一种单池多床沼气发酵装置

1.一种单池多床沼气发酵装置，包括壳体和支腿，所述壳体顶部一侧与壳体内部连通设置有进料口，所述壳体底部一侧与壳体内部连通设置有出渣口，所述壳体顶部中心处设置有沼气排出口，其特征在于：所述壳体内层叠设置有布料发酵单元，所述布料发酵单元包括分流器、上分散固菌床、下聚合固菌床和布料排气管，所述分流器固定设置于壳体的芯部，进料口出口位于分流器正上方，锥形面状的上分散固菌床设置于分流器的下方，倒锥面状的下聚合固菌床固定设置于上分散固菌床的下方，且上分散固菌床的直径小于下聚合固菌床的直径，下聚合固菌床的芯部下方设置下一个布料发酵单元的分流器，以此循环设置；
上分散固菌床的外锥面上交错圆周均布设置布料排气管，下聚合固菌床的内锥面上交错圆周均布设置布料排气管，布料排气管将上分散固菌床和下聚合固菌床的上、下方空间分别相互连通；所述出渣口的管道上竖直设置有溢流管，且溢流管的高度与所述壳体高度匹配。
2.根据权利要求1所述的单池多床沼气发酵装置，其特征在于：所述壳体为空心两端为球面的圆柱状。
3.根据权利要求1所述的单池多床沼气发酵装置，其特征在于：所述布料排气管为同心交错圆周均布设置的竖直圆柱形空心管，布料排气管的长度小于相邻上分散固菌床和下聚合固菌床之间的距离。
4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的单池多床沼气发酵装置，其特征在于：所述分流器的纵截面形状为三角形或者菱形。

一种单池多床沼气发酵装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及沼气生产设备领域，具体说是一种单池多床沼气发酵装置。\n背景技术\n[0002] 沼气技术在我国已有近百年的发展历史，大家普遍认为沼气技术是处理有机废弃物、保护环境、变废为宝的最经济、最有效的方法之一，所以沼气技术在我国得到了广泛应用，但在长期使用过程中，发现沼气技术仍然存在一个致命缺陷：处理高固体含量或其它难降解的有机废液的沼气池内是一个没有任何遮挡物的空间，池中没有设置供沼气菌附着生长繁殖的固定惰性介质----固菌床。由于存在这个缺陷，导致在沼气生产过程中有很多问题难以解决，沼气产气率一直难以提高：\n[0003] 1.发酵的平均浓度小\n[0004] 发酵原料自然分为沉渣层、活性层、清液层、浮渣层。沉渣层、浮渣层的原料浓度相对较大，活性层的原料浓度次之，清液层的原料浓度最小。通常我们所说适宜的发酵浓度是整个沼气池中的平均发酵浓度，并不是沼气菌生产沼气的最适宜浓度，实际上沼气菌产沼气的最适宜浓度要比通常我们所说的适宜发酵浓度大。虽然搅拌能打破原料分层，让原料和菌种均匀分布于池内，增加原料与菌种的接触面，但由于搅拌难度大、费用高、出了故障难维修等问题，使得搅拌一直停留在口头上，绝大部分沼气池都没有安装搅拌设备，有的虽然安装了搅拌设备，但也基本上不用。\n[0005] 2.发酵原料利用率和池容利用率低\n[0006] 沼气池内是一个没有任何遮挡物的空间，发酵原料是借助水的流动力从进料口运行到出料口的，所以发酵原料只有完全溶于水中，或者说发酵原料只有和水完全溶为一体，才能全部被水从进料口带到出料口，否则就会在从进料口到出料口的运行过程中形成沉淀沉入池底或漂浮到料液表层形成结壳。发酵原料中一部分没能被沼气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”、“断路”；还有一部分漂浮在沼气池的上部，慢慢缺水、干缩，直到形成结壳。原料在池内分布不均匀、停留时间不均匀在很大程度上降低了发酵原料的利用率和池容利用率，排出沼液的发酵效果也难以保证。\n[0007] 3.沼气菌种数量少，承受有机负荷能力低\n[0008] 由于没有固菌床，沼气菌种以悬浮状存在，沼气菌种在池中的生存繁殖空间不固定、分布不均匀并且容易随出料或挥发酸含量上升而流失，致使沼气菌种数量少，承受有机负荷能力低。\n[0009] 4.沼气的产气率难以提高，加上沼气池的建设成本和运行管理成本居高不下，导致沼气生产的经济效益很低，影响了沼气技术的推广。\n发明内容\n[0010] 本发明的发明目的在于克服背景技术中存在的缺陷，从而实现一种建设成本较低，产气率高，发酵浓度高，发酵原料利用率高的单池多床沼气发酵装置。\n[0011] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种单池多床沼气发酵装置，包括壳体和支腿，所述壳体顶部一侧与壳体内部连通设置有进料口，所述壳体底部一侧与壳体内部连通设置有出渣口，所述壳体顶部中心处设置有沼气排出口，所述壳体内层叠设置有布料发酵单元，所述布料发酵单元包括分流器、上分散固菌床、下聚合固菌床和布料排气管，所述分流器固定设置于壳体的芯部，进料口出口位于分流器正上方，锥形面状的上分散固菌床设置于分流器的下方，倒锥面状的下聚合固菌床固定设置于上分散固菌床的下方，且上分散固菌床的直径小于下聚合固菌床的直径，下聚合固菌床的芯部下方设置下一个布料发酵单元的分流器，以此循环设置；上分散固菌床的外锥面上交错圆周均布设置布料排气管，下聚合固菌床的内锥面上交错圆周均布设置布料排气管，布料排气管将上分散固菌床和下聚合固菌床的上、下方空间分别相互连通；所述出渣口的管道上竖直设置有溢流管，且溢流管的高度与所述壳体高度匹配。\n[0012] 作为本发明的优选技术方案，所述壳体为空心两端为球面的圆柱状。\n[0013] 作为本发明的优选技术方案，所述布料排气管为同心交错圆周均布设置的竖直圆柱形空心管，布料排气管的长度小于相邻上分散固菌床和下聚合固菌床之间的距离。\n[0014] 作为本发明的优选技术方案，所述分流器的纵截面形状为三角形或者菱形。\n[0015] 本发明的单池多床沼气发酵装置的工作原理：起动时，首先把按比例加入的沼气菌种从进料口泵入沼气池壳体内，沼气菌种在最顶端的分流器处被分流，再经过布流排气管的作用，均匀分布于上分散固菌床上，多余的沼气菌种会自动地滑落沉降到下聚合固菌床上，直至最后降落在沼气池壳体底部。这样就可以保证在发酵原料泵入时，所有的固菌床上都有沼气菌种，而不是仅仅在沼气池底部才有沼气菌种。然后把发酵原料按加入沼气菌种的方式及时泵入沼气池壳体。发酵过程中，在泵入发酵原料时，发酵原料会被漏斗状的固菌床反复多次聚合、分散，彻底融合不再分层，直至溢流口排出；停止泵入原料静态发酵时，发酵原料整体上是在各自所处的固菌床上被沼气菌吸收利用，但有一部分沿着固菌床下滑沉降到下一个固菌床，还有一部分原料沉降于固菌床上却没有被微生物吸收利用，但随着沉降原料的增多，下滑力增大直至滑落到下一个固菌床上被微生物吸收利用。如此重复直至下滑到池底并被排出池外。所产沼气通过布流排气管汇聚到沼气池顶部，由沼气排出口排出。\n[0016] 本发明的单池多床沼气发酵装置的有益效果：\n[0017] 1.本发明的单池多床沼气发酵装置，多个布料发酵单元把沼气池内自上而下隔离出了若干个空间，原料入池后，大部分时间是以悬浮状存在。泵入发酵原料时，由于分流器、布料排气管对原料的分流、布料作用和锥形固菌床对原料的聚、分作用，池中原料分布和发酵浓度是趋于一致的，沼气发酵的适宜浓度会大幅提高，从而实现高浓度发酵。\n[0018] 2.本发明的单池多床沼气发酵装置，彻底改变了发酵原料在沼气池中的存在状态和运行方式。在泵入发酵原料时，壳体内发酵液从上而下顺序流经每一个固菌床直至溢流口排出，泵入多少发酵原料溢流口就排出多少沼液。在停止泵入原料，池内处于静态发酵时，发酵原料整体上是在各自所处的固菌床上被沼气菌吸收利用，由于发酵床的隔离作用，发酵原料基本上是按入池的先后顺序依次前行，如果没有被完全吸收，那么在滑落沉降到下一个固菌床时，将继续被吸收利用。这样就完全杜绝了“新料被排出、废料存池中”的“短路”现象，提高了原料利用率，实现了多级发酵，保证了发酵效果。\n[0019] 3.本发明的单池多床沼气发酵装置，固菌床之间的合适间距和固菌床本身的正、倒锥形斜坡设计，保证了原料不会“堵塞”、“断路”，池容利用率得到显著提高。\n[0020] 4.本发明的单池多床沼气发酵装置，在泵入原料时，分流器对原料的分流作用、布料排气管对原料的布料作用以及锥形固菌床对原料的聚、分作用都是对发酵原料的搅拌，每泵一次料，就是对全池发酵原料进行的一次全方位的搅拌，避免了分层现象的产生，增加了发酵原料和沼气菌种的接触机会，所以本发明的沼气发酵装置在原料入池后，不需要任何外来动力就可达到搅拌的目的。\n[0021] 5.本发明的单池多床沼气发酵装置，克服了常规污泥滞留型沼气池中没有固菌床，沼气菌种以悬浮状存在，沼气菌种容易随出料或挥发酸含量上升而流失的缺点和常规附着膜型沼气池易堵塞和短路，不能处理高固体含量废水的缺点，在发酵壳体内，微生物既有以悬浮状存在的，也有以固定的膜状存在的，兼有两种类型沼气池的优点，沼气菌种生存繁殖的场地更大，分布更均匀，种群数量更大，能够承受更大的有机负荷和冲击负荷，实现了附着膜型沼气池和污泥滞留型沼气池的有机融合。\n[0022] 6.本发明的单池多床沼气发酵装置，由于发酵浓度和原料利用率的大幅提高，无害化处理相同数量有机废液的时间就会缩短，产气率会相应也会大幅提高。所以在无害化处理相同数量有机废液的情况下，运行管理成本和所需要的沼气池容积就会大幅减小，从而节约建造成本及运行管理成本，提高沼气生产的经济效益。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明的单池多床沼气发酵装置内部结构示意图；\n[0024] 图2是图1中A-A的剖视结构示意图。\n[0025] 图中：1-壳体，2-支腿，3-进料口，4-出渣口，5-沼气排出口，6-布料发酵单元，601-分流器，602-上分散固菌床，603-下聚合固菌床，604-布料排气管，7-溢流管。\n具体实施方式\n[0026] 下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的单池多床沼气发酵装置做更加详细的描述。\n[0027] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。\n[0028] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。\n[0029] 实施例1：\n[0030] 本发明的单池多床沼气发酵装置，包括壳体1和支腿2，所述壳体1顶部一侧与壳体\n1内部连通设置有进料口3，所述壳体1底部一侧与壳体1内部连通设置有出渣口4，所述壳体\n1顶部中心处设置有沼气排出口5，所述壳体1内层叠设置有布料发酵单元6，所述布料发酵单元6包括分流器601、上分散固菌床602、下聚合固菌床603和布料排气管604，所述分流器\n601固定设置于壳体1的芯部，进料口3出口位于分流器601正上方，锥形面状的上分散固菌床602设置于分流器601的下方，倒锥面状的下聚合固菌床603固定设置于上分散固菌床602的下方，且上分散固菌床602的直径小于下聚合固菌床603的直径，下聚合固菌床603的芯部下方设置下一个布料发酵单元6的分流器601，总计设置四个布料发酵单元6；上分散固菌床\n602的外锥面上同心交错圆周均布设置布料排气管604，下聚合固菌床603的内锥面上同心交错圆周均布设置布料排气管604，布料排气管604将上分散固菌床602和下聚合固菌床603的上、下方空间分别相互连通，布料排气管604的长度小于相邻上分散固菌床602和下聚合固菌床603之间的距离；所述出渣口4的管道上竖直设置有溢流管7，且溢流管7的高度与所述壳体1高度匹配。\n[0031] 所述壳体1为空心两端为球面的圆柱状；所述分流器601的纵截面形状为菱形。\n[0032] 实施例2：\n[0033] 与实施例1相同之处不再赘述，不同之处在于：\n[0034] 所述分流器601的纵截面形状为三角形。\n[0035] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。