一种全自动好氧堆肥试验设备的制作方法
【专利摘要】一种全自动好氧堆肥试验设备，包括发酵罐、间歇式通气系统以及控制系统罐，发酵罐盖设置尾气出口，尾气出口后连有气体收集罐，发酵罐侧壁设置上、中、下三层采样与温度口和卸料口，罐底设置废液出口，发酵罐内设置T形布气装置；间歇式通气系统包括接有空气泵的储气罐，储气罐的出气管路上依次设置空气加热器、电磁阀和气体流量计；控制系统包括通过温度模块连接至PLC模块的堆体温度传感器和环境温度传感器，PLC模块的输出控制信号连接电磁阀；本实用新型可保证堆体通气均匀，所需外源空气压力小，堆体热量散发和电能消耗少；通气流量、通气温度、通气间隔和通气时长自动控制；温度数据自动记录；可分层采样，并保证采集样均匀。
【专利说明】一种全自动好氧堆肥试验设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验室用堆肥装置，特别涉及一种全自动好氧堆肥试验设备。
【背景技术】
[0002]好氧堆肥是实现有机废弃物无害化和资源化的主要途径和有效方式。随着集约化养殖业的发展，规模化养殖场的畜禽粪便已经成为畜禽粪便的主要来源。规模化养殖场废弃物中含有抗生素、重金属等诸多问题，进行抗生素和重金属等污染物对好氧堆肥过程的影响研究，对于养殖业废弃物的无害化处理和资源化利用具有重要意义。
[0003]大型堆肥试验占地大，堆肥参数不易控制，堆肥管理(通气、翻堆等)不便，不利于堆肥过程的研究。利用实验室规模的好氧堆肥装置进行堆肥试验，具有参数控制简单、准确等优势，是开展试验研究的良好选择。目前市场上销售的实验室规模好氧堆肥装置，多数保温效果差，只能在环境温度高时使用；也有部分发酵罐采用恒温水浴保温，但成本高，耗能大，也不符合实际堆肥情况。现有的实验室规模好氧堆肥装置多采用连续通气或机械翻堆为堆体供气，连续通气带出的热量大，不利于堆体升温和保温，影响杀灭病原微生物的效果，且空气泵连续工作耗能大、空气泵使用寿命减少；机械翻堆会造成生物气溶胶(bioaerosol)在空气中散发,造成二次污染，自动机械翻堆装置还大大增加发酵罐成本和耗能，操作不便。此外，多数发酵罐未考虑堆肥试验过程中的采样问题，不能进行分层采样，存在采样不方便、不均匀等问题。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种全自动好氧堆肥试验设备，保温效果好，可在低温下正常使用；通气效果好，无需翻堆，成本低，耗能低；采样方便、均匀；操作简单，自动化程度高。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]一种全自动好氧堆肥试验设备，包括发酵罐、间歇式通气系统以及控制系统，其中:
[0007]所述发酵罐包括发酵罐1，发酵罐I的侧壁设置有上、中、下三层采样与温度口 3，发酵罐I下部设置卸料口 7，罐底4为斜坡式结构且设置有废液出口 5，罐盖8上设置有连通至气体收集罐12的尾气出口 11，发酵罐I内设置由带有筛孔的布气饼15、用以支撑布气饼15的布气支架16和带有筛孔的布气柱14构成的T形布气装置，布气支架16设置在罐底4上,布气柱14设置在布气饼15上部,布气饼15下方与罐底4之间形成供气室13 ；
[0008]所述间歇式通气系统设置在发酵罐I外部，包括接有空气泵27的储气罐26，储气罐26的出气管路上依次设置空气加热器24、电磁阀23和气体流量计17，气体流量计17与供气室13相连通；
[0009]所述控制系统包括设置在采样与温度口 3的堆体温度传感器18和设置在发酵罐I外部的环境温度传感器19，堆体温度传感器18和环境温度传感器19的输出均通过温度模块20连接至PLC模块21，PLC模块21连接显示器22，PLC模块21的输出控制信号连接至电磁阀23。
[0010]本实用新型还包括采样器28，采样器28整体采用柱形结构，尾端设置采样把29，前端为锥形采样头31，柱体上设置采样槽30。
[0011]所述发酵罐I为柱形双层不锈钢结构，其保温夹层2中填充玻璃纤维，保温夹层厚度大于等于3cm。
[0012]所述布气饼15和布气柱14上的筛孔为圆心或方形，其直径或边长小于等于2mm。
[0013]所述罐盖8上设置罐把9，罐盖8通过法兰10连接在发酵罐I上。
[0014]所述空气加热器24上配置有温度保护开关25。
[0015]所述间歇式通气系统作为多个发酵罐公用设备。
[0016]所述控制系统作为多个发酵罐公用设备。
[0017]所述PLC模块有包括通气时长、通气间隔设置在内的间歇式控制程序。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0019]1、本实用新型设有保温夹层，夹层填充玻璃纤维，罐体保温效果好。利用本实用新型进行堆肥试验，不受环境温度影响。
[0020]2、本实用新型设有T形布气装置，布气装置由布气柱和布气饼构成，上设有筛孔，通入的空气进入供气室后，可从底部和中部为堆体供氧，减小了所需外源气体压力，且通气更加均匀。
[0021]3、本实用新型的间歇式通气系统和控制系统，可作为多台发酵罐的公共设备，降低多套发酵罐的总成本。
[0022]4、本实用新型的间歇式通气系统中设有空气加热器，可由温度保护开关设置通入空气的温度，避免冷空气对堆温的影响。通气系统中的电磁阀与PLC模块连接，可设置通气时长和通气间隔，能够在满足堆肥过程所需氧气供应的基础上，最大程度减少堆体热量耗散和电能消耗。
[0023]4、本实用新型的控制系统可实现堆体温度和环境温度的实时记录，并绘制成曲线，温度数据可通过USB接口导出，无需人工记录。
[0024]5、本实用新型的设有上中下三层采样与温度口，可作为温度传感器插口，也可作为取样口，可实现上中下三层的温度测定和样品采集。
[0025]6、本实用新型设有采样器，采样器的采样头为锥形，操作省力方便，且采集的样品均匀性好。
[0026]7、本实用新型功能齐全，自动化程度高，操作简单，适用于实验室堆肥研究。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型实施例的组成示意图。
[0028]图2为采样器示意图。
[0029]图3为多个发酵罐共用间歇式通气系统示意图。
[0030]图4为多个发酵罐共用控制系统示意图。【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0032]如图1所示，一种全自动好氧堆肥试验设备，主要包括发酵罐、间歇式通气系统、控制系统和米样器。
[0033]其中发酵罐由支架6支撑，发酵罐I为柱形不锈钢双层设计，保温夹层2厚度大于等于3cm，内部填充玻璃纤维；发酵罐I下部设有卸料口 7，以方便堆肥结束后物料的卸出；发酵罐I侧壁设有上、中、下三层采样与温度口 3，可实现堆体上、中、下三层的温度测定和样品采集；罐底4采用斜坡式设计，下设有废液出口 5，堆肥过程产生的渗滤液及清洗罐产生的废液可通过废液出口 5排出；发酵罐内设有T形布气装置，由布气柱14、布气饼15和布气支架16构成，布气支架16设置在罐底4上,布气柱14设置在布气饼15上部,布气饼15和布气柱14上设有筛孔，通入的空气经T形布气装置进入堆体，可减小所需的空气压力，且通气更加均匀；布气饼15下方与罐底4之间形成供气室13，通入的空气在供气室13形成缓冲；罐盖4底部采用斜坡式设计，堆肥过程中产生的水汽聚集在罐盖8的底部，并回流入堆体，减少堆体水分损失；罐盖8上设有罐把9，方便罐盖拆卸；罐盖8设有尾气出口 11，尾气出口 11与气体收集罐12相连，实现尾气收集，可根据需要串联多个气体收集罐12，实现多种气体的收集。
[0034]间歇式通气系统包括气体流量计17、电磁阀23、空气加热器24、温度保护开关25、储气罐26和空气泵27，设置在发酵罐I外部，可作为多个发酵罐的公共设备。储气罐26接空气泵27，储气罐26的出气管路上依次设置空气加热器24、电磁阀23和气体流量计17，气体流量计17与供气室13相连通；通气流量可通过气体流量计17控制；电磁阀23与PLC模块21连接，可实现通气时长、通气间隔的控制；空气加热器24和温度保护开关25连接，可设置通入空气的温度。
[0035]控制系统包括堆体温度传感器18、环境温度传感器19、温度模块20、PLC模块21和显示器22，可作为多个发酵罐的公共设备。堆体温度传感器18设置在采样与温度口 3，环境温度传感器19设置在发酵罐I外部，二者的输出均通过温度模块20连接至PLC模块21，PLC模块21连接显示器22，PLC模块21的输出控制信号连接至电磁阀23。从而使得堆体温度和环境温度可实时记录，并在显示器22上显示，温度数据可通过USB导出。
[0036]如图2所示，采样器28整体采用柱形结构，尾端设置采样把29，前端为锥形采样头31，柱体上设置采样槽30。采样操作方便，采集的样品均匀性好。
[0037]本实用新型的工作过程是:
[0038]堆料装入罐I后，罐盖8与罐I间有橡胶垫圈，并通过法兰10连接。罐保温夹层2内填充玻璃纤维，为罐保温。空气泵27向储气罐26供气，保证罐内有足够的压力。储气罐26内的空气经过空气加热器24，对通入的空气加热，通过温度保护开关25可设置加热空气的温度。电磁阀23与PLC模块21相连，PLC模块21含有间歇式通气程序，可以设置通气时长和通气间隔，控制电磁阀的开关。当电磁阀23打开时，热空气经过气体流量计17进入供气室13，并通过布气柱14和布气饼15进入堆体，均匀地为堆体供气。堆肥过程中的堆体温度和环境温度分别通过堆体温度传感器18和环境温度传感器19测定，经过温度模块20将数据在PLC模块21上记录和分析，最终在显示器上22显示。堆肥过程产生的气体从尾气出口 11排出，并由气体收集罐12收集。堆肥过程产生的渗滤液聚集在罐底4，可定期通过废液出口 5排出。进行堆肥样品采集时，卸下堆体温度传感器18，将采样器28插入采样与温度口 3，旋转采样器，可进行上、中、下三层堆肥样品的采集。堆肥结束后，物料通过卸料口 7卸出，清洗罐的废液通过废液出口 5排出。
[0039]如图3所示，当间歇式通气系统作为公共设备时，PLC模块21后连接多个电磁阀23，可进行不同发酵罐的通气时长和通气间隔的分别控制。
[0040]如图4所示，当控制系统作为公共设备时，温度模块20连有多个堆体温度传感器18，可进行多个罐温度测定和记录。
【权利要求】
1.一种全自动好氧堆肥试验设备，包括发酵罐、间歇式通气系统以及控制系统，其特征在于: 所述发酵罐(I)的侧壁设置有上、中、下三层采样与温度口(3)，发酵罐(I)下部设置卸料口(7)，罐底(4)为斜坡式结构且设置有废液出口(5)，罐盖(8)上设有连通至气体收集罐(12)的尾气出口(11)，发酵罐(I)内设置由带有筛孔的布气饼(15)、用以支撑布气饼(15)的布气支架(16)和带有筛孔的布气柱(14)构成的T形布气装置，布气支架(16)设置在罐底(4)上,布气柱(14)设置在布气饼(15)上部,布气饼(15)下方与罐底(4)之间形成供气室(13)； 所述间歇式通气系统设置在发酵罐(I)外部，包括接有空气泵(27)的储气罐(26)，储气罐(26)的出气管路上依次设置空气加热器(24)、电磁阀(23)和气体流量计(17)，气体流量计(17)与供气室(13)相连通； 所述控制系统包括设置在采样与温度口(3)的堆体温度传感器(18)和设置在发酵罐(I)外部的环境温度传感器(19)，堆体温度传感器(18)和环境温度传感器(19)的输出均通过温度模块(20)连接至PLC模块(21)，PLC模块(21)连接显示器(22)，PLC模块(21)的输出控制信号连接至电磁阀(23)。
2.根据权利要求1所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，还包括采样器(28)，采样器(28)整体采用柱形结构，尾端设置采样把(29)，前端为锥形采样头(31)，柱体上设置采样槽(30)。
3.根据权利要求1所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，所述发酵罐(I)为柱形双层不锈钢结构，其保温夹层(2)中填充玻璃纤维，保温夹层厚度大于等于3cm。
4.根据权利要求1所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，所述布气饼(15)和布气柱(14)上的筛孔为圆心或方形，其直径或边长小于等于2mm，开孔率为20?30%。
5.根据权利要求1所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，所述罐盖(8)上设置罐把(9)，罐盖(8)通过法兰(10)连接在发酵罐(I)上。
6.根据权利要求1所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，所述空气加热器(24)上配置有温度保护开关(25)。
7.根据权利要求1所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，所述间歇式通气系统作为多个发酵罐公用设备。
8.根据权利要求1或7所述的全自动好氧堆肥试验设备，其特征在于，所述控制系统作为多个发酵罐公用设备。
【文档编号】G01N33/48GK203672878SQ201320835871
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】钱 勋, 谷洁, 高华, 孙薇, 王小娟, 秦清军 申请人:西北农林科技大学