專利名稱：一種大規(guī)模生產(chǎn)人造天然氣和有機肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥的厭氧處理生產(chǎn)甲烷，也涉及發(fā)酵氣體的收集。
背景技術(shù)：
眾所周知，利用污泥和生活中的有機廢棄物可以生產(chǎn)沼氣。中國專利數(shù)據(jù)庫中，有關(guān)沼氣的申請件很多，例如200510044166. 4號《以城市生活有機廢棄物生產(chǎn)沼氣的工藝技術(shù)》、200710046930. O號《以蔬菜廢棄物為原料發(fā)酵制備沼氣的方法》、201010578740. 5號《一種溫室大棚沼氣肥發(fā)酵罐》、201110153826. 8號《一種以食用菌菌糠為原料的沼氣制備方法》、201210134775. 9號《一種連續(xù)式干法沼氣發(fā)酵設(shè)備及沼氣制備方法》等。但這些技術(shù)方案的沼氣生產(chǎn)規(guī)模都不大，無法形成穩(wěn)定的沼氣供應(yīng)系統(tǒng)。
沼氣的主要成分是甲烷，與天然氣近似，故又稱人造天然氣。自然界和人類社會中，森·林里的枯枝敗葉、動物的排泄物、田野里的秸桿、水果蔬菜垃圾，屠宰家畜家禽的廢棄物等等都是可用于生產(chǎn)人造天然氣的原料。然而將這些有機原料大規(guī)模地收集加工并非易事。另外，多年的農(nóng)業(yè)實踐使人們認(rèn)識到，依靠化學(xué)肥料和化學(xué)農(nóng)藥種植的農(nóng)產(chǎn)品，對人們的健康不利。通過發(fā)酵的有機肥料再次被人們重視。而目前尚無大規(guī)模生產(chǎn)有機肥料的技術(shù)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種大規(guī)模生產(chǎn)人造天然氣和有機肥料的方法，以充分利用自然資源，提供生活需要的能源、農(nóng)作物需要的肥料。發(fā)明人提供的大規(guī)模生產(chǎn)人造天然氣和有機肥料的方法，包括
⑴建設(shè)人造天然氣田
人造天然氣田由4個為I組的發(fā)酵池組成，至少I組；發(fā)酵池依次輪流使用；每個發(fā)酵池都有進料大門；發(fā)酵池前安裝有送料箱和送料板，池頂部安裝有進料管；各個發(fā)酵池之間有天然氣的收集裝置和肥料輸出裝置；頂部安裝有吸熱板和保溫罩，保溫罩蓋在吸熱板上;
⑵有機原料的儲存
將收集的固態(tài)有機原料，例如樹木的枯枝敗葉、農(nóng)作物的秸桿與根、雜草、水果蔬菜垃圾，生活中的有機廢棄物等，通過送料箱經(jīng)過進料大門送入發(fā)酵池，由送料板推進發(fā)酵池的底部，由下而上地堆積；同時將收集的液態(tài)和液一固混合態(tài)的有機原料，例如人和動物的排泄物、屠宰家畜家禽的廢棄物、食品工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的廢水等，從進料管送入發(fā)酵池，澆淋在堆積的固體有機原料之上；之后再加入各種含有機質(zhì)的廢水，使所有有機原料完全被浸泡；再關(guān)閉進料大門和進料管，確保整個發(fā)酵池處于嚴(yán)密封閉狀態(tài)；
⑶保溫發(fā)酵
在天氣晴朗的日子，打開保溫罩，讓陽光充分照射在吸熱板之上，將熱量送入發(fā)酵池內(nèi)，幫助維持發(fā)酵的溫度；沒有陽光的時候，蓋上保溫罩，不讓熱量流失；有機原料在發(fā)酵池內(nèi)進行厭氧菌解，逐漸發(fā)出沼氣；由于發(fā)酵池容積很大，發(fā)酵時間需要很長，通常為I 2年；
⑷輸出人造天然氣
待沼氣逐漸聚集，達到一定壓力之后，用天然氣的收集裝置輸出，儲于天然氣氣柜，向用戶供應(yīng)人造天然氣，或精制、凈化后用于車輛作為燃料氣；
(5)輸出有機肥料
待發(fā)酵池內(nèi)天然氣壓力降低，發(fā)酵結(jié)束，用肥料輸出裝置將發(fā)酵池中的沼渣排出，送至空地下儲槽曬干，堆放儲存，即得到有機肥料。上述送料箱是一個長方體形空箱，頂部裝有兩扇活動蓋，可由車輛運載；上述送料板是L形，底部裝有萬向輪，依靠電力推動；上述進料管為漏斗形，其頂部有密封插板。上述天然氣的收集裝置由集氣管、抽風(fēng)機、送氣管、天然氣柜和控制閥門組成，集 氣管安裝在發(fā)酵池頂部，連接抽風(fēng)機，抽風(fēng)機通過控制閥門連接送氣管，再接入天然氣柜；上述發(fā)酵池的底部傾斜，以利于沼渣流出，其傾斜度為20° ;上述肥料輸出裝置由溜槽、帶式輸送機、地下儲槽和運輸車組成，溜槽安裝在發(fā)酵池底部的沼渣出口，溜槽下裝有帶式輸送機，其后有地下儲槽，用于暫存沼渣，再用運輸車送去空地。上述吸熱板由不銹鋼制成；上述保溫罩用草褙為內(nèi)芯、纖維布料外套。上述保溫發(fā)酵過程中，發(fā)酵池的溫度保持在5°C 57°C，該溫度主要依靠發(fā)酵反應(yīng)的熱量維持；吸熱板吸入的熱量為輔助熱量，也有利于發(fā)酵過程。發(fā)明人指出，人造天然氣中的甲烷(CH4)是無色無味的可燃性氣體，其產(chǎn)生的能量可達到37. 3MJ/m3，其燃燒時熱值可達到25000k J/m3，燃燒后產(chǎn)生二氧化碳和水，污染極小。因此它是一種高質(zhì)量的燃料。本發(fā)明的原理是由于大型發(fā)酵池是一個模擬形成天然氣油田的地球、地殼夾縫空間似的缺氧還原環(huán)境，有機原料在這樣的環(huán)境中被加熱菌解，大量低等生物菌群在其中繁衍，在適宜的溫度和壓力條件下，甲烷分解菌、纖維素分解菌、蛋白質(zhì)分解菌等等多種菌群相互作用，在其產(chǎn)生熱量的作用下內(nèi)生成含甲烷的氣體，其主要成分為甲烷占總量的60% 80%、二氧化碳占總量的20% 40%、水分約為30 160g/m3、硫化氫約為5g/m3。另外，由于沼渣中含有大量多種植物生長必須的營養(yǎng)元素，其中的各種有機物在發(fā)酵后多能為農(nóng)作物提供營養(yǎng)，其肥效與傳統(tǒng)的農(nóng)家肥相當(dāng)，用于蔬菜和糧食，味道鮮、口感好。本發(fā)明方法有效地利用自然資源，化害為利，生產(chǎn)穩(wěn)定的燃料氣供應(yīng)市民作生活燃料或車輛、機械的動力燃料，生產(chǎn)的有機肥料改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的肥料結(jié)構(gòu)，既減少城市垃圾的污染，改善環(huán)境狀況，還能改善蔬菜、糧食作物的品質(zhì)；不僅有經(jīng)濟效益，而且有更好的社會效益。適用于所有的城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村。


圖I為單個人造天然氣田示意圖，圖2為人造天然氣田組示意圖。圖中I為發(fā)酵池，2為送料箱,3為送料板,4為進料管,5為吸熱板,6為保溫罩,7為集氣管,8為抽風(fēng)機,9為送氣管，10為天然氣柜，11為溜槽，12為帶式輸送機，13為控制閥門，14為地下儲槽。
具體實施方式
實施例在華北平原邊上選一個面積為18畝的土地，建設(shè)一個人造天然氣田，其中有4個相互獨立的大型發(fā)酵池，每個占地面積為4畝。每個發(fā)酵池都有進料大門和送料箱；發(fā)酵池前安裝有送料板，池頂部安裝有進料管；各個發(fā)酵池之間有天然氣的收集裝置和肥料輸出裝置；頂部安裝有不銹鋼吸熱板和草褙為內(nèi)芯的保溫罩，保溫罩蓋在吸熱板上。4個發(fā)酵池依次輪流使用，首尾相接，循環(huán)進料。將收集的固態(tài)有機原料通過送料箱經(jīng)過進料大門送入發(fā)酵池，由送料板推進發(fā)酵池的底部，由下而上地堆積；同時將收集的液態(tài)和液一固混合態(tài)的有機原料從進料管送入發(fā)酵池，澆淋在堆積的固體有機原料之上；之后再加入含有機質(zhì)的廢水，使所有有機原料完全被浸泡；再關(guān)閉進料大門和進料管，確保整個發(fā)酵池處于嚴(yán)密封閉狀態(tài)；在5°C 57°C下保溫發(fā)酵，有機原料在發(fā)酵池內(nèi)進行厭氧菌解，發(fā)酵時間為2年；待沼氣逐漸聚集，用抽風(fēng)機抽出，儲于天然氣氣柜，向用戶供應(yīng)人造天然氣；待發(fā)酵池內(nèi)天然氣壓力降低，發(fā)酵結(jié)束，沼渣從安裝在發(fā)酵池底部的溜槽排出，用帶式輸送機送入地下儲槽，暫存沼渣，再用運輸車送去空地地面曬干，堆放儲存，即得到有機肥料。
權(quán)利要求
1.一種大規(guī)模生產(chǎn)人造天然氣和有機肥料的方法，其特征包括 ⑴建設(shè)人造天然氣田 人造天然氣田由4個為I組的發(fā)酵池組成，至少I組；發(fā)酵池依次輪流使用；每個發(fā)酵池都有進料大門和送料箱；發(fā)酵池前安裝有送料板，池頂部安裝有進料管；各個發(fā)酵池之間有天然氣的收集裝置和肥料輸出裝置；頂部安裝有吸熱板和保溫罩，保溫罩蓋在吸熱板上; (2)有機原料的儲存； 將收集的固態(tài)有機原料通過送料箱經(jīng)過進料大門送入發(fā)酵池，由送料板推進發(fā)酵池的底部，由下而上地堆積；同時將收集的液態(tài)和液一固混合態(tài)的有機原料從進料管送入發(fā)酵池，澆淋在堆積的固體有機原料之上；之后再加入各種含有機質(zhì)的廢水，使所有有機原料完全被浸泡；再關(guān)閉進料大門和進料管，確保整個發(fā)酵池處于嚴(yán)密封閉狀態(tài)； ⑶保溫發(fā)酵 在天氣晴朗的日子，打開保溫罩，讓陽光充分照射在吸熱板之上，將熱量送入發(fā)酵池內(nèi)，幫助維持發(fā)酵的溫度；沒有陽光的時候，蓋上保溫罩，不讓熱量流失；有機原料在發(fā)酵池內(nèi)進行厭氧菌解，逐漸發(fā)出沼氣；由于發(fā)酵池容積很大，發(fā)酵時間需要很長，通常為I 2年； ⑷輸出人造天然氣 待沼氣逐漸聚集，達到預(yù)定壓力之后，用天然氣的收集裝置輸出，儲于天然氣氣柜，向用戶供應(yīng)人造天然氣； (5)輸出有機肥料 待發(fā)酵池內(nèi)天然氣壓力降低，發(fā)酵結(jié)束，用肥料輸出裝置將發(fā)酵池中的沼渣排出，送至空地面曬干，堆放儲存，即得到有機肥料。
2.如權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述送料箱是一個長方體形空箱，頂部裝有兩扇活動蓋，可由車輛運載；所述送料板是L形，底部裝有萬向輪，依靠電力推動；所述進料管為漏斗形的倒錐體，其底部有密封插板。
3.如權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述天然氣的收集裝置由集氣管、抽風(fēng)機、送氣管、天然氣柜和控制閥門組成，集氣管安裝在發(fā)酵池頂部，連接抽風(fēng)機，抽風(fēng)機通過控制閥門連接送氣管，再接入天然氣柜；所述發(fā)酵池的底部傾斜度為20° ;所述肥料輸出裝置由溜槽、帶式輸送機、地下儲槽和運輸車組成，溜槽安裝在發(fā)酵池底部的沼渣出口，溜槽下裝有帶式輸送機，其后有地下儲槽，用于暫存沼渣，再用運輸車送去空地。
4.如權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述吸熱板由不銹鋼制成；所述保溫罩用草褙為內(nèi)芯、纖維布料外套。
5.如權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述保溫發(fā)酵過程中，發(fā)酵池的溫度保持在5°C 57°C，該溫度主要依靠發(fā)酵反應(yīng)的熱量維持，吸熱板吸入的熱量為輔助熱量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大規(guī)模生產(chǎn)人造天然氣和有機肥料的方法，包括⑴建設(shè)人造天然氣田，該氣田由4個為1組的發(fā)酵池組成，至少1組；發(fā)酵池依次輪流使用；每個發(fā)酵池都有進料大門和送料箱；發(fā)酵池前安裝有送料板，池頂部安裝有進料管；各發(fā)酵池間有天然氣收集裝置和肥料輸出裝置；頂部安裝有吸熱板和保溫罩，保溫罩蓋在吸熱板上；⑵有機原料的儲存；⑶保溫發(fā)酵；⑷輸出人造天然氣；⑸輸出有機肥料。本方法有效地利用自然資源，化害為利，生產(chǎn)穩(wěn)定的燃料氣供應(yīng)市民作生活燃料，生產(chǎn)的有機肥料改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的肥料結(jié)構(gòu)，既減少城市垃圾污染，改善環(huán)境狀況，還能改善蔬菜、糧食作物的品質(zhì)；有經(jīng)濟效益也有社會效益。適用于所有城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村。
文檔編號C12P5/02GK102899357SQ201210420648
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者田永生 申請人:田永生