本發(fā)明涉及沼氣生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，具體說是一種單池多床沼氣發(fā)酵裝置。

背景技術(shù)：

沼氣技術(shù)在我國已有近百年的發(fā)展歷史，大家普遍認(rèn)為沼氣技術(shù)是處理有機(jī)廢棄物、保護(hù)環(huán)境、變廢為寶的最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法之一，所以沼氣技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用，但在長期使用過程中，發(fā)現(xiàn)沼氣技術(shù)仍然存在一個(gè)致命缺陷：處理高固體含量或其它難降解的有機(jī)廢液的沼氣池內(nèi)是一個(gè)沒有任何遮擋物的空間，池中沒有設(shè)置供沼氣菌附著生長繁殖的固定惰性介質(zhì)----固菌床。由于存在這個(gè)缺陷，導(dǎo)致在沼氣生產(chǎn)過程中有很多問題難以解決，沼氣產(chǎn)氣率一直難以提高：

1.發(fā)酵的平均濃度小

發(fā)酵原料自然分為沉渣層、活性層、清液層、浮渣層。沉渣層、浮渣層的原料濃度相對較大，活性層的原料濃度次之，清液層的原料濃度最小。通常我們所說適宜的發(fā)酵濃度是整個(gè)沼氣池中的平均發(fā)酵濃度，并不是沼氣菌生產(chǎn)沼氣的最適宜濃度，實(shí)際上沼氣菌產(chǎn)沼氣的最適宜濃度要比通常我們所說的適宜發(fā)酵濃度大。雖然攪拌能打破原料分層，讓原料和菌種均勻分布于池內(nèi)，增加原料與菌種的接觸面，但由于攪拌難度大、費(fèi)用高、出了故障難維修等問題，使得攪拌一直停留在口頭上，絕大部分沼氣池都沒有安裝攪拌設(shè)備，有的雖然安裝了攪拌設(shè)備，但也基本上不用。

2.發(fā)酵原料利用率和池容利用率低

沼氣池內(nèi)是一個(gè)沒有任何遮擋物的空間，發(fā)酵原料是借助水的流動(dòng)力從進(jìn)料口運(yùn)行到出料口的，所以發(fā)酵原料只有完全溶于水中，或者說發(fā)酵原料只有和水完全溶為一體，才能全部被水從進(jìn)料口帶到出料口，否則就會(huì)在從進(jìn)料口到出料口的運(yùn)行過程中形成沉淀沉入池底或漂浮到料液表層形成結(jié)殼。發(fā)酵原料中一部分沒能被沼氣菌吸收利用就被排出池外，形成原料的“短路”；一部分堆集在池底形成沉渣，形成原料的“堵塞”、“斷路”；還有一部分漂浮在沼氣池的上部，慢慢缺水、干縮，直到形成結(jié)殼。原料在池內(nèi)分布不均勻、停留時(shí)間不均勻在很大程度上降低了發(fā)酵原料的利用率和池容利用率，排出沼液的發(fā)酵效果也難以保證。

3.沼氣菌種數(shù)量少，承受有機(jī)負(fù)荷能力低

由于沒有固菌床，沼氣菌種以懸浮狀存在，沼氣菌種在池中的生存繁殖空間不固定、分布不均勻并且容易隨出料或揮發(fā)酸含量上升而流失，致使沼氣菌種數(shù)量少，承受有機(jī)負(fù)荷能力低。

4.沼氣的產(chǎn)氣率難以提高，加上沼氣池的建設(shè)成本和運(yùn)行管理成本居高不下，導(dǎo)致沼氣生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益很低，影響了沼氣技術(shù)的推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服背景技術(shù)中存在的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)一種建設(shè)成本較低，產(chǎn)氣率高，發(fā)酵濃度高，發(fā)酵原料利用率高的單池多床沼氣發(fā)酵裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種單池多床沼氣發(fā)酵裝置，包括殼體和支腿，所述殼體頂部一側(cè)與殼體內(nèi)部連通設(shè)置有進(jìn)料口，所述殼體底部一側(cè)與殼體內(nèi)部連通設(shè)置有出渣口，所述殼體頂部中心處設(shè)置有沼氣排出口，所述殼體內(nèi)層疊設(shè)置有布料發(fā)酵單元，所述布料發(fā)酵單元包括分流器、上分散固菌床、下聚合固菌床和布料排氣管，所述分流器固定設(shè)置于殼體的芯部，進(jìn)料口出口位于分流器正上方，錐形面狀的上分散固菌床設(shè)置于分流器的下方，倒錐面狀的下聚合固菌床固定設(shè)置于上分散固菌床的下方，且上分散固菌床的直徑小于下聚合固菌床的直徑，下聚合固菌床的芯部下方設(shè)置下一個(gè)布料發(fā)酵單元的分流器，以此循環(huán)設(shè)置；上分散固菌床的外錐面上交錯(cuò)圓周均布設(shè)置布料排氣管，下聚合固菌床的內(nèi)錐面上交錯(cuò)圓周均布設(shè)置布料排氣管，布料排氣管將上分散固菌床和下聚合固菌床的上、下方空間分別相互連通；所述出渣口的管道上豎直設(shè)置有溢流管，且溢流管的高度與所述殼體高度匹配。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述殼體為空心兩端為球面的圓柱狀。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述布料排氣管為同心交錯(cuò)圓周均布設(shè)置的豎直圓柱形空心管，布料排氣管的長度小于相鄰上分散固菌床和下聚合固菌床之間的距離。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述分流器的縱截面形狀為三角形或者菱形。

本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置的工作原理：起動(dòng)時(shí)，首先把按比例加入的沼氣菌種從進(jìn)料口泵入沼氣池殼體內(nèi)，沼氣菌種在最頂端的分流器處被分流，再經(jīng)過布流排氣管的作用，均勻分布于上分散固菌床上，多余的沼氣菌種會(huì)自動(dòng)地滑落沉降到下聚合固菌床上，直至最后降落在沼氣池殼體底部。這樣就可以保證在發(fā)酵原料泵入時(shí)，所有的固菌床上都有沼氣菌種，而不是僅僅在沼氣池底部才有沼氣菌種。然后把發(fā)酵原料按加入沼氣菌種的方式及時(shí)泵入沼氣池殼體。發(fā)酵過程中，在泵入發(fā)酵原料時(shí)，發(fā)酵原料會(huì)被漏斗狀的固菌床反復(fù)多次聚合、分散，徹底融合不再分層，直至溢流口排出；停止泵入原料靜態(tài)發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵原料整體上是在各自所處的固菌床上被沼氣菌吸收利用，但有一部分沿著固菌床下滑沉降到下一個(gè)固菌床，還有一部分原料沉降于固菌床上卻沒有被微生物吸收利用，但隨著沉降原料的增多，下滑力增大直至滑落到下一個(gè)固菌床上被微生物吸收利用。如此重復(fù)直至下滑到池底并被排出池外。所產(chǎn)沼氣通過布流排氣管匯聚到沼氣池頂部，由沼氣排出口排出。

本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置的有益效果：

1.本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，多個(gè)布料發(fā)酵單元把沼氣池內(nèi)自上而下隔離出了若干個(gè)空間，原料入池后，大部分時(shí)間是以懸浮狀存在。泵入發(fā)酵原料時(shí)，由于分流器、布料排氣管對原料的分流、布料作用和錐形固菌床對原料的聚、分作用，池中原料分布和發(fā)酵濃度是趨于一致的，沼氣發(fā)酵的適宜濃度會(huì)大幅提高，從而實(shí)現(xiàn)高濃度發(fā)酵。

2.本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，徹底改變了發(fā)酵原料在沼氣池中的存在狀態(tài)和運(yùn)行方式。在泵入發(fā)酵原料時(shí)，殼體內(nèi)發(fā)酵液從上而下順序流經(jīng)每一個(gè)固菌床直至溢流口排出，泵入多少發(fā)酵原料溢流口就排出多少沼液。在停止泵入原料，池內(nèi)處于靜態(tài)發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵原料整體上是在各自所處的固菌床上被沼氣菌吸收利用，由于發(fā)酵床的隔離作用，發(fā)酵原料基本上是按入池的先后順序依次前行，如果沒有被完全吸收，那么在滑落沉降到下一個(gè)固菌床時(shí)，將繼續(xù)被吸收利用。這樣就完全杜絕了“新料被排出、廢料存池中”的“短路”現(xiàn)象，提高了原料利用率，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)發(fā)酵，保證了發(fā)酵效果。

3.本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，固菌床之間的合適間距和固菌床本身的正、倒錐形斜坡設(shè)計(jì)，保證了原料不會(huì)“堵塞”、“斷路”，池容利用率得到顯著提高。

4.本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，在泵入原料時(shí)，分流器對原料的分流作用、布料排氣管對原料的布料作用以及錐形固菌床對原料的聚、分作用都是對發(fā)酵原料的攪拌，每泵一次料，就是對全池發(fā)酵原料進(jìn)行的一次全方位的攪拌，避免了分層現(xiàn)象的產(chǎn)生，增加了發(fā)酵原料和沼氣菌種的接觸機(jī)會(huì)，所以本發(fā)明的沼氣發(fā)酵裝置在原料入池后，不需要任何外來動(dòng)力就可達(dá)到攪拌的目的。

5.本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，克服了常規(guī)污泥滯留型沼氣池中沒有固菌床，沼氣菌種以懸浮狀存在，沼氣菌種容易隨出料或揮發(fā)酸含量上升而流失的缺點(diǎn)和常規(guī)附著膜型沼氣池易堵塞和短路，不能處理高固體含量廢水的缺點(diǎn)，在發(fā)酵殼體內(nèi)，微生物既有以懸浮狀存在的，也有以固定的膜狀存在的，兼有兩種類型沼氣池的優(yōu)點(diǎn)，沼氣菌種生存繁殖的場地更大，分布更均勻，種群數(shù)量更大，能夠承受更大的有機(jī)負(fù)荷和沖擊負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了附著膜型沼氣池和污泥滯留型沼氣池的有機(jī)融合。

6.本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，由于發(fā)酵濃度和原料利用率的大幅提高，無害化處理相同數(shù)量有機(jī)廢液的時(shí)間就會(huì)縮短，產(chǎn)氣率會(huì)相應(yīng)也會(huì)大幅提高。所以在無害化處理相同數(shù)量有機(jī)廢液的情況下，運(yùn)行管理成本和所需要的沼氣池容積就會(huì)大幅減小，從而節(jié)約建造成本及運(yùn)行管理成本，提高沼氣生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中a-a的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-殼體，2-支腿，3-進(jìn)料口，4-出渣口，5-沼氣排出口，6-布料發(fā)酵單元，601-分流器，602-上分散固菌床，603-下聚合固菌床，604-布料排氣管，7-溢流管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施方式對本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置做更加詳細(xì)的描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解所述術(shù)語的具體含義。

實(shí)施例1：

本發(fā)明的單池多床沼氣發(fā)酵裝置，包括殼體1和支腿2，所述殼體1頂部一側(cè)與殼體1內(nèi)部連通設(shè)置有進(jìn)料口3，所述殼體1底部一側(cè)與殼體1內(nèi)部連通設(shè)置有出渣口4，所述殼體1頂部中心處設(shè)置有沼氣排出口5，所述殼體1內(nèi)層疊設(shè)置有布料發(fā)酵單元6，所述布料發(fā)酵單元6包括分流器601、上分散固菌床602、下聚合固菌床603和布料排氣管604，所述分流器601固定設(shè)置于殼體1的芯部，進(jìn)料口3出口位于分流器601正上方，錐形面狀的上分散固菌床602設(shè)置于分流器601的下方，倒錐面狀的下聚合固菌床603固定設(shè)置于上分散固菌床602的下方，且上分散固菌床602的直徑小于下聚合固菌床603的直徑，下聚合固菌床603的芯部下方設(shè)置下一個(gè)布料發(fā)酵單元6的分流器601，總計(jì)設(shè)置四個(gè)布料發(fā)酵單元6；上分散固菌床602的外錐面上同心交錯(cuò)圓周均布設(shè)置布料排氣管604，下聚合固菌床603的內(nèi)錐面上同心交錯(cuò)圓周均布設(shè)置布料排氣管604，布料排氣管604將上分散固菌床602和下聚合固菌床603的上、下方空間分別相互連通，布料排氣管604的長度小于相鄰上分散固菌床602和下聚合固菌床603之間的距離；所述出渣口4的管道上豎直設(shè)置有溢流管7，且溢流管7的高度與所述殼體1高度匹配。

所述殼體1為空心兩端為球面的圓柱狀；所述分流器601的縱截面形狀為菱形。

實(shí)施例2：

與實(shí)施例1相同之處不再贅述，不同之處在于：

所述分流器601的縱截面形狀為三角形。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。