[其他]牲畜粪便近中温产沼系统

说明书

本发明为农业、畜牧业中使用的一种动物粪便厌氧发酵产沼装置。

牲畜粪便在厌氧条件下发酵，不仅能获得高热效的可燃气体-沼气，而且能改善环境，发酵后的料渣、料液还可进一步开发利用和作为高质量的有机肥料。

欧美各国的厌氧发酵技术研究工作在七十年代之前，主要从事沼气发酵微生物学研究、厌氧消化作用的生物化学原理、甲烷菌种的培养、分离和鉴定技术等基础理论研究工作;工业化生产性研究工作也大多局限于为解决大量含有机成份的污泥污染而进行的厌氧处理技术，以能达到排放标准为目的。自中东战争以来，由于传统的石油燃料面临严重的危机，生物质厌氧发酵产沼的生产性研究才在发达国家中逐步开展起来。迄今为止，以牲畜粪便为原料已正式投产并长期运行的工业生产装置并不多，更因为欧美各国设备装置大多采用强化工程塑料、钢材等制成，造价偏高，不宜在发展中国家推广。另外，发酵工艺也大多采用传统的中温发酵技术，需严格控温（35°±1℃），系统中要有热交换器等加热系统和自动温控装置，大大增加了投资，且工艺操作要求很高。（参见80年的法国专利FR8000803）。

早在三十年代，我国就有关于产沼发酵池试验运行的报告，近二、三十年来，我国广大农村曾先后形成几次推广沼气的高潮，特别是自1975年以来，农村家庭沼气工作逐渐转入全面推广阶段，而且也出现了一批以牲畜粪便为主要原料的容积较大的厌氧发酵产沼池，在产沼的同时也初步处理了粪便;取得了一定的效果;然而，由于大容积产沼系统仍局限于传统的发酵装置和工艺，沼气发酵池一般采用地表坑埋式，属于自然温发酵工艺。由于发酵温度受气温及地表温度变化而波动较大，引起产气率不稳定，尤其在冬季池内发酵温度低于15℃，以至产气甚微（约0.05～0.10m³/m³料·天）（据气象资料统计，仅江、浙二省全年地表温度低于15℃达120天左右）。此外，由于坑埋式发酵池内进出料不易实现机械化，池内料液难以实现有效搅拌，以致不少发酵池在运行一段时间以后，由于沉渣不断累积，表面浮壳层不断加厚，这样不但直接减少了发酵池的有效容积，严重时常常会出现因无法排渣出料而造成“死池”的现象。因此这种沼气池不仅产气率低、产气不稳定，而且进出料不方便，维修困难，寿命短。（参见1982年能源出版社《能源利用》P148，P182）。

本发明设想一种新的装置，它能够避免自然温发酵产气不稳的缺点，不需要中温发酵那么严格的温度控制装置，以较少的成本达到一年四季长年稳定产沼。

本发明从我国实际情况出发，以生态系统工程原理为指导，综合考虑了环境、能源、粮食、饲料等诸因素，提出了以牲畜粪便为原料的近中温高效产沼新工艺和装置，重点解决了发酵料预处理、保温和自动进出料三大关键。本系统不仅能在处理动物粪便的同时，做到一年四季稳定高效产沼气，而且由于整个装置采用普通建材，造价低廉，因而特别适合于我国市郊、农村及发展中国家推广、应用。

本发明的主发酵罐为夹层保温地面直立园柱形;进料经预处理;进出料管道化，并采用独特设计的液力搅拌，以粪便泵为动力源实现进料、搅拌兼用，提高了设备利用率;发酵过程首创近中温新工艺，既容易控制发酵工艺参数，又能确保稳定高效产气。

附图为本系统的基本流程。牲畜粪便投入预发酵池（1）内，经预发酵后配以由热水箱（2）来的热水调和并经栅网装置（3）除去粪便中混入的长草、成团状纤维和较大直径的固体等杂质，进入配料池（4）内，把进料液配成含干物质7～9%及温度为35℃左右的均匀料液，由粪便泵（5）打入各个发酵罐（6）中，（每只泵可供多只发酵罐使用）。热水箱（2）的热水可来自太阳能集水器或工业余热废水。发酵料液在（6）中的发酵周期为25～30天，产出气体经管道输入贮气柜（7）中，并供用户使用。已发酵料液和料渣经由排料管和溢流管自动排入蓄粪池（8）中，以便经固液分离成固体料渣和液体发酵液二大类，待进一步处理和综合利用。系统中每个发酵罐都配备了压力表、气体流量表及测温装置等仪表，以监察发酵装置的工作情况。输气管道低处安装了可调式疏水器（9），自动排出管道中冷凝水，以防管道堵塞。