[实用新型]自循环中温二步法发酵的双水压秸秆粪便二用沼气池

说明书

所属技术领域

本实用新型属于户用沼气池技术领域，一种可以用高浓度秸秆或粪便单独产生沼气，也可二者混合产生沼气的自循环中温二步法发酵的双水压秸秆粪便二用沼气池。 

背景技术

根据国家标准GB/T4750-2002《户用沼气池标准图集》和农业部行业标准NY/T1699-2009《玻璃纤维增强塑料户用沼气池技术条件》，我国现有的4000万台户用沼气池全部都是埋入地下的双水压式沼气池，它主要由椭球形的发酵池以及在发酵池两侧安装而构成双水压结构的进料间、进料口，出料间、出料口构成。沼气池的双水压结构是我国的独创，是国家及行业标准规定的唯一的沼气池品种，其主要作用是处理粪便并产生沼气，其主要优点是结构简单，特别是在以粪便为主要原料时它的进出料过程连续而简便，因此，我国现有这4000万台沼气池全部是粪便沼气池，必须以粪便为主要原料。每个沼气池每年大约能够沼气化处理粪便6～8吨，秸秆0～1吨(在用牛马粪时不加秸秆)，因此，这些沼气池在治理我国农村粪便污染方面作用显著，与此同时也为我国创造了大规模的节能、减排成果。但是，在目前家庭养殖剧减的情况下，这数千万台沼气池的粪便来源已经实实在在的成为了难题，这已经严重的影响了沼气池的正常使用乃至停用。但粪便剧减而秸秆巨多。目前，沼气池用粪便能够自给自足的农户越来越少，但秸秆却家家成堆，且粮食/秸秆1∶2的产生比例更古不变，用之不竭，因此，能够大量、乃至全部使用秸秆产生沼气的秸秆、粪便二用沼气池必然能够被人们永久使用，当然这也是国家节能减排的永久需求。多年前，农业部以当时农村家庭养殖粪便的实有数量为基数进行的计算，我国农村使用户用沼气池的“适宜户”为28％，并由此制定了全国8000万台沼气池建设的规划，依此计算，上述这种秸秆、粪便二用沼气池的“适宜户”就一定是100％了！一个户用沼气池每年可节煤2～3吨、减排二氧化碳6～8吨、减排二氧化硫......这诸多的节能减排效果都是实实在在的，如果我国3亿户农民能够90％以沼气作为生活能源，每年就可以为国家节约煤炭6亿吨，减排二氧化碳15亿吨，减排二氧化硫500万吨......“中国十几亿农民生活能源能够自给自足，不向国家要煤炭了”，这个前景当然是国家梦寐以求！真若如此，沼气也将成为“国家能源安全的基石”之一，十亿农民也都将会成为国家能源安全的护卫者。因此说，户用沼气池与其他节能减排措施一样，最大的受益者是国家，大力扶持秸秆沼气池的研制，实实在在的推广、 扩大秸秆、粪便二用沼气池的使用规模，是个功在千秋，惠及万代的好措施，利国利民。由此就提出了现有双水压沼气池不能大量、更无法全部使用秸秆产生沼气的缺点，究其原因如下：①在现有双水压沼气池中，粪便原料是在同一个发酵池内完成水解、酸化、产沼气的三个过程，这就是所谓的“一步法发酵”，其虽然具有结构简单的优点但产气效率最低，特别是对于难于发酵的秸秆来说，水解、酸化与产生沼气的二个过程分别在二个容器内完成的“二步法发酵”则更有利于秸秆的发酵；②进料间内的粪便和出料间内的沼液各自独立，互不连通，无法循环，实际也不大需要循环。而“二步法发酵”则必须要二个容器之间设置循环泵来实现料液的循环；③在出料间掏出沼液的“出料”，以及随之补充粪便入池的“进料”，这个出、进料过程完全是依靠是低浓度(5～10％)沼液的“液态流动”完成。而高浓度的、充满木质纤维的秸秆沼渣则无法在现有双水压沼气池中实现流动状态的进、出料——虽然秸秆已经轧成5公分长的短节，但它仍然是一团乱麻状态；④由于沼气池深埋地下就被限制为只能是20℃以下的低温发酵，这也不适于秸秆发酵，而且低温发酵的容积效率最低，由此必然造成沼气池体积大，造价高。以上种种都造成了现有双水压沼气池不能大量采用秸秆产生沼气。在现有技术中有将秸秆磨成粉末后加入双水压沼气池的，目的为解决出料困难和改进发酵。其缺点是明显的，磨粉必然要用电，加大成本，增加二氧化碳排放，而且使用过程中产生的秸秆飞尘污染更是令人厌恶。为此而提出秸秆产生沼气的条件应该是：①中、高温发酵，35℃左右的中温发酵或55℃左右的高温发酵；②高浓度发酵，20％的固体含量；③秸秆酸化液能够自动循环的二步法发酵；④如果要保留、利用双水压结构的优点，就还要解决高纤维、高浓度的秸秆沼渣在双水压沼气池中出料的困难，就要创新双水压沼气池池体的结构以及相应的出料方法。本发明人认为，上述第1个条件的实现只能依赖太阳，要变现有沼气池的躲避阳光为利用阳光；第2、第3个条件的实现要依赖于沼气池结构的创新；第4个条件的实现则要在创新的双水压沼气池基础上再创造一个新的出料方法、一个能够在新的双水压结构中让那团“乱麻”能够顺利排出发酵池的出料的方法。 

发明内容