单池多床沼气发酵技术

张心才

一、装置结构

单池多床沼气发酵装置顶部一侧与内部连通设置有进料口，底部一侧与内部连通设置有出渣口，顶部中心处设置有沼气排出口，内部层叠设置有布料发酵单元。布料发酵单元包括分流器、上分散固菌床、下聚合固菌床和布料排气管。分流器固定设置于壳体的芯部，进料口出口位于分流器正上方，锥形面状的上分散固菌床设置于分流器的下方，倒锥面状的下聚合固菌床固定设置于上分散固菌床的下方，且上分散固菌床的直径小于下聚合固菌床的直径，下聚合固菌床的芯部下方设置下一个布料发酵单元的分流器，以此循环设置。上分散固菌床的上锥面上交错圆周均布设置布料排气管，下聚合固菌床的内锥面上交错圆周均布设置布料排气管，布料排气管将上分散固菌床和下聚合固菌床的上下方空间分别相互连通。出渣口的管道上竖直设置有溢流管，且溢流管的高度与发酵装置高度匹配（见图1）。

二、工作原理

启动时，首先把按比例加入的菌种接种物从进料口泵入沼气池壳体内，菌种接种物在最顶端的分流器处被分流，再经过布流排气管，均匀分布于上分散固菌床上，多余的会自动滑落沉降到下聚合固菌床上，直至最后降落在沼气池壳体底部，这样就可以保证在发酵原料泵入时，所有的固菌床上都有菌种接种物，而不是仅仅在沼气池底部才有。然后把发酵原料按加入菌种接种物的方式及时泵入沼气池壳体。发酵过程中，在泵入发酵原料时，发酵原料会被漏斗状的固菌床反复多次聚合、分散，彻底融合不再分层，直至溢流口排出。停止泵入原料静态发酵时，发酵原料整体上是在各自所處的固菌床上被菌种吸收利用，但有一部分沿着固菌床下滑沉降到下一个固菌床，还有一部分原料沉降于固菌床上却没有被微生物吸收利用，但随着沉降原料的增多，下滑力增大直至滑落到下一个固菌床上被微生物吸收利用，如此重复直至下滑到池底并被排出池外。所产沼气通过布流排气管汇聚到沼气池顶部，由沼气排出口排出，沼渣由出渣口排出。

三、单池多床沼气发酵装置的创新点

（一）原料分布更趋均匀，发酵浓度更趋一致

多个布料发酵单元将发酵装置内自上而下隔离出了若干个空间，原料入池后，大部分时间是以悬浮状存在。泵入发酵原料时，由于分流器对原料的分流作用、布料排气管对原料的布料作用、锥形固菌床对原料的聚分作用，池中原料分布会更趋均匀，发酵浓度更趋一致，沼气发酵的适宜浓度会大幅提高。

（二）实现多级发酵，杜绝原料短路

在泵入原料时，壳体内发酵液从上而下流经每一个固菌床直至溢流口排出。在停止泵入原料时，池内处于静态发酵，发酵原料整体上是在各自所处的固菌床上被菌种吸收利用。由于发酵床的隔离作用，发酵原料基本上是按入池的先后顺序依次前行，如果没有被完全吸收，那么在滑落沉降到下一个固菌床时，将继续被吸收利用，这样就完全杜绝了新料被排出，废料存池中的“短路”现象，提高了原料利用率，实现了多级发酵，保证了发酵效果。

（三）原料自动搅拌，促进原料与菌种融合

在泵入原料时，分流器对原料的分流作用、布料排气管对原料的布料作用及锥形固菌床对原料的聚分作用都是对发酵原料的搅拌，每泵一次料，就是对全池发酵原料进行的一次全方位的搅拌，避免了分层现象的产生，增加了发酵原料和沼气菌种的接触机会，不需要任何外来动力就可达到搅拌的目的。

（四）降低建设成本，提高经济效益

单池多床沼气发酵装置，由于发酵浓度和原料利用率的大幅提高，无害化处理相同数量有机废液的时间就会缩短，产气率会相应大幅提高。因此，在无害化处理相同数量有机废液的情况下，运行管理成本和所需的沼气池容积会大幅减小，从而降低建造成本及运行管理成本，提高沼气生产的经济效益。