本發(fā)明涉及沼氣制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用固體有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

隨著國民物質(zhì)文化生活水平的日益提高，城市廢棄物的產(chǎn)量與成份在迅速增加變化。目前，我國每年產(chǎn)1.14億噸垃圾，城市垃圾造成水體、土壤、大氣的污染和疾病的傳播，已成為一個污染環(huán)境、困擾人類的社會問題。

固體有機(jī)廢棄物的處理是當(dāng)前社會環(huán)境保護(hù)面臨的一個重要問題。固體有機(jī)廢棄物的處理目前主要采用的方法有焚燒、深埋和發(fā)酵制備沼氣。

焚燒會產(chǎn)生有害氣體和粉塵，并且一些有機(jī)物可以作為肥料回收利用也被浪費掉了。

深埋，處理時間長，容易對地下水體造成污染。

相對前兩種垃圾處理方式，發(fā)酵制備沼氣是一種比較環(huán)保的方法。但是，在制備沼氣的過程中如何有效地將固體有機(jī)廢棄物里的重金屬去除，減少垃圾處理過程對環(huán)境的危害且耗能小，是發(fā)酵制備沼氣面臨的一個重要問題。人們進(jìn)行了一些有益的探索，但尚未發(fā)現(xiàn)有效解決這一問題的技術(shù)手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用固體有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣的裝置及其生產(chǎn)沼氣的方法，該裝置可以有效地將固體有機(jī)廢棄物里的重金屬去除，同時生產(chǎn)沼氣效率高，收集沼氣方便。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

一種利用固體有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣的裝置，其特征在于，包括密閉的發(fā)酵罐體，發(fā)酵罐體為立式長方體結(jié)構(gòu)，發(fā)酵罐體的頂部設(shè)有水壓箱，進(jìn)勻漿料管，儲氣室和投菌加料口；儲氣室位于發(fā)酵罐體頂部中央，儲氣室的底部與發(fā)酵罐體內(nèi)部相通，儲氣室的頂部中央設(shè)有一通孔，通孔兩側(cè)各設(shè)有一根沼氣導(dǎo)管，封管穿過通孔置于發(fā)酵罐體內(nèi)；中心螺旋動力軸從封管的頂部伸入，并穿過位于發(fā)酵罐體底部中央的出料口，與發(fā)酵罐體外部的排料螺旋裝置連接，中心螺旋動力軸中部接近發(fā)酵罐體底面的區(qū)域設(shè)有葉片；發(fā)酵罐體的一側(cè)設(shè)有抽漿回漿裝置，發(fā)酵罐體的另一側(cè)自上而下依次設(shè)有溢漿管、上出漿料管、暖氣片進(jìn)出水管和下出漿料管，溢漿管位于發(fā)酵罐體側(cè)面的頂部位置；發(fā)酵罐體內(nèi)部的四周側(cè)壁均設(shè)有豎直等距均布排列的暖氣片；發(fā)酵罐體底部中央的出料口與排料螺旋裝置連通，排料螺旋裝置下方設(shè)有接渣裝置；發(fā)酵罐體底部設(shè)有均勻分布的4 只底腳。

所述的中心螺旋動力軸包括軸頭和軸體，軸體由兩段以上組成，軸體之間通過聯(lián)軸器聯(lián)接。

所述的抽漿回漿裝置包括抽漿回漿泵，抽漿管，出漿管和回漿管，抽漿管的一端與抽漿回漿泵的回漿口連通，另一端與發(fā)酵罐體的出漿口連通，抽漿管設(shè)有抽漿閥門；回漿管的一端與抽漿回漿泵的出漿口連接，另一端與發(fā)酵罐體的入漿口連通，回漿管設(shè)有回漿閥門；出漿管與回漿管連通，出漿管設(shè)有出漿閥門。

所述的排料螺旋裝置包括殼體，螺旋葉片和出渣閥門，其中螺旋葉片設(shè)在殼體內(nèi)部，中心螺旋動力軸伸入螺旋葉片的空心軸內(nèi)與螺旋葉片固定連接，出渣閥門位于殼體的底部。

所述的暖氣片采用超導(dǎo)暖氣片。

所述的發(fā)酵罐體的四周側(cè)壁間隔設(shè)有多條加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋與發(fā)酵罐體為一體結(jié)構(gòu)。

所述的底腳與排料螺旋裝置之間通過鋼筋連接。

一種利用固體有機(jī)廢棄物生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1）漿料過濾去渣：固態(tài)有機(jī)廢棄物經(jīng)球磨機(jī)水磨制成勻漿后通過進(jìn)勻漿料管進(jìn)入發(fā)酵罐體1內(nèi)部，對發(fā)酵罐體內(nèi)部的漿料進(jìn)行抽漿回漿；靜置2小時，打開出渣閥門，并同時啟動中心螺旋動力軸，將沉渣層中的沉渣排出發(fā)酵罐體至接料裝置；

步驟2）調(diào)整漿料的PH值，濃度和碳氮比：漿料的PH值設(shè)置在8-9之間，濃度設(shè)置在30%-35%之間，碳氮比設(shè)置在25:1；

步驟3）生物發(fā)酵：從投菌加料口處往發(fā)酵罐體內(nèi)部添加漿料發(fā)酵所需菌種以及配方元素，封閉發(fā)酵罐體，進(jìn)行生物發(fā)酵；發(fā)酵時間為7至9天；

步驟4）收集沼氣：當(dāng)水壓箱上的沼氣壓力表指示的壓力值大于或等于2兆帕?xí)r，開啟沼氣導(dǎo)管，使發(fā)酵罐體內(nèi)部的沼氣通過沼氣導(dǎo)管進(jìn)入沼氣收集裝置；

步驟5）抽出漿料：開啟抽漿回漿裝置，將發(fā)酵罐體內(nèi)部的漿料抽出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

（1）本裝置采用抽漿回漿裝置，可形成循環(huán)的高壓旋轉(zhuǎn)離心力對罐體內(nèi)部的漿料進(jìn)行沖擊，從而帶動漿料全方位翻滾，使發(fā)酵罐體內(nèi)的漿料得到充分的混合，并能加速漿料中重金屬廢渣的分離和沉積。

（2）設(shè)置于發(fā)酵罐體內(nèi)部的暖氣片采用超導(dǎo)暖氣片，能使發(fā)酵罐體中的漿料各處溫度分布均一，保證了厭氧發(fā)酵環(huán)境的穩(wěn)定性，從而大大提高了沼氣生產(chǎn)效率。

（3）發(fā)酵罐體頂部設(shè)置有儲氣室，可直接收獲沼氣并通過沼氣導(dǎo)管連接至相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行沼氣提純或罐裝等收集，節(jié)省了沼氣收集裝置，降低了成本。

（4）設(shè)置于發(fā)酵罐體底部的排料螺旋裝置，可加快漿料中重金屬沉渣的排出。

（5）發(fā)酵罐體內(nèi)部的四周側(cè)壁間隔設(shè)有多條加強(qiáng)筋，結(jié)構(gòu)牢固，可靠性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖中，發(fā)酵罐體1，進(jìn)勻漿料管2，水壓箱3，儲氣室4，沼氣導(dǎo)管5，中心螺旋動力軸6，封管7，投菌加料口8，溢漿管9，加強(qiáng)筋10，暖氣片11，上出漿料管12，暖氣片進(jìn)出水管13，下出漿料管14，葉片15，殼體16，螺旋葉片17，出渣閥門18，接渣裝置19，底腳20，鋼筋21，抽漿回漿泵22，出漿管23，抽漿管24，回漿管25，聯(lián)軸器26。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括密閉的發(fā)酵罐體1，發(fā)酵罐體1為立式長方體結(jié)構(gòu)，發(fā)酵罐體1的頂部設(shè)有水壓箱3，進(jìn)勻漿料管2，儲氣室4和投菌加料口8；在生物發(fā)酵階段，當(dāng)水壓箱3上的沼氣壓力表指示的壓力值大于或等于2兆帕?xí)r，表明儲氣室4內(nèi)部已經(jīng)充滿了沼氣。儲氣室4位于發(fā)酵罐體1頂部中央，儲氣室4的底部與發(fā)酵罐體1內(nèi)部相通，儲氣室4的頂部中央設(shè)有一通孔，通孔兩側(cè)各設(shè)有一根沼氣導(dǎo)管5，沼氣導(dǎo)管5可與沼氣收集裝置相連通。封管7穿過通孔置于發(fā)酵罐體1內(nèi)，中心螺旋動力軸6從封管7的頂部伸入，并穿過位于發(fā)酵罐體1底部中央的出料口，與發(fā)酵罐體1外部的排料螺旋裝置連接，中心螺旋動力軸6中部接近發(fā)酵罐體1底面的區(qū)域設(shè)有葉片15。中心螺旋動力軸6包括軸頭和軸體，軸體由兩段以上組成，軸體之間通過聯(lián)軸器26聯(lián)接。

發(fā)酵罐體1的一側(cè)設(shè)有抽漿回漿裝置，抽漿回漿裝置包括抽漿回漿泵22，抽漿管24，出漿管23和回漿管25，抽漿管24的一端與抽漿回漿泵22的回漿口連通，另一端與發(fā)酵罐體1的出漿口連通，抽漿管23設(shè)有抽漿閥門；回漿管24的一端與抽漿回漿泵22的出漿口連接，另一端與發(fā)酵罐體1的入漿口連通，回漿管25設(shè)有回漿閥門；出漿管23與回漿管25連通，出漿管23設(shè)有出漿閥門。抽漿回漿裝置可形成循環(huán)的高壓旋轉(zhuǎn)離心力對發(fā)酵罐體1內(nèi)部的漿料進(jìn)行沖擊，從而帶動漿料全方位翻滾，使發(fā)酵罐體1內(nèi)的漿料得到充分的混合，并能加速漿料中重金屬廢渣的分離和沉積。

發(fā)酵罐體1的另一側(cè)自上而下依次設(shè)有溢漿管9、上出漿料管12、暖氣片進(jìn)出水管13和下出漿料管14，溢漿管9位于發(fā)酵罐體1側(cè)面的頂部位置，在向發(fā)酵罐體1內(nèi)部投放漿料的過程中，當(dāng)漿料從溢漿管9流出時，即可認(rèn)定漿料已充滿發(fā)酵罐體1，可停止投放漿料。當(dāng)需要對發(fā)酵罐體1內(nèi)的漿料進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的檢測時，可通過上出漿料管12或下出漿料管14從發(fā)酵罐體1內(nèi)抽取適量漿料。

發(fā)酵罐體1內(nèi)部的四周側(cè)壁均設(shè)有豎直等距均布排列的暖氣片11，暖氣片11采用超導(dǎo)暖氣片，超導(dǎo)暖氣片的片內(nèi)不用水，而是注入超導(dǎo)材料，具有啟動溫度低、傳導(dǎo)快，溫度高，安裝簡便，省時省料，耐腐蝕，使用壽命長，安全可靠，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。當(dāng)檢測到發(fā)酵罐體1內(nèi)部的漿料溫度低于厭氧發(fā)酵的適宜溫度范圍時，可從暖氣片進(jìn)出水管13處添加熱水進(jìn)入發(fā)酵罐體1，激發(fā)暖氣片11升溫，

發(fā)酵罐體1底部中央的出料口與排料螺旋裝置連通，排料螺旋裝置包括殼體16，螺旋葉片17和出渣閥門18，其中螺旋葉片17設(shè)在殼體16內(nèi)部，中心螺旋動力軸6伸入螺旋葉片17的空心軸內(nèi)與螺旋葉片17固定連接。當(dāng)螺旋葉片17向下旋轉(zhuǎn)時，可將沉淀物推出出渣閥門18；當(dāng)需要再次沖漿靜置時，可操作螺旋葉片17進(jìn)行發(fā)轉(zhuǎn)，此時螺旋葉片17將會把殘留在殼體16內(nèi)部的沉淀物向上攪起，運送回發(fā)酵罐體1內(nèi)部。出渣閥門18位于殼體16的底部，出渣閥門18下方設(shè)有接渣裝置19。

發(fā)酵罐體1底部設(shè)有均勻分布的4 只底腳20。底腳20與排料螺旋裝置之間通過鋼筋21連接。

發(fā)酵罐體1內(nèi)部的四周側(cè)壁間隔設(shè)有多條加強(qiáng)筋10，加強(qiáng)筋10與發(fā)酵罐體1為一體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的工作過程：

步驟1）漿料過濾去渣：

固態(tài)有機(jī)廢棄物經(jīng)球磨機(jī)水磨制成勻漿后通過進(jìn)勻漿料管2進(jìn)入發(fā)酵罐體1內(nèi)部；當(dāng)發(fā)酵罐體1內(nèi)部的漿料容量達(dá)到罐體一半容積時，開啟抽漿回漿裝置，同時開啟抽漿管閥門和回漿管閥門，并關(guān)閉出漿管閥門，對發(fā)酵罐體1內(nèi)部的漿料進(jìn)行抽漿回漿，使發(fā)酵罐體1內(nèi)的漿料得到充分的混合，在抽漿回漿的同時從投菌加料口8處加入適量氟硅酸鈉；當(dāng)發(fā)酵罐體1內(nèi)部的漿料容量達(dá)到罐體全部容積時，從投菌加料口8處加入適量EDTA，并繼續(xù)使用抽漿回漿裝置對發(fā)酵罐體內(nèi)部的漿料進(jìn)行抽漿回漿，使發(fā)酵罐體1內(nèi)的漿料得到充分的混合。完成抽漿回漿的操作后，靜置2小時，打開出渣閥門18，并同時啟動中心螺旋動力軸6，帶動葉片15和螺旋葉片17的旋轉(zhuǎn)，攪動漿料底部含有重金屬的沉淀物，將沉渣層中的沉渣排出發(fā)酵罐體1至接料裝置19。可根據(jù)實際情況將上述步驟反復(fù)進(jìn)行，直至沉渣清除干凈為止。

發(fā)酵罐體1中的漿料的維持溫度設(shè)置在55℃-60℃之間，若漿料的溫度低于維持溫度，則需要從暖氣片進(jìn)出水管13處注入熱水，對漿料進(jìn)行加熱，使發(fā)酵罐體1內(nèi)的溫度控制在維持溫度范圍內(nèi)。

步驟2）調(diào)整漿料的PH值，濃度和碳氮比：

從上出漿料管12或下出漿料管14處抽取少量漿料，測量漿料的PH值，濃度和碳氮比。

漿料的PH值設(shè)置在8-9之間，若漿料的PH值低于該范圍值時，可添加少量小蘇打，將漿料的PH值調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)；若漿料的PH值高于該范圍值時，可添加醋酸或冰醋酸溶液，將漿料的PH值調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)。

漿料的濃度設(shè)置在30%-35%之間，若漿料的濃度小于30%時，可添加氟硅酸鈉將漿料的濃度提高至規(guī)定范圍內(nèi)；若漿料的濃度大于30%時，可添加水將漿料的濃度稀釋至規(guī)定范圍內(nèi)。

漿料的碳氮比設(shè)置在25:1，若碳氮比小于25:1時，若碳氮比小于25:1時，可添加碳酸氫銨或尿素將漿料的碳?xì)浔日{(diào)整至規(guī)定值；若碳氮比大于25:1時，可添加適量漿料將碳?xì)浔日{(diào)制至規(guī)定值。

步驟3）生物發(fā)酵：

從投菌加料口8處往發(fā)酵罐體1內(nèi)部添加漿料發(fā)酵所需菌種以及配方元素，封閉發(fā)酵罐體1，進(jìn)行生物發(fā)酵。發(fā)酵時間為7至9天。

步驟4）收集沼氣：

當(dāng)水壓箱3上的沼氣壓力表指示的壓力值大于或等于2兆帕?xí)r，打開儲氣室4頂部的沼氣導(dǎo)管5，使發(fā)酵罐體1內(nèi)部的沼氣通過沼氣導(dǎo)管5進(jìn)入沼氣收集裝置。

步驟5）抽出漿料：

開啟抽漿回漿裝置，開啟出漿閥門，并關(guān)閉回漿閥門，將發(fā)酵罐體1內(nèi)部的漿料抽出。可根據(jù)實際需要，將漿料全部抽出或部分抽出。

抽出的漿料可用于生產(chǎn)肥料。