沼液單向流動提升沼液紊流效果的沼氣發酵裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及沼氣技術領域，特別涉及一種沼氣發酵系統。
【背景技術】
[0002]中國沼氣起源于20世紀70年代，已有近40年的發展史，經歷了三起三落階段，1971年至1981年為高速發展與回落階段；1981年至1991為調整與重視科技階段；1991年至2000年為回升與效益凸顯階段；2001年至2009年為全面提升與快速發展階段；2009年后又趨于回落。
[0003]回顧中國沼氣走過起起伏伏的發展歷程，我們充分分析了中國沼氣(戶用)現有存在的問題:1、沼氣發酵部分結構不合理，現推廣的還是上世紀80年代的池型發酵系統，其進料難、出料難、產氣慢；2、農戶養殖的逐漸減少，現推廣的戶用沼氣池是針對牲畜糞便設計的，缺少沼氣發酵原料后不使用，空池多；3、建池工藝落后，建池難，建池慢，沒有發揮產業化效益。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是沼氣發酵系統中發酵路線短，沼液自循環效果差，沼液中菌種分布不均勾影響產氣率。
[0005]為解決現有技術中存在的技術問題，本發明采用的技術方案是。
[0006]沼液單向流動提升沼液紊流效果的沼氣發酵裝置，其包括:進料管、出料管、U型發酵管道，U型發酵管道水平放置，進料管和出料管豎直連接U型發酵管道兩端側，U型發酵管道上部放置水壓間，水壓間與進料管連接位置為進料管排水孔，水壓間與出料管連接位置為出料管排水孔，U型發酵管道與進料管連接位置處設置一進料管擋氣板，U型發酵管道與出料管連接位置處設置一出料管擋氣板，U型發酵管道上設置有集氣管；水壓間還連接布菌裝置，布菌裝置由排水管、U型布菌管、布菌孔組成，水壓間偏離進料管和出料管一端側連接布菌裝置的排水管，排水管的另一端側連接固定于發酵管道內的U型布菌管，U型布菌管與發酵管道的形狀相適應并延伸至發酵管道內，U型布菌管上設置有多個豎直方向上的布菌孔；進料管排水孔上設置有控制水壓間內沼液單向流入進料管的單向閥，出料管排水孔上設置有控制出料管中沼液單向流入水壓間的單向閥，布菌裝置的排水管上設置有控制發酵管道內的沼液單向流入水壓間的單向閥；出料管排水孔最低點所在的水平面高于布菌裝置的排水管最低點所在的水平面。
[0007]上述技術方案相對于現有技術取得的進步和優點在于:不需要手動的攪動沼液，既可以實現沼液的循環流動，并且可以將出料管中富含菌種的沼液流入進料管中，提高系統中的發酵效率，提高產氣率。
[0008]進一步改進的方案。
[0009]水壓間頂部采用密封結構，并且水壓間頂部連接一排氣孔。
[0010]進一步改進的方案。
[0011]發酵管道上連接有多個集氣管，各個集氣管之間相互連通；防止其中一個集氣管堵塞時，還可以繼續向外部輸出沼氣。
[0012]沼液單向流動提升沼液紊流效果的沼氣發酵裝置產生沼氣的方法，其步驟包括:
[0013]A、通過進料管將發酵原料倒入U型發酵管道內并發酵產生沼氣，沼氣集聚于U型發酵管道內的進料管擋氣板和出料管擋氣板之間的空間內，沼氣占據發酵管道內的空間并擠壓發酵管道內的沼液流向進料管、出料管、布菌裝置中，先通過布菌裝置的排水管單向流入水壓間內，帶水壓間內存儲的沼液液面達到出料管排水孔最低位置時，再通過出料管排水孔單向流入水壓間內；
[0014]B、通過集氣管向外部輸出發酵管道內存儲的沼氣時，發酵管道內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液通過進料管排水孔單向回流至發酵管道內，完成沼液的循環流動；
[0015]C、按照上述A、B的方法使用反復的產生沼氣以及使用沼氣。
[0016]本發明的相對于現有技術取得的優點在于，采用U型通道式發酵裝置，發酵路線長，利用水壓差和單向閥的控制，實現沼液在系統內充分流動，并帶動菌種的均勻分布，有效防止結殼現象，產氣率高，適合規模化生產。
[0017]說明書附圖
[0018]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。
[0019]圖1為本發明的立體結構示意圖。
[0020]圖2為本發明的U型發酵池剖面結構示意圖。
[0021]圖3為本發明的進料管與出料管剖面結構示意圖。
[0022]圖4為本發明的布菌管結構示意圖。
[0023]圖中標示為:11、進料管；12、出料管；20、U型發酵管道；22、進料管擋氣板；26、出料管擋氣板；28、出料管排水孔；30、水壓間；32、排氣孔；40、集氣管；50、排水管；52、布菌管；54、布菌孔。
【具體實施方式】
[0024]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。
[0025]如圖1-3所示，沼液單向流動提升沼液紊流效果的沼氣發酵裝置，其包括U型發酵管道20、進料管11、出料管12，進料管11和出料管12設置于U型發酵管道20的兩端并且相鄰放置，U型發酵管道20上部放置水壓間30，水壓間30與進料管11連接位置為進料管排水孔24，水壓間30與出料管12連接位置為出料管排水孔28，U型發酵管道20與進料管11連接位置處設置一進料管擋氣板22，U型發酵管道20與出料管12連接位置處設置一出料管擋氣板26 ;牲畜糞便從進料管11倒入U型發酵管道20中進行發酵，沼液須溢過進料管擋氣板22和出料管擋氣板26，進料管11和出料管12都是敞口設置，所以U型發酵管道20兩端側的液面高度相同；U型發酵管道20內產生沼氣時，由于進料管擋氣板22和出料管擋氣板26的限制作用，沼氣不斷在進料管擋氣板22、出料管擋氣板26、沼液液面和U型發酵管道20頂部圍合的空間之間集聚，隨著沼氣氣壓不斷增大并大于室外氣壓時，沼液會從進料管11和出料管12中上升，并通過進料管排水孔24和出料管排水孔26流入水壓間30中。
[0026]水壓間30的頂部密封并且連接有排氣孔32，保持水壓間30內氣壓與外部氣壓一致，U型發酵管道20兩側直線管道上部分別設置有集氣管40，集氣管40上設置有閥體，在不使用沼氣時關閉閥體；在使用沼氣時，打開閥體，U型發酵管道20內的氣壓降低，水壓間30中的沼液回落至U型發酵管道20中。
[0027]進料管、出料管、發酵管道以及水壓機均可以采用混泥土澆筑或者采用PVC管道連接制成或者采用玻璃鋼材料制成。
[0028]本發明采用的是U型發酵系統，其發酵路線長，產氣效率高，但是上述的基本方案存在一定的弊端，由于發酵路線長，導致U型發酵系統中的菌種分布不均勻，影響產氣效率，并且U型管道中沼液流動性差，容易在沼液上層結殼；現有技術中采用增加沼液流動的技術方案是采用手動的方式解決，使得用戶使用沼氣不方便。
[0029]為解決上述存在的技術問題，本發明進一步的改進，提供一種不需要人工操作既可以實現U型發酵系統的沼液充分流動的技術方案，并且提高U型發酵管道內的布菌效果，具體改進的方案如下。
[0030]第一種提高沼液流動并促進菌種均勻分布的方案。
[0031]出料管排水孔28位置設置有控制發酵管道20內的沼液單向流入水壓間30的單向閥，當沼氣大量聚集時，進料管11和出料管12中的沼液液面上升，沼液從進料管排水孔24和出料管排水孔28流入水壓間30中，出料管12附近含有較多的菌種的沼液流入水壓間30中并與從進料管排水孔24流入的只有較少菌種的沼液混合；當沼氣從集氣管40中排出，使得U型發酵管道20中氣壓下降時，水壓間30中的沼液回流至U型發酵管道20中，由于單向閥的限制，使得水壓間30中沼液只能流入進料管11中，完成沼液的循環流動，在此過程中，將含菌量較多的沼液流入了進料管11中，促進菌種的分布均勻，并利用沼液的流動促進發酵原料流入發酵系統內。
[0032]上述的促進沼液流動，帶動菌種分布均勻的方案，局限于將出料管附近含量較多的菌種流入進料管附近，并且進料管中的發酵原料容易流入水壓間內造成堵塞，由于本發明采用的是U型發酵系統，整體沼液流動攪拌效果不明顯。
[0033]第二種提高沼液流動并促進菌種均勻分布的方案。
[0034]在第一種提高沼液流動并促進菌種均勻分布的方案的基礎上進行改進，進料管排水孔24上設置有控制水壓間中沼液單向流入進料管的單向閥；通過在進料管排水管上增加單向閥，放置發酵原料等雜物流入水壓間內，并且發酵管道內的沼液只能通過出料管排水孔單向流入水壓間內，可以將更多的富含菌種的沼液帶入水壓間內，促進菌種均勻分布的效果更加明顯。
[0035]第三種提高沼液流動并促進菌種均勻分布的方案。
[0036]進料管排水孔上設置有控制水壓間中沼液單向流入進料管的單向閥，進料管排水孔與水壓間的連接位置低于出料管排水孔與水壓間的連接位置。
[0037]發酵管道內發酵產生沼氣并且氣壓逐步增大，推動發酵管道內的沼液流向進料管和出料管，進料管和出料管中的沼液液面先達到進料管排水孔的最低位置，由于單向閥的控制，使得進料管中的沼液不能流入水壓間內，使得進料管和出料管中的沼液液面繼續上升并達到出料孔排水孔的最低位置時，并通過出料管排水孔流入水壓間內；使用發酵管道內的沼氣時，發酵管道內的沼氣氣壓下降，水壓間內存儲的沼液通過進料管排水孔單向流入進料管以及通過出料管排水孔回流至出料管內，由于進料管排水孔的位置低于出料管排水孔，促使水壓間內存儲的沼液大部分通過進料管排水管流入進料管，完成沼液的循環流動，并促進菌種的均勻分布。
[0038]第四種提高沼液流動并促進菌種均勻分布的方案。
[0039]為此，本發明提供更為優化的實施方案，水壓間30連接布菌裝置，布菌裝置