一种大型沼气工程原料复合型预处理装置的制作方法

1.本发明属于沼气工程原料预处理技术领域，更具体而言，涉及一种大型沼气工程原料复合型预处理装置。


背景技术：

2.中国是农业大国，作物秸秆资源非常丰富，传统的处理秸秆的方式如丢弃、无控焚烧、直接还田和加工粗饲料，都存在着利用率低、转化率低、经济效益低的缺点，并且对环境造成严重污染。另外，集约化禽畜养殖业的迅速崛起，禽畜粪便造成了环境的污染。沼气工程作为一种处理固体有机废物(包括畜禽粪便、污水、污泥和城市生活垃圾等)，使之无害化、资源化的有效手段，长久以来在国内外广泛地被研究和应用。沼气工程中的原料复杂，各种预处理优劣不一，不良的预处理工艺与设备不利于原料的初步降解，将会对后续沼气工程的原料持续分解和产沼气效率造成不良影响，因此在大型沼气工程原料复合型预处理中，如何实现最佳的预处理控制，达到原料的腐熟度要求最为重要。通常用物理、化学和生物学参数指示堆肥的腐熟度。然而，不同的研究中关于腐熟稳定程度的结论不同，到目前为止，对于大型沼气工程的原料的预处理以及达到预处理腐熟度的效果仍不完善。通常人们判断预处理效果的方法是物理评价指标，该方法总的来说具有直观、检测简便、快速的优点，不需要大量的仪器和复杂的测定，常用于描述堆沤过程所处的状态，可以定性的描述堆沤的腐熟情况，适合有经验的技术人员现场应用。缺点是只能从感官上进行初步判断，不能进行定量，单独使用结果可信度不高，由于缺乏量化的测定指标，容易造成人为引起的主观误差，不能单独用于工厂化生产，只能与其它指标结合使用。
3.因此，提供一种大型沼气工程原料复合型预处理装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种大型沼气工程原料复合型预处理装置，利用图像采集摄像机，将拍摄预处理内部原料的颜色变化，得出预处理原料的腐熟度，可以更加准确的获得原料复合型预处理的效果，为后续沼气工程应用提供最佳的腐熟原料。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种大型沼气工程原料复合型预处理装置，包括前处理系统、预处理装置和厌氧消化反应罐，所述前处理系统用于对原料进行过滤、切碎处理，所述前处理系统通过第一螺杆泵连通至预处理装置，所述预处理装置通过第二螺杆泵连通至厌氧消化反应罐，所述预处理装置包括透明的罐体、置于罐体外的搅拌电机以及置于罐体内的搅拌桨叶，所述搅拌电机与所述搅拌桨叶驱动连接以驱使所述搅拌桨叶转动，所述罐体上设置有取样口和观察口，所述取样口设置有流量计，所述观察口设置有图像采集摄像机，图像采集摄像机连接至处理系统，所述图像采集摄像机用于拍摄罐体原料的相片，处理系统接收来自图像采集摄像机的相片并获取相片中原料的灰度值，并通过获取的灰度值与预存的原料腐熟度灰度值对比，以监测罐体内原料的腐熟度。
6.本发明的一个特定的实施例中，获取的灰度值与预存的原料腐熟度灰度值对比，灰度等级相差5％以内时，通过取样口取出罐体内预处理原料进行化学需氧量测量，得出预处理原料的腐熟度。
7.本发明的一个特定的实施例中，通过取样口取样时，先排出与取样口体积一样的原料量，每间隔10秒取样20ml，取样至少3次，将取样后的原料进行化学需氧量测量。
8.本发明的一个特定的实施例中，所述搅拌电机设置罐体的顶面，所述搅拌电机与搅拌桨叶的驱动方式为磁力驱动。
9.本发明的一个特定的实施例中，所述罐体包括侧壁、上盖和下底，所述上盖和侧壁之间设置有密封件，所述观察口设置在侧壁的上部，所述取样口设置在侧壁的下部，所述侧壁的下部设置有排料口，所述排料口和取样口对称设置。
10.本发明的一个特定的实施例中，所述前处理系统包括依次设置的沉砂池、浓缩泵和切碎机，所述沉砂池的下方设置有集沙罐，所述沉砂池的上部通过第三螺杆泵与浓缩泵连通，所述浓缩泵通过第四螺杆泵与切碎机连通，所述切碎机能接收来自浓缩泵的原料并将原料切碎至5mm粒径，所述切碎机通过第一螺杆泵与预处理装置连通。
11.本发明的一个特定的实施例中，所述浓缩泵通过回流管和回流泵连通至沉砂池。
12.本发明的一个特定的实施例中，所述沉砂池前侧设置有用于装载混合原料的储存容器，所述储存容器和沉砂池之间设置有运输装置。
13.本发明的一个特定的实施例中，所述罐体的材料为聚四氟乙烯。
14.本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本发明通过搅拌电机驱使搅拌桨叶搅动原料，使罐体内复合型原料充分混合，同时利用图像采集摄像机，将拍摄预处理内部原料的颜色变化，将照片与预处理成熟后的原料照片进行灰度图对比，得出预处理原料的腐熟度，可以更加准确的获得原料复合型预处理的效果，为后续沼气工程应用提供最佳的腐熟原料。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
16.图1是本发明一个实施例的流程结构示意图；
17.图2是本发明一个实施例中预处理装置的结构示意图。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、
第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。
23.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
24.参照图1至图2所示，一种大型沼气工程原料复合型预处理装置，包括前处理系统、预处理装置9和厌氧消化反应罐13，所述前处理系统用于对原料进行过滤、切碎处理，所述前处理系统包括依次设置的沉砂池3、浓缩泵和切碎机，沉砂池3的底部设置有曝气头4，所述沉砂池3的下方设置有集沙罐5，集沙罐5用于收集来自沉砂池3的沙子，所述沉砂池3的上部通过第三螺杆泵6a与浓缩泵7连通，所述浓缩泵7通过第四螺杆泵6b与切碎机8连通，所述切碎机8能接收来自浓缩泵7的原料并将原料切碎至5mm粒径，所述切碎机8通过第一螺杆泵6c与预处理装置9连通，所述预处理装置9通过第二螺杆泵6d连通至厌氧消化反应罐13，所述预处理装置9包括透明的罐体、置于罐体外的搅拌电机11以及置于罐体内的搅拌桨叶12，所述搅拌电机11与所述搅拌桨叶12驱动连接以驱使所述搅拌桨叶12转动，所述罐体上设置有取样口97和观察口95，所述取样口97设置有流量计，所述观察口95设置有图像采集摄像机94，图像采集摄像机94连接至处理系统，所述图像采集摄像机94用于拍摄罐体原料的相片，处理系统接收来自图像采集摄像机94的相片并获取相片中原料的灰度值，并通过获取的灰度值与预存的原料腐熟度灰度值对比，以监测罐体内原料的腐熟度。
25.其中需要说明的是，预存的原料腐熟度灰度数据通过取样不同的原料样品，测量cod值并对取样的原料样品拍照，获取原料样品的灰度值，将检测cod值与对应样品照片的灰度值对应。预处理装置9工作时，通过搅拌电机11驱使搅拌桨叶12搅动原料，使罐体内复合型原料充分混合，同时利用图像采集摄像机94，将拍摄预处理内部原料的颜色变化，将照片与预处理成熟后的原料照片进行灰度图对比，得出预处理原料的腐熟度，可以更加准确的获得原料复合型预处理的效果，通过第二螺杆泵6d将预处理装置9内的原料泵送至厌氧消化反应罐13，为后续沼气工程应用提供最佳的腐熟原料，实现自动化监控。
26.本发明的一个实施例中，获取的灰度值与预存的原料腐熟度灰度值对比，灰度等级相差5％以内时，通过取样口97取出罐体内预处理原料进行化学需氧量测量，得出预处理原料的腐熟度。本发明通过自动对比获取预处理原料的腐熟度以及人工取样确定预处理原料的腐熟度，两种方式的结合，提高预处理原料的腐熟度的准确率，为后续沼气工程应用提供最佳的腐熟原料。
27.本发明的一个实施例中，通过取样口97取样时，先排出与取样口97体积一样的原料量，每间隔10秒取样20ml，取样至少3次，将取样后的原料进行化学需氧量测量。具体的，取样口97的管径预设体积为1l，取样时，通过流量计统计，从取样口97排出1l的预处理原料，再每间隔10秒取样20ml，取样3次，共取60ml后混合作为测试原料进行化学需氧量测量，
得出预处理原料的腐熟度。
28.本发明的一个实施例中，所述搅拌电机11设置罐体的顶面，所述搅拌电机11与搅拌桨叶12的驱动方式为磁力驱动。搅拌电机11与搅拌桨叶12通过磁力驱动，可防止罐体内产生的气体外泄。具体的，搅拌桨叶12设置在转轴96上，罐体的内底壁上设置有供转轴96定位并转动的转动座。转轴96的上端设置有第一磁力单元，搅拌电机11设置有第二磁力单元，所述搅拌电机11通过第二磁力单元和第一磁力单元之间的磁力作用驱使转轴和搅拌桨叶12转动。转动座、第一磁力单元和第二磁力单元并未在附图中画出。
29.本发明的一个实施例中，所述罐体包括侧壁91、上盖92和下底93，所述上盖92和侧壁之间设置有密封件，所述观察口95设置在侧壁的上部，所述取样口97设置在侧壁的下部，所述侧壁的下部设置有排料口98，所述排料口98和取样口97对称设置，排料口98用于将罐体内的原料排出。
30.本发明的一个实施例中，所述浓缩泵7通过回流管和回流泵10连通至沉砂池3，回流泵10将浓缩泵7内的液体输送回沉砂池3，实现液体的循环利用。
31.本发明的一个实施例中，所述沉砂池3前侧设置有用于装载混合原料的储存容器1，所述储存容器1和沉砂池3之间设置有运输装置2，运输装置2将储存容器内的混合原料输送至沉砂池3，以便缓和原料在沉砂池3内实现过滤，方便第三螺杆泵6a将过滤后的原料送至浓缩泵7。
32.本发明的一个实施例中，所述罐体的材料为聚四氟乙烯，方便观察预处理装置9内原料的处理情况。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。