專利名稱：一種發(fā)酵裝置和發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)某些物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵的裝置和在至少兩個(gè)處理站對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行厭氣發(fā)酵的方法。
為了利用和分解例如液肥的基質(zhì)，經(jīng)常使用發(fā)酵常裝置以生產(chǎn)例如液肥沼氣。然而，發(fā)酵裝置也可以用來(lái)生產(chǎn)酒精，在這種情況下，例如一種糖溶液作為基質(zhì)被饋入發(fā)酵裝置中。
用作沼氣發(fā)酵裝置基質(zhì)的液肥常收集在地下坑中并在其中發(fā)酵。因而20℃以上的溫度是達(dá)不到的。因此最佳是在30°至53°進(jìn)行的沼氣生產(chǎn)是從來(lái)也無(wú)法達(dá)成的。
因而，本發(fā)明是基于這樣的目的，即提供一種裝置用以發(fā)酵基質(zhì)，在這種裝置中發(fā)酵過(guò)程能最佳的進(jìn)行，而裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而價(jià)廉。
本發(fā)明的目的是這樣達(dá)成的，即設(shè)置至少兩個(gè)發(fā)酵單元用以接納某些物質(zhì)，發(fā)酵單元由一種氣密材料組成并通過(guò)連接區(qū)域相互連接用以交換和/或傳送這些物質(zhì)。這些物質(zhì)在至少兩個(gè)處理站進(jìn)行厭氣發(fā)酵，基質(zhì)在一個(gè)處理站停留一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔，當(dāng)這時(shí)間間隔到達(dá)后，至少一部分存留在各處理站內(nèi)的基質(zhì)被饋入下一個(gè)處理站，或者如果所有要求流過(guò)的處理站都經(jīng)流過(guò)后，發(fā)酵的基質(zhì)就被用于別處或貯存起來(lái)，然而在各處理站生產(chǎn)出的氣體都經(jīng)搜集起來(lái)?；|(zhì)在處理站內(nèi)進(jìn)行混合，各處理站內(nèi)的溫度在30°至65℃的范圍內(nèi)，基質(zhì)從一個(gè)處理站至下一個(gè)處理站的運(yùn)輸是靠重力進(jìn)行的。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)由于根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備造價(jià)很低而且特別適用于熱帶地區(qū)。此外，本發(fā)明的設(shè)備操作起來(lái)也很簡(jiǎn)單。
下面將結(jié)合附圖以舉例方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。附圖中

圖1是具有多個(gè)發(fā)酵單元的本發(fā)明裝置的頂視圖，和圖2是圖1中裝置的側(cè)視圖。
在圖1中說(shuō)明的是一種根據(jù)本發(fā)明的裝置，它用于對(duì)例如液肥和含糖物質(zhì)的物質(zhì)J和A進(jìn)行發(fā)酵。該裝置包括四個(gè)發(fā)酵單元F1至F4，一個(gè)軟管系統(tǒng)SS，五個(gè)閥V1至V5，緊固元件B，一個(gè)另外的發(fā)酵單元FA和兩個(gè)另外的閥VA1和VA2。發(fā)酵單元F1至F4由數(shù)個(gè)菱形的塑料貯液池組成，其尺寸為表面積5m×5m，高度1m。四個(gè)發(fā)酵單元由閥V2至V4中的相應(yīng)的一個(gè)相互連接，而另一個(gè)發(fā)酵單元FA的出口則通過(guò)閥VA2分別連接到發(fā)酵單元F1的出口或者發(fā)酵單元F2的入口上。此外，發(fā)酵單元F1至F4和FA以這樣的方式安排，即基質(zhì)J或A通過(guò)利用自流壓頭分別流過(guò)本發(fā)明的裝置。因此基質(zhì)的停留時(shí)間分別由閥V1至V5和閥VA1至VA5的狀況所控制。這樣，就可以通過(guò)閥1校準(zhǔn)注入本發(fā)明裝置的基質(zhì)J的數(shù)量，通過(guò)閥VA1校準(zhǔn)注入該裝置的基質(zhì)A的數(shù)量，以及通過(guò)閥5校準(zhǔn)從該裝置排出的攪勻的基質(zhì)HS的數(shù)量。
為了將發(fā)酵單元F1至F4和FA緊固在地面上就需要配置緊固元件，這種緊固元件用來(lái)將發(fā)酵單元F1至F4或FA緊固在支持面上并且最好被設(shè)置在菱形發(fā)酵單元F1至F4和FA的側(cè)角上。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，緊固元件B由其上各有一個(gè)孔的邊舌板構(gòu)成，邊舌板屬于發(fā)酵單元F1至F4和FA的一個(gè)組成部分。了為將發(fā)酵單元F1至F4和FA緊固在地面上，設(shè)置錨固在支持面上的鉤子以便使邊舌板鉤在該支承面上。
軟管系統(tǒng)SS用于搜集由發(fā)酵單元F1至F4所產(chǎn)生的氣體，而本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例(如圖1中所示)設(shè)置的軟管系統(tǒng)SS是在按基質(zhì)流向的閥F1至F4之后，介于發(fā)酵單元F1至F4之間的相應(yīng)的轉(zhuǎn)接區(qū)內(nèi)連接到發(fā)酵單元F1至F4的。如果在發(fā)酵單元F1至F4中產(chǎn)生的氣體需要以控制的方式搜集，則可以在發(fā)酵單元F1至F4之間的轉(zhuǎn)接區(qū)內(nèi)添置另外的閥(圖1中未顯示)，在這里這些閥是為了從發(fā)酵單元F1至F4各自排放氣體時(shí)開(kāi)放的因而使氣體能經(jīng)由軟管系統(tǒng)SS流出。這些另外的閥的優(yōu)點(diǎn)還在于基質(zhì)就不可能不加控制地滲入軟管系統(tǒng)SS內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)最簡(jiǎn)單的實(shí)施例，閥的結(jié)構(gòu)是這樣的，兩個(gè)管子增強(qiáng)件由一個(gè)最好是與發(fā)酵單元F1至F4和FA相同材料制成的軟性管所連接，因而當(dāng)閥開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)軟性管可以由例如一根線或類似物縛住以防止氣體未加控制地逸出。
發(fā)酵單元F1至F4和FA最好在閥V1至V5的區(qū)域內(nèi)還包括有另外的側(cè)面開(kāi)口用以抽取樣品或者插入量測(cè)儀器或物質(zhì)至發(fā)酵單元F1至F4中。
圖2是本發(fā)明裝置的一個(gè)側(cè)視圖。發(fā)酵單元F1至F4被放置在相應(yīng)的水平面ST1至ST4上連在一起形成一個(gè)階梯狀，其中相鄰水平面ST1至ST4的高度差大致相當(dāng)于發(fā)酵單元F1至FA的高度。這就保證處于發(fā)酵單元F1至F4之間并包含有閥V1至V5的連接部分大致是水平方向延伸的。圖2還顯示出發(fā)酵單元并不是完全由基質(zhì)J或A所充滿。其理由是發(fā)酵單元F1至F4中必須留有足夠的空間以備再接納由發(fā)酵過(guò)程所產(chǎn)生的氣體。這樣，在發(fā)酵過(guò)程中就形成一個(gè)貯氣層GS，這里，貯氣層GS是由發(fā)酵單元F1至F4的上部區(qū)域充氣而產(chǎn)生的。
代替圖2中所示的階梯狀設(shè)置的發(fā)酵單元F1至F4，也可以設(shè)想一種沿著一個(gè)斜面的設(shè)置。然而在這種設(shè)置中，安裝元件B(圖1)要受到較高的荷載，因?yàn)樗鼈儽仨毻耆沼捎诎l(fā)酵單元F1至F4的重力而形成的拉力并切向地延伸到斜面上，與此相比，在階梯狀的設(shè)置中只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很小的拉力。
作為發(fā)酵單元F1至F4和FA的材料最好使用PVC(聚氯乙烯)。然而，類似于PVC的材料也可以使用。
下面將說(shuō)明將液肥作為基質(zhì)J予以發(fā)酵以產(chǎn)生沼氣的方法為了發(fā)酵，基質(zhì)可以利用基質(zhì)貯存桶(圖1和2中未顯示)和發(fā)酵單元F1之間的高度差或者利用一個(gè)泵并把閥V1開(kāi)啟，而被輸入至第一發(fā)酵單元F1中。當(dāng)發(fā)酵單元F1被輸入至其1/2容量后，閥V1再次被關(guān)閉而發(fā)酵或沼氣的形成即分別開(kāi)始，該氣體積聚在發(fā)酵單元F1的上半部分內(nèi)，也就是在氣體積聚器GS內(nèi)。其它的發(fā)酵單元F2至F4被輸入以前一個(gè)發(fā)酵單元的內(nèi)容物，其時(shí)延相當(dāng)于基質(zhì)J在發(fā)酵單元F1內(nèi)的停留時(shí)間。這樣，在隨后的處理站內(nèi)一個(gè)帶有液壓頭的以貫流操作的厭氣發(fā)酵就此產(chǎn)生了。
為了攪動(dòng)基質(zhì)J，發(fā)酵單元F1至F4受在圖2中由D所示方向要受到作用，這可以通過(guò)一個(gè)從動(dòng)泵元件或者由一個(gè)輔助人員在發(fā)酵單元F1至F4和FA的表面上踩踏來(lái)完成。
為了要保證發(fā)酵，也就是沼氣的產(chǎn)生，順利地進(jìn)行，必須維持一個(gè)30°至65°，最好是30°至35°范圍之內(nèi)的溫度。這可以通過(guò)將加熱元件設(shè)置在發(fā)酵單元F1至F4之內(nèi)或之下來(lái)達(dá)成。然而，常常太陽(yáng)光的輻射加熱已經(jīng)完全足夠維持這所需的溫度，為以理由如果環(huán)境條件許可的話，這第二種有關(guān)熱輸入的選擇總是最受歡迎的。特別是，如果本發(fā)明的裝置是在熱帶地區(qū)操作的，那么就無(wú)需考慮使用加熱元件。然而，還可以考慮同時(shí)使用加熱元件和太陽(yáng)光輻射的熱輸入。
還可以考慮使用熱交換器作為加熱元件，這種熱交換器通過(guò)陽(yáng)光輻射搜集器來(lái)提供熱能。
裝滿基質(zhì)的本發(fā)明裝置含有不同熟化程度的基質(zhì)，也就是說(shuō)根據(jù)不同熟化程度分別裝在單個(gè)的發(fā)酵單元F1至F4內(nèi)。當(dāng)閥V1至V4打開(kāi)時(shí)，位于一個(gè)發(fā)酵單元底層的基質(zhì)流入下一個(gè)處理站中，而一部分老的基質(zhì)以一種有利的方式留下來(lái)以備催育新的基質(zhì)。
基質(zhì)在單個(gè)發(fā)酵單元F1至F4內(nèi)的停留時(shí)間以及整個(gè)設(shè)備相應(yīng)的容量都可以通過(guò)發(fā)酵單元的數(shù)目來(lái)確定。
所述的本發(fā)明裝置并不僅限于用在液肥的發(fā)酵。具體地說(shuō)，該裝置還可以用于發(fā)酵一種含糖的基質(zhì)以制造酒精。在這里，圖1和2中所描述的結(jié)構(gòu)不變。在這情況下所產(chǎn)生的是二氧化碳而不是沼氣，該氣體在閥相應(yīng)地設(shè)置時(shí)也可以穿過(guò)軟管系統(tǒng)而逸出。
還可以考慮，如圖1中所示，通過(guò)發(fā)酵單元FA與本發(fā)明的不同裝置進(jìn)行并聯(lián)。由此，發(fā)酵單元FA的出口可以連接到發(fā)酵單元F2的進(jìn)口處以便傳送發(fā)酵的基質(zhì)A。這樣，在第二個(gè)處理站之后兩個(gè)發(fā)酵器就相互連接起來(lái)。
根據(jù)所要達(dá)到的相應(yīng)目的還可以從上述的說(shuō)明以顯而易見(jiàn)的方式發(fā)展另外的類似結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1．一種用于對(duì)某些物質(zhì)(J,A)進(jìn)行發(fā)酵的裝置，其特征在于該裝置包括至少兩個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)用以接納某些物質(zhì)(J,A)，還在于發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)由一種氣密材料組成并通過(guò)連接區(qū)域相互連接用以交換和/或傳送這些物質(zhì)(J,A)。
2．如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)是設(shè)置在平面(ST1,……ST4)上或是在一個(gè)傾斜的平面上，在這里任何一個(gè)位于較高的一個(gè)平面上的發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)都是連接到下一個(gè)較低的單元(F1,……F4,FA)上和/或發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)的至少兩個(gè)出口是連接到一個(gè)下一個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)的至少一個(gè)進(jìn)口上。
3．如權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于在至少一個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)中設(shè)置有容納在其中一個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)中的攪拌基質(zhì)(J,A)的裝置。
4．如權(quán)利要求1至3中之一項(xiàng)的裝置，其特征在于在至少一個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)中設(shè)置有對(duì)基質(zhì)加熱的裝置。
5．如權(quán)利要求1至4中之一項(xiàng)的裝置，其特征在于發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)是菱形的，還在于連接區(qū)域位于發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)的相對(duì)置的隅角處。
6．如權(quán)利要求2至5中之一項(xiàng)的裝置，其特征在于用于將發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)固定在平面(ST1,……ST4)上的安裝元件(B)設(shè)置在發(fā)酵單元上。
7．如前述權(quán)利要求中之一項(xiàng)中的裝置,其特征在于其中設(shè)置有一個(gè)用于搜集在發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)中產(chǎn)生的氣體(G)的軟管管系(SS)。
8．如前述權(quán)利要求之一項(xiàng)中的裝置，其特征在于發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)由聚氯乙烯(PVC)制成。
9．一種在至少兩個(gè)處理站(F1,……F4,FA)對(duì)物質(zhì)(J,A)進(jìn)行厭氣性發(fā)酵的方法，該方法包括物質(zhì)(J,A)在一個(gè)處理站(F1,……F4,FA)內(nèi)停留一個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔，在這預(yù)定的時(shí)間間隔到達(dá)后，容納在相應(yīng)的處理站(F1,……F4,FA)內(nèi)的至少一部分基質(zhì)(J,A)被饋入至下一個(gè)處理站(F1,……F4,FA)，或者如果所需要流經(jīng)的處理站都經(jīng)流過(guò)，則已發(fā)酵的基質(zhì)(J,A)可用于別處或貯存起來(lái)，和在處理站(F1,……F4,FA)中產(chǎn)生出的氣體(G)被搜集起來(lái)。
10．如權(quán)利要求9的方法，其特征在于基質(zhì)(J,A)在處理站(F1,……F4,FA)內(nèi)被混合。
11．如權(quán)利要求9或10的方法，其特征在于處理站(F1,……F4,FA)內(nèi)的溫度在30°至65℃的范圍之內(nèi)。
12．如權(quán)利要求9至11中之一項(xiàng)的方法，其特征在于基質(zhì)(J,A)在重力作用下從一個(gè)處理站(F1,……F4,FA)被運(yùn)送至下一個(gè)處理站。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)某些物質(zhì)(J,A)例如液肥進(jìn)行發(fā)酵的裝置和方法,以產(chǎn)生沼氣,其中的設(shè)備包括至少兩個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)用以接納基質(zhì)(J,A)。發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)是用氣密材料,例如PVC制成并包括連接點(diǎn),通過(guò)這些連接點(diǎn),基質(zhì)(J,A)在各個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)之間被流轉(zhuǎn)和傳送。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例,基質(zhì)(J,A)是利用重力從一個(gè)發(fā)酵單元(F1,……F4,FA)被運(yùn)送至其它的發(fā)酵單元的。
文檔編號(hào)C12P5/02GK1211617SQ9711076
公開(kāi)日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月19日
發(fā)明者漢斯·朱姆斯坦 申請(qǐng)人:漢斯·朱姆斯坦