單池多床沼氣發(fā)酵技術(shù)

沁陽市農(nóng)村能源環(huán)保管理站 張心才

一、裝置結(jié)構(gòu)

單池多床沼氣發(fā)酵裝置頂部一側(cè)與內(nèi)部連通設(shè)置有進(jìn)料口，底部一側(cè)與內(nèi)部連通設(shè)置有出渣口，頂部中心處設(shè)置有沼氣排出口，內(nèi)部層疊設(shè)置有布料發(fā)酵單元。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。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。上分散固菌床的上錐面上交錯圓周均布設(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。出渣口的管道上豎直設(shè)置有溢流管，且溢流管的高度與發(fā)酵裝置高度匹配（見圖1）。

二、工作原理

啟動時，首先把按比例加入的菌種接種物從進(jìn)料口泵入沼氣池殼體內(nèi)，菌種接種物在最頂端的分流器處被分流，再經(jīng)過布流排氣管，均勻分布于上分散固菌床上，多余的會自動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，所有的固菌床上都有菌種接種物，而不是僅僅在沼氣池底部才有。然后把發(fā)酵原料按加入菌種接種物的方式及時泵入沼氣池殼體。發(fā)酵過程中，在泵入發(fā)酵原料時，發(fā)酵原料會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，發(fā)酵原料整體上是在各自所處的固菌床上被菌種吸收利用，但有一部分沿著固菌床下滑沉降到下一個固菌床，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，沼渣由出渣口排出。

三、單池多床沼氣發(fā)酵裝置的創(chuàng)新點

（一）原料分布更趨均勻，發(fā)酵濃度更趨一致

多個布料發(fā)酵單元將發(fā)酵裝置內(nèi)自上而下隔離出了若干個空間，原料入池后，大部分時間是以懸浮狀存在。泵入發(fā)酵原料時，由于分流器對原料的分流作用、布料排氣管對原料的布料作用、錐形固菌床對原料的聚分作用，池中原料分布會更趨均勻，發(fā)酵濃度更趨一致，沼氣發(fā)酵的適宜濃度會大幅提高。

（二）實現(xiàn)多級發(fā)酵，杜絕原料短路

在泵入原料時，殼體內(nèi)發(fā)酵液從上而下流經(jīng)每一個固菌床直至溢流口排出。在停止泵入原料時，池內(nèi)處于靜態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵原料整體上是在各自所處的固菌床上被菌種吸收利用。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固菌床時，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，實現(xiàn)了多級發(fā)酵，保證了發(fā)酵效果。

（三）原料自動攪拌，促進(jìn)原料與菌種融合

在泵入原料時，分流器對原料的分流作用、布料排氣管對原料的布料作用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，不需要任何外來動力就可達(dá)到攪拌的目的。

（四）降低建設(shè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

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)廢液的時間就會縮短，產(chǎn)氣率會相應(yīng)大幅提高。因此，在無害化處理相同數(shù)量有機(jī)廢液的情況下，運行管理成本和所需的沼氣池容積會大幅減小，從而降低建造成本及運行管理成本，提高沼氣生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 單池多床沼氣發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)