CN104263641A - 控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计 - Google Patents

控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特点是：包括至少一个沼气池，在每个沼气池内安装有至少两个链轮(1)，在链轮(1)上安装有传输链(2)，在传输链(2)上悬挂有至少1个网笼(3)从而盛放沼气发酵物料，其中一个链轮(1)的链轮轴通过传动机构与电动机传动连接；其中在每个沼气池顶部均设有物料入口而在其底部设有沼液出口；还包括控制单元，该控制单元包括主控制器，该主控制器与安装在沼气池底部的数据采集器连接，该主控制器还与前述电动机的控制器连接。本发明提供了一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，使用后实现了种植作物的秸杆和养殖场粪污综合治理，变废为宝，消除了污染源，解决了部分能源问题。

Description

控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计
技术领域
本发明涉及一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计。 
背景技术
随着我国化肥工业和畜禽养殖业的迅速发展,集约化程度不断提升,使得有机粪肥大量闲置,不能及时还田,导致环境严重污染，目前普遍采用的手段是通过沼气池进行处理。沼气目前国内发展现状是：近年来，我国沼气工程的推广步伐加快，发展迅猛。 
但该污染治理模式在应用推广中,存在着许多实际困难,一是建造有效、适宜的污水治理及配套设施需较高的成本；二是沼气利用不充分,会造成大气污染比较严重；三是沼肥(即沼液、沼渣)利用缺乏科学的指导。因此,应加强该模式应用管理,使该模式能够有效控制畜禽养殖场的污染。 
发明内容
本发明的目的是提供一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，能够实现对沼气池的自动化、高效率控制，消除了种植作物的秸杆和养殖场粪污等污染源。 
一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特别之处在于：包括至少一个沼气池，在每个沼气池内安装有至少两个链轮，在链轮上安装有传输链，在传输链上悬挂有至少1个网笼从而盛放沼气发酵物料，其中一个链轮的链轮轴通过传动机构与电动机传动连接；其中在每个沼气池顶 部均设有物料入口而在其底部设有沼液出口；还包括控制单元，该控制单元包括主控制器，该主控制器与安装在沼气池底部的数据采集器连接，从而获取沼气池底部原料发酵的温度和压强数据，该主控制器还与前述电动机的控制器连接从而控制电动机的启动和停止。 
其中网笼采用栅格状铁网笼。 
其中在沼气池底部安装有搅拌装置，该搅拌装置的控制器与所述主控制器连接。 
其中在沼气池的底部铺设有温控水管，该温控水管分别通过热水阀和冷水阀与热水源和冷水源连通，而该热水阀的控制器和冷水阀的控制器分别与所述主控制器连接。 
其中主控制器还分别与沼气池顶部的压强表和温度表连接，从而显示温度和压强数据。 
其中沼气池与地面倾斜20-75°设置。 
其中数据采集器包括安装在沼气池底部的温度采集模块和压强采集模块，该温度采集模块和压强采集模块依次与模数转换模块、无线传输模块连接，而所述主控制器也与另一无线传输模块连接，从而能通过无线方式与数据采集器通信。 
其中还包括上位机，该上位机通过有线或无线方式分别与所有沼气池内控制单元中的主控制器连接。 
其中主控制器采用单片机。 
本发明提供了一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，使用后实现了种植作物的秸杆和养殖场粪污综合治理，变废为宝，从根本上消除了污染源，还解决了部分能源问题。 
附图说明
附图1为本发明的结构原理示意图； 
附图2为本发明中主控制器的控制流程图； 
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，包括至少一个沼气池，该沼气池为竖井状，其与地面倾斜45°设置。在该沼气池内安装有至少两个链轮1，在链轮1上安装有传输链2，在传输链2上悬挂有至少1个网笼3从而盛放沼气发酵物料，其中一个链轮1的链轮轴通过传动机构与电动机传动连接；其中在该沼气池顶部设有物料入(出)口而在其底部设有沼液出口；还包括控制单元，该控制单元包括主控制器，例如采用单片机，该主控制器与安装在沼气池底部的数据采集器连接，从而获取沼气池底部原料发酵的温度和压强数据，该主控制器还与电动机的控制器连接从而控制电动机的启动和停止。 
进一步的，其中网笼3采用栅格状铁网笼，在沼气池底部安装有搅拌装置，该搅拌装置的控制器与所述主控制器连接。在沼气池的底部铺设有温控水管4，该温控水管4分别通过热水阀和冷水阀与热水源和冷水源连通，而该热水阀的控制器和冷水阀的控制器分别与所述主控制器连接。数据采集器包括安装在沼气池底部的温度采集模块(例如温度传感器)和压强采集模块(例如压强传感器)，该温度采集模块和压强采集模块依次与模数转换模块和一无线传输模块(N606)连接，而所述主控制器也与另一无线传输模块(N606)连接，从而能通过无线方式与数据采集器通信获取温度压力数据。该主控制器还分别与沼气池顶部的压强表和温度表连接，从而显示温度和压强数据，方便工作人员观察。 
本发明的详细组成如下： 
1、传输单元，采用链条式呈环形环绕的传输机构，传输机构下方设有可摘卸的栅格状铁网笼(网笼3作为装载原材料的容器)，多个(例如8-20个)铁网笼分别通过一根链条悬挂在传输链2上，随链轮轴、链轮1、传输链2一起转动。 
2、控制单元，采用单片机控制的轮轴式出入料系统。通过单片机的定时器来控制传输链2的转动速度。当某一批网笼3放满物料，启动电动机，此批网笼3转入地窖，单片机定时器启动定时。当定时器完成计时(即沼气发酵完成时)，传输链2再次转动。下一批网笼3进入沼气池，上一批网笼3出沼气池。 
3、温度传感器和压强传感器，温度和压强传感器采集沼气池底部原料发酵的温度和压强数据，传给单片机，将数据显示在温度表和压强表上。 
4、沼气池的进料口、出料口相同；沼液、沼渣定期搅动；且沼气池系统定期入料、定期出料。节省时间和劳动力。 
5、沼气池的底部铺设温控水管4，采用太阳能热水器(太阳能冷、热水循环交换器)对水流进行加热，通过单片机控制热水阀和冷水阀的启、闭，进而控制水管内水流温度，以此来控制沼气池的温度和压强。冬天可通热水，夏天可通冷水。当沼气池底部的温度和压强超出设定范围时，由单片机控制温控水管4上的热水阀和冷水阀调整水温，压强偏大降低水温，压强偏小提高水温。 
本发明涉及一种利用单片机进行控制的大规模控温控压沼气池阵列。单片机与继电器和外加大功率电源相连接，为系统提供电源。同时单片机与电动机相连；传输机构与电动机相连，该传输链2呈环形环绕并且由电动机驱动其运转；原材料装入栅格状铁网笼内，随传输链2一起转动。 
在沼气池的底部铺设水管，通过控制水管内水的温度，来控制沼气池 底部的温度和压强。通过沼气池底部安装的温度传感器和压强传感器采集数据，并由单片机将数据处理后传送到地面上的温度表和压强表。当沼气池底部的温度和压强超出设定范围时，由单片机控制温控水管4调整水温，压强偏大降低水温，压强偏小提高水温。 
单片机技术作为控制核心。通过单片机来控制传输链2的转动速度。当某一批网笼3放满物料，启动该系统，此时放入原材料的网笼3转入地窖，单片机定时器启动定时。当定时器完成计时(即沼气发酵完成时)，传输链2再次转动。下一批网笼3进入沼气池，上一批网笼3出沼气池。该沼气池系统定期入料、定期出料，沼液沼渣定期搅动，且沼气池进料口、出料口相同。当废旧的沼渣转到出入口时取出，并更换新的原料，沼液从沼气池底部排除，废弃的沼渣和沼液则可用来给田地施肥。大大节省了时间和劳动力。 
实施例1： 
步骤1，将12个栅格状铁网笼组成一个沼气池传输单元，若干沼气池组成沼气池传输单元阵列，在每个沼气池底部安装数据采集器；数据采集器包括依次连接的温度采集模块、压强采集模块、模数转换模块、无线传输模块；压强采集模块包括通过采集端口连接在沼气池传输链2阵列上的单片机，模数转换模块连接在采集端口部分引脚与单片机输入端之间，单片机的输出端连接地面温度表和压强表。 
步骤2，对数据采集器上电后初始化，利用模数转换模块和压强采集模块、温度采集模块中的单片机采集沼气池内的压强模拟量和温度模拟量。依靠无线传输模块(N606)，就能将温度的数字量和压强的数字量发送出去，该无线传输模块发射出去数字量会被GSM模块上的另一个无线传输模块(N606)接收。这样就可以将模拟量转换为数字量并将其存储到单片机内并在地面上的温度显示器和压强显示器中显示； 
步骤3，单片机将存储的压强数据、温度数据中的最大值取出，然后将其他值分别与设定的标准值(由于各地条件不同，标准值需要通过多次实验测试当地实际情况即可确定适合发酵的温度范围值和压强范围值)进行比较；若沼气池对应的压强、温度值误差值小于10％，则产生一个正常状态检测信号；若其他沼气池对应的压强值或温度值低于标准值的90％，则产生一个异常状态检测信号，且定时器延时； 
步骤4，将状态检测信号通过N606无线传输模块发送到上位机，数据采集器进入休眠，等待下一次数据采集和发送；上位机将数据保存并将数据解析为对应的文本信息，实时监测大规模沼气池内部压强、温度的状态信息。 
步骤5，若温度、压强与标准值不同，则通过单片机调节温控水管4内水流的温度，来控制沼气池的温度和压强。 
步骤6，在步骤2中检测到的温度的数字量和压强的数字量和步骤三中的状态检测信号就会通过GSM模块发送到2G/3G网络，并保存在数据库里。通过Web平台访问数据库，将上述信息解析模拟量到Web平台上，维护人员可以登录Web平台就可以了解工作中的沼气池的压强值和温度值，可以及时的对故障的沼气池行维修。 
本发明的控温控压沼气池阵列具备了消除污染、产生能源和综合处理三大功能。一、解决了环境污染问题；二、解决了一部分的能源问题；三、产生的沼液、沼渣也是农作物所需的绿色无公害肥料。在厌氧发酵过程当中，病原菌、寄生虫卵等病菌被杀死，控制了某些传染病的传播。控温控压沼气池阵列实现了种植作物的秸杆和养殖场粪污综合治理，变废为宝，从根本上消除了污染源，解决部分能源问题，有利于美化周围的自然环境。 
本发明的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计,具备了消除污染、产生能源和综合处理的三大功能。第一，既消除了农业环境污染,又解决了 一部分的能源问题；第二，同时产生的沼液、沼渣是适合农作物用肥的绿色无公害肥；第三，在厌氧发酵过程当中,病原菌、寄生虫卵等一些病菌被杀死,切断了养殖场内传染病和寄生虫病的传播环节。 

Claims (9)

1.一种控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：包括至少一个沼气池，在每个沼气池内安装有至少两个链轮(1)，在链轮(1)上安装有传输链(2)，在传输链(2)上悬挂有至少1个网笼(3)从而盛放沼气发酵物料，其中一个链轮(1)的链轮轴通过传动机构与电动机传动连接；其中在每个沼气池顶部均设有物料入口而在其底部设有沼液出口；还包括控制单元，该控制单元包括主控制器，该主控制器与安装在沼气池底部的数据采集器连接，从而获取沼气池底部原料发酵的温度和压强数据，该主控制器还与前述电动机的控制器连接从而控制电动机的启动和停止。
2.如权利要求1所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中网笼(3)采用栅格状铁网笼。
3.如权利要求1所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中在沼气池底部安装有搅拌装置，该搅拌装置的控制器与所述主控制器连接。
4.如权利要求1所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中在沼气池的底部铺设有温控水管(4)，该温控水管(4)分别通过热水阀和冷水阀与热水源和冷水源连通，而该热水阀的控制器和冷水阀的控制器分别与所述主控制器连接。
5.如权利要求1所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中主控制器还分别与沼气池顶部的压强表和温度表连接，从而显示温度和压强数据。
6.如权利要求1所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中沼气池与地面倾斜20-75°设置。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中数据采集器包括安装在沼气池底部的温度采集模块和压强采集模块，该温度采集模块和压强采集模块依次与模数转换模块、无线传输模块连接，而所述主控制器也与另一无线传输模块连接，从而能通过无线方式与数据采集器通信。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中还包括上位机，该上位机通过有线或无线方式分别与所有沼气池内控制单元中的主控制器连接。
9.如权利要求1至6中任意一项所述的控温控压的大规模沼气池发酵阵列的设计，其特征在于：其中主控制器采用单片机。
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