一种立体集成数字化沼气发生系统的制作方法

1.本发明属于垃圾处理技术领域，尤其涉及一种立体集成数字化沼气发生系统。


背景技术：

2.垃圾由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性，如不能妥善处理，就会污染环境，破坏生产生活安全。当今广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧，其中垃圾填埋方式在堆积填埋后会发生腐烂并产生可回收利用的沼气。传统的垃圾填埋方式收集沼气的方法如授权公告号为cn103361262b的中国专利公开的一种垃圾填埋场沼气的收集方法及收集系统，该方法是先将垃圾填埋场分为已完成和待进行填埋区；在已完成填埋区的垃圾填埋堆体顶部开挖网格状沟槽；然后将高密度聚乙烯穿孔管沿沟槽水平敷设，将其交汇处的端头与沼气收集主管连通；再用高密度聚乙烯土工膜将垃圾填埋堆体覆盖，开始收集沼气。
3.上述沼气的收集方法由于垃圾堆积体量很大，在不同的高度均产生沼气，难于汇聚。并且垃圾腐烂后产生大量的污水，影响沼气的储存空间，使得沼气存在高压风险，并同时减缓垃圾产生沼气的效率，造成整个城市垃圾堆积的负担。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种立体集成数字化沼气发生系统，以解决现有填埋式垃圾处理方法收集沼气难度大、风险大、效率低、垃圾堆积负担大等问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
6.本发明涉及的一种立体集成数字化沼气发生系统，其包括：
7.沼气箱输入机构，用于将装有垃圾的沼气箱叠放于立式沼气池内；
8.沼气箱，用于存放和发酵垃圾，并将发酵产生的沼气释放到立式沼气池中；
9.立式沼气池，用于收集沼气箱发酵后释放出来的沼气；
10.沼气箱输出机构，用于输出底层的发酵完成的沼气箱。
11.优选地，所述的沼气箱为方形箱，立式沼气池内奇数层沼气箱的放置角度相同，偶数层沼气箱的放置角度相同，奇数层和偶数层沼气箱的放置角度存在45度夹角。
12.优选地，所述的沼气箱为方形箱，沼气箱的相对的两侧侧板外设有耳板，立式沼气池内奇数层沼气箱的耳板位于沼气箱的左右侧，偶数层沼气箱的耳板位于沼气箱的前后侧。
13.优选地，所述的立式沼气池的顶部设有沼气箱位置调整气缸，当沼气箱输入机构放入第偶数个沼气箱时，沼气箱位置调整气缸推动相应的沼气箱并使其旋转；所述的立式沼气池的底部设有第一千斤顶和第二千斤顶，所述的第一千斤顶和第二千斤顶用于交替支撑立式沼气池内最底部的两层沼气箱。
14.优选地，所述的沼气箱输入机构包括龙门架和电动葫芦，电动葫芦滑动连接于龙门架的顶梁上，电动葫芦的底部设有吊件；所述的吊件包括芯杆、支撑杆、调节杆、滑块、底
板和弹簧，底板固定在芯杆的底部，滑块套设在芯杆上并与芯杆滑动连接，弹簧设置于滑块和底板之间并套设在芯杆上，调节杆的顶端与滑块铰接，调节杆的底端与支撑杆的中上部铰接，支撑杆的底端与底板铰接；所述的沼气箱的中心设有吊孔，吊孔包括上部的小孔和下部的打孔，小孔和打孔之间形成阶梯面，所述的支撑杆的顶端与阶梯面配合。
15.优选地，所述的立式沼气池的底部侧壁上设有沼气箱出口开关门；所述的沼气箱输出机构为设置在沼气箱出口开关门相对一侧的推箱气缸。推箱气缸将最底层的沼气箱推向沼气箱出口开关门处，使得沼气箱出口开关门开启并输出沼气箱。
16.优选地，所述的立式沼气池的侧壁上设有超导液盘管和若干太阳能集热水箱，所述的立式沼气池的底部设有水箱；所述的太阳能集热水箱通过太阳能集热管依次连通，首个太阳能集热水箱通过进水管及水泵与水箱连接，末个太阳能集热水箱通过回水管与水箱连接；所述的超导液盘管与太阳能集热管接触。所述的太阳能集热水箱及太阳能集热管通过接收太阳能的方式使得其内部的水的温度升高，太阳能集热管再通过热传导的方式将热量传递给超导液盘管，使得超导液盘管内的超导液受热，进而使得立式沼气池内温度升高并达到发酵的最佳温度；当立式沼气池内温度过高时，通过水泵将水箱内的冷水抽到太阳能集热管中，通过循环水对立式沼气池进行降温；最终将立式沼气池的内部温度控制在发酵的最佳温度。
17.优选地，所述的立式沼气池内设有控制器和温度传感器；所述的温度传感器用于监测立式沼气池内的温度并将温度信息传递给控制器；所述的控制器用于根据温度传感器监测到的温度信息控制水泵的开启与关闭。控制器和温度传感器实现了立式沼气池的内部温度控制的自动化。
18.优选地，其还包括分拣池，分拣池设置在立式沼气池的侧方，分拣池内设有若干装有视频分析模块的分拣机器人；通过沼气箱输出机构输出的沼气箱由运输小车运输至分拣池中，通过分拣机器人对沼气箱内的残留物进行分类。
19.优选地，所述的立式沼气池设置两组，两组立式沼气池间隔设置，两组立式沼气池之间的间隙用于存放待发酵的沼气箱。
20.采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.1.本发明涉及的立体集成数字化沼气发生系统包括立式沼气池和沼气箱，垃圾存放在沼气箱内进行发酵，沼气箱再叠放于立式沼气池内，发酵产生的沼气从沼气箱内释放到立式沼气池，后续可从立式沼气池内抽出沼气，完成发酵的沼气箱可从立式沼气池内取出重复利用，如此，将发酵产生的沼气与腐烂的垃圾进行分离，不会影响沼气的存储空间，避免高压风险和避免影响沼气的产生效率。
22.2.本发明涉及的立体集成数字化沼气发生系统包括分拣池，分拣池内设有若干装有视频分析模块的分拣机器人，通过沼气箱输出机构输出的沼气箱由运输小车运输至分拣池中，通过分拣机器人对沼气箱内的残留物进行分类，对于不可发酵的固体进行回收处理，对于发酵产生的沼渣和沼液可用于植物培养。
附图说明
23.图1是侧前方视角立体集成数字化沼气发生系统结构图；
24.图2是侧后方视角立体集成数字化沼气发生系统结构图；
25.图3是单个立式沼气池的推出底层沼气箱过程中的纵向剖视图；
26.图4是实施例1中立式沼气池内沼气箱的叠放方式展示图；
27.图5是立式沼气池侧壁上的温控系统结构示意图；
28.图6是吊件吊起沼气箱的状态图；
29.图7是吊件放下沼气箱的状态图；
30.图8是实施例2中立式沼气池内沼气箱的叠放方式展示图。
31.附图标记：1-沼气箱输入机构，11-龙门架，12-电动葫芦，13-芯杆，14-支撑杆，15-调节杆，16-滑块，17-底板，18-弹簧，2-沼气箱，21-耳板，22-吊孔，23-阶梯面，3-立式沼气池，31-沼气箱位置调整气缸，32-第一千斤顶，33-第二千斤顶，34-沼气箱出口开关门，35-超导液盘管，36-太阳能集热水箱，37-太阳能集热管，38-水箱，39-水泵，4-沼气箱输出机构，5-分拣池，51-分拣机器人，6-运输小车。
具体实施方式
32.为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
33.实施例1
34.参照附图1～3所示，本发明涉及的一种立体集成数字化沼气发生系统包括沼气箱输入机构1、沼气箱2、立式沼气池3和沼气箱输出机构4；所述的沼气箱输入机构1用于将装有垃圾的沼气箱2叠放于立式沼气池3内；所述的沼气箱2上分布众多的微型气孔，沼气箱2用于存放和发酵垃圾，并通过微型气孔将发酵产生的沼气释放到立式沼气池3中；所述的立式沼气池3用于收集沼气箱2发酵后释放出来的沼气；所述的沼气箱输出机构4用于从立式沼气池3中取出发酵完成的沼气箱2。上述立体集成数字化沼气发生系统的具体结构为：
35.所述的立式沼气池3设置两组，两组立式沼气池3间隔设置，两组立式沼气池3之间的间隙可用于存放待发酵的沼气箱2，两组立式沼气池3内均可叠放沼气箱2。立式沼气池3的放入口位于其顶部，且立式沼气池3的放入口处设有顶盖(图中未画出)，立式沼气池3底部设有沼气池支撑底板，当需要放入沼气箱2时可用沼气箱输入机构1开启顶盖并放入沼气箱2，发酵过程中需要关闭顶盖，使得立式沼气池3处于密封状态。立式沼气池3内设有用于输出沼气的输气管道(图中未画出)，当立式沼气池3内沼气浓度到达一定数值时抽出沼气。
36.参照附图1和5所示，所述的立式沼气池3的侧壁上设有超导液盘管34和若干太阳能集热水箱36，所述的立式沼气池2的底部设有水箱38；所述的太阳能集热水箱36通过太阳能集热管37依次连通，首个太阳能集热水箱36通过进水管及水泵39与水箱38连接，末个太阳能集热水箱36通过回水管与水箱38连接；所述的超导液盘管34与太阳能集热管37接触，超导液盘管34内灌有超导液。所述的太阳能集热水箱36及太阳能集热管37通过将太阳能转化为热能并使得其内部的水的温度升高，太阳能集热管37再通过热传导的方式将热量传递给超导液盘管34，使得超导液盘管34内的超导液受热气化，超导液盘管34内的热量向立式沼气池3内部扩散，使得立式沼气池3内温度升高并达到发酵的最佳温度；当立式沼气池3内温度过高时，通过水泵39将水箱38内的冷水抽到太阳能集热管37和太阳能集热水箱36中，用冷水替换太阳能集热管37和太阳能集热水箱36中的热水，对立式沼气池3进行降温；通过上述方式可将立式沼气池3的内部温度控制在发酵的最佳温度，进而提高沼气的产生效率。
37.所述的立式沼气池3内还可以设有控制器和温度传感器，所述的温度传感器用于监测立式沼气池内的温度并将温度信息传递给控制器，控制器用于根据温度传感器监测到的温度信息控制水泵39的开启与关闭，实现立式沼气池3内部温度的自动化控制，无需仍未控制水泵39的开关。
38.参照附图1～3所示，所述的沼气箱输入机构1包括龙门架11和电动葫芦12，电动葫芦12滑动连接于龙门架11的顶梁上，两组立式沼气池3共用一个电动葫芦12。参照附图6所示，电动葫芦的底部设有吊件，吊件包括芯杆13、支撑杆14、调节杆15、滑块16、底板17和弹簧18，底板17固定在芯杆13的底部，底板17的底部设有用于勾起立式沼气池3顶盖的挂钩(图中未画出)，滑块16套设在芯杆13上并与芯杆13滑动连接，弹簧18设置于滑块16和底板17之间并套设在芯杆13上，调节杆15的顶端与滑块16铰接，调节杆15的底端与支撑杆14的中上部铰接，支撑杆14的底端与底板17铰接；所述的沼气箱的中心设有吊孔22，吊孔22包括上部的小孔和下部的打孔，小孔和打孔之间形成阶梯面23，所述的支撑杆14的顶端与阶梯面23配合。吊起沼气箱2时，将吊件整体放入沼气箱2的吊孔中，用手向下按压滑块16，使得调节杆15和支撑杆14撑开，支撑杆14的顶部支撑吊孔22内的阶梯面23，此时用电动葫芦12吊起吊件，用沼气箱2及其内部垃圾的重量抵消弹簧18的弹力，进而使得支撑杆14保持撑开的状态；参照附图7所示，当沼气箱2放入立式沼气池3后，沼气箱2底部被下层的沼气箱2支撑，继续下方吊件，此时支撑杆14的顶端不再承受沼气箱2的重力，弹簧18向上顶起滑块16，调节杆15和支撑杆14收拢，向上提起芯杆13即可将整个吊件取出，完成沼气箱2放入立式沼气池3的动作。
39.参照附图1～3所示，每组立式沼气池3均配置一个沼气箱输出机构4，具体结构为：所述的立式沼气池3的底部侧壁上设有沼气箱出口开关门34；所述的沼气箱输出机构4为设置在沼气箱出口开关门34相对一侧的推箱气缸，推箱气缸将最底层的沼气箱2推向沼气箱出口开关门34处，沼气箱出口开关门34受到从内到位的推力后开启，推箱气缸继续推动最底层的沼气箱2，便可将最底层的沼气箱2推出立式沼气池3。
40.参照附图3和4所示，为了避免推出最底层的沼气箱2时，底部倒数第二层沼气箱2受到摩擦力也发生位移，本实施例将沼气箱2设置为方形箱，叠放沼气箱2时，立式沼气池3内奇数层沼气箱2的放置角度相同，偶数层沼气箱2的放置角度相同，奇数层和偶数层沼气箱2的放置角度存在45度夹角；并且在立式沼气池3的底部设有第一千斤顶32和第二千斤顶33，所述的第一千斤顶32和第二千斤顶33均贯穿沼气池支撑底板，进而用于交替支撑立式沼气池3内最底部的两层沼气箱2，当需要推出底层的沼气箱2时，其中一个千斤顶顶住底部第二层的沼气箱2，使得底部两层沼气箱2分离，再用沼气箱输出机构4将底层沼气箱2推出，进而避免上部的沼气箱2发生位移；底层沼气箱2推出后，用空闲的千斤顶顶住此时的倒数第二层沼气箱2。为了实现立式沼气池3内相邻的两层沼气箱2的对角线呈45度夹角布置，在所述的立式沼气池3的顶部设有沼气箱位置调整气缸31，当沼气箱输入机构1放入第奇数个沼气箱2时，沼气箱位置调整气缸31不启动；当沼气箱输入机构1放入第偶数个沼气箱2时，沼气箱位置调整气缸31启动并推动相应的沼气箱2并使其旋转90度。
41.所述的立式沼气池3的侧方还设有分拣池5，分拣池5内设有若干装有视频分析模块的分拣机器人51，通过沼气箱输出机构4输出的沼气箱2由运输小车6运输至分拣池中，通过分拣机器人51对沼气箱3内的残留物进行分类。
42.上述立体集成数字化沼气发生系统的工作步骤为：
43.(1)将垃圾装入沼气箱2，并向沼气箱2内注满水，将注满水的装有垃圾的沼气箱2临时堆放在两组立式沼气池3之间。
44.(2)启动电动葫芦12开启其中一个立式沼气池3的顶盖，并吊起注满水的装有垃圾的沼气箱2，将该沼气箱2逐个放入立式沼气池3内，当放入第奇数个沼气箱2时，沼气箱位置调整气缸31不启动；当放入第偶数个沼气箱2时，沼气箱位置调整气缸31启动并推动相应的沼气箱2并使其旋转90度；并且，当吊入第一个沼气箱2时，用第一千斤顶32顶住第一个沼气箱2，当吊入第二个沼气箱2时，用第二千斤顶33顶住第二个沼气箱2；当该立式沼气池3装满沼气箱2或所有沼气箱2均已放入立式沼气池3后，盖上顶盖，记录该沼气箱2放入立式沼气池3的时间；此时，沼气箱2内垃圾中的有机物质在无氧环境下发生厌氧反应生成沼气，沼气从沼气箱2的微型气孔向外扩散，收集于立式沼气池3内；立式沼气池3内设有氨氮量自动测定传感器，用于测定立式沼气池3内沼气的含量，当沼气含量到达设定阈值时，开启输气管道上的阀门，输出沼气，输出的沼气可用于燃烧发电，供附近的小区、工厂等使用。
45.(3)当发酵到达设定的时长时，用沼气箱输出机构逐个输出沼气箱2，输出的沼气箱2用运输小车6运到分拣池5中，将沼气箱2内的残留物质倒入分拣池5，沼气箱2回收重复使用；分拣机器人51通过视频分析模块，将不可发酵固体(如金属、玻璃、塑料袋等)分离出来等待处理；分离出来的沼渣和沼液内含有盐成份、氮磷钾、有机物、维生素和激素等物质，可通过进一步处理将盐成份、氮磷钾、有机物、维生素和激素等物质分离出来并加以利用；通过分拣机器人51分离出来的矿渣还可以用作培养基料，用于培养箱载培食用菌。
46.综上所述，通过立体集成数字化沼气发生系统产生的沼气可用于发电，沼液和沼渣可进一步处理，提取出有助于农业发展的物质，实现了垃圾的综合处理。
47.实施例2
48.如附图8所示，本实施例与实施例1相比，区别在于：本实施例在沼气箱2的相对的两侧侧板外设有耳板21，沼气箱2放入立式沼气池3内，奇数层沼气箱2的耳板21位于沼气箱2的左右侧，偶数层沼气箱2的耳板21位于沼气箱2的前后侧。奇数层沼气箱2和偶数层沼气箱2耳板21的位置错开的实现方式可以是通过吊件吊起沼气箱2时就人为放置好的，也可以通过立式沼气池3顶部的沼气箱位置调整气缸31后续调整的。
49.以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。