沼气发酵装置是构建和发展以沼气为纽带的优质高效生态农业的关键技术，其技术先进性决定着生态农业的建设水平。西北农林科技大学干旱半干旱农业研究中心在创建和发展以沼气综合利用为纽带的“农----畜----沼----果”农牧结合生态农业模式的过程中，针对现有沼气发酵装置存在的结壳、沉淀、产气少、出料难等技术问题，经过优化设计和实验研究，研制发明了获得国家专利的生物能气动搅拌自动循环沼气发酵装置，经在西北黄土高原地区实际检验证明：年均产气量提高31％--72．4％，可全年产气使用；管理简便；与农业主导产业相结合，取得“四省、三增、两减少、一净化”的综合效益，为以沼气为纽带的能源生态模式的发展提供了可靠的技术支撑。该装置采用了以下沼气新技术：

生物能气动搅拌技术

生物能气动搅拌装置由底边带有定向导流槽的集气罩和支柱构成。沼气池产气后，位于集气罩下部发酵原料所产生的沼气，汇集于集气罩内，当沼气汇集到一定数量，气压大于沼气池内压力，或者使用沼气使池内压力降低时，集气罩内具有一定压力和能量的沼气通过底部的导流槽集中、阵发性向出口释放，形成旋转气流，冲动池内中上层料液，引动底层料液，从而使沼气池内的料液得到均匀自动搅拌。

菌种自动回流和微生物膜技术

由厌氧发酵动力学得知，不再分解产气的固形物沉淀性能较好，流动性较差，而具有大量活性微生物的悬浮污泥流动性较好，利用发酵料液的这一特性可将其大致分开。生物能气动搅拌沼气池在运行产气时，沼气压力将池内悬浮料液通过回流口压到酸化间暂存，用气时流动性能好的含大量微生物的悬浮污泥经单向阀重新回流进发酵间。空隙率较高的旋流布料墙表面成为微生物生长繁殖的载体，通过沼气微生物的附着、富集、增殖，在其表面形成厌氧微生物膜，从而保留了高活性的微生物，减少了微生物的流失。

自动破壳与强制回流清渣技术

水压式沼气池产气用气和搅拌时，发酵间内的液面随之上下运动。根据这一原理，在高度位于零压面的园弧形旋流布料墙顶部及各个层面上设置自动破壳齿，使其在沼气池产气用气时，发酵料液表层可能形成的绪壳自动破除、浸润，充分发酵产气。池底沉渣通过由抽渣管和活塞组成的强制回流清渣装置抽出，施入农田，从而实现轻松管理和永续利用的目标。

两步发酵与太阳能自动增温技术

沼气厌氧发酵过程分为水解、酸化和产甲烷三大步骤，根据这一理论，将标准水压式沼气池的水压间拓展为具有水解酸化和调节气压双功能的水压酸化池，将纤维性原料在敞口酸化池里完成水解和酸化两个阶段，酸化液通过单向阀自动进入发酵间发酵产气，剩余的以木质素为主体的残渣在酸化池内彻底分解后直接取出，从而解决了纤维性原料入池发酵出料困难的技术难题。同时，在水压酸化池顶部装配太阳能采光和吸热装置对发酵料液自动加温，并通过料液循环系统，将加热后的料液自动循环进发酵间内。从而提高了原料温度，并使原料和菌种充分混合，有效地提高了产气率。

消除发酵盲区和料液“短路”技术

　　根据流体力学理论，在生物能气动搅拌沼气池螺旋面池底上用一园弧型旋流布料墙将进出料隔断，使入池原料必须延圆周旋转一圈后，才能从出料通道排出，从而增加了料液在池内的流程和滞留时间，消除了“微生物贫乏区”、“发酵盲区”和“料液短路”现象。
 

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