低电压可以加快细菌间的电子传递，提高电子传递效率，从而起到提升甲烷产量和提高底物利用率的作用。