CN101255077B - 一种好氧堆肥反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种堆肥反应器，本发明堆肥反应器包括罐体，在罐体顶部设有进料口、取样口、排风口，在罐体底部设有出料口，在罐体内设有搅拌装置以及温度传感器、水分传感器和O2传感器，在罐体壁上设有通风管，通风管上具有若干个通风孔与罐体内部相通，通过一风机可将空气鼓入罐体中。传感器获得的电信号通过数据采集器可传输至计算机，并通过计算机实现对数据的记录、存储、调用以及各种分析。本发明堆肥反应器，能够使物料混匀，改善通气性，水分易蒸发，物料发酵充分，不存在局部缺氧或结块，进出料容易，风机可以实现人为控制，并且可以在线监测和管理数据，随时调用分析数据。

Description

一种好氧堆肥反应器
技术领域
本发明涉及固体发酵领域，具体涉及一种好氧堆肥反应器。
背景技术
随着固体废弃物的排放量不断增长，废弃物的处理成了关系生态环境的一大问题，作为废弃物的一种处理方法，堆肥技术越来越受到重视，相应的堆肥设备发展迅速。好氧堆肥反应器***具有堆体温度高、发酵时间短、有机物分解彻底、有效防止病原菌的传播和异味散发的优点。堆肥设备的不同主要体现在通风方式、有无搅拌及外形特点这几方面。
除了工厂化的堆肥设备外，应用于实验室中的堆肥装置，用来研究堆肥过程及变化的实例也越来越多，这种装置按规模大小分为小试、中试和体积更大的试验装置，体积在10-100L范围的为小试装置，由于比表面积越小，散热也越快，所以中试型在条件上更加接近工厂中的堆肥设备。目前国内的堆肥研究，一般采用小型试验装置及简单的控制较多，对于制作体积大，如在1000L以上的装置的研究较少。并且，在堆肥装置内，对于几项重要的物理参数--温度、水分和O2含量研究的不多，特别是水分和O2含量的监测。
在堆肥反应器内进行堆肥容易产生一些问题，例如物料均匀性差，通气不均衡，造成局部厌氧、结块，物料发酵不完全，进出料困难等。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种好氧堆肥反应器，其能够对堆肥环境进行监测和调节。
为实现上述目的，本发明提供的堆肥反应器包括罐体，所述罐体顶部具有进料口和排风口，罐体底部具有出料口，所述罐体内具有搅拌装置以及一个或多个温度传感器、一个或多个水分传感器和一个或多个O2传感器，所述搅拌装置由电机驱动，所述罐体壁上具有一个或多个通风管，所述通风管上具有通风孔与罐体内相通，所述通风管与风机相连。
本发明反应器可设置成卧式，在罐体底部设置一底座，并在底座上安装支架，用于固定罐体。在所述底座上还可安装脚轮，以便移动反应器。
上述搅拌装置包括搅拌轴以及一个或多个连接在搅拌轴上的搅拌桨，搅拌轴由电机驱动转动，可在电机与搅拌轴之间设置一减速机，用于调节搅拌轴的转速。
上述通风管与风机之间可依次连接一流量计和一阀门，用于监测和调节气流量。所述阀门可为电子阀门，所述风机可通过一时间继电器控制其开关时间。上述罐体顶部两端还设有取样口，可在其中1取样口处设置一排风扇，以便及时带走多余水分。
通过对温度传感器、水分传感器和O2传感器的数据采集可以实现对温度、水分和O2的检测。并且，可以通过一数据采集器将上述传感器输出的信号采集到计算机中，可实现对数据的实时记录、存储和调用，时刻了解堆肥中温度、水分及O2含量的变化情况，从而为堆肥的过程控制提供了良好的环境。
上述反应器的罐体外壁还可包被一层保温层，以防止温度的散失。保温材料可以是聚苯乙烯、聚氨酯和泡沫石棉。经试验表明，反应器在外界温度低于零度的条件下，仍能维持温度上升，达到高温期，并持续一周左右。此外，在保温层内或保温层外还可设置加热装置，用于调节罐体内的温度。
本发明堆肥反应器，能够使物料混匀，改善通气性，水分易蒸发，物料发酵充分，不存在局部缺氧或结块，进出料容易，风机可以实现人为控制，并且可以在线监测和管理数据，随时调用分析数据，是研究好氧堆肥过程的良好反应器。
附图说明
图1是本发明反应器的结构示意图；
图2是图1的左侧视图；
图3是在线监测***的流程图。
图中：1.取样口；2.排气口；3.加料口；4.出料口；5.脚轮；6.底座；7.支架；8.风机；9.阀门；10.流量计；11.通风管；12.电机；13.减速机；14.搅拌轴；15.搅拌桨；16.水分传感器；17.温度传感器；18.O2传感器；19.排风扇。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。应当理解，以下实施例仅用于说明本发明，而不能限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，本领域技术人员仍可对具体的结构、装置或材料作各种各样的替换或修改，然而，这些仍然属于本发明的范围。
实施例1
参见图1和图2，本发明反应器包括堆肥罐体、通风***、搅拌***及各种传感器等。本例中，罐体呈圆柱形，卧式。
所述罐体顶部设有取样口1(两个，分别位于罐体顶部的两端)、排气口2以及加料口3，在所述罐体底部设有出料口4。在所述罐体下设有底座6，底座6上安装有罐体支架7，罐体支架7支撑在罐体两端的中心轴上，罐体通过底座6以及支架7得以固定，在底座6底面安装有脚轮5，以增加其移动性。
所述通风***由依次用导管连接的风机8、阀门9、流量计10(可采用玻璃转子流量计)与通风管11组成，所述通风管有三支，分别位于罐体底部以及两个侧面，位于侧面的通风管可位于罐体的中下部(位于罐体中心轴以下的部位)，并且对称设置，这样可有利于通风。通风管上具有若干个通气孔，均匀分布，并与罐体内部(罐腔)相通。空气通过风机8鼓入罐体内，通过流量计10可以显示通风量，根据需要可以通过阀门9来调节通风量。所述风机可以与一时间继电器相连，通过继电器开控制风机的开关，达到定时开关的作用。在取样口1设置一排风扇19(排风扇可采用离心式风机，功率4.5KW)，能增强通风***的性能，带走罐体内的多余水分。
上述搅拌装置，包括搅拌轴14和安装在搅拌轴14上的搅拌桨15，搅拌轴14由电机12驱动，在电机12和搅拌轴14之间设置有一减速机13，电机12驱动减速机13转动，经减速后，搅拌轴14可获得较低的转速，以适应反应器的搅拌需求。本例中搅拌桨15共设置6片，等距离分布在搅拌轴上，搅拌浆与搅拌浆间的夹角为60度，搅拌桨的长短可以不一致，并且可在搅拌桨的端部或者其它部位设有突起，以增加搅拌效果。启动电机后，搅拌装置能同时、不同角度地对物料进行翻转，充分混合均匀。
在上述罐体内设有温度传感器16、水分传感器17以及氧传感器18，传感器可设置在转动轴以及罐体内壁上，本例中各种传感器各设置5各，其中每种三个分别等距位于转动轴上，另两个则对称地位于中心轴的垂直方向上。传感器的分布尽量使得其能反应罐内整体环境情况。
采用的传感器可为：
温度传感器：温度热电阻PT-100，5只
氧传感器：MF010-0-LC氧气传感器
水分传感器：用于测定土壤水分的FDR-406，三根探针，可以测得插孔处(即传感器所在位置)的堆肥材料水分值，若需测量堆体内部水分值，可将堆肥样品取出，放入烧杯中，将传感器***堆肥样中，测得水分值。
作为一种改进，可以在罐体的外壁上包被一层保温层，例如1m3的罐体外面覆盖一层50mm厚的聚氨酯保温材料，经实验表明在低于零度的环境下仍然维持温度上升，达到高温期，并持续一周左右。
作为一种改进，还可以在保温层内或保温层外设置加热装置，用于调节罐体内的温度。
参见图3，是在线监测***的流程图。传感器的输出信号被数据采集器接收，送到微电脑***，打开特定的软件程序，能够显示正在工作中的各个传感器的数据，根据数据，调节时间继电器，控制风机的开关时间。监测数据可以保存成Excel格式，做其它分析用。
把堆肥原料进行配比混合后，将其装入堆肥实验装置中，加盖进料口，风机开始工作，利用时间控制法调节通风时间，也可完全由人工来控制风机的开与关。利用时间控制是指时间继电器是双设定数显时间继电器，在堆肥的第一个阶段，原料加入时的温度很低，在未达到高温期以前，设定通风时间为开5min，停1h，为初期堆肥内部的好氧微生物提供氧气，微生物的分解活动放出能量，堆体温度迅速上升，在堆肥第2d温度可上升到55℃，为加大水分的散发，保证温度维持在65℃左右，通风时间改为开5min，停30min，在高温期最高温度可达67℃，并且可以持续一周时间，搅拌装置在高温期，保持每2d搅拌一次，使物料充分混合均匀，并加快水分的蒸发。当反应逐渐减慢时，堆肥温度也会降低，再改变通风时间，通以适当的氧气，保证堆肥最终腐熟。
堆肥装置可以记录温度、水分和氧气含量值，在进行时间控制之外，也可以人为根据氧气含量以及温度的数据，采用另外的控制方法，并且可以对氧气的消耗，堆肥的需氧情况等作进一步研究，为后续的实验研究提供了更大的空间。

Claims (8)

1.一种堆肥反应器，包括罐体，所述罐体顶部具有进料口(3)和排风口(2)，罐体底部具有出料口，其特征在于，所述堆肥反应器为卧式，所述罐体内具有搅拌装置以及一个或多个温度传感器(16)、一个或多个水分传感器(17)和一个或多个O2传感器(18)，所述搅拌装置由电机(12)驱动，所述罐体壁上具有一个或多个通风管(11)，所述通风管(11)上具有多个通风孔与罐体内部相通，所述通风管(11)与一风机(8)相连，
其中，所述传感器通过一数据采集器与一计算机相连，通过计算机记录、存储和调用数据；
其中，所述通风管(11)为3支，分别位于罐体底部和两侧；
其中，所述搅拌装置包括搅拌轴(14)以及一个或多个连接在搅拌轴(14)上的搅拌桨(15)，搅拌轴(14)由电机(12)驱动转动，在电机(12)与搅拌轴(14)之间设有一减速机(13)。
2.如权利要求1所述的堆肥反应器，其特征在于，所述在罐体底部具有一底座(6)，在底座(6)上安装有罐体支架(7)。
3.如权利要求1或2所述的堆肥反应器，其特征在于，所述搅拌桨上设有突起。
4.如权利要求1或2所述的堆肥反应器，其特征在于，所述通风管(11)与风机(8)之间依次连接有一流量计(10)和一阀门(9)
5.如权利要求1或2所述的堆肥反应器，其特征在于，所述罐体顶部具有一个或两个取样口(1)，在取样口处设有一排风扇(19)。
6.如权利要求1或2所述的堆肥反应器，其特征在于，所述风机(8)由一时间继电器控制其开关。
7.如权利要求1或2所述的堆肥反应器，其特征在于，在所述罐体外壁包被有一层保温层。
8.如权利要求1或2所述的堆肥反应器，其特征在于，所述的三种传感器分别有5个监测点，轴向等距分布有3个，另两个垂直轴向对称分布。
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Denomination of invention: Aerobic compost reactor

Granted publication date: 20101208

License type: Exclusive License

Open date: 20080903

Record date: 20120412

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151207

Address after: 100193 west campus, No. 2, Old Summer Palace West Road, Beijing, Haidian District

Patentee after: China Agricultural University

Address before: 100094 School of resources and environment, China Agricultural University, 2 West Old Summer Palace Road, Beijing, Haidian District

Patentee before: Li Ji