智能自动化高集成沼气池系统的制作方法
【专利摘要】一种智能自动化高集成沼气池系统，其包括沼气池、温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器；沼气池为圆筒形水压式沼气池，一侧设有进料口，另一侧通过管路与水池相连，上端设有供气孔；温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器安装在沼气池的内部或外部，且温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置和沼渣处理装置与可编程控制器配套使用。本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统具有如下有益效果：（1）智能自动化；（2）高集成性；（3）模块化；（4）节能；（5）操作简单、维护方便、成本低。
【专利说明】智能自动化高集成沼气池系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于沼气生产设备【技术领域】，特别是涉及一种智能自动化高集成沼气池系统。
技术背景
[0002]沼气作为一种新型能源已经被全世界广泛认可，其潜在的经济效益和环保效益非常明显，而且目前在一些发达国家，沼气池的普及率已远高于我国。
[0003]就沼气生产目前的发展而言，其技术已经相对趋于完善，比如，压强、温度、pH值等最适宜的环境条件以及沼气池的修建、管理、维修等方面。而且，在沼气的利用方面，比如沼气炉灶、沼气灯、沼气热水器等一系列应用产品的技术发展也很好。然而，沼气池的管理和维护并未如想象中那样简单，比如以往沼气池中沼渣沼液都需要人工进行挖取，在挖取的过程中势必会破坏沼气池的密封无氧环境，而且操作人员还存在一定的危险性。除此之外，沼气池的产气效率受诸多因素影响，如控制不好将无法达到理想的产气效率。沼气生产过程中所存在的上述缺点严重阻碍了沼气等新型能源的普及，而且目前沼气池的维修和管理在很大程度上受制于专业技术。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够克服农村沼气池的产气率低、维护困难等缺点的智能自动化高集成沼气池系统。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统包括沼气池、温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器；其中沼气池为圆筒形水压式沼气池，一侧设有进料口，另一侧通过管路与水池相连，上端设有供气孔；温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器安装在沼气池的内部或外部，并且温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置和沼渣处理装置与可编程控制器配套使用。
[0006]所述的温度控制装置包括温度传感器、循环泵、水箱、太阳能热水器和热交换器；其中温度传感器和热交换器安装在沼气池的内部；循环泵、水箱和太阳能热水器安装在沼气池的外部，其中热交换器、水箱和太阳能热水器通过管路彼此相连，循环泵安装在太阳能热水器和热交换器之间的管路上，并且温度传感器和循环泵通过导线与可编程控制器相连接。
[0007]所述的压力控制装置包括压力传感器、输气管、单向阀、输气控制阀和集气室；其中压力传感器安装在沼气池的内部；集气室通过输气管路与沼气池相连；输气控制阀安装在输气管路上；输气管连接在沼气池的供气孔和集气室之间；单向阀安装在输气管上，并且压力传感器和输气控制阀均通过导线与可编程控制器相连接。
[0008]所述的沼渣处理装置包括容池和排渣阀门；其中容池通过排渣管道与沼气池的下端部相连；排渣阀门安装在排渣管道上，并且通过导线与可编程控制器相连接。[0009]所述的酸碱度控制装置包括pH值传感器、酸液池、碱液池、酸液阀门和碱液阀门；其中PH值传感器安装在沼气池的内部；酸液池和碱液池分别通过酸液管和碱液管与沼气池相连；酸液阀门和碱液阀门分别安装在酸液管和碱液管上，并且PH值传感器、酸液阀门和碱液阀门均通过导线与可编程控制器相连接。
[0010]本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统具有如下有益效果: [0011](I)智能自动化:本系统通过可编程控制器来自动控制沼气池内的环境，进而为产气菌提供最适合的生存条件，从而可以大幅度提高产气效率，并且降低了对劳动力的需求和因人为因素而对产气率造成的不利影响等。
[0012](2)高集成性:本系统以可编程控制器为核心，智能控制沼气池内温度、压强、沼液PH值以及自动排渣，从而能够实现沼气池系统的操作集成化。
[0013](3)模块化:可与现有的沼气池实现无缝连接，因此具有较大的发展空间。
[0014](4)节能:充分利用清洁能源太阳能，因此可降低能耗，同时利于环境保护。
[0015](5)操作简单、维护方便、成本低。
【专利附图】
【附图说明】[0016]图[0017]图意图。[0018]图图。[0019]图意图。[0020]图图。
I为本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统整体结构示意图。
2为本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统中温度控制装置构成示
3本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统中压力控制装置构成示意
4本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统中酸碱度控制装置构成示
5本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统中沼渣处理装置构成示意
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统进行详细说明。
[0022]如图1一图5所示，本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统包括沼气池
1、温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器2 ;其中沼气池I为圆筒形水压式沼气池，一侧设有进料口 3，另一侧通过管路4与水池5相连，上端设有供气孔6 ;温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器2安装在沼气池I的内部或外部，并且温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置和沼渣处理装置与可编程控制器2配套使用。
[0023]所述的温度控制装置包括温度传感器7、循环泵8、水箱9、太阳能热水器10和热交换器11 ;其中温度传感器7和热交换器11安装在沼气池I的内部；循环泵8、水箱9和太阳能热水器10安装在沼气池I的外部，其中热交换器11、水箱9和太阳能热水器10通过管路彼此相连，循环泵8安装在太阳能热水器10和热交换器11之间的管路上，并且温度传感器7和循环泵8通过导线与可编程控制器2相连接。[0024]所述的压力控制装置包括压力传感器12、输气管13、单向阀14、输气控制阀15和集气室16 ;其中压力传感器12安装在沼气池I的内部；集气室16通过输气管路17与沼气池I相连；输气控制阀15安装在输气管路17上；输气管13连接在沼气池I的供气孔6和集气室16之间；单向阀14安装在输气管13上，并且压力传感器12和输气控制阀15均通过导线与可编程控制器2相连接。
[0025]所述的沼渣处理装置包括容池18和排渣阀门19 ;其中容池18通过排渣管道20与沼气池I的下端部相连；排渣阀门19安装在排渣管道20上，并且通过导线与可编程控制器2相连接。
[0026]所述的酸碱度控制装置包括pH值传感器21、酸液池22、碱液池23、酸液阀门24和碱液阀门25 ;其中pH值传感器21安装在沼气池I的内部；酸液池22和碱液池23分别通过酸液管26和碱液管27与沼气池I相连；酸液阀门24和碱液阀门25分别安装在酸液管26和碱液管27上，并且pH值传感器21、酸液阀门24和碱液阀门25均通过导线与可编程控制器2相连接。
[0027]现将本实用新型提供的智能自动化高集成沼气池系统工作原理阐述如下:首先通过进料口 3和水池5向沼气池I内加入原料和水而混合成发酵料液,发酵料液中的微生物将在沼气池I进行发酵，由此产生沼气并通过供气孔6排出，供用户使用，发酵料液中微生物发酵之后的剩余物为沼渣沼液。在微生物发酵过程中，可编程控制器2将通过温度传感器7、压力传感器12和pH值传感器21实时检测沼气池I内的温度、压力以及沼液的pH值。由于沼气池I中的温度因发酵及外部气温的影响而常常处于低温状态，众所周知，在一定的温度范围内时，随着温度的提高，沼气的产气量将会随之升高，所以为了防止产气量下降，本实用新型采用温度控制装置来控制沼气池I内的温度。当温度传感器7检测到沼气池I内的温度低于用户在可编程控制器2上设定的温度下限值时，可编程控制器9将发出指令以打开循环泵8，循环泵8启动后可将太阳能热水器10中的热水通过管道引入热交换器11，并在热交换器11中通过管壁与沼液进行热交换，从而将沼液的温度提高，待达到设定的温度上限值时，在可编程控制器2的控制下停止循环泵8的运行。另外，随着沼气池I中不断产生沼气和用户使用沼气，沼气池I中的压强变化及波动很大，为了更好地控制沼气池I内的压强，减小沼气池I中压强的波动，使其达到一个动态平衡，从而提高产气效率，本实用新型采用压力控制装置来控制沼气池I内的压力。当压力传感器12检测到沼气池I内的压力达到用户在可编程控制器2上设定的压力上限值时，可编程控制器9将发出指令以打开输气控制阀15，这时沼气池I内的沼气将通过输气管路17进入集气室16内并被储存起来，待沼气池I内的压力下降到正常值范围内时，关闭输气控制阀15 ;如果经过一段时间后沼气池I内的压力小于压力下限值，此时集气室16内的沼气压力将大于沼气池I内的沼气压力，由此使单向阀14导通，这时集气室16内的沼气将通过输气管13向沼气池I内输送，从而将沼气池I内的压力升高，直到沼气池I和集气室16内的压力相等，单向阀14关闭。此外，随着沼气池I内发酵料液中的微生物不断发酵，加上进料的影响，发酵料液的PH值将会发生变化，即可能偏酸或者偏碱，一般来说沼气池I中发酵料液的酸碱度在pH=6 — 8之间均可产气，以pH=6.8—7.5时产气量最高，因此为了获得较高的产气量，本实用新型采用酸碱度控制装置来控制沼气池I中发酵料液的酸碱度。当可编程控制器9检测到pH值传感器21的检测值低于用户在可编程控制器2上设定的pH下限值时，表明发酵料液偏酸，这时在可编程控制器9的控制下将碱液阀门25打开，从而使碱液池23内的碱性液体通过碱液管27流入沼气池I内，而当可编程控制器9检测到pH值传感器21的检测值高于用户在可编程控制器2上设定的pH上限值时，表明发酵料液偏碱，在可编程控制器9的控制下将酸液阀门24打开，从而使酸液池22内的酸化液通过酸液管26流入沼气池I内，直到沼气池I内的酸碱度达到设定的pH值范围，最后在可编程控制器9的控制下将碱液阀门25或酸液阀门24关闭。如上所述，发酵料液中的微生物发酵之后产生的剩余物为可作为农业肥料的沼渣沼液，需要及时排出，本实用新型采用沼渣处理装置来自动排渣。当达到用户在可编程控制器2上设定的排渣时间时，在可编程控制器2的控制下将排渣阀门19打开，这时沼气池I下端部的沼渣沼液将利用沼气池I的内外压差通过排渣管道20自动排至容池18内，待达到设定的排渣时间后，将排渣阀门19关闭。在上述排渣过程中，也会在一定程度上除去沼气池I内的浮渣层，因此可进一步提高沼气的产气率。
【权利要求】
1.一种智能自动化高集成沼气池系统，其包括沼气池(I)、温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器(2);其中沼气池(I)为圆筒形水压式沼气池，一侧设有进料口(3)，另一侧通过管路(4)与水池(5)相连，上端设有供气孔(6);其特征在于:所述的温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置、沼渣处理装置和可编程控制器(2)安装在沼气池(I)的内部或外部，并且温度控制装置、压力控制装置、酸碱度控制装置和沼渣处理装置与可编程控制器(2)配套使用。
2.根据权利要求1所述的智能自动化高集成沼气池系统，其特征在于:所述的温度控制装置包括温度传感器(7)、循环泵(8)、水箱(9)、太阳能热水器(10)和热交换器(11);其中温度传感器(7)和热交换器(11)安装在沼气池(I)的内部；循环泵(8)、水箱(9)和太阳能热水器(10)安装在沼气池(I)的外部，其中热交换器(11)、水箱(9)和太阳能热水器(10)通过管路彼此相连，循环泵(8)安装在太阳能热水器(10)和热交换器(11)之间的管路上，并且温度传感器(7)和循环泵(8)通过导线与可编程控制器(2)相连接。
3.根据权利要求1所述的智能自动化高集成沼气池系统，其特征在于:所述的压力控制装置包括压力传感器(12)、输气管(13)、单向阀(14)、输气控制阀(15)和集气室(16);其中压力传感器(12)安装在沼气池(I)的内部；集气室(16)通过输气管路(17)与沼气池(I)相连；输气控制阀(15)安装在输气管路(17)上；输气管(13)连接在沼气池(I)的供气孔(6)和集气室(16)之间；单向阀(14)安装在输气管(13)上，并且压力传感器(12)和输气控制阀(15)均通过导线与可编程控制器(2)相连接。
4.根据权利要求1所述的智能自动化高集成沼气池系统，其特征在于:所述的沼渣处理装置包括容池(18)和排渣阀门(19);其中容池(18)通过排渣管道(20)与沼气池(I)的下端部相连；排渣阀门(19)安装在排渣管道(20)上，并且通过导线与可编程控制器(2)相连接。
5.根据权利要求1所述的智能自动化高集成沼气池系统，其特征在于:所述的酸碱度控制装置包括pH值传感器(21)、酸液池(22 )、碱液池(23 )、酸液阀门(24 )和碱液阀门(25 );其中PH值传感器(21)安装在沼气池(I)的内部；酸液池(22 )和碱液池(23 )分别通过酸液管(26)和碱液管(27)与沼气池(I)相连；酸液阀门(24)和碱液阀门(25)分别安装在酸液管(26 )和碱液管(27 )上，并且pH值传感器(21)、酸液阀门(24 )和碱液阀门(25 )均通过导线与可编程控制器(2 )相连接。
【文档编号】C12M1/107GK203403091SQ201320472439
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】杨永刚, 汪盼, 刘庆, 徐菲 申请人:中国民航大学