專利名稱：一種智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，屬于固體廢棄物處置和資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)廢棄物達幾十億噸，近幾年污染事故與事件的逐年增加，使得農(nóng)業(yè)廢棄物漸漸被人們重視。農(nóng)業(yè)廢棄物在生產(chǎn)過程中由于可利用品質(zhì)不高，成分復(fù)雜，二次開發(fā)成本高、難度大，同時缺乏政策的引導(dǎo)和資金的投入，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)廢棄物污染呈現(xiàn)出數(shù)量大、品質(zhì)差、危害多的特點。堆肥技術(shù)具有古老的歷史，在現(xiàn)代社會中也已廣泛地應(yīng)用于餐廚垃圾、畜禽糞便、農(nóng)作物秸桿等富含生物可降解有機物的廢棄物的無害化處理，堆肥處理的產(chǎn)物還含有豐富的腐殖質(zhì)和植物養(yǎng)份，適用于土地利用，使堆肥技術(shù)具有資源化價值。目前，該技術(shù)已成為處理農(nóng)業(yè)廢棄物資源化、無害化和減量化利用的重要手段。好氧堆肥處理是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化、無害化和減量化處理的常用方法之一?，F(xiàn)代好氧堆肥是利用堆肥設(shè)備使農(nóng)業(yè)廢棄物在有氧條件下利用好氧微生物作用達到穩(wěn)定化、無害化，轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谕?壤性狀改良并對農(nóng)作物生長有益和容易吸收利用的優(yōu)質(zhì)肥的方法。隨著堆肥技術(shù)越來越受到重視，相應(yīng)的堆肥設(shè)備發(fā)展迅速。除工廠化堆肥設(shè)備以外，應(yīng)用于實驗室用來研究堆肥過程參數(shù)變化的裝置也越來越多。目前我國應(yīng)用于實驗室的堆肥反應(yīng)器大都體積較小，散熱較快，無法滿足模擬實際工廠的堆肥過程?，F(xiàn)階段我國好氧堆肥反應(yīng)器的研發(fā)在下述方面亟需提升:保溫效果差，散熱較快；對于一些重要的物理參數(shù)無法實時獲取，對堆肥環(huán)境的可控力較弱；堆料的流動性、均勻性差，通氣不均勻，容易造成堆料局部厭氧及發(fā)酵不完全；自動化程度較低；無法滿足空間梯度差異科學(xué)研究需要；缺乏有效的除臭方法，容易對大氣造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，該反應(yīng)器系統(tǒng)可用于解決堆肥過程堆肥環(huán)境不可控的問題，并實現(xiàn)對堆肥環(huán)境的實時智能監(jiān)測。該堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)可以根據(jù)堆肥過程中實時監(jiān)測到的環(huán)境參數(shù)，自動實時調(diào)節(jié)布?xì)庀到y(tǒng)、布水系統(tǒng)及攪拌系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而使堆料始終處于最佳的發(fā)酵環(huán)境狀態(tài)。本發(fā)明所提供的一種智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，包括反應(yīng)器罐體、PLC控制系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)和布水系統(tǒng)；所述反應(yīng)器罐體的頂部設(shè)有進料口、出氣口和補水口，所述補水口與所述布水系統(tǒng)相連接；所述反應(yīng)器罐體的底部設(shè)有浙出液收集口 ；所述反應(yīng)器罐體的下部設(shè)有出料口和進氣口，所述進氣口與所述布?xì)庀到y(tǒng)相連接；所述應(yīng)器罐體內(nèi)設(shè)有一沿其徑向布置的布?xì)夂Y網(wǎng)，所述布?xì)夂Y網(wǎng)與所述反應(yīng)器罐體的底部之間形成氣體緩沖區(qū)；所述出料口和所述進氣口分別設(shè)于所述布?xì)夂Y網(wǎng)的上部和下部；所述反應(yīng)器罐體上設(shè)有溫度傳感器、氧濃度傳感器和取樣口 ；所述溫度傳感器和所述氧濃度傳感器均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接；所述反應(yīng)器罐體內(nèi)設(shè)有沿其軸向延伸的攪拌軸，所述攪拌軸上設(shè)有攪拌槳葉；所述布?xì)庀到y(tǒng)和所述布水系統(tǒng)均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述溫度傳感器、所述氧濃度傳感器和所述取樣口沿所述反應(yīng)器罐體的圓周方向均勻布置；所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括3個沿所述反應(yīng)器罐體的軸向均勻布置的所述溫度傳感器；所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括3個沿所述反應(yīng)器罐體的軸向均勻布置的所述氧濃度傳感器；所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括3個沿所述反應(yīng)器罐體的軸向均勻布置的所述取樣口 ；以上設(shè)置可保證所述溫度傳感器與所述氧濃度傳感器分別采集所述反應(yīng)器罐體內(nèi)上、中、下三層的溫度及氧濃度數(shù)據(jù)，所述取樣口用于采集所述反應(yīng)器罐體上、中、下三層的堆肥樣品，以便試驗分析用。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述進氣口依次與手動球閥I和快裝接頭I相連接；所述補水口依次與手動球閥II和快裝接頭II相連接，所述補水口延伸至所述反應(yīng)器罐體的內(nèi)部，且與一霧化噴頭相連 接，所述霧化噴頭與豎直平面呈30°c角，以增大布水面積，確保布水的均勻性；所述出氣口與兩條出氣管路相連接，其中I條所述出氣管路可與氣體無害化處理設(shè)備相連接，另I條所述出氣管路可與氣體采集和分析設(shè)備相連接。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述反應(yīng)器罐體通過支腿固定于支撐底座上；所述支撐底座的下表面上設(shè)有帶制動功能的腳輪，用于移動、固定所述反應(yīng)器罐體；所述反應(yīng)器罐體的外壁為雙層保溫結(jié)構(gòu)，在夾層內(nèi)可填充聚氨酯發(fā)泡保溫材料用于保溫。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述攪拌軸可由電機驅(qū)動，所述電機與所述攪拌軸之間設(shè)有減速機；所述攪拌軸上設(shè)有3層所述攪拌槳葉，可以有效的確保攪拌堆料的均勻性，。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，由下至上，所述布?xì)夂Y網(wǎng)包括依次疊加的法蘭盤、花孔板和細(xì)濾網(wǎng)；所述法蘭盤的環(huán)腔內(nèi)設(shè)有若干個加強筋，用于加固其結(jié)構(gòu)以支撐堆料，；所述法蘭盤、所述花孔板與所述細(xì)濾網(wǎng)之間均通過螺釘連接；所述布?xì)夂Y網(wǎng)的設(shè)置可以充分確保布?xì)獾木鶆蛐?。上述的反?yīng)器系統(tǒng)中，所述布?xì)庀到y(tǒng)為可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)；所述可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)包括I條布?xì)庵鞲陕泛团c所述布?xì)庵鞲陕废噙B通的3條布?xì)庵?；所述布?xì)庵鞲陕飞弦来卧O(shè)有電磁閥式空氣泵、氣體加熱器和氣體溫度傳感器，所述氣體加熱器和所述氣體溫度傳感器均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接；所述布?xì)庵飞弦来卧O(shè)有手動閘閥、布?xì)怆姶砰y和氣體浮子式流量計。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述布水系統(tǒng)為恒壓布水系統(tǒng)；所述恒壓布水系統(tǒng)包括依次連接的自吸式水泵、單向閥、蓄能器和布水電磁閥，所述蓄能器上設(shè)有壓力開關(guān)和壓力傳感器；當(dāng)所述蓄能器中的水壓達到所述壓力開關(guān)的設(shè)定壓力時，所述壓力開關(guān)自動切斷所述自吸式水泵；當(dāng)所述蓄能器中的水壓低于所述壓力開關(guān)的設(shè)定壓力時，所述壓力開關(guān)自動接頭所述自吸式水泵。上述的反應(yīng)器系統(tǒng)中，所述布?xì)庀到y(tǒng)和所述布水系統(tǒng)均設(shè)于布?xì)獠妓脚_上。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、該智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)配備有多個溫度傳感器、多個氧濃度傳感器、多個取樣口及PLC控制系統(tǒng)。其傳感器可以實現(xiàn)對堆體不同高度溫度、氧濃度的實時在線監(jiān)測，取樣口可以實現(xiàn)對堆體不同高度樣品的采集，該反應(yīng)器系統(tǒng)可以實現(xiàn)對工廠化堆肥空間梯度差異的模擬研究。通過PLC控制系統(tǒng)，所述的反應(yīng)器系統(tǒng)還可以將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行實時的記錄、存儲和調(diào)用，并且對采集到的數(shù)據(jù)進行分析、比對，自動控制反應(yīng)器系統(tǒng)相關(guān)執(zhí)行單元的工作狀態(tài)，從而為堆料控制提供良好的發(fā)酵環(huán)境。2、該智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)設(shè)計有兩條出氣管路:其中一條出氣管路與氣體無害化設(shè)備相連，其可以有效對產(chǎn)生的尾氣進行無害化處理，避免尾氣對大氣造成二次污染；另外一條出氣管路與氣體采集和分析設(shè)備相連，其可以實現(xiàn)對堆肥產(chǎn)生尾氣的收集、處理及分析，為堆肥產(chǎn)氣機理模型及相關(guān)的科學(xué)研究提供了更廣大的空間。3、該智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)具有攪拌系統(tǒng)，該攪拌系統(tǒng)設(shè)置有三層攪拌槳葉，可以使堆料混合均勻，改善通氣性，使好氧發(fā)酵更加充分。4、該智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)的反應(yīng)器罐體具有雙層不銹鋼保溫結(jié)構(gòu)。經(jīng)試驗表明，反應(yīng)器內(nèi) 部堆料溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外界環(huán)境溫度時，反應(yīng)器外壁的溫度仍然可以接近環(huán)境溫度，該保溫層可以有效確保反應(yīng)器罐內(nèi)堆料在外界環(huán)境溫度較低時仍然可以快速升溫，并且在堆料達到高溫期后可以持續(xù)相當(dāng)長的時間。5、引入了可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)，該可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)可以將布?xì)鉁囟燃訜嶂吝m合堆料發(fā)酵的溫度，可以使堆料在外界環(huán)境溫度較低的條件下仍然能夠快速堆肥，避免了外界環(huán)境對堆肥試驗的影響。該可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)的布?xì)饬髁繛樽兞髁空{(diào)節(jié)，該系統(tǒng)不僅可以有效避免堆料熱量的過多散失，而且還保障了堆肥的好氧條件，防止堆料發(fā)酵不完全。6、引入了恒壓布水系統(tǒng)，該恒壓布水系統(tǒng)可以實現(xiàn)對布水壓力及布水流量的調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)的引入大大提高了反應(yīng)器系統(tǒng)對堆肥環(huán)境狀態(tài)的可控力，而且也可以為堆肥工藝參數(shù)及相關(guān)機理模型的研究提供了必要的輔助手段。


圖1是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中反應(yīng)器罐體的主視圖。圖2是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中反應(yīng)器罐體的左視圖。圖3是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中反應(yīng)器罐體的俯視圖。圖4是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中布?xì)夂Y網(wǎng)的固定底座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中布?xì)夂Y網(wǎng)的花孔板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中布?xì)夂Y網(wǎng)中細(xì)濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中布?xì)?、布水平臺結(jié)構(gòu)的主視圖。
圖8是本發(fā)明專利智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)中布?xì)獠妓脚_的俯視圖。圖9是本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)記如下:1電機、2減速機、3聯(lián)軸器、4電機機架、5進料口、6保溫層、7取樣口、8攪拌軸、9攪拌槳葉、10支腿、11支撐底座、12腳輪、13氧濃度傳感器、14浙出液收集口、15出料口、16出氣口、17溫度傳感器、18布?xì)夂Y網(wǎng)、19進氣口、20快裝接頭1、21手動球閥1、22霧化噴頭、23補水口、24手動球閥I1、25快裝接頭I1、26氣體溫度傳感器、27，37不銹鋼管、28快裝盲板、29固定座、30手動閘閥、31布?xì)怆姶砰y、32氣體浮子流量計、33腳輪、34自吸式水泵、35氣體加熱器、36電磁式空氣泵、38單向閥、39蓄能器、40壓力開關(guān)、41壓力傳感器、42布水電磁閥、43出水管、44出氣管、45法蘭盤、46螺紋孔、47加強筋、48花孔板、49細(xì)濾網(wǎng)、50PLC控制柜、51除濕旋鈕、52觸摸屏、53急停按鈕、54溫控儀、55氣體無害化處理設(shè)備、56尾氣口、57采氣口、58反應(yīng)器罐體、59布?xì)獠妓脚_。
具體實施例方式下面結(jié)合 附圖對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。如圖9所示，本發(fā)明智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)、反應(yīng)器罐體58和布?xì)獠妓脚_59。如圖1和圖2所示，該反應(yīng)器罐體58的頂部設(shè)有出氣口 16、補水口 23以及進料口
5。該反應(yīng)器罐體58的底部設(shè)有浙出液收集口 14、進氣口 19及出料口 15。在該反應(yīng)器罐體底部設(shè)有支撐底座11，通過支腿10支撐、固定反應(yīng)器罐體58。在支撐底座11上安裝有帶制動功能的腳輪12，可以實現(xiàn)反應(yīng)器罐體58的移動與固定。反應(yīng)器罐體58的腔體下部設(shè)有一布?xì)夂Y網(wǎng)18，如圖4、圖5和圖6所示，該布?xì)夂Y網(wǎng)18分為上、中、下三部分:其底部是支撐用的固定底座，該固定底座外緣結(jié)構(gòu)為一法蘭盤45，法蘭盤45的環(huán)腔焊接有多個加強筋47 ;其中部為支撐、隔絕堆料用的花孔板48 ;其上部為布?xì)庥玫募?xì)濾網(wǎng)49，該布?xì)夂Y網(wǎng)18將堆料與氣體緩沖區(qū)隔絕；在固定底座、花孔板48和細(xì)濾網(wǎng)49上面均開有螺紋孔46，三者通過螺釘將其緊固、連接。如圖1、圖2和圖3所示，該反應(yīng)器罐體58的圓周方向等距離均勻分布有上、中、下3處溫度傳感器17、3處氧濃度傳感器13及3處取樣口 7。溫度傳感器17與氧濃度傳感器13均通過螺紋連接與反應(yīng)器罐體58相連，溫度傳感器17用于采集堆體中心上、中、下3層的溫度數(shù)據(jù)，氧濃度傳感器13用于采集堆體中心上、中、下3層的氧濃度數(shù)據(jù)。取樣口 7用于采集堆體中心上、中、下3層的樣品，以便試驗分析用。如圖1和圖2所示，該反應(yīng)器罐體58外壁為雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)，兩層不銹鋼之間填充有一層30mm的聚氨酯發(fā)泡保溫材料，該保溫層6可以對反應(yīng)器罐體58內(nèi)堆料進行良好的保溫。如圖1所示，在反應(yīng)器罐體58內(nèi)設(shè)有沿其軸向延伸的攪拌軸8和安裝在攪拌軸8上的攪拌槳葉9，攪拌軸8通過電機I驅(qū)動，在電機I與攪拌軸8之間設(shè)有減速機2與電機機架4，電機I驅(qū)動減速機2轉(zhuǎn)動，經(jīng)過減速機2減速后，攪拌軸8獲得較低的轉(zhuǎn)速，以便得到較大的轉(zhuǎn)矩，從而滿足反應(yīng)器的攪拌要求。本反應(yīng)器系統(tǒng)共設(shè)置6片攪拌槳葉9，6片攪拌槳葉9分別等距離安裝在攪拌軸8為上、中、下3層位置。每層分別設(shè)置2個攪拌槳葉9。每層攪拌槳葉9與相鄰層的攪拌槳葉9之間的角度為60度。攪拌槳葉9的長短可以設(shè)置成不一致，以滿足不同堆料的攪拌需要。啟動電機I后，攪拌系統(tǒng)能同時、不同角度地對堆料進行翻轉(zhuǎn)，大大增加堆料的好氧面積，改善通氣性，并且使堆料充分混合均勻。如圖9所示，PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制柜50、觸摸屏52、除濕旋鈕51、溫控儀54及控制柜內(nèi)部的各種控制單元模塊。所有針對該好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)的相關(guān)監(jiān)控、操作功能均在觸摸屏52上完成，同時該觸摸屏52還可以實現(xiàn)對堆肥過程中相關(guān)物理數(shù)據(jù)的實時在線獲取。除濕旋鈕51用以調(diào)節(jié)控制柜內(nèi)部的加熱器，避免內(nèi)部各個電子元器件受潮失效。溫控儀54則用于控制布?xì)庀到y(tǒng)的氣體加熱溫度。其中布?xì)獠妓脚_59包含有一套可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)與一套恒壓布水系統(tǒng)，如圖7和圖8所可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)依由一條布?xì)庵鞲陕放c三條布?xì)庵方M成,每一條布?xì)庵放c另外兩條布?xì)庵坊コ?，即氣體只能由其中一條布?xì)庵分型ㄟ^。每條布?xì)庵芬来斡捎貌讳P鋼管27與快裝盲板28連接的手動閘閥30、布?xì)怆姶砰y31和氣體浮子式流量計32組成，且通過固定座29進行固定。每一路布?xì)庵返氖謩娱l閥30的開度大小不同，通過調(diào)節(jié)手動閘閥30的開度大小進而調(diào)節(jié)通過該布?xì)庵返臍怏w流量。通過選擇不同布?xì)庵飞喜細(xì)怆姶砰y31的開與關(guān)來控制不同布?xì)庵返耐ㄅc斷。由此，通過選擇不同布?xì)庵返耐ㄅc斷來實現(xiàn)布?xì)夤苈分袣怏w流量大小的調(diào)節(jié)，以便為不同的堆肥時期提供不同的通氣量。這種布?xì)饽Ｊ郊缺ＷC了堆料可以發(fā)酵充分，同時也避免了堆料過多熱量的損失。其中的布?xì)庀到y(tǒng)在靠近電磁式空氣泵36處安裝有氣體加熱器35，該氣體加熱器35用以加熱布?xì)夤苈分械臍怏w，提高進氣溫度。該氣體加熱器35與氣體溫度傳感器26、溫控儀54相互連接在一起構(gòu)成氣體溫度控制系統(tǒng)。通過氣體溫度傳感器26監(jiān)測氣體溫度信號，然后將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳遞給溫控儀54，通過溫控儀54控制氣體加熱器35的工作狀態(tài)，具體的加熱溫度通過溫控儀54來設(shè)定。恒壓布水系統(tǒng)依次由不銹鋼管37與快裝盲板28連接的自吸式水泵34、單向閥38、蓄能器39、壓力開關(guān)40、壓力傳感器41、布水電磁閥42及出水管43組成。水由自吸式水泵34進入布水管路中，再經(jīng)過單向閥38進入蓄能器39，當(dāng)蓄能器39中的水壓達到壓力開關(guān)40的設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)40自動切斷自吸式水泵34的工作狀態(tài)，當(dāng)蓄能器39中的水壓低于壓力開關(guān)40的設(shè)定壓力時，壓力開關(guān)40自動接頭自吸式水泵34的工作狀態(tài)，確保蓄能器39中的水壓始終保持恒定，蓄能器39上的壓力傳感器41可以實時監(jiān)控蓄能器39內(nèi)的實際水壓，并在觸摸屏52上進行顯示，方便實驗人員對布水系統(tǒng)的動態(tài)掌握，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定程序選擇是否啟動布水電磁閥(42)，進而選擇是否執(zhí)行布水功能。下面對本發(fā)明的工作原理進行描述:本發(fā)明進行好氧堆肥模擬時，包括以下步驟:I)分別對選用的堆肥原料和輔料進行基本理化指標(biāo)的測定分析，根據(jù)試驗設(shè)計或生產(chǎn)需求，進行堆肥原料配比。2)將堆肥初始物料混合好后，將其通過進料口 5裝入所述的反應(yīng)器罐體58中，當(dāng)堆料加至距離反應(yīng)器罐體58內(nèi)頂部5 10厘米處，停止加料。3)工作人員接通控制系統(tǒng)主開關(guān)電源，并在觸摸屏52上輸入操作密碼，對本次堆肥試驗反應(yīng)器系統(tǒng)參數(shù)及堆肥工藝參數(shù)進行設(shè)定。該控制系統(tǒng)運行模式包含手動運行模式、一元反饋自動運行模式及二元反饋自動運行模式。根據(jù)不同的試驗需求選擇不同的運行模式，下面以二元反饋自動運 行模式為例介紹系統(tǒng)的運行方案。
4) 二元反饋自動運行模式下分為低溫供氧區(qū)間、中溫供氧區(qū)間、高溫供氧區(qū)間和高溫降溫區(qū)間。首先對二元反饋自動運行模式下的溫度區(qū)間范圍進行設(shè)定，例如:設(shè)定低溫供氧區(qū)間的溫度范圍為15 35°C，中溫供氧的溫度范圍為35 50°C，高溫供氧下的溫度范圍為50 70°C，高溫降溫區(qū)間下的溫度范圍為70 80°C。5)然后對不同溫度區(qū)間下的布?xì)饽Ｊ竭M行設(shè)定，例如:低溫供氧區(qū)間下的布?xì)饬髁繛?.5L/min，單次運行時間lOmin，布?xì)獯螖?shù)為3次；中溫供氧區(qū)間下的布?xì)饬髁繛?br> 0.75L/min,單次運行時間15min,布?xì)獯螖?shù)為4次；高溫供氧區(qū)間下的布?xì)饬髁繛閘L/min,單次運行時間20min，布?xì)獯螖?shù)為5次；高溫降溫區(qū)間下的布?xì)饬髁繛閘L/min，布?xì)鈺r間為持續(xù)運行，直至溫度回歸至設(shè)定溫度范圍內(nèi)；實際堆肥試驗工藝參數(shù)設(shè)定不限于此。不同供氧區(qū)間下攪拌系統(tǒng)的運行時間、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌系統(tǒng)的工作狀態(tài)及布?xì)饧訜岬墓ぷ鳡顟B(tài)均為變量參數(shù)，需根據(jù)實際堆肥試驗的需求進行設(shè)定。6)最后再對該反應(yīng)器系統(tǒng)的各個系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)定，其中包含報警參數(shù)設(shè)定、供氧區(qū)間范圍設(shè)定、數(shù)據(jù)采集周期設(shè)定、各個傳感器量程參數(shù)設(shè)定、試驗批次設(shè)定、攪拌轉(zhuǎn)速范圍設(shè)定等，各個系統(tǒng)參數(shù)需根據(jù)實際堆肥試驗的需求進行設(shè)定。7)完成反應(yīng)器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定及堆肥試驗工藝參數(shù)設(shè)定以后，實驗人員再在觸摸屏
(52)上觸發(fā)“啟動二元反饋自動運行模式”按鍵，反應(yīng)器系統(tǒng)啟動工作。8 )反應(yīng)器系統(tǒng)啟動工作后，溫度傳感器將采集到的溫度數(shù)據(jù)進行比對、分析，通過將采集到的溫度數(shù)據(jù)最小值與所設(shè)溫度區(qū)間范圍進行比較，決定執(zhí)行相應(yīng)溫度區(qū)間下的布?xì)饽Ｊ?。然后氧濃度傳感器將采集到的氧濃度?shù)據(jù)進行比對、分析，通過對采集到的氧濃度數(shù)據(jù)最小值與所設(shè)供氧區(qū)間范圍進行比較，決定是否執(zhí)行布?xì)鈩幼?。反?yīng)器系統(tǒng)的其他執(zhí)行單元根據(jù)實際堆肥試驗各個參數(shù)的設(shè)定來選擇是否執(zhí)行相應(yīng)動作。

在堆肥的初始階段，原始堆料的初始溫度較低，二元反饋自動運行模式處于低溫供氧區(qū)間。在該供氧區(qū)間下，控制系統(tǒng)通過延長攪拌系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)時間來控制布?xì)庀到y(tǒng)的流量及布?xì)鈺r間，同時提高布?xì)鉁囟?，由此避免了堆料熱量的過多損失，確保堆料的快速升溫。堆肥初期，堆體的溫度迅速上升到50°C，二元反饋自動運行模式進入到高溫供氧區(qū)間。在高溫供氧區(qū)間下，微生物對氧氣的需求量較高，且堆料在高溫發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的水分。為了加快堆料水分的蒸發(fā)，確保堆料溫度可以維持在65°C左右，應(yīng)適時提高布?xì)饬髁考安細(xì)庀到y(tǒng)的運行工作時間，同時加大攪拌系統(tǒng)的運行轉(zhuǎn)速及運行工作時間，增大堆料與空氣的接觸面積，使堆料發(fā)酵充分，混合均勻。當(dāng)堆肥反應(yīng)逐漸變緩慢時，堆肥的溫度也逐漸降低，二元反饋自動運行模式根據(jù)實時溫度選擇不同的布?xì)饧皵嚢璺绞?，保證堆肥的最終腐熟。該智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)不僅可以根據(jù)采集的溫度數(shù)據(jù)、氧濃度數(shù)據(jù)進行時間控制，也可以人為根據(jù)溫度數(shù)據(jù)及氧濃度數(shù)據(jù)，采取可選的控制方式，但不限于上述控制工藝。
權(quán)利要求
1.一種智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體、PLC控制系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)和布水系統(tǒng)； 所述反應(yīng)器罐體的頂部設(shè)有進料口、出氣口和補水口，所述補水口與所述布水系統(tǒng)相連接；所述反應(yīng)器罐體的底部設(shè)有浙出液收集口 ；所述反應(yīng)器罐體的下部設(shè)有出料口和進氣口，所述進氣口與所述布?xì)庀到y(tǒng)相連接；所述應(yīng)器罐體內(nèi)設(shè)有一沿其徑向布置的布?xì)夂Y網(wǎng)，所述布?xì)夂Y網(wǎng)與所述反應(yīng)器罐體的底部之間形成氣體緩沖區(qū)；所述出料口和所述進氣口分別設(shè)于所述布?xì)夂Y網(wǎng)的上部和下部； 所述反應(yīng)器罐體上設(shè)有溫度傳感器、氧濃度傳感器和取樣口 ；所述溫度傳感器和所述氧濃度傳感器均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接； 所述反應(yīng)器罐體內(nèi)設(shè)有沿其軸向延伸的攪拌軸，所述攪拌軸上設(shè)有攪拌槳葉； 所述布?xì)庀到y(tǒng)和所述布水系統(tǒng)均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器、所述氧濃度傳感器和所述取樣口沿所述反應(yīng)器罐體的圓周方向均勻布置； 所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括3個沿所述反應(yīng)器罐體的軸向均勻布置的所述溫度傳感器； 所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括3個沿所述反應(yīng)器罐體的軸向均勻布置的所述氧濃度傳感器； 所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括3個沿所述反應(yīng)器罐體的軸向均勻布置的所述取樣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述進氣口依次與手動球閥I和快裝接頭I相連接； 所述補水口依次與手動球閥II和快裝接頭II相連接，所述補水口延伸至所述反應(yīng)器罐體的內(nèi)部，且與一霧化噴頭相連接，所述霧化噴頭與豎直平面呈30°c角； 所述出氣口與兩條出氣管路相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:1條所述出氣管路與氣體無害化處理設(shè)備相連接，另I條所述出氣管路與氣體采集和分析設(shè)備相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述反應(yīng)器罐體通過支腿固定于支撐底座上； 所述支撐底座的下表面上設(shè)有帶制動功能的腳輪； 所述反應(yīng)器罐體的外壁為雙層保溫結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述攪拌軸由電機驅(qū)動，所述電機與所述攪拌軸之間設(shè)有減速機； 所述攪拌軸上設(shè)有3層所述攪拌槳葉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:由下至上，所述布?xì)夂Y網(wǎng)包括依次疊加的法蘭盤、花孔板和細(xì)濾網(wǎng)； 所述法蘭盤的環(huán)腔內(nèi)設(shè)有若干個加強筋； 所述法蘭盤、所述花孔板與所述細(xì)濾網(wǎng)之間均通過螺釘連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述布?xì)庀到y(tǒng)為可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)； 所述可控溫式布?xì)庀到y(tǒng)包括I條布?xì)庵鞲陕泛团c所述布?xì)庵鞲陕废噙B通的3條布?xì)庵罚? 所述布?xì)庵鞲陕飞弦来卧O(shè)有電磁閥式空氣泵、氣體加熱器和氣體溫度傳感器，所述氣體加熱器和所述氣體溫度傳感器均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接； 所述布?xì)庵飞弦来卧O(shè)有手動閘閥、布?xì)怆姶砰y和氣體浮子式流量計。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述布水系統(tǒng)為恒壓布水系統(tǒng)； 所述恒壓布水系統(tǒng)包括依次連接的自吸式水泵、單向閥、蓄能器和布水電磁閥，所述蓄能器上設(shè)有壓力開關(guān)和壓力傳感器； 當(dāng)所述蓄能器中的水壓達到所述壓力開關(guān)的設(shè)定壓力時，所述壓力開關(guān)自動切斷所述自吸式水泵； 當(dāng)所述蓄能器中的水壓低于所述壓力開關(guān)的設(shè)定壓力時，所述壓力開關(guān)自動接頭所述自吸式水泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于:所述布?xì)庀到y(tǒng)和所述布水系統(tǒng)均設(shè)于布?xì)獠妓脚_上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能型好氧堆肥反應(yīng)器系統(tǒng)。所述反應(yīng)器系統(tǒng)包括反應(yīng)器罐體、PLC控制系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)和布水系統(tǒng)；所述反應(yīng)器罐體的頂部設(shè)有進料口、出氣口和補水口，所述補水口與所述布水系統(tǒng)相連接；所述反應(yīng)器罐體的底部設(shè)有瀝出液收集口；所述反應(yīng)器罐體的下部設(shè)有出料口和進氣口，所述進氣口與所述布?xì)庀到y(tǒng)相連接；所述出料口和所述進氣口分別設(shè)于所述布?xì)夂Y網(wǎng)的上部和下部；所述布?xì)庀到y(tǒng)和所述布水系統(tǒng)均與所述PLC控制系統(tǒng)相連接。本發(fā)明良好的保溫層設(shè)計可有效確保發(fā)酵效果和產(chǎn)品質(zhì)量；基于多傳感器的控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)實驗?zāi)M和生產(chǎn)過程的智能化；尾氣凈化系統(tǒng)和瀝出液收集口的設(shè)計可有效實現(xiàn)堆肥發(fā)酵過程的生態(tài)環(huán)保。
文檔編號C05F17/02GK103214290SQ201310142918
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者韓魯佳, 張安琪, 黃光群, 張紹英, 楊增玲, 王永江, 葛金怡, 黃晶, 張陽 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)