單池多床沼氣發酵技術

沁陽市農村能源環保管理站 張心才

一、裝置結構

單池多床沼氣發酵裝置頂部一側與內部連通設置有進料口，底部一側與內部連通設置有出渣口，頂部中心處設置有沼氣排出口，內部層疊設置有布料發酵單元。布料發酵單元包括分流器、上分散固菌床、下聚合固菌床和布料排氣管。分流器固定設置于殼體的芯部，進料口出口位于分流器正上方，錐形面狀的上分散固菌床設置于分流器的下方，倒錐面狀的下聚合固菌床固定設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置下一個布料發酵單元的分流器，以此循環設置。上分散固菌床的上錐面上交錯圓周均布設置布料排氣管，下聚合固菌床的內錐面上交錯圓周均布設置布料排氣管，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置有溢流管，且溢流管的高度與發酵裝置高度匹配（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料口泵入沼氣池殼體內，菌種接種物在最頂端的分流器處被分流，再經過布流排氣管，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。然后把發酵原料按加入菌種接種物的方式及時泵入沼氣池殼體。發酵過程中，在泵入發酵原料時，發酵原料會被漏斗狀的固菌床反復多次聚合、分散，徹底融合不再分層，直至溢流口排出。停止泵入原料靜態發酵時，發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，如此重復直至下滑到池底并被排出池外。所產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、單池多床沼氣發酵裝置的創新點

（一）原料分布更趨均勻，發酵濃度更趨一致

多個布料發酵單元將發酵裝置內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，發酵濃度更趨一致，沼氣發酵的適宜濃度會大幅提高。

（二）實現多級發酵，杜絕原料短路

在泵入原料時，殼體內發酵液從上而下流經每一個固菌床直至溢流口排出。在停止泵入原料時，池內處于靜態發酵，發酵原料整體上是在各自所處的固菌床上被菌種吸收利用。由于發酵床的隔離作用，發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”現象，提高了原料利用率，實現了多級發酵，保證了發酵效果。

（三）原料自動攪拌，促進原料與菌種融合

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酵原料的攪拌，每泵一次料，就是對全池發酵原料進行的一次全方位的攪拌，避免了分層現象的產生，增加了發酵原料和沼氣菌種的接觸機會，不需要任何外來動力就可達到攪拌的目的。

（四）降低建設成本，提高經濟效益

單池多床沼氣發酵裝置，由于發酵濃度和原料利用率的大幅提高，無害化處理相同數量有機廢液的時間就會縮短，產氣率會相應大幅提高。因此，在無害化處理相同數量有機廢液的情況下，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，提高沼氣生產的經濟效益。

圖1 單池多床沼氣發酵裝置結構