[发明专利]自动搅拌高效沼气发酵新工艺

说明书

本发明属于沼气微生物发酵的新技术。

沼气发酵工艺在国内外已研究、应用多年，有干发酵、湿发酵和干湿结合发酵;有常温，也有加温，有满装料和半装料。为了解决沼气池中料液结壳的问题，确保微生物均匀分布于料液之中以及取得均匀的基质温度，从而提高产气率。近年来，国内外研究者普遍于沼气发酵工艺上添加了搅拌装置。纵观现有资料，国内外用的搅拌装置可以分为三种类型：一是机械搅拌，即用马达或人力驱动搅拌杆、浆叶、螺旋等对料浆进行搅拌;二是料浆循环，用料泵将沼气池中的料浆从池上部抽出，经压缩后再从池下部打入，以此达到新旧料浆混合;三是气循环，将池中的沼气用气泵从上部抽出，经压缩后从下部打入使池内产生气泡从而混和加入的料浆，防止形成浮渣。但这三种装置均需外驱动力，需要增添大量设备，耗能、耗人力，也给维修管理带来诸多不便。

为了克服现有技术存在的问题，本发明的任务是提供一种不耗能、不外添设备、省工、省时、方便管理又能高效的自动搅拌工艺。

本发明是根据能量学、动力学和微生物发酵学的基本原理，采用一些由沼气池内压力变化而自动启闭的装置使料液定向流动而达到自动搅拌的目的。

本发明的整个技术解决方案是：有一个圆柱形的主发酵池，池顶有一小气箱，它的作用是防止气路堵塞。池拱顶上有一圆柱形出料间，其作用是出料和为自动搅拌贮备势能。池内有一称为循环管的V形管，它的两上口分别在出料间和小气箱内，该管下部弯折处有一能启闭的开口，以便在泥沙沉积堵塞时疏通管道之用。池内还有一个不完全的隔墙，隔墙的主要作用是在进出料时，由料的增添、减少而流动的过程中使料始终沿水平圆周流动，达到横向搅拌效果，它的另一作用是防止发酵料液停滞短路，延长发酵料液在池内的流线，使微生物均匀分布在池内，从而提高原料的毁解率和产气量。还有一个由拱顶外插入池中的出料管，该管上口有一能自动启闭的单向阀门，在池内压力增大时，单向阀打开，料液沿出料管外溢;池内压力下降时，单向阀关闭，使出料管内料液始终只能外溢不能回流而单向流动。这是自动搅拌的自动控制部分。

本发明有如下附图：

图中1为主发酵池，2为不完全隔墙，3为V形循环管，4为气箱，5为导气管，6为活动盖，7为出料间，8为出料管，9为单向阀，10为进料管。

自动搅拌管理过程：当关闭导气管5时，池内由于沼气不断产生，小气箱4压强增大，增大的压强迫使发酵池中的发酵液经出料管8冲开单向阀9上升至出料间7，由于池内有不完全隔墙2的作用，池内料液就绕隔墙沿池进行圆形流动。即增大的沼气气压此时作功使料液进行了圆周水平搅拌，同时将池中料液压到了出料间，相对来讲就是增加了出料间的物料势能。当使用或贮存沼气打开导气管5时，沼气外放，气箱内压力减小，此时单向阀9受出料间7内积存的料液的压迫而自动关闭。而出料间的料液由于比池中料液具有较高的势能，因而随着池内压力的逐渐降低，即经V形循环管3流向池内发酵液表面，完成竖直方向的自动搅拌。这样，进行一次导气管的闭启，整个沼气池内的发酵液即进行一次水平和竖直的相对位移和物料混合，即完成一次全方位的搅拌，进行了一次搅拌管理。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.按沼气微生物生态原理，要维持沼气池高浓发酵，池内微生物的数量必须足够多，活性必须足够强。而本发明由于自动全方位搅拌，不仅使沼气池连续运行具可靠性，同时也给微生物生长提供优良环境条件，它带来了微生物菌数呈两个数量级的提高和微生物活性的成倍高增加，因而提高了原料的利用率和产气率。连续449天满装料试验结果;平均池容产气率达0.91～0.94M³/M³·d，进料固体平均产气率达0.386～0.397M³/kg;挥发性进料固体平均产气率达0.487～0.500M³/kg。比现有沼气池产气量高出多倍，是目前国内外常温条件下最高效的沼气发酵工艺。

2.由于本发明系自动控制，自动搅拌，故整个发酵池连续运行不需用能，不另添大量运行设备。

3.出料方便，管理简单，利于用肥，省工省时，适合任何地区推广，任何容积推广。

4.生产成本低，效益高。

实施例：

在某地按图建了两个四立方米沼气池。1987年4月投产至1988年7月满装料连续运行试验。原料为猪粪，平均进料温度17.26℃，平均发酵温度18.27℃，每池进料20915公斤，平均进料总固体为23.09%平均进料挥发性固体占总固体的79.14%，每池进料总固体4260.27公斤，每池进料挥发性固体3371.58公斤。449天运行结果：总产气量分别为1642立方米和1690立方米，平均池容产气为0.91M³/M³·d和0.94M³/M³·d，产气高峰时，池容产气高达4.83M³/M³·d和4.25M³/M³·d（此时发酵温度为24.7℃），甲烷含量分别为61.1%和61.22%。平均每公斤进料总固体产气0.386立方和0.397立方，平均每公斤进料挥性固体产气0.487立方和0.500立方，平均原料毁解率为42.39%。