一种立体多功能沼气池发明专利

专利名称：一种立体多功能沼气池

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111199248.1

专利申请（专利权）人：阿拉尔市罡罡农牧开发有限公司
权利人地址：新疆维吾尔自治区阿拉尔市胜利大道塔水处小区2号楼102室

专利发明（设计）人：刘刚

专利摘要：本发明公开了一种立体多功能沼气池，包括第一层结构及第二层结构，所述第一层结构、第二层结构外设置固液分离车间、沼气净化车间以及配电室，所述第一层结构包括沼气池、下层集污池、沼液暂存池、冷凝水池，所述第二层结构包括上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池、粪污水蒸发池、沼液蒸发池；本发明方案采用池体并联、阳光温室增温、池底主动增温、液体搅拌、双层温度互补、原料浓缩和沼气回流等技术的组合，集中了原料预处理、厌氧发酵、沼液初加工、沼气净化等一系例功能，使以往分散的著单元有效组合起来，充分利用自然光热资源和上下两层的热能互补，即节约了古地面积和固定投资，又降低了综合运行成本，具有很好的市场发展前景。

主权利要求：
1.一种立体多功能沼气池，其特征在于，包括第一层结构及第二层结构，所述第一层结构、第二层结构外设置固液分离车间、沼气净化车间以及配电室，所述第一层结构包括数个沿X方向排列设置的沼气池，最外侧一沼气池外沿Y方向依次设置有下层集污池、沼液暂存池、冷凝水池，所述第二层结构包括沿Y方向依次设置的上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池，所述上层集污池靠近下层集污池的一侧上部设置粪污水蒸发池，所述沼液物理沉淀池、沼液浓缩池靠近下层集污池的一侧上部设置沼液蒸发池；
所述下层集污池接收外部引入的粪污水，其内设置顶搅拌装置，所述下层集污池通过污水泵与第二层结构中的上层集污池连通；每个沼气池均为独立结构，所述沼气池内设置搅拌泵，底部加装供暖盘管，同时所述沼气池底部通过出料管与沼液暂存池连通；所述沼液暂存池内设置潜污泵，通过潜污泵将沼液暂存池内的沼液抽提至第二层结构中的沼液物理沉淀池；
所述上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池内分别设置冷凝水桶仓、蒸发器及冷凝系统，所述冷凝水桶仓顶部设置风机，底部通过冷凝水导管与第一层结构中的冷凝水池连通，所述上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池底部分别通过出料管向固液分离车间排料；所述上层集污池内还设置污泥刮板组件，所述沼液物理沉淀池底部的出料管内设置螺旋出料器；所述粪污水蒸发池、沼液蒸发池抽提沼液浓缩池上层污水，经雾化喷洒装置喷洒于粪污水蒸发池、沼液蒸发池中，所述粪污水蒸发池、沼液蒸发池内设置蒸发装置，其底部分别通过排料管与上层集污池、沼液物理沉淀池连通；
所述第一层结构、第二层结构外部通过间隔过道设置外墙，所述第一层结构、第二层结构下部的外墙为砌体构筑，上部为钢框架，且钢框架外设置阳光板墙面；
所述集污池的数量为多个，所述集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池的池底均为向下凸出的倒梯形池底；
所述供暖盘管穿设于沼气池底部池壁上，所述沼气池内还设置沼气净化车间连接的沼气导管、沼气回气管以及与供暖盘管连接供暖主管、供暖支管；
所述沼液物理沉淀池内沿X方向间隔设置三道隔墙，所述隔墙上设置溢流口使沼液物理沉淀池内部连通，其中远离沼液蒸发池一侧的沼液物理沉淀池内设置污水泵，抽提沼液物理沉淀池内的污水至固液分离车间；
所述污泥刮板组件包括沿上层集污池长度方向设置的绞绳，所述绞绳上设置污泥刮板，所述上层集污池一侧设置驱动绞绳的绞盘；
所述蒸发装置包括设置于粪污水蒸发池、沼液蒸发池内的增温管，以及设置于粪污水蒸发池、沼液蒸发池上部的蒸发装置；
所述固液分离车间内设置固液分离机以及沼液过滤设备，所述沼液过滤设备抽提沼液物理沉淀池内的沼液进行过滤，将过滤液体导入沼液浓缩池，将过滤固体导入固液分离机进行再次分离。
2.根据权利要求1所述的一种立体多功能沼气池，其特征在于，所述沼气净化车间内设置沼气脱水装置及沼气脱硫装置。
3.根据权利要求1所述的一种立体多功能沼气池，其特征在于，所述沼液暂存池、上层集污池、沼液物理沉淀池及沼液蒸发池内均设置液位报警器，所述第一层结构及第二层结构内的过道空间内设置有害气体报警装置，各池体上分别安装温度监控装置。 说明书 : 一种立体多功能沼气池技术领域[0001] 本发明涉及沼气池领域，具体涉及本发明提供一种立体的、多功能的、集成化的沼气厌氧发酵装置，以解决北方严寒地区沼气工程能耗高、投资大、占地多、效率低的普遍问题。背景技术[0002] 我国严寒地区规模养殖场大中型沼气工程普遍采用加厚厌氧罐外保温层的办法以维持冬季运行，使得沼气工程固定投资增加、效率低、综合能耗偏高且出料质量不稳定、熟化不彻底，限制了沼渣沼液后期的肥料化利用。为减少固定投资、提高发酵效率、降低运行能耗和获得质量稳定的沼渣沼液肥，因此，设计开发一种立体的、多功能的、集成化的沼气厌氧发酵装置是相关领域内技术人员急需解决的问题。发明内容[0003] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种立体多功能沼气池，包括第一层结构及第二层结构，所述第一层结构、第二层结构外设置固液分离车间、沼气净化车间以及配电室，所述第一层结构包括数个沿X方向排列设置的沼气池，最外侧一沼气池外沿Y方向依次设置有下层集污池、沼液暂存池、冷凝水池，所述第二层结构包括沿Y方向依次设置的上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池，所述上层集污池靠近下层集污池的一侧上部设置粪污水蒸发池，所述沼液物理沉淀池、沼液浓缩池靠近下层集污池的一侧上部设置沼液蒸发池；[0004] 所述下层集污池接收外部引入的粪污水，其内设置顶搅拌装置，所述下层集污池通过污水泵与第二层结构中的上层集污池连通；每个沼气池均为独立结构，所述沼气池内设置搅拌泵，底部加装供暖盘管，同时所述沼气池底部通过出料管与沼液暂存池连通；所述沼液暂存池内设置潜污泵，通过潜污泵将沼液暂存池内的沼液抽提至第二层结构中的沼液物理沉淀池；[0005] 所述上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池内分别设置冷凝水桶仓、蒸发器及冷凝系统，所述冷凝水桶仓顶部设置风机，底部通过冷凝水导管与第一层结构中的冷凝水池连通，所述上层集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池底部分别通过出料管向固液分离车间排料；所述上层集污池内还设置污泥刮板组件，所述沼液物理沉淀池底部的出料管内设置螺旋出料器；所述粪污水蒸发池、沼液蒸发池抽提沼液浓缩池上层污水，经雾化喷洒装置喷洒于粪污水蒸发池、沼液蒸发池中，所述粪污水蒸发池、沼液蒸发池内设置蒸发装置，其底部分别通过排料管与上层集污池、沼液物理沉淀池连通。[0006] 进一步地，所述第一层结构、第二层结构外部通过间隔过道设置外墙，所述第一层结构、第二层结构下部的外墙为砌体构筑，上部为钢框架，且钢框架外设置阳光板墙面。[0007] 进一步地，所述集污池的数量为多个，所述集污池、沼液物理沉淀池、沼液浓缩池的池底均为向下凸出的倒梯形池底。[0008] 进一步地，所述供暖盘管穿设于沼气池底部池壁上，所述沼气池内还设置沼气净化车间连接的沼气导管、沼气回气管以及与供暖盘管连接供暖主管、供暖支管。[0009] 进一步地，所述沼液物理沉淀池内沿X方向间隔设置三道隔墙，所述隔墙上设置溢流口使沼液物理沉淀池内部连通，其中远离沼液蒸发池一侧的沼液物理沉淀池内设置污水泵，抽提沼液物理沉淀池内的污水至固液分离车间。[0010] 进一步地，所述污泥刮板组件包括沿上层集污池长度方向设置的绞绳，所述绞绳上设置污泥刮板，所述上层集污池一侧设置驱动绞绳的绞盘。[0011] 进一步地，所述蒸发装置包括设置于粪污水蒸发池、沼液蒸发池内的增温管，以及设置于粪污水蒸发池、沼液蒸发池上部的蒸发装置。[0012] 进一步地，所述固液分离车间内设置固液分离机以及沼液过滤设备，所述沼液过滤设备抽提沼液物理沉淀池内的沼液进行过滤，将过滤液体导入沼液浓缩池，将过滤固体导入固液分离机进行再次分离。[0013] 进一步地，所述沼气净化车间内设置沼气脱水装置及沼气脱硫装置。[0014] 进一步地，所述沼液暂存池、上层集污池、沼液物理沉淀池及沼液蒸发池内均设置液位报警器，所述第一层结构及第二层结构内的过道空间内设置有害气体报警装置，各池体上分别安装温度监控装置。[0015] 采用以上方案后，本发明具有如下优点：1、本发明集中了原料预处理、厌氧发酵、沼液初加工、沼气净化等一系例功能，使以往分散的著单元有效组合起来，充分利用自然光热资源和上下两层的热能互补，即节约了古地面积和固定投资，又降低了综合运行成本，具有很好的市场发展前景。[0016] 2、本发明方案与原有钢制独立厌氧消化装置相比投资减少20％左右，节约占地10％以上，综合能耗下降20％以上，生产效率提高25％以上，适用于北方高寒地区全年稳定生产，由于厌氧消化装置采用了“全进全出”的工艺模式，池底淤积问题解决，粪污水消化更彻底均质，利于后期生产质量稳定的沼肥。[0017] 3、由于采用内外双层(内胆式)阳光板隔墙设计，产生的阳光温室效应给厌氧池和浓缩设施增温的同时，保证了池外各类管道、阀门等设施设备在严寒季节的运行安全，直接降低了能耗和减少了维护成本。[0018] 4、由于采用了原料浓缩和底部出料技术，本发明方案适用于含干物质较低的粪污水处理，如生猪屠宰厂污水。[0019] 5、本发明方案多功能沼气池提供的具体实施案例，并不局限于现有沼气池数量，根据实际粪污水量可以增加或减少沼气池数量，包括扩大或缩小有效池容。由于并联沼气池采用了沼气回流的办法，当进入新的物料时可以快速建立厌氧环境，从而提高反应效率。[0020] 6、本发明方案采用池体并联、阳光温室增温、池底主动增温、液体搅拌、双层温度互补、原料浓缩和沼气回流等技术的组合，较大幅度减少了投资，突破了以往增温方式单一、增温缓慢和能耗高的瓶颈，使整个工程运行更加稳定可靠，有效提高了沼气工程的适应性和更高生产效率，具有很好的实用价值。附图说明[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0022] 图1是本发明一种立体多功能沼气池中第一层结构的示意图。[0023] 图2是本发明一种立体多功能沼气池中第二层结构的示意图。[0024] 图3是本发明图1中沿字母A横向截面的示意图。[0025] 图4是本发明图1中沿字母B横向截面的示意图。[0026] 图5是本发明图1中沿数字1纵向截面的示意图。[0027] 图6是本发明图1中沿数字3纵向截面的示意图。[0028] 图7是本发明图1中沿数字10纵向截面的示意图。[0029] 图8是本发明图1中沿数字9纵向截面的示意图。[0030] 图9是本发明图1中沿数字10纵向截面的示意图。[0031] 图10是本发明图1中沿数字8纵向截面的示意图。[0032] 图11是本发明图1中沿字母B横向截面的左侧示意图。[0033] 图12是本发明图1中沿字母B横向截面的右侧示意图。[0034] 图13是本发明图1中沿字母G横向截面的左侧示意图。[0035] 图14是本发明图1中沿字母G横向截面的右侧示意图。[0036] 图15是本发明图2中沿字母B横向截面的示意图。[0037] 图16是本发明图2中沿字母E横向截面的示意图。具体实施方式[0038] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0039] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0040] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0041] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0042] 此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。[0043] 在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。[0044] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0045] 实施例[0046] 结合附图1、附图2，一种立体多功能沼气池，包括第一层结构A及第二层结构B，第一层结构A、第二层结构B外设置固液分离车间1、沼气净化车间2以及配电室3，本发明由两层不同的功能区构成，其中第一层结构为厌氧区、原料预处理区及其他附属设施构成，主要单元为并联的多个沼气池、集污池(用作均浆及除杂)、沼液暂存池(用作中转池)、冷凝水池、供配电设施、固液分离车间下层(用作沼渣转运间)；第二层为原料收集处理、沼液处理和沼气处理区，主要单元为集污池(双池)与粪污水浓缩池、沼液沉淀池与沼液浓缩池、沼气净化与固液分离车间；具体为：第一层结构A包括数个沿X方向排列设置的沼气池4，最外侧一沼气池4外沿Y方向依次设置有下层集污池5、沼液暂存池6、冷凝水池7，第二层结构B包括沿Y方向依次设置的上层集污池8、沼液物理沉淀池9、沼液浓缩池10，上层集污池8靠近下层集污池5的一侧上部设置粪污水蒸发池11，沼液物理沉淀池9、沼液浓缩池10靠近下层集污池5的一侧上部设置沼液蒸发池12；[0047] 结合附图11，下层集污池5接收外部引入的粪污水，其内设置顶搅拌装置13，下层集污池5通过污水泵14与第二层结构B中的上层集污池8连通；每个沼气池4均为独立结构，沼气池4内设置搅拌泵15，底部加装供暖盘管16，同时沼气池4底部通过出料管17与沼液暂存池6连通，供暖盘管16穿设于沼气池4底部池壁上，沼气池4内还设置沼气净化车间连接的沼气导管30、沼气回气管31以及与供暖盘管16连接供暖主管32、供暖支管33；沼液暂存池17内设置潜污泵，通过潜污泵将沼液暂存池17内的沼液抽提至第二层结构B中的沼液物理沉淀池9；结合附图6，集污池9的数量为多个，集污池9、沼液物理沉淀池9、沼液浓缩池10的池底均为向下凸出的倒梯形池底。[0048] 结合附图15、附图16，上层集污池8、沼液物理沉淀池9、沼液浓缩池10内分别设置冷凝水桶仓18、蒸发器19及冷凝系统20，冷凝水桶仓18顶部设置风机21，底部通过冷凝水导管22与第一层结构A中的冷凝水7池连通，上层集污池8、沼液物理沉淀池9、沼液浓缩池10底部分别通过出料管23向固液分离车间1排料；上层集污池8内还设置污泥刮板组件，污泥刮板组件包括沿上层集污池8长度方向设置的绞绳37，绞绳37上设置污泥刮板38，上层集污池8一侧设置驱动绞绳37的绞盘39，沼液物理沉淀池9底部的出料管23内设置螺旋出料器24；粪污水蒸发池11、沼液蒸发池12抽提沼液浓缩池上层污水，经雾化喷洒装置喷洒于粪污水蒸发池11、沼液蒸发池12中，粪污水蒸发池11、沼液蒸发池12内设置蒸发装置，蒸发装置包括设置于粪污水蒸发池11、沼液蒸发池12内的增温管40，以及设置于粪污水蒸发池11、沼液蒸发池12上部的蒸发装置41，其底部分别通过排料管25与上层集污池8、沼液物理沉淀池9连通。[0049] 结合附图16，沼液物理沉淀池9内沿X方向间隔设置三道隔墙34，隔墙34上设置溢流口35使沼液物理沉淀池9内部连通，其中远离沼液蒸发池12一侧的沼液物理沉淀池9内设置污水泵36，抽提沼液物理沉淀池9内的污水至固液分离车间1。[0050] 固液分离车间1内设置固液分离机以及沼液过滤设备，沼液过滤设备抽提沼液物理沉淀池内的沼液进行过滤，将过滤液体导入沼液浓缩池，将过滤固体导入固液分离机进行再次分离。沼气净化车间2内设置沼气脱水装置及沼气脱硫装置。[0051] 本发明各单元池体上部采用阳光板隔墙及轻铜框架结构，外墙下半部分为砌体结构，屋面全部为阳光板及轻钢框架结构，形成多个封闭的独立单元，以利用提升热效率；一层外墙下半部分用砌体构筑(砖或加气混凝土块)，上半部分用阳光板为墙面、轻钢框架做支撑，同时兼顾了采光与保温；结合附图3、附图5、附图7、附图8，第一层结构A、第二层结构B外部通过间隔过道26设置外墙27，第一层结构A、第二层结构B下部的外墙27为砌体28构筑，上部为钢框架，且钢框架外设置阳光板墙面29。[0052] 沼液暂存池、上层集污池、沼液物理沉淀池及沼液蒸发池内均设置液位报警器，第一层结构及第二层结构内的过道空间内设置有害气体报警装置，各池体上分别安装温度监控装置。[0053] 在具体实施时，(1)第一层集污池从外引入的粪污水，经设置的顶搅拌进行均浆后，经潜污泵抽提至二层集污池，池上可以加装除杂设施；[0054] (2)第二层集污池为双池结构，池中设置冷凝水桶仓、桶顶风机、污泥刮板、冷凝系统和池底出料管，第二层集污池除了收集粪污水外，还可利用浓缩系统降低物料含水率，利用自然沉降用污泥刮板和底部出料装置使排除的粪污水浓度大幅提高至8％‑15％，为第一层的沼气池提供原料，同时因本身高度已高出厌氧池，可减少用泵抽提而降低电耗；[0055] (3)粪污水蒸发池通过抽提沼液浓缩池中上层浓度较低粪污水然后雾状喷洒到粪污水蒸发池中，并通过提高水温与蒸发装置作用，以提高浓缩效率，浓缩到‑定程度后物料回到两个上层集污池中；[0056] (4)第一层沼气池采用并联式结构，其单个池即是一个独立的厌氧池，且沼气池采用红膜柔性沼气发酵装置，并采用框架结构，同时加装液体搅拌泵、底部加装供暖盘管，每个池的混凝土池壁以上部分设置阳光板隔墙，形成相对独立的单元；各沼气池通过各类主管与支管的组合，包括沼气出回管、原料进管、沼液出管、供暖进出管，形成单个完整厌氧主体结构；[0057] (5)从沼气池排出的沼液通过出料管至沼液暂存池，由潜污泵抽提至第二层沼液物理沉淀池，池中可加装液位报警装置，同时可将液位报警装置和潜污泵的启闭连锁，以实现自动控制；[0058] (6)沼液物理沉淀池内设置三道隔墙，隔墙上部留溢流口，池底设置出料口，并通过无轴螺旋出渣装置将沼渣送至固液分离车间，池中设置浓缩系统，冷凝水桶仓收集冷凝水后通过导管排放到下层冷凝水池。全池混凝土池壁四周的上部加装阳光板墙体和轻钢框架，形成独立的浓缩单元；沉淀池最后一池设置污水泵，抽提液体至固液分离车间进步加工；[0059] (7)固液分离车间上层由固液分离机和沼液过滤设备构成(附图未示出)，固液分离机将沼渣分离通过落料口落入下一层，液体回流至沉淀池,，沼液过滤设备(可选砂石过滤器、碟片过滤器)提取来自沉淀池最后一个池的沼液进行过滤，液体导入沼液浓缩池，固体进固液分离机进行分离。[0060] (8)沼液浓缩池结构与第二层集污池相同，所不同的是，因收集已经处理的沼液而不设置污泥刮板。[0061] (9)第二层沼液蒸发池同粪污水蒸发池，其物料来自抽提沼液浓缩池的沼液，目的是增加浓缩效率；[0062] (10)冷凝水池收集来自各冷凝水桶仓的冷凝水，并为冷凝系统提供冷凝循环水，多余水导出室外；[0063] (11)第二层沼气净化车间由沼气脱水、脱硫两套净化设备构成(附图未示出)，用于净化沼气以备下一个环节使用；[0064] (12)第一层综合配套区:由供配电室和沼渣转运间构成，为整个工程的辅助配套设施。[0065] (13)过道中间位置需加装有害气体报警装置至少4套，沼气导管、沼气回管、供料支管以及桶仓下冷凝水管上均设置电动阀门，以利于自动化控制；沼液暂存池、二层集污池、沉淀池、沼液浓缩池均设置池内液位报警装置(附图未示出)，各沼气发酵单元分别安装一套温度监控设施(附图未示出)。[0066] 以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

专利地区：新疆

专利申请日期：2021-10-14

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN113860646B