專利名稱:戶用秸稈干式發(fā)酵產(chǎn)沼氣的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種戶用秸稈千式發(fā)酵產(chǎn)沼氣的裝置及方法，是一種秸稈能源化的利 用技術(shù)V屬于農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)與生物質(zhì)能源利用領(lǐng)域。背景技術(shù)：
我國(guó)農(nóng)村的秸稈資源非常豐富，目前僅重要的作物秸稈就有近20種，且產(chǎn)量巨大。 據(jù)估算，我國(guó)每年各類農(nóng)作物秸稈產(chǎn)生量達(dá)7億t，這其中42%直接或過(guò)腹還田，30%作 為農(nóng)用燃料，8%作為工業(yè)或其他用途，20%約1.2億噸剩余未被利用]。這些剩余的農(nóng)作 物秸稈被廢棄于田間地頭、場(chǎng)院房頭，不僅占?jí)毫舜罅康耐恋?，影響了農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生， 特別是在每年的"三夏"、"三秋"季節(jié)，農(nóng)民為了搶收搶種則把這些剩余秸稈絕大 部分在田間直接焚燒，大量剩余秸稈的露天焚燒不但造成極大的資源浪費(fèi)，而且?guī)?lái) 嚴(yán)重的大氣污染，甚至影響飛機(jī)的正常起降和汽車行駛的安全，并頻繁引發(fā)火災(zāi)事故。
而與此同時(shí)，世界性的能源危機(jī)日趨加重，亟待開(kāi)發(fā)可替代石油、煤炭的新型能 源，特別是可再生能源，生物質(zhì)能作為一種可再生的清潔能源而更受到世界各國(guó)的高 度重視與關(guān)注。農(nóng)作物秸稈作為糧食或飼料生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢棄物，主要為含碳化合 物，作為能源利用，不僅數(shù)量巨大且可再生，因而開(kāi)發(fā)農(nóng)作物秸稈能源化利用途徑， 不僅可解決大量秸稈遺棄而產(chǎn)生的環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)損失問(wèn)題，而且可以減緩世界能源 危機(jī)，尤其是可解決千家萬(wàn)戶的農(nóng)村居民能源供應(yīng)的難題。
為解決中國(guó)千家萬(wàn)戶農(nóng)村居民，特別是居住分散又遠(yuǎn)離城市或集鎮(zhèn)的農(nóng)村居民的
清潔能源供應(yīng)困難，國(guó)家自上世紀(jì)七十年代開(kāi)始，就在農(nóng)村推廣使用以畜禽糞便以及 人糞尿等為主要底物的沼氣池技術(shù)，取得了良好的效果。然而，近年來(lái)隨著養(yǎng)殖業(yè)向
規(guī)?；^(qū)化發(fā)展后，農(nóng)村戶用沼氣池賴以產(chǎn)氣的原料一畜禽糞便愈來(lái)愈少，農(nóng)村沼 氣池面臨著無(wú)米可飲的境地，探索研究戶用沼氣池替代畜禽糞便原料技術(shù)越來(lái)越迫切、 越來(lái)越重要。
利用農(nóng)作物秸稈作為戶用沼氣池原料的研究以及示范工作，可追溯到上世紀(jì)八十 年代，即利用現(xiàn)有的水壓式沼氣池，將秸稈與糞便混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，其技術(shù) 存在著秸稈上浮，容易形成結(jié)殼而影響產(chǎn)氣，且當(dāng)發(fā)酵結(jié)束后，沼渣與沼液處理困難， 特別是水網(wǎng)地區(qū)。公開(kāi)號(hào)為CN101020912的專利，提供了一種將甲垸菌回流與粉碎的秸稈原料混合 發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，它是將發(fā)酵沼氣的原料農(nóng)作物秸稈粉碎成秸稈粉 末、秸稈顆粒、秸稈絲后，再入沼氣發(fā)酵罐，沼氣發(fā)酵罐底部出料管排出的含甲烷菌 渣料，根據(jù)實(shí)際測(cè)定的所含甲烷菌數(shù)量，按含甲垸菌渣料與新投入秸稈原料的體積比 為0.5 8.0 : 1.0的比例混合后輸入到沼氣發(fā)酵罐進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，剩余部分 含甲烷菌渣料排放到渣料池，該專利只涉及到沼液回流接種，且沼渣沼液通過(guò)出料管 排出，容易接觸空氣，影響厭氧菌的數(shù)量，而且接種前需要對(duì)測(cè)定所含甲烷菌數(shù)量， 在農(nóng)村農(nóng)戶實(shí)際應(yīng)用中難易操作。
公開(kāi)號(hào)為CN1769220的專利，提供了一種用廚余物、秸稈、畜禽糞便和活性污泥 為原料的沼氣生產(chǎn)技術(shù)，涉及沼氣生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和高固形物沼氣發(fā)酵反應(yīng)器技術(shù)，但 該專利所涉及的是濕法厭氧發(fā)酵技術(shù)，且不適應(yīng)于農(nóng)村農(nóng)戶使用。
公開(kāi)號(hào)為CN1403396的專利，提供了一種周期刺激秸稈和城市垃圾進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵 沼氣的方法。其特征是將風(fēng)干秸稈或篩選的有機(jī)垃圾經(jīng)過(guò)汽爆處理后放入固態(tài)發(fā)酵罐 體中；然后將汽爆物料與沼氣迅速混合，密封于發(fā)酵罐體中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵；通入發(fā)酵 的沼氣排凈罐體中的空氣，采用外界周期壓力變化以強(qiáng)化固態(tài)發(fā)酵的速率；迅速排氣 收集沼氣，該方法技術(shù)要求高，設(shè)備投資大，不適合農(nóng)村使用。
公開(kāi)號(hào)為CN2863807的專利，提供了一種新型免清秸稈糞便綜合使用保溫沼氣池， 涉及沼氣池的修建技術(shù)領(lǐng)域：
，主要技術(shù)特征在于水壓間和進(jìn)料管和為一體，發(fā)酵料進(jìn) 入進(jìn)料口 (壓水間)經(jīng)過(guò)浸泡液化產(chǎn)酸后自動(dòng)進(jìn)入沼氣池發(fā)酵。沼氣池內(nèi)設(shè)有出料管利 用沼氣池的內(nèi)部產(chǎn)氣壓力可將沼渣從出料管壓出流向積肥坑。而不用人工清池。并在 沼氣池內(nèi)部裝有破殼攪拌氣。使沼氣池在日常管理更方便，提高產(chǎn)氣率，產(chǎn)氣穩(wěn)定。 該技術(shù)及涉及的是一種濕法厭氧產(chǎn)沼氣技術(shù)，且因秸稈為漂浮物由壓水間難以進(jìn)入消 化池，技術(shù)上不可行。
綜上所述，現(xiàn)有的專利技術(shù)難以解決秸稈干法發(fā)酵的技術(shù)難題，且所述技術(shù)或投 資大成本高或不適合農(nóng)村農(nóng)戶使用，而難以推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)推廣應(yīng)用的戶用水壓式沼氣池秸稈濕法產(chǎn) 沼氣在水網(wǎng)地區(qū)存在的沼液處理困難，以桔稈為主要原料在水壓式沼氣池發(fā)酵結(jié)束后， 秸稈殘?jiān)謇聿槐?，現(xiàn)有的水壓式沼氣池?zé)o沼液回流系統(tǒng)，無(wú)法進(jìn)行沼液回液等困難，
提供一種戶用秸稈干法厭氧產(chǎn)沼氣的新池型與方法。技術(shù)方案本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
1、 一種戶用秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣的裝置，其特征在于沼氣池(1)是用磚沏或混 凝土澆鑄并可防水的池子，沼氣池身為圓柱型，池子底部呈向下圓錐形，在圓錐形與 圓柱形連接處有一個(gè)多孔的墊板(2)，在圓錐形的錐底有連接到沼氣池外部的管道(3)， 管道與建在沼氣池一側(cè)的收集池(4)相連，通過(guò)管道(3)可以將由沼氣池淋溶出來(lái) 的水排進(jìn)收集池，該收集池低于沼氣池，收集池上方有豎井(5)，在豎井中安裝一抽 水裝置(6)，可以將收集池中的沼液通過(guò)回流用塑料管(7)抽到沼氣池中，形成沼液 回流系統(tǒng)，在沼氣池的上部有一個(gè)可水封的蓋子(8)，蓋子上有沼氣出孔(9),通過(guò) 該出孔可將沼氣池所產(chǎn)沼氣引入沼氣灶、沼氣燈。
2、 一種戶用秸稈干式發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于將秸稈切碎，加入氮素肥 料，調(diào)節(jié)C/N，即添加肥料中氮素與秸稈中含氮量總和與秸稈中含碳量之比為1: 25， 混合后進(jìn)行堆腐，將經(jīng)堆腐后的秸稈，放入建于地下的上述圓柱型沼氣池中，接種厭 氧發(fā)酵產(chǎn)物，發(fā)酵原料重量與接種物重量之比為1: 0.3 — 0.4，邊加秸稈邊加入?yún)捬醢l(fā) 酵產(chǎn)品，用紅泥塑料密封，進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，當(dāng)產(chǎn)氣量降低時(shí)，利用手動(dòng)抽水裝 置抽取沼液對(duì)秸稈進(jìn)行淋溶，當(dāng)淋溶后仍不能使產(chǎn)氣量提高時(shí)，及時(shí)更換新料。
所述切碎是指將秸稈人工或機(jī)械切碎到10cm以下，所述的氮素肥料是指含氮化學(xué) 肥料，如尿素、硫酸銨、磷銨或碳銨；所述的堆腐是指將切碎并調(diào)節(jié)好C/N后的秸稈， 按秸稈重與水重比為1: 2.5 — 3.5，用水淋濕秸稈后堆制50cm以上高度并用塑料布或 其它可減少水分散失的材料覆蓋，堆溫達(dá)45/:以上堆制3—6天；所述秸稈是指玉米、 稻草、麥秸或牧草；所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)物是指污泥、沼渣沼液、牛糞、或塘泥。
所述更換新料是指將沼氣池蓋揭開(kāi)后，將秸稈殘?bào)w從沼氣池中取出，加入經(jīng)預(yù)先 處理過(guò)的秸稈原料，同時(shí)，從集水池中抽取的沼液沼渣作為接種物對(duì)新加入的原料進(jìn) 行接種。
有益效果本發(fā)明的技術(shù)總體性能指標(biāo)與同類技術(shù)比較的優(yōu)勢(shì)在于它可實(shí)現(xiàn)秸
稈干式厭氧產(chǎn)沼氣，達(dá)到了基本替代以畜禽糞便為主要原料產(chǎn)沼氣的技術(shù)要求，采用 的秸稈干發(fā)酵技術(shù)，可減少了濕式厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣中沼液沼渣處理的困難，同時(shí)也使 沼氣池容積產(chǎn)氣率提高，降低了沼氣池建設(shè)成本與減少了沼氣池占地面積。設(shè)計(jì)的沼 液回流系統(tǒng)解決了秸稈干法發(fā)酵中質(zhì)流與物質(zhì)的困難。


圖l產(chǎn)沼氣裝置結(jié)構(gòu)圖
l沼氣池；2多孔的墊板；3管道；4收集池；5豎井；6抽水裝置；7回流用塑料 管；8蓋子；9沼氣出孔具體實(shí)施方式
以一個(gè)三口之家為例，按秸稈干法厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的技術(shù)性能以及該居民燒飯與 燒水對(duì)沼氣量的需要，設(shè)計(jì)建設(shè)一口 6m3沼氣池(設(shè)計(jì)圖詳見(jiàn)附圖1)。沼氣池1是用 磚沏或混凝土澆鑄并可防水的池子，沼氣池身為圓柱型，池子底部呈向下圓錐形，在 圓錐形與圓柱形連接處有一個(gè)多孔的墊板2，在圓錐形的錐底有連接到沼氣池外部的管 道3，管道與建在沼氣池一側(cè)的收集池4相連，通過(guò)管道3可以將由沼氣池淋溶出來(lái)的 水排進(jìn)收集池，該收集池低于沼氣池，收集池上方有豎井5，在豎井中安裝一抽水裝置 6，可以將收集池中的沼液通過(guò)回流用塑料管7抽到沼氣池中，形成沼液回流系統(tǒng)，在 沼氣池的上部有一個(gè)可水封的蓋子8，蓋子上有沼氣出孔9，通過(guò)該出孔可將沼氣池所 產(chǎn)沼氣引入沼氣灶、沼氣燈。
稱2.0 — 2.5噸稻草，將稻草切碎至10cm，用約6 —7噸水將秸稈淋濕，然后添加 約50公斤尿素，混合，堆制成1.5米高的堆，用塑料薄膜覆蓋，堆溫達(dá)45^以上堆 制4天，攤開(kāi)、風(fēng)干半天，然后放入建好的沼氣池中，第一次進(jìn)料時(shí)，用約500公斤 沼渣作接種物，邊加入稻草，邊加入沼渣，堆完后，再用約200公斤沼液進(jìn)行淋溶， 將回流用塑料管與抽水裝置的出水口接上，蓋好蓋子并進(jìn)行密封，即可，發(fā)酵約一個(gè) 月后，用抽水裝置抽取集水池中的沼液進(jìn)行回液，回液時(shí)間約一個(gè)小時(shí)。如此反復(fù)， 持續(xù)半年左右，沼氣池產(chǎn)氣量明顯下降，即打開(kāi)沼氣池蓋，用帶爪子的工具將秸稈殘 渣取出，然后將預(yù)先堆腐后的秸稈重新加入到沼氣池中，用抽水裝置直接抽取沼液作 為接種物，然后加蓋密封進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。
權(quán)利要求
1、一種戶用秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣的裝置，其特征在于沼氣池(1)是用磚沏或混凝土澆鑄并可防水的池子，沼氣池身為圓柱型，池子底部呈向下圓錐形，在圓錐形與圓柱形連接處有一個(gè)多孔的墊板(2)，在圓錐形的錐底有連接到沼氣池外部的管道(3)，管道與建在沼氣池一側(cè)的收集池(4)相連，通過(guò)管道(3)可以將由沼氣池淋溶出來(lái)的水排進(jìn)收集池，該收集池低于沼氣池，收集池上方有豎井(5)，在豎井中安裝一抽水裝置(6)，可以將收集池中的沼液通過(guò)回流用塑料管(7)抽到沼氣池中，形成沼液回流系統(tǒng)，在沼氣池的上部有一個(gè)可水封的蓋子(8)，蓋子上有沼氣出孔(9)，通過(guò)該出孔可將沼氣池所產(chǎn)沼氣引入沼氣灶、沼氣燈。
2、 一種戶用秸稈干式發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于將秸稈切碎，加入氮素肥 料，調(diào)節(jié)C/N，即添加肥料中氮素與秸稈中含氮量總和與秸稈中含碳量之比為1: 25， 混合后進(jìn)行堆腐，將經(jīng)堆腐后的秸稈，放入建于地下的權(quán)利要求
1所述裝置的圓柱型 沼氣池中，接種厭氧發(fā)酵產(chǎn)物，發(fā)酵原料重量與接種物重量之比為1: 0.3 — 0.4，邊加 秸稈邊加入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)品，用紅泥塑料密封'，進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，當(dāng)產(chǎn)氣量降低時(shí)， 利用手動(dòng)抽水裝置抽取沼液對(duì)秸稈進(jìn)行淋溶，當(dāng)淋溶后仍不能使產(chǎn)氣量提高時(shí)，及時(shí) 更換新料。
3、 根據(jù)權(quán)利2所述一種戶用秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所述切碎是 指將秸稈人工或機(jī)械切碎到10cm以下，所述的氮素肥料是指含氮化學(xué)肥料，如尿素、 硫酸鉸、磷銨或碳銨；所述的堆腐是指將切碎并調(diào)節(jié)好C/N后的秸稈，按秸稈重與水 重比為1: 2.5—3.5，用水淋濕秸稈后堆制50cm以上高度并用塑料布或其它可減少水 分散失的材料覆蓋，堆溫達(dá)45GC以上堆制3 — 6天；所述秸稈是指玉米、稻草、麥秸 或牧草；所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)物是指污泥、沼渣沼液、牛糞、或塘泥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求
2或3所述一種戶用秸稈干發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于所 述更換新料是指將沼氣池蓋揭開(kāi)后，將秸稈殘?bào)w從沼氣池中取出，加入經(jīng)預(yù)先處理過(guò) 的秸稈原料，同時(shí)，'從集水池中抽取的沼液沼渣作為接種物對(duì)新加入的原料進(jìn)行接種。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于戶用秸稈干式發(fā)酵產(chǎn)沼氣的裝置及方法，屬于農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)與生物質(zhì)能源利用領(lǐng)域。將秸稈經(jīng)切碎，加入氮素肥料，調(diào)節(jié)C/N，堆腐后放入建于地下一圓柱型沼氣池中，接種厭氧發(fā)酵產(chǎn)物，用紅泥塑料密封，進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，當(dāng)產(chǎn)氣量降低時(shí)，利用手動(dòng)抽水裝置抽取沼液對(duì)秸稈進(jìn)行淋溶，當(dāng)產(chǎn)氣量明顯下降時(shí)，及時(shí)更換新料。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)秸稈干式厭氧產(chǎn)沼氣，達(dá)到了基本替代以畜禽糞便為主要原料產(chǎn)沼氣的技術(shù)要求，采用的秸稈干發(fā)酵技術(shù)，可減少了濕式厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣中沼液沼渣處理的困難，同時(shí)也使沼氣池容積產(chǎn)氣率提高，降低了沼氣池建設(shè)成本與減少了沼氣池占地面積。設(shè)計(jì)的沼液回流系統(tǒng)解決了秸稈干法發(fā)酵中質(zhì)流與物質(zhì)交換的困難。
文檔編號(hào)C12M1/107GKCN101338273SQ200810022547
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月15日
發(fā)明者葉小梅, 常志州, 張建英, 靜 杜, 艷 馬, 黃紅英 申請(qǐng)人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan