基于厭氧發酵技術將植物秸稈制成清潔能源的方法
【專利摘要】本發明公布了基于厭氧發酵技術將植物秸稈制成清潔能源的方法，由于發酵原料、菌種等分布不均勻的影響，造成各個發酵區的沼氣氣壓不一致，使得沼液在相鄰的發酵區內相互對流；并且由于發酵原料、菌種等因素的分布不均勻，導致儲氣板內的沼氣氣壓與輔助儲氣板內的沼氣氣壓不一致；當輔助儲氣板內的沼氣氣壓大于儲氣板內的沼氣氣壓時，輔助儲氣板內積聚的沼液一部分擠壓入內水壓柱體內，并使得內水壓柱體內的液面上升，另一部分擠壓至儲氣板底部的發酵腔室內，促進沼液的相互對流。
【專利說明】
基于厭氧發酵技術將植物秸稈制成清潔能源的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種新能源、發酵領域，特別涉及秸桿、動物糞便等原料發酵的微生物發酵處理系統。
【背景技術】
[0002]現有的沼氣發酵系統的導氣管采用大多采用混泥土澆筑并固定于儲氣板頂部，并且周邊的氣密性不高，周邊漏氣難堵；由于沼氣池的發酵原料大多采用家畜糞便，糞便腐爛過程中容易滋生各種蟲類，蛆蟲爬入導氣管內造成阻塞，難清理；當導氣管內有集水時，難排出；最為突出的問題是，導氣管斷裂時，由于難更換，可以導致整個沼氣發酵系統的報廢。
[0003]目前的水壓式沼氣發酵系統的沼氣存儲空間是指設置于發酵腔室兩端的進料管擋氣板、出料管擋氣板之間的區域，當較長時間不使用存儲的沼氣時，存儲的沼氣從進料管擋氣板、出料管擋氣板的底部溢出，并進入空氣中，從而造成浪費;現有的沼氣存儲空間有限。
[0004]影響沼氣發酵效率以及產氣量最重要的因素是發酵原料、菌種、溫度，當發酵原料、菌種的均勻分布，微生物充分分解發酵原料，產生出較多的沼氣并使得沼氣存儲腔室內的溫度升高，進一步促進發酵;現有的沼氣發酵系統由于沼液流動性差，造成發酵原料大量積聚于進料口處，經過長期發酵后并且含有大量菌種的沼液主要積聚于出料口出，從而造成發酵系統內的發酵原料與菌種的分布不均勻，抑制了發酵效率，降低產氣量。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種提高沼液對流效果并促進菌種均勻分布的發酵系統，并且實現導氣裝置損壞易維修、阻塞易疏通的效果，并且利用輔助儲氣裝置增大系統的氣體存儲空間。
[0006]為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下。
[0007]基于厭氧發酵技術將植物秸桿制成清潔能源的系統，其包括發酵罐體、安裝于發酵罐體內的儲氣板、安裝于發酵罐體內的水壓間、將發酵罐體分隔的料口分隔板、與儲氣板連接的輔助儲氣裝置，發酵罐體為圓環形結構，發酵罐體包括罐體內壁、罐體外壁，罐體內壁與罐體外壁之間的區域為發酵腔室，儲氣板的形狀與發酵罐體的形狀相適應，儲氣板上安裝有導氣裝置，儲氣板的上板面與罐體內壁的頂部相連接并且儲氣板開口向下設置，料口分隔板的兩端分別為進料口、出料口，儲氣板的兩端分別設置有擋氣板;水壓間安裝于儲氣板上方，并且水壓間設置有延伸至進料口的進料口排水管，水壓間設置有延伸至出料口的出料口排水管;儲氣板的儲氣板壁部與罐體外壁之間間隔有擾流區間，擾流區間沿罐體外壁方向延伸，擾流區間內活動設置有攪拌桿;進料口擋氣板的底部與出料口擋氣板底部位于同一水平面上，儲氣板的儲氣板壁部底部所在的水平面不高于進/出料口擋氣板底部所在的水平面，儲氣板壁部與發酵罐體底部之間設置有間隙，罐體內壁頂部所在的水平面低于罐體外壁頂部所在的水平面，罐體外壁頂部所在的水平面高于水壓間頂部所在的水平面；
儲氣板上設置有若干位于兩端擋氣板之間的擾流擋氣板，儲氣板靠近進料口一端設置的為進料口擋氣板，儲氣板靠近出料口一端設置的為出料口擋氣板，進/出料口擋氣板與相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區以及相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區;每個發酵區的頂部都設置有相互獨立的導氣裝置;進、出料口擋氣板底部位于同一水平面上，進、出料口擋氣板底部所在的水平面低于設置于進、出料口擋氣板之間的擾流擋氣板底部所在的水平面；
上述輔助儲氣裝置，其包括安裝于發酵罐體中心部位的內水壓柱體、安裝于內水壓柱體內并延伸至發酵腔室內的輔助儲氣板，罐體內壁上設置有第一水流孔，內水壓柱體上設置有與第一水流柱相對應的第二水流孔，輔助儲氣板包括上輔板、內豎直板、外豎直板，上輔板安裝于內水壓柱體內并且通過第一水流孔、第二水流孔延伸至發酵腔室內，上輔板延伸至發酵腔室內的一端設置有豎直方向的內豎直板，上輔板位于內水壓柱體內的一端設置有豎直方向的外豎直板，上輔板、內豎直板、外豎直板之間圍合的輔助儲氣板開口向下設置，內水壓柱體的中心部位設置有由外豎直板圍合成上下連通的中央導水孔；內豎直板底部所在的水平面高于進/出料口擋氣板底部所在的水平面，外豎直板底部所在的水平面低于進/出料口擋氣板底部所在的水平面。
[0008]上述的第一水流孔在罐體內壁上沿發酵路線連續分布，第二水流孔與第一水流孔對應設置。
[0009]上述技術方案的進一步改進。
[0010]擋氣板、擾流擋氣板分別與儲氣板活動連接，并通過鎖緊件定位。
[0011 ]上述技術方案的進一步改進。
[0012]儲氣板上設置有與擋氣板和/或擾流擋氣板相匹配的擋氣板導向槽，擋氣板和/或擾流擋氣板的側壁上設置有若干沿著豎直方向布置的擋氣板插孔，儲氣板上設置有與擋氣板插孔相匹配的定位插孔;移動擋氣板和/或擾流擋氣板運動至指定位置，使得擋氣板插孔與定位插孔同軸布置，并插入與之相匹配的插件。
[0013]上述技術方案的進一步改進。
[0014]上述的攪拌桿包括橫桿、豎桿，橫桿的一端固定有豎直方向的豎桿，橫桿活動于發酵腔室內，豎桿活動于擾流區間內。
[0015]基于厭氧發酵技術將植物秸桿制成清潔能源的方法，其步驟包括:
集氣空間預調整:調整進料口擋氣板與出料口擋氣板與儲氣板的相對位置，控制進、出料口擋氣板伸入儲氣板內的長度，進、出料口擋氣板底部平面越低沼氣存儲空間越大；
進料過程:將發酵原料通過倒入至進料口內，拉動攪拌桿在擾流區間內沿著進料口至出料口的方向攪拌，促使發酵原料在發酵腔室內的均勻分布；
發酵過程:當發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣時，由于儲氣板上設置有若干位于兩端擋氣板之間的擾流擋氣板，儲氣板靠近進料口一端設置的為進料口擋氣板，儲氣板靠近出料口一端設置的為出料口擋氣板，進/出料口擋氣板與相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區以及相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區;每個發酵區的頂部都設置有相互獨立的導氣裝置;進、出料口擋氣板底部位于同一水平面上，進、出料口擋氣板底部所在的水平面低于設置于進、出料口擋氣板之間的擾流擋氣板底部所在的水平面;并且由于發酵原料、菌種等分布不均勻的影響，造成各個發酵區的沼氣氣壓不一致，使得沼液在相鄰的發酵區內相互對流;并且由于發酵原料、菌種等因素的分布不均勻，導致儲氣板內的沼氣氣壓與輔助儲氣板內的沼氣氣壓不一致；當輔助儲氣板內的沼氣氣壓大于儲氣板內的沼氣氣壓時，輔助儲氣板內積聚的沼液一部分擠壓入內水壓柱體內，并使得內水壓柱體內的液面上升，另一部分擠壓至儲氣板底部的發酵腔室內，促進沼液的相互對流;當輔助儲氣板內的沼液液面低于內豎直板底部平面時，輔助儲氣板內的沼氣存儲量達到最大，輔助儲氣板內繼續收集的沼氣將通過內豎直板的底部溢出并流入儲氣板內，待發酵腔室內的沼液液面達到進/出料口擋氣板底部的水平面時，系統的沼氣存儲量達到最大，即儲氣板內積聚的沼氣量與輔助儲氣板內的沼氣量之和；
導氣過程:由于儲氣板頂部設置有導氣裝置，導氣裝置包括外管、套接于外管內的導氣管，外管的上端部設置有臺階，外管外壁上設置有沿外管外壁圓周方向的防漏氣板，防漏氣板的外環直徑大于臺階的外環直徑，外管豎直方向安裝于儲氣板上，儲氣板上設置有與防漏氣板相匹配的槽體，儲氣板上覆蓋有位于防漏氣板上方的硬質防護層，硬質防護層上表面與外管頂部位于同一水平面;導氣管底部設置有沿導氣管圓周方向的環形凸起部，導氣管通過環形凸起部與外管連接并且外管底部設置有與環形凸起部相連接的限位擋板;外管內填充有位于環形凸起部上方的泥封層，外管內還填充有位于泥封層上方的水潤層;利用導氣管將儲氣板內的沼氣導出時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液通過進料口排水管、出料口排水管回流至發酵腔室內，從而完成一次沼液回流，水壓間的進液與出液過程中，促進了沼液對流以及菌種的均勻分布。
[0016]本發明的優點在于:導氣裝置的外管埋入儲氣板內，避免外管的凸出造成外管破損，并且導氣裝置內的導氣管采用泥封層固定，在導氣管破損時易更換，阻塞時易疏通，還可以通過泥封層上部的水潤層，觀察導氣裝置的密封效果；系統還采用了輔助儲氣裝置，顯著提升了沼氣的最大容量，利用清潔水作為介質，避免輔助儲氣裝置的阻塞;本發明還記載了十一種提升沼液自對流，促進菌種均勻分布的方案，各個方案之間在結構不存在干涉的情況下，可以結合使用，提升整個發酵系統的沼液自對流。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發明的俯視圖。
[0019]圖2為本發明的剖面結構示意圖。
[0020]圖3為本發明的擋氣板與儲氣板的可移動連接方式。
[0021 ]圖4為本發明的剖面結構示意圖。
[0022]圖5為本發明的剖面結構示意圖。
[0023]圖6為本發明的水壓間的布菌孔結構示意圖。
[0024]圖7為本發明的攪拌桿結構示意圖。
[0025]圖8為本發明的導氣裝置結構示意圖。
[0026]圖9為本發明的料口分隔板的另一種結構。
[0027]圖中標示為:
100、發酵罐體;110、罐體內壁;120、罐體外壁;130、發酵腔室；140、儲氣板;141、儲氣板壁部；150、水壓間；152、進料口排水管；154、出料口排水管；156、布菌孔；160、進料口； 170、出料口； 180、料口分隔板;182、料口主板;184、循環流動口； 186、阻流蓋;190、擾流區間。
[0028]200、攪拌桿；210、豎桿；220、橫桿。
[0029]300、導氣裝置；310、外管；320、導氣管；330、蓋體；340、泥封層；350、水潤層；360、臺階;370、防漏氣板;380、硬質防護層。
[0030]400、內水壓柱體;410、輔助儲氣板;420、內豎直板;430、外豎直板;440、中央導水孔;450、第一水流孔;460、第二水流孔。
[0031]500、擋氣板；510、進料口擋氣板；520、第一擾流擋氣板；530、第二擾流擋氣板；540、出料口擋氣板;550、擋氣板插孔;560、定位插孔。
【具體實施方式】
[0032]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護范圍。
[0033]如圖1-5所示，發酵系統，其包括發酵罐體100、安裝于發酵罐體100內的儲氣板140、安裝于發酵罐體100內的水壓間150、將發酵罐體100分隔的料口分隔板180，發酵罐體100為圓環形結構，發酵罐體100包括罐體內壁110、罐體外壁120，罐體內壁110與罐體外壁120之間的區域為發酵腔室130，儲氣板140的形狀與發酵罐體100的形狀相適應，儲氣板140上安裝有導氣裝置，儲氣板140的上板面與罐體內壁110的頂部相連接并且儲氣板140開口向下設置，料口分隔板180的兩端分別為進料口 160、出料口 170，儲氣板140靠近進料口 160一端設置有豎直方向的進料口擋氣板510，儲氣板140靠近出料口 170—端設置有豎直方向的出料口擋氣板540;水壓間150安裝于儲氣板140上方，并且水壓間150設置有延伸至進料口 160的進料口排水管152，水壓間150設置有延伸至出料口 170的出料口排水管154;儲氣板140的儲氣板壁部141與罐體外壁120之間間隔有擾流區間190，并且擾流區間190沿罐體外壁120方向延伸，擾流區間190內活動設置有攪拌桿200;尤為重要地，進料口擋氣板510的底部與出料口擋氣板540底部位于同一水平面上，儲氣板140的儲氣板壁部141底部所在的水平面不高于進/出料口擋氣板底部所在的水平面，儲氣板壁部141與發酵罐體100底部之間設置有間隙，罐體內壁110頂部所在的水平面低于罐體外壁120頂部所在的水平面，罐體外壁120頂部所在的水平面高于水壓間150頂部所在的水平面。
[0034]本發酵系統所采用的發酵原料可以為植物秸桿、動物糞便、有機垃圾、工業或生活廢水等;現有的發酵系統流動性差，并且不能通過外力攪拌或者外力攪拌難以實施;本發酵系統的優點就是可通過攪拌桿沿著擾流區間進行攪拌，促進發酵原料在發酵腔室內的均勻分布，從而杜絕了發酵原料沉淀、阻塞等問題。
[0035]將發酵原料倒入進料口160內，通過拉動攪拌桿200在擾流區間190內并沿著進料口 160至出料口 170方向移動，帶動發酵原料深入發酵腔室130內，并通過攪拌促進發酵原料的分布均勾；當發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣時，產生的沼氣積聚于儲氣板內，并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，進料口、出料口以及擾流區間內的沼液液面上升，當沼液液面達到進料口排水管、出料口排水管位置時，沼液將通過進料口排水管、出料口排水管流入水壓間內；將儲氣板內存儲的沼氣導出時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，為補償丟失的沼氣體積，水壓間內積存的沼液將通過進料口排水管、出料口排水管回流，并使得進料口、出料口以及擾流區間內的沼液液面下降，從而完成一次循環，如此往復，即可獲得可再生沼氣。
[0036]如圖3所示，擋氣板500與儲氣板140活動連接，并通過鎖緊件定位;從而控制擋氣板與儲氣板的相對位置;優選地，儲氣板140上設置有與擋氣板500相匹配的擋氣板導向槽，擋氣板500的側壁上設置有若干沿著擋氣板長度方向布置的擋氣板插孔550，儲氣板上設置有與擋氣板插孔550相匹配的定位插孔560;移動擋氣板500運動至指定位置，使得擋氣板插孔550與定位插孔560同軸布置，并插入與之相匹配的插件，利用插件將擋氣板與儲氣板固定;上述的進、出料口擋氣板均采用與儲氣板可移動連接，通過可移動連接實現擋氣板在豎直方向深入發酵腔室內的長度可調，從而更加需要調整沼氣最大存儲量；當擋氣板移動至最底部時，儲氣板內的沼氣存儲空間最大，當擋氣板移動至上部時，沼氣存儲空間大大減小，但是進料口更便于進料并且出料口更便于撈取沼渣。
[0037]如圖7所示，上述的攪拌桿包括橫桿220、豎桿210，橫桿220的一端固定有豎直方向的豎桿210，橫桿220活動于發酵腔室內，豎桿210活動于擾流區間內；本發明的攪拌桿采用的結構便于取出，在不需要攪拌的時候，可將攪拌桿沿著擾流區間傾斜放置并取出；需要工作時，將擾流桿放入，并通過拉動豎桿210帶動橫桿220在發酵腔室內攪拌，促進發酵原料的在發酵腔室內的均勾分布以及菌種的均勾分布。
[0038]如圖8所示，上述的導氣裝置，包括外管310、套接于外管310內的導氣管320，外管310的上端部設置有臺階360，外管外壁上設置有沿外管外壁圓周方向的防漏氣板370，防漏氣板370的外環直徑大于臺階360的外環直徑，外管310豎直方向安裝于儲氣板140上，儲氣板上設置有與防漏氣板相匹配的槽體，儲氣板上覆蓋有位于防漏氣板上方的硬質防護層380，優選地，硬質防護層上表面與外管頂部位于同一水平面，使得外管埋入儲氣板內，可以有效的避免外管310的損壞，增加外管310的使用壽命;導氣管320底部設置有沿導氣管320圓周方向的環形凸起部，導氣管320通過環形凸起部與外管310連接并且外管310底部設置有與環形凸起部相連接的限位擋板;外管310內填充有位于環形凸起部上方的泥封層340，外管310內還填充有位于泥封層340上方的水潤層350。
[0039]還可以進一步的優化，上述的硬質防護層的外環直徑大于防漏氣板的外環直徑，從而使得防漏氣板與儲氣板的連接處充分閉合;硬質防護層可以采用水泥澆筑、玻璃鋼粘貝占.。
[0040]外管310的頂部還匹配有蓋體330，設置蓋體330將外管內腔與外界分離，避免外部的雜物落入外管內。
[0041]通過水泥澆筑、或強力膠體、或過盈配合將外管310定位于儲氣板140上部，避免沼氣從外管310的側壁處溢出；布置于環形凸起部上方的泥封層340需要通過多次擠壓、夯實，并干燥放置一定時間，一般干燥放置時間不得低于24小時，將泥封層上部的水分蒸發，泥土干燥后會在泥封層上部形成裂縫;再倒入一定量的清潔水，清潔水沿著裂縫深入泥封層上部，并可以再次填補裂縫，并可保持泥封層上部的濕潤；當儲氣板內存儲有沼氣時，如果在水潤層中出現連續的氣泡，則說明泥封層密封不合格，需要重新填埋，直至水潤層中沒有出現連續的氣泡；導管破損或阻塞時，可以通過清理泥封層，將導氣管取出進行更換或者疏通;從而實現損壞易更換、阻塞易疏通的效果。
[0042]本發明還包括輔助儲氣裝置，其包括安裝于發酵罐體100中心部位的內水壓柱體400、安裝于內水壓柱體400內并延伸至發酵腔室內的輔助儲氣板410，罐體內壁110上設置有第一水流孔450，內水壓柱體400上設置有與第一水流柱450相對應的第二水流孔460，輔助儲氣板410包括上輔板、內豎直板420、外豎直板430，上輔板安裝于內水壓柱體400內并且通過第一水流孔、第二水流孔延伸至發酵腔室內，上輔板延伸至發酵腔室內的一端設置有豎直方向的內豎直板420，上輔板位于內水壓柱體400內的一端設置有豎直方向的外豎直板430，上輔板、內豎直板、夕卜豎直板之間圍合的輔助儲氣板410開口向下設置，內水壓柱體400的中心部位設置有由外豎直板圍合成上下連通的中央導水孔440。
[0043]尤為重要地，內豎直板420底部所在的水平面高于進/出料口擋氣板底部所在的水平面，外豎直板430底部所在的水平面低于進/出料口擋氣板底部所在的水平面。
[0044]當發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣時，沼氣積聚于儲氣板、輔助儲氣板內，并擠壓發酵腔室內的沼液流向進/出料口，由于發酵原料、菌種等因素的分布不均勻，導致儲氣板內的沼氣氣壓與輔助儲氣板內的沼氣氣壓不一致;當輔助儲氣板內的沼氣氣壓大于儲氣板內的沼氣氣壓時，輔助儲氣板內積聚的沼液一部分擠壓入內水壓柱體內，并使得內水壓柱體內的液面上升，另一部分擠壓至儲氣板底部的發酵腔室內，促進沼液的相互對流;當輔助儲氣板內的沼液液面低于內豎直板420底部平面時，輔助儲氣板內的沼氣存儲量達到最大，輔助儲氣板內繼續收集的沼氣將通過內豎直板420的底部溢出并流入儲氣板內，待發酵腔室內的沼液液面達到進/出料口擋氣板底部的水平面時，系統的沼氣存儲量達到最大，即儲氣板內積聚的沼氣量與輔助儲氣板內的沼氣量之和。
[0045]儲氣板與輔助儲氣板上分別設置有導氣裝置，通過導氣裝置導出沼氣時，系統內的沼氣氣壓下降，沼液回流，從而完成沼液的循環對流。
[0046]為進一步的提升沼液的自循環效果，促進菌種的均勻分布，本發明采用的多種方案，通過控制沼液的流動或者利用氣壓擾動的方式，促進沼液的自循環。
[0047]第一種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第一方案)。
[0048]由于本發明的發酵罐體采用的為閉環型結構，通過料口分隔板將進料口、出料口分隔，料口分隔板的主要作用是避免新鮮發酵原料倒流入出料口，為促進本裝置的環流效果，為此，本發明采用的構思是料口分隔板的可控單向流動性設置。
[0049]如圖9所示，料口分隔板180包括料口主板182、與料口主板182活動連接的阻流板186，罐體內壁與罐體外壁上分別設置有與料口主板182相匹配的導向槽，將料口主板182插入導向槽內實現料口主板182的定位，料口主板182的上部設置有循環流動口 184，料口主板182上設置有與阻流板相匹配的豎直方向的導向槽，阻流板186向下運動時，可覆蓋循環流動口 184，從而阻止料口主板182兩端面的相互對流，阻流板186上還鉸接有牽引桿，通過操作牽引桿控制阻流板的運動，并控制開關。
[0050]將循環流動口184設置于料口主板上端部的目的是發酵原料大多是漂浮物，沼渣主要沉淀于發酵腔室底部，設置于底部可以有效的阻止出料口內的沼渣進入進料口，并可控進料口內的發酵原料進入出料口附近，促進發酵原料的均勻分布。
[0051]在放入發酵原料之前，將阻流板覆蓋循環流動孔，阻斷進料口與出料口的對流，再將發酵原料倒入進料口內，通過拉動攪拌桿沿著進料口至出料口方向，促進發酵原料深入發酵腔室內，促進發酵原料的均勻分布，待發酵一定時間后;打開循環流動孔，實現兩端的相互對流，利用攪拌桿在擾流區間內攪拌，并沿著從進料口向出料口方向運動，將沉淀于出料口附近的沼渣帶入出料口，并且在攪拌過程中將出料口附近的富含菌種的沼液通過循環流動口流入進料口內，促進菌種的均勻分布;并且在出料口內可以取出大量的沼渣，可以避免沼渣進入進料口內，造成與發酵原料混合，無法分離的問題。
[0052 ]第二種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第二方案)。
[0053]進料口排水管上設置有水壓間內沼液單向流入進料口的單向閥，出料口排水管上設置有出料口中沼液單向流入水壓間的單向閥。
[0054]發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣并積聚于發酵腔室內，沼氣積聚于儲氣板中并使得儲氣板內的沼氣氣壓逐步增大，隨著沼氣氣壓的增大，沼氣將擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，進料口、出料口、擾流區間內的沼液液面逐步上升；當沼液液面達到進料口排水管、出料口排水管時，在單向閥的控制下，出料口內富含菌種的沼液通過出料口排水管單向流入水壓間內；使用儲氣板內積聚的沼氣時，通過將儲氣板內的沼氣導出，儲氣板內的沼氣氣壓下降，
進料口、出料口、擾流區間處的沼液液面回落，為補償儲氣板內丟失的氣體體積，水壓間內儲存的沼液將通過進料口排水管單向回流至進料口內，并將富含菌種的沼液帶入進料口中，沼液回流過程中，將沖擊進料口附近的發酵原料并將發酵原料帶入發酵腔室內，從而促進發酵原料、菌種的均勻分布，提升系統的發酵效率。
[0055]第三種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第三方案)。
[0056]料口分隔板可拆卸與發酵罐體連接，出料口排水管上設置有出料口內的沼液單向流入水壓間的單向閥，進料口排水管上設置有控制水壓間內的沼液單向流入進料口的單向閥。
[0057]當倒入發酵原料時，料口分隔板必須要插入發酵罐體內，將進料口與出料口分隔，避免發酵原料從出料口直接進入，造成在除渣過程中，將沒有發酵充分的發酵原料取出，造成能源浪費；當不放入新的發酵原料以及不需要取出沼渣時，即可將分隔板拆卸，從而將進料口與出料口連通，通過攪拌桿攪拌促使出料口附近富含菌種的沼液流入進料口附近，并可以將發酵原料分布于出料口附近，從而有效的促進發酵原料、菌種的在發酵系統內的均勾分布。
[0058]料口分隔板處于分隔狀態，發酵原料倒入進料口內，通過拉動攪拌桿進行攪拌，促進發酵原料的均勻分布，發酵原料在發酵腔室內發酵并產生沼氣，產生的沼氣積聚于儲氣板內，儲氣板內的沼氣氣壓逐步增大，并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，進料口、出料口、擾流區間的沼液液面也不斷上升；當出料口內的沼液液面達到出料口排水管時，沼液將通過出料口排水管單向流入水壓間；當使用沼氣時，將儲氣板內的沼氣導出，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液回流，并通過進料口排水管單向流入進料口內，將富含菌種的沼液帶入進料口中；待液面穩定后，將料口分隔板取出，拉動攪拌桿沿著進料口至出料口的環形方向攪拌，促進發酵原料均勻分布的同時，將發酵腔室內的沼渣帶至出料口附近，沼渣內富含大量菌種，在攪拌過程中，沼渣破碎，通過循環流動口進入進料口內，使得大量菌種重新進入發酵腔室，并且阻止沼渣再次回流至發酵腔室內，便于提前沼渣。
[0059]第四種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第四方案)。
[0060]儲氣板上設置有若干位于進料口擋氣板、出料口擋氣板之間的擾流擋氣板，進、出料口擋氣板與相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區，相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區;每個發酵區的頂部都設置有相互獨立的導氣裝置。
[0061]為充分利用儲氣板內的存儲空間，進、出料口擋氣板底部位于同一水平面上，進、出料口擋氣板底部所在的水平面低于設置于進、出料口擋氣板之間的擾流擋氣板底部所在的水平面。
[0062]如圖2、5所示，儲氣板上設置有位于進料口擋氣板、出料口擋氣板之間的第一擾流擋氣板144、第二擾流擋氣板146，進料口擋氣板與第一擾流擋氣板144之間為第一發酵區，第一擾流擋氣板與第二擾流擋氣板之間為第二發酵區，第二擾流擋氣板與出料口擋氣板之間為第三發酵區；由于發酵原料、菌種等因素的分布不均勻，使得第一發酵區、第二發酵區、第三發酵區的發酵效率不一致，造成相鄰的發酵區之間存在氣壓差，在氣壓差的作用下，促使相鄰的發酵區之間的沼液自對流，從而促使菌種的均勻分布。
[0063]第五種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第五方案)。
[0064]水壓間還連接有布菌裝置，所述的布菌裝置為設置于水壓間靠近擾流區間側壁上的若干布菌孔156。
[0065]當上述第四方案與第五方案合并時，布菌孔156分別布置于每個發酵區上方，通過布菌孔對每個發酵區進行擾流，促進發酵原料、菌種的均勻分布。
[0066]當發酵原料倒入進料口內，并通過攪拌桿促使發酵原料深入發酵腔室內，發酵原料發酵產生的沼氣積聚于儲氣板內，隨著沼氣氣壓的逐步增大，推動發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間內，并通過進料口排水管、出料口排水管、布菌孔流入水壓間中；使用儲氣板內存儲的沼氣時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內積聚的沼液回流，并通過進料口排水管、出料口排水管、布菌孔回流至發酵腔室內，從而完成一次沼液循環對流;在水壓間的進液、出液過程中，沼液的對流效果顯著，有效的促進菌種的均勻分布。
[0067 ]第六種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第六方案)。
[0068]進料口排水管上設置有控制水壓間內的沼液單向流入進料口的單向閥，出料口排水管上設置有控制出料口內的沼液單向流入水壓間的單向閥，布菌孔設置于水壓間的位置高于出料口排水管與水壓間的連接位置。
[0069]發酵原料通過進入發酵腔室內發酵產生沼氣時，使得儲氣板內的沼氣氣壓增大，擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，在單向閥以及連接位置的限定下，使得出料口內的沼液先通過出料口排水管單向流入水壓間中，當水壓間內的沼液液面達到布菌孔時，發酵腔室內的沼液也將經過布菌孔流入水壓間內；當使用儲氣板內存儲的沼氣時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液回流，當水壓間內的沼液液面高于布菌孔時，將通過布菌孔回流至發酵腔室內以及通過進料口排水管單向回流至進料口內；當水壓間內的沼液液面低于布菌孔時，水壓間內存儲的沼液只能通過進料口排水管流入進料口中，從而完成沼液的一次循環對流。
[0070]第七種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第七方案)。
[0071]舍去出料口排水管，布菌孔上設置有控制發酵腔室內的沼液單向流入水壓間的單向閥，進料口排水管上設置有水壓間內的沼液單向流入進料口的單向閥，并且料口分隔板與發酵罐體可拆卸連接。
[0072]當倒入發酵原料時，料口分隔板必須要插入發酵罐體內，將進料口與出料口分隔，避免發酵原料從出料口直接進入，造成在除渣過程中，將沒有發酵充分的發酵原料取出，造成能源浪費；當不放入新的發酵原料以及不需要取出沼渣時，即可將料口分隔板180拆卸，從而將進料口與出料口連通，通過攪拌桿攪拌促使出料口附近富含菌種的沼液流入進料口附近，并可以將發酵原料分布于出料口附近，從而有效的促進發酵原料、菌種的在發酵系統內的均勻分布。
[0073]料口分隔板處于分隔狀態，發酵原料倒入進料口內，通過拉動攪拌桿進行攪拌，促進發酵原料的均勻分布，發酵原料在發酵腔室內發酵并產生沼氣，產生的沼氣積聚于儲氣板內，儲氣板內的沼氣氣壓逐步增大，并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，進料口、出料口、擾流區間的沼液液面也不斷上升，并使得發酵腔室內的沼液通過布菌孔單向流入水壓間內；當使用沼氣時，將儲氣板內的沼氣導出，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液回流，并通過進料口排水管單向流入進料口內，將富含菌種的沼液帶入進料口中；待液面穩定后，將料口分隔板取出，拉動攪拌桿沿著進料口至出料口的環形方向攪拌，促進發酵原料均勻分布的同時，將發酵腔室內的沼渣帶至出料口附近，沼渣內富含大量菌種，在攪拌過程中，沼渣破碎，通過循環流動口進入進料口內，使得大量菌種重新進入發酵腔室，并且阻止沼渣再次回流至發酵腔室內，便于提前沼渣。
[0074]第八種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第八方案)。
[0075]進料口排水管上設置有控制水壓間內的沼液單向流入進料口的單向閥，出料口排水管上設置有控制出料口內的沼液單向流入水壓間的單向閥，布菌孔上設置有控制發酵腔室內的沼液單向流入水壓間的單向閥。
[0076]優選地，布菌孔設置于水壓間的位置處低于出料口排水管;發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣時，沼氣積聚于儲氣板內并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，隨著進料口、出料口、擾流區間內的沼液液面不斷上升，使得發酵腔室內的沼液先通過布菌孔單向流入水壓間內，水壓間內的沼液液面上升至出料口排水管位置時，出料口內的沼液將通過出料口排水管單向流入水壓間內；當使用儲氣板內存儲的沼氣時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內積聚的沼液回流并通過進料口排水管單向流入進料口內，補充儲氣板內減少的沼氣體積，從而完成一次沼液自循環對流，在沼液對流過程中，促進了菌種的均勻分布，提升系統的發酵效率。
[0077]第九種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第九方案)。
[0078]進料口排水管上設置有水壓間內的沼液單向流入進料口的單向閥，出料口排水管上設置有出料口內的沼液單向流入水壓間的單向閥，布菌孔上設置有水壓間內的沼液單向流入發酵腔室的單向閥。
[0079]優選地，進料口排水管與水壓間的連接位置高于布菌孔設置于水壓間的位置;發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣時，沼氣積聚于儲氣板內并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，隨著進料口、出料口、擾流區間內的沼液液面不斷上升，使得出料口內的沼液通過出料口排水管單向流入水壓間內；使用儲氣板內存儲的沼氣時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，當水壓間內存儲的沼液液面高于進料口排水管時，水壓間內存儲的沼液將通過進料口排水管單向流入進料口內并通過布菌孔單向流入至發酵腔室內，當水壓間內的沼液液面低于進料口排水管時，水壓間內存儲的沼液只能通過布菌孔單向回流至發酵腔室內，從而完成一次沼液自循環對流，在沼液對流過程中，促進了菌種的均勻分布，提升系統的發酵效率。
[0080 ]第十種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第十方案)。
[0081]舍棄進料口排水管，出料口排水管上設置有控制出料口內沼液單向流入水壓間的單向閥，布菌孔上設置有控制水壓間內的沼液單向流入發酵腔室的單向閥，料口分隔板與發酵罐體可拆卸連接。
[0082]當倒入發酵原料時，料口分隔板必須要插入發酵罐體內，將進料口與出料口分隔，避免發酵原料從出料口直接進入，造成在除渣過程中，將沒有發酵充分的發酵原料取出，造成能源浪費；當不放入新的發酵原料以及不需要取出沼渣時，即可將料口分隔板180拆卸，從而將進料口與出料口連通，通過攪拌桿攪拌促使出料口附近富含菌種的沼液流入進料口附近，并可以將發酵原料分布于出料口附近，從而有效的促進發酵原料、菌種的在發酵系統內的均勻分布。
[0083]料口分隔板處于分隔狀態，發酵原料倒入進料口內，通過拉動攪拌桿進行攪拌，促進發酵原料的均勻分布，發酵原料在發酵腔室內發酵并產生沼氣，產生的沼氣積聚于儲氣板內，儲氣板內的沼氣氣壓逐步增大，并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，進料口、出料口、擾流區間的沼液液面也不斷上升，并使得出料口內的沼液通過出料口排水管單向水壓間內；當使用沼氣時，將儲氣板內的沼氣導出，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液回流并通過布菌孔單向流入至發酵腔室內，將富含菌種的沼液布置于發酵腔室內；待液面穩定后，將料口分隔板取出，拉動攪拌桿沿著進料口至出料口的環形方向攪拌，促進發酵原料均勻分布的同時，將發酵腔室內的沼渣帶至出料口附近，沼渣內富含大量菌種，在攪拌過程中，沼渣破碎，通過循環流動口進入進料口內，使得大量菌種重新進入發酵腔室，并且阻止沼渣再次回流至發酵腔室內，便于提前沼渣。
[0084]第^^一種促進沼液的對流并促進菌種均勻分布的方案(簡稱第^^一方案)。
[0085]進料口排水管上設置有控制進料口內的沼液單向流入水壓間的單向閥，出料口排水管上設置有控制出料口內的沼液單向流入水壓間的單向閥，布菌裝置上設置有控制水壓間內的沼液單向流入發酵腔室的單向閥，布菌排水管豎直方向連接于水壓間的底部。
[0086]優選地，出料口排水管的位置低于進料口排水管的位置;發酵原料在發酵腔室內發酵產生的沼氣積聚于儲氣板內，并擠壓發酵腔室內的沼液流向進料口、出料口、擾流區間，進料口、出料口、擾流區間內的沼液液面不斷上升，出料口內的沼液液面達到出料口排水管時，將通過出料口排水管單向流入水壓間內，待水壓間內的沼液液面達到進料口排水管時，發酵腔室內的沼液可通過進料口排水管、出料口排水管單向流入水壓間內；當使用儲氣板內存儲的沼氣時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，使得水壓間內的沼液通過布菌孔回流至發酵腔室內，實現沼液的自循環流動。
[0087]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明；對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本發明中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或者范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限定于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.基于厭氧發酵技術將植物秸桿制成清潔能源的方法，其步驟包括: 集氣空間預調整:調整進料口擋氣板與出料口擋氣板與儲氣板的相對位置，控制進、出料口擋氣板伸入儲氣板內的長度，進、出料口擋氣板底部平面越低沼氣存儲空間越大； 進料過程:將發酵原料通過倒入至進料口內，拉動攪拌桿在擾流區間內沿著進料口至出料口的方向攪拌，促使發酵原料在發酵腔室內的均勻分布； 發酵過程:當發酵原料在發酵腔室內發酵產生沼氣時，由于儲氣板上設置有若干位于兩端擋氣板之間的擾流擋氣板，儲氣板靠近進料口 一端設置的為進料口擋氣板，儲氣板靠近出料口一端設置的為出料口擋氣板，進/出料口擋氣板與相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區以及相鄰的擾流擋氣板之間形成一個發酵區;每個發酵區的頂部都設置有相互獨立的導氣裝置;進、出料口擋氣板底部位于同一水平面上，進、出料口擋氣板底部所在的水平面低于設置于進、出料口擋氣板之間的擾流擋氣板底部所在的水平面;并且由于發酵原料、菌種等分布不均勻的影響，造成各個發酵區的沼氣氣壓不一致，使得沼液在相鄰的發酵區內相互對流;并且由于發酵原料、菌種等因素的分布不均勻，導致儲氣板內的沼氣氣壓與輔助儲氣板內的沼氣氣壓不一致；當輔助儲氣板內的沼氣氣壓大于儲氣板內的沼氣氣壓時，輔助儲氣板內積聚的沼液一部分擠壓入內水壓柱體內，并使得內水壓柱體內的液面上升，另一部分擠壓至儲氣板底部的發酵腔室內，促進沼液的相互對流;當輔助儲氣板內的沼液液面低于內豎直板底部平面時，輔助儲氣板內的沼氣存儲量達到最大，輔助儲氣板內繼續收集的沼氣將通過內豎直板的底部溢出并流入儲氣板內，待發酵腔室內的沼液液面達到進/出料口擋氣板底部的水平面時，系統的沼氣存儲量達到最大，即儲氣板內積聚的沼氣量與輔助儲氣板內的沼氣量之和； 導氣過程:由于儲氣板頂部設置有導氣裝置，導氣裝置包括外管、套接于外管內的導氣管，外管的上端部設置有臺階，外管外壁上設置有沿外管外壁圓周方向的防漏氣板，防漏氣板的外環直徑大于臺階的外環直徑，外管豎直方向安裝于儲氣板上，儲氣板上設置有與防漏氣板相匹配的槽體，儲氣板上覆蓋有位于防漏氣板上方的硬質防護層，硬質防護層上表面與外管頂部位于同一水平面;導氣管底部設置有沿導氣管圓周方向的環形凸起部，導氣管通過環形凸起部與外管連接并且外管底部設置有與環形凸起部相連接的限位擋板;外管內填充有位于環形凸起部上方的泥封層，外管內還填充有位于泥封層上方的水潤層;利用導氣管將儲氣板內的沼氣導出時，儲氣板內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液通過進料口排水管、出料口排水管回流至發酵腔室內，從而完成一次沼液回流，水壓間的進液與出液過程中，促進了沼液對流以及菌種的均勻分布。
【文檔編號】C12M1/02GK105907798SQ201610386356
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月4日
【發明人】李俊
【申請人】李俊