一种简便沼气发酵方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沼气干法发酵方法及其发酵装置，属于沼气生产技术和沼气发酵装备领域。
【背景技术】
[0002]利用可再生农林废弃物开发生物质能源，是当前新能源产业开发的热点。但在实际生产应用中，遇到的困难是农林废弃物资源高度分散、收集难度大、运输效率低、季节过于集中、投入资金大、运行成本高，导致生物质能源产业无法实现盈利。因此，必须考虑一种降低大规模秸杆收集成本消耗的方法，用好生物质资源转化生物质能源的同时，还能实现盈利，从而维持产业可持续发展。
[0003]为了破解这一难题，本研究小组在“一种植物茎叶大型产业化综合处理和利用方法及装置(ZL200910250280.0) ”的发明方案中，提出了转变大规模集约化的转化方式，以分散就地处理的原则，将农林废弃物原地转化沼气，采用管网系统，收集、输送需要的沼气至加工厂，沼渣则作为有机肥就地还田，改变大批量低效率的运输原料和废料形式，采用方便高效易行的管道输送半成品气体，从而实现低成本高效率大规模生产车用沼气的分布式管网相连的集成方法。
[0004]同时，还在“车载沼气冷冻分离机”(ZL201010281938.7)发明方案中，进一步转变思路，将沼气加工装置转变为移动装置，使之变为流动工厂，开发出一种车载型沼气液化分离装置，能够随车移动，在产地就地冷冻、液化、分离、提纯、灌装，进一步降低大规模沼气转化车用燃料的成本，使上述系列难题迎刃而解。
[0005]以上生产模式的组合，可以归纳为“分布联网+流动加工”模式。在这一沼气转化车用燃气系统中，还有一个环节需要完善，就是沼气发酵方式和装备还需在现有成熟的农村沼气生产模式的基础上，还需进一步简化操作，降低成本，为分布联网式大规模沼气转化，创造更多的产业化基础。
[0006]沼气发酵工艺有湿法和干法之分。我国农村普及的沼气发酵工艺，主要为湿法发酵。近十几年干法发酵也在逐步推广。两者优缺点如下:
[0007]沼气厌氧处理分为常规型、污泥滞留型、附着膜型和干法发酵型四种:
[0008](I)常规型消化器包括常规消化器(也称常规沼气池)、完全混合式消化器(也称高效消化器)和塞流式消化器(也称推流式消化器)。
[0009](2)污泥滞留型消化器包括厌氧接触工艺、升流式固体反应器(USR)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)、折流式反应器等。
[0010](3)附膜型反应器包括厌氧滤器(AF)、流化床(FBR)和膨胀床(EBR)等。
[0011](4)干法发酵型，包括间歇式干法发酵和连续式干法发酵。
[0012]目前国内塞流式消化器和UASB两种工艺主要在养殖场应用最多。塞流式消化器工艺可使养殖场粪水全部进行厌氧处理，优点是处理量大，浓度高，产沼气量多，节能降耗，结构简单，便于管理，易起动，运行费用低，适用于高SS的废水处理，特别是猪牛粪的消化。缺点是消化器容积大，投资多，后处理麻烦。一般适宜于以产沼气为主，有使用水肥习惯的地区，出水CODcr —般在1200mg/L，需配合稳定塘等工艺进一步净化处理。UASB是先将粪水进行分离，进水浓度TS为6%左右，发挥UASB反应器的优点，改善运行效果，优点是需消化器容积小，投资少，处理效果好。缺点是产沼气量相对较少，起动慢，管理和结构复杂，运行费用高，一般适宜于要求废水达标排放，减少环境污染之处。
[0013]本项目采用间歇式干法发酵。该工艺和装备，上世纪90年代末，在德国通过中试。2002年生产出工业级装备并投入实际运行。新型的间歇式干法沼气发酵技术比起传统的湿法技术有下述优点:
[0014]自耗能低冬季仅耗用自身产生的能量10-15%。而湿法要耗用30%左右的能量，在北方寒冷地区冬季甚至会达到45%，因而大大限制了沼气技术在北方寒冷地区的推广。
[0015]节省成本可以直接处理农作物秸杆和城市垃圾等固体可发酵有机物，大大节省了预处理成本。
[0016]省力省工由于没有搅拌器和管道，发酵不受干扰物质如塑料、木块、沙石等的影响，因而不需花费人力和设备将其在发酵前检出。
[0017]可靠性高在发酵罐/室中没有搅拌器等运动部件，因此系统的可靠性很高。
[0018]出气率高沼气质量高(含硫量远低于湿法沼气，只有50-300ppm，可以不经洗气直接供沼气发动机使用)，发酵物出气率高。
[0019]建筑费低发酵室为地面车库型不透气混凝土结构，底部管道暖气供热，因而土建费用很低。
[0020]操作简易发酵室为模块化结构，易扩展。
[0021]适用大型建设和运营成本随规模增长很慢，占地省，适于建设年处理可发酵垃圾一万吨以上、年产沼气100万立方米以上大型沼气工程。
[0022]通用性强进料出料可使用通用的装载机等工程机械，设备效率高，通用性强。
[0023]方便产后处理因为发酵剩余物无湿法发酵的沼液，所以不用脱水处理，发酵剩余物经简单的过筛和短时间的堆肥即可用作园林肥料或农作物肥料，因而存储和后处理费用低，价值高。
[0024]无污水排放耗水量比起湿法大大降低，几乎没有污水排放，大大节省了水费和污水处理费。
[0025]由于上述的原因，间歇式干法沼气是一项新型高技术。但用于分布联网式沼气生产模式，意味着需要在广阔的田野上建若干发酵室。而现有干法发酵室一般采用敞开的水泥池做室底，上加密封盖建成，一般要长期占用土地供使用。如此一方面在大片基本农田上占用土地建长期建筑物不符合基本农田保护国策，无法报批，另一方面设施投入成本大，也不方便随时随地就地拆装。因此，我们希望有一种更加简便的操作方案和发酵装置，以大幅度降低设施建设成本，且不长期占用土地，可根据农业生产季节更替随时拆装。
【发明内容】
[0026]本发明的目的在于:提供一种简易的沼气发生操作方式和简便的沼气发酵装置，从而使沼气干法发酵装置可随时拆装，不长期占用土地，投入成本大幅度降低，并使沼气发酵料的填装和沼渣的拆卸操作和沼气输送更加简单易行，从而为农林废弃物车用沼气产业可持续发展提供高效盈利的新模式。
[0027]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0028]首先，提供一种简便的沼气发酵装置，它主要包括底箱、发酵袋、发酵袋底座和管路；所述的底箱是由底面和垂直于底面的四个侧面构成的顶部开放的可拆装箱体，底面和四个侧面之间非固定连接；所述的发酵袋为置于底箱内的多层结构，由外到内的各层依次为地袋、天袋和框架；所述的地袋与天袋均为有一开口的袋状物；所述的地袋开口向上并于底部设置发酵袋底座，所述的发酵袋底座包括顶板和底板，顶板和底板间通过立柱连接并留有空隙，顶板上表面边缘开有若干盲孔和两个通孔；所述的天袋开口向下倒扣在地袋内部，且袋口与发酵袋底座的顶板边缘连接；所述的框架设置在天袋内，由若干竖直支柱和水平连杆构成，所述的竖直支柱底部插接在所述的发酵袋底座顶板上表面的盲孔内，所述的水平连杆将竖直支柱连接，共同构成纵横交错的围栏式框架，框架内部空间用于盛放发酵物料；所述的管路包括气管和水管，所述的气管大体呈“U”形，一部分在天袋与地袋之间竖直向上设置且端头与地袋高度相同，另一部分经发酵袋底座的顶、底板间的空隙穿入顶板的某一通孔后进入天袋内部并竖直向上到达天袋顶部；所述的水管一部分在天袋与地袋之间竖直向上设置且端头与地袋高度相同，另一部分经发酵袋底座的顶、底板间的空隙穿入顶板的另一通孔后进入天袋内部且端头位于发酵袋底座上方附近；所述的天袋和地袋采用不易腐蚀且易随压力变化产生形变的材料。
[0029]本发明优选的沼气发酵装置中，所述的底箱底面和四个侧面之间采用活动栓扣或插销结构连接。
[0030]本发明优选的沼气发酵装置中，所述的天袋开口边缘间隔开孔，所述的发酵袋底座顶板边缘间隔设有凸起结构分别对应穿入天袋开口边缘的