CN107214175B - 一种微生物固体废物处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固体废物处理技术领域，尤其涉及一种微生物固体废物处理系统，包括罐体及与罐体连接的搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、测控装置；罐体罐盖设有接种口、进料口、取样口及液体进出口，罐体内设有PH电极；搅拌装置由电机、搅拌轴及搅拌桨组成；空气装置包括进气管和出气管；压力控制系统用于自动在线检测及控制所述罐体的压力；温度控制装置由模糊PID智能控制器、电加热及温度电极组成；湿度控制和补水装置包括二级过滤器及补水管路；测控装置与所述搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、PH电极连接。本发明适用于受控生态生保系统中微生物固体废物处理实验。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，尤其涉及一种微生物固体废物处理系统。
背景技术
目前国内微生物固体废物处理装置很少有适用于处理月球基地任务中的废物处理实验装置。在微生物固体废物处理领域中，往往是利用简陋的实验装置，其存在以下缺点：a.不能补偿热量损失，在处理过程中，固体发酵产热量大，热量损失严重，不利于高温微生物存活，且达不到无害化标准；b.装置密闭性不好，会导致实验测量产气量与供气量数据不准，甚至造成实验失败。c.搅拌装置产生死角，搅拌不均匀。d.需要经常看守调控，消耗大量人力物力。e.无法实现自动化记录分析实验基本数据。因此，为实现科学实验处理微生物固体废物，亟需一种具备可扩展性，有足够的灵活性，可实现自动监控的微生物固体废物处理系统。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在受控生态生命保障系统中，对不可食生物量、餐厨垃圾和乘员粪便等生物可降解固体废物进行处置的微生物固体废物处理系统，开展微生物处理废物技术方法和优化工艺参数，为进行科学实验提供装置保障条件。
本发明提供了一种微生物固体废物处理系统，包括罐体及与罐体连接的搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、测控装置；罐体为转轴式卧式罐体，包括罐盖，罐盖设有接种口、进料口、取样口及液体进出口，罐体内设有PH电极；搅拌装置由电机、搅拌轴及搅拌桨组成，电机与搅拌轴连接，搅拌轴上固定连接有搅拌桨，搅拌轴与罐体连接，并设于罐体的空腔内；空气装置包括与罐体底部连接的进气管和与罐体顶部连接的出气管，进气管连接有空气过滤器及空气除菌过滤器；压力控制装置用于自动在线检测及控制罐体的压力；温度控制装置由模糊PID智能控制器、电加热及温度电极组成，电加热及温度电极与罐体连接，分别用于为罐体加热及检测罐体温度，模糊PID智能控制器与电加热及温度电极连接，用于监控罐体温度；湿度控制和补水装置包括二级过滤器及补水管路，二级过滤器通过补水管路与罐体连接；测控装置与搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、PH电极连接，用于监测并显示温度、湿度、压力、搅拌转速、空气流量、pH及补水量的参数值。
进一步地，该系统还包括进出料装置，进出料装置包括物料车、加料漏斗及粉碎装置，加料漏斗与进料口连接，物料车及粉碎装置设置与加料漏斗的前端。
进一步地，该系统还包括用于为罐体消毒的消毒装置，消毒装置包括蒸汽机及与蒸汽机连接的金属软管。
进一步地，该系统还包括可移动管架，罐体及搅拌装置安装于可移动管架上。
进一步地，罐体设有排气处理器，排气处理器连接有尾气收集袋。
进一步地，罐体上设有玻璃观察视镜。
进一步地，罐体顶部设有喷嘴。
进一步地，搅拌桨包括第一搅拌桨组及第二搅拌桨组，第一搅拌桨组及第二搅拌桨组分别设于搅拌轴的两端，第一搅拌桨组及第二搅拌桨组均由两个相互垂直的工字型搅拌桨组成，工字型搅拌桨包括第一搅拌叶及第二搅拌叶，第一搅拌叶与第二搅拌叶的截面交错设置，第一搅拌叶由两块矩形板阶梯状连接固定，第二搅拌叶为耙齿结构。
进一步地，搅拌轴和搅拌桨的材质采用316L不锈钢。
进一步地，空气系统还包括检测及控制空气流量及出气流量的流量监控装置。
借由上述方案，通过微生物固体废物处理系统，可为植物不可食生物量、餐厨垃圾和乘员粪便等生物可降解固体废物的微生物处理提供场所；可为开展微生物处理废物技术方法与工艺流程、探讨微生物处理废物中的物质动态变化规律等科学实验提供保障条件；具有自动监控酸碱度、温度、压力、进出口气体流量(瞬时和累积)等功能，能在无人值守下自动连续工作，能自动调节平台工作状态，自动完成实验数据的采集、处理、存储和动态显示；具备可扩展性，有足够的灵活性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明一种微生物固体废物处理系统的结构示意图；
图2是本发明一种微生物固体废物处理系统罐体的安装侧视图；
图3是本发明一种微生物固体废物处理系统罐体及搅拌装置的安装示意图；
图4是本发明一种微生物固体废物处理系统搅拌桨的结构示意图；
图5是本发明一种微生物固体废物处理系统的处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1至图4所示，本实施例提供一种微生物固体废物处理系统，包括罐体10及与罐体10连接的搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、测控装置70；罐体10为转轴式卧式罐体，包括罐盖，罐盖设有接种口11、进料口、取样口及液体进出口(作为冷凝水或渗滤液排放或收集口)，罐体内设有PH电极12；搅拌装置由电机21、搅拌轴22及搅拌桨组成，电机21与搅拌轴22连接，搅拌轴22上固定连接有搅拌桨，搅拌轴22与罐体10连接，并设于罐体10的空腔内；空气装置包括与罐体底部连接的进气管31和与罐体顶部连接的出气管32，进气管31连接有空气过滤器及空气除菌过滤器；压力控制装置用于自动在线检测及控制罐体10的压力；温度控制装置由模糊PID智能控制器、电加热及温度电极51组成，电加热及温度电极51与罐体10连接，分别用于为罐体加热及检测罐体温度，模糊PID智能控制器与电加热及温度电极51连接，用于监控罐体温度；湿度控制和补水装置包括二级过滤器及补水管路，二级过滤器通过补水管路与罐体连接；测控装置70与搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、PH电极12连接，用于监测并显示温度、湿度、压力、搅拌转速、空气流量、pH及补水量的参数值。
本实施例中的罐体采用优质不锈钢，带外夹套，特制安全通气阀，有效容积为50L，设计压力0.3Mpa，工作压力为0.01～0.2Mpa，罐体内外镜面抛光，抛光精度为Ra0.4。固体接种口与手孔共用，附属配套设施包括无菌取样针，不锈钢加料车。搅拌装置的电机由交流马达及减速机组成，可定时正反方向运转，实现物料的径向混合，又可轴向混合，同时又可设定搅拌时间间隔和动作时间，转速范围可调，确保物料混合均匀，转速自动控制，在线检测。压力控制装置能自动控制罐体压力范围为0～0.5Mpa，罐体压力能在线检测。温度控制装置控制指标为(冷却水+5℃)～65.0℃±0.2℃，测量范围为0～150℃，且都是自动控制及在线检测。湿度控制和补水装置根据反应罐内物料含水率，可自动调节，也可手动补水，湿度控制范围为30％～100％RH，进水需经二级过滤器净化处理，全雾化补水。测控装置控制参数有罐体温度(+5℃～65℃±0.2℃，分辨率为0.1℃)、湿度(30％～100％)、压力(0～0.2Mpa)、搅拌转速(0～99±1rpm/min)、空气流量(0～6m3/h)、pH(0.00～14.00±0.01)，控制方式分为手动、自动、顺序、上位机控制，具有数据处理功能、超限报警功能、参数校正功能、自我保护功能、自动连续工作功能。测控装置具有自我保护功能，可设置密码，其他人无法修改发酵参数，且控制器不因断电而丢失参数的设定值。测控装置具有自动连续工作功能，自动调节平台工作状态，自动完成实验数据的采集、处理、存储和动态显示等。进出料装置，其物料能分为自动和手动两种方式进出料。
在本实施例中，该系统还包括进出料装置，进出料装置包括物料车81、加料漏斗及粉碎装置，加料漏斗与进料口连接，物料车81及粉碎装置设置与加料漏斗的前端。前端粉碎装置，可对植物秸秆进行粉碎，破碎后最大粒径小于2mm。
在本实施例中，该系统还包括用于为罐体消毒的，消毒装置包括蒸汽机及与蒸汽机连接的金属软管。消毒方式可以达到罐体全方位灭菌，无死角灭菌。
在本实施例中，该系统还包括可移动管架100，罐体10及搅拌装置安装于可移动管架上，方便移动。
在本实施例中，罐体10设有排气处理器13，排气处理器13连接有尾气收集袋14。
在本实施例中，罐体10上设有玻璃观察视镜，便于观察罐体内部情况。
在本实施例中，罐体顶部设有喷嘴15。
在本实施例中，搅拌桨包括第一搅拌桨组23及第二搅拌桨组24，第一搅拌桨组23及第二搅拌桨组24分别设于搅拌轴22的两端，第一搅拌桨组23及第二搅拌桨组24均由两个相互垂直的工字型搅拌桨组成，工字型搅拌桨包括第一搅拌叶25及第二搅拌叶26，第一搅拌叶25与第二搅拌叶26的截面交错设置，第一搅拌叶25由两块矩形板阶梯状连接固定，第二搅拌叶26为耙齿结构。
在本实施例中，搅拌轴22和搅拌桨的材质采用316L不锈钢，搅拌轴运转时能使无菌空气与物料混合均匀。
在本实施例中，空气系统还包括检测及控制空气流量及出气流量的流量监控装置。其进罐空气流量和出气流量都能测量和控制其瞬时和累积流量，进气过滤器(空气过滤器33)精度不低于0.22μm。
本实施例提供的微生物固体废物处理系统，罐体设有接种口、进料口、取样口，在进料口处放置物料车，可方便加入物料到罐体。在接种口处可以接种实验所需菌种。在准备完毕物料和菌种后，在测控系统箱上调节空气系统、压力系统、温度控制系统、湿度控制系统，以满足实验所需条件。搅拌装置在电机的作用下，可定时正反方向运转，搅拌轴和搅拌桨在搅拌物料时能使无菌空气与物料混合均匀。根据现场实验，测控系统参数可自行调节，同时可在线检测并记录温度、湿度、压力、搅拌转速、空气流量、pH、补水量等参数，以此达到固体废物高效降解。
参图5所示，经粉碎装置82粉碎的物料通过进料装置83输送至罐体10，由出料装置84出料，空气经空压机33或高压气瓶，进入空气过滤器34进行过滤在经进气流量监控装置35后由进气管进入罐体10内，出气经除湿器36进行除湿后经出气流量监控装置37后由气体采集及在线监测装置38进行气体采集及在线监测。罐体10通过压力控制装置40在线监控罐体内的压力，通过湿度控制和补水装置60进行湿度及补水监控，通过搅拌装置20进行物料的搅拌，通过液体进出口16进行废液收集，通过测控装置70进行罐体内对参数监控，通过消毒装置90对罐体进行蒸汽灭菌消毒。
本发明提供了一种适用于受控生态生保系统中微生物固体废物处理实验的微生物固体废物处理系统，具有如下有益效果：
1)箱体具有移动性，底部带有轱辘，在平地可自由推动，停稳后具有阻止移动机构；
2)所用材料防腐防锈，没有异味散发；
3)具有专门的接地保护导线，峰值功耗不大于3.0kW；
4)可连续工作时间不低于5个月，故障排除时间不超过6个小时；
5)具有可操作性和维修性，方便日常操作和系统维修，系统由预留接口，具备可扩展性，有足够的灵活性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种微生物固体废物处理系统，其特征在于，包括罐体及与所述罐体连接的搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、测控装置；
所述罐体为转轴式卧式罐体，包括罐盖，所述罐盖设有接种口、进料口、取样口及液体进出口，所述罐体内设有pH电极；
所述搅拌装置由电机、搅拌轴及搅拌桨组成，所述电机与所述搅拌轴连接，所述搅拌轴上固定连接有所述搅拌桨，所述搅拌轴与所述罐体连接，并设于所述罐体的空腔内；
所述空气装置包括与所述罐体底部连接的进气管和与所述罐体顶部连接的出气管，所述进气管连接有空气过滤器及空气除菌过滤器；
所述压力控制装置用于自动在线检测及控制所述罐体的压力；
所述温度控制装置由模糊PID智能控制器、电加热及温度电极组成，所述电加热及温度电极与所述罐体连接，分别用于为罐体加热及检测罐体温度，所述模糊PID智能控制器与所述电加热及温度电极连接，用于监控罐体温度；
所述湿度控制和补水装置包括二级过滤器及补水管路，所述二级过滤器通过所述补水管路与所述罐体连接；
所述测控装置与所述搅拌装置、空气装置、压力控制装置、温度控制装置、湿度控制和补水装置、pH电极连接，用于监测并显示温度、湿度、压力、搅拌转速、空气流量、pH及补水量的参数值；
所述微生物固体废物处理系统还包括进出料装置，所述进出料装置包括物料车、加料漏斗及粉碎装置，所述加料漏斗与所述进料口连接，所述物料车及粉碎装置设置于所述加料漏斗的前端；
所述微生物固体废物处理系统还包括用于为所述罐体消毒的消毒装置，所述消毒装置包括蒸汽机及与所述蒸汽机连接的金属软管；
所述微生物固体废物处理系统还包括可移动管架，所述罐体及搅拌装置安装于所述可移动管架上；
所述罐体设有排气处理器，所述排气处理器连接有尾气收集袋；
所述空气装置还包括检测及控制进气流量及出气流量的流量监控装置；
所述罐体上设有玻璃观察视镜，用以观察罐体内部情况；
所述搅拌桨包括第一搅拌桨组及第二搅拌桨组，所述第一搅拌桨组及第二搅拌桨组分别设于所述搅拌轴的两端，所述第一搅拌桨组及第二搅拌桨组均由两个相互垂直的工字型搅拌桨组成，所述工字型搅拌桨包括第一搅拌叶及第二搅拌叶，所述第一搅拌叶与第二搅拌叶的截面交错设置，所述第一搅拌叶由两块矩形板阶梯状连接固定，所述第二搅拌叶为耙齿结构；
所述微生物固体废物处理系统的工作过程包括：
经粉碎装置粉碎的物料通过进料装置输送至罐体，由出料装置出料，空气经空压机或高压气瓶，进入空气过滤器进行过滤再经进气流量监控装置后由进气管进入罐体内，出气经除湿器进行除湿后经出气流量监控装置后由气体采集及在线监测装置进行气体采集及在线监测，罐体通过压力控制装置在线监控罐体内的压力，通过湿度控制和补水装置进行湿度及补水监控，通过搅拌装置进行物料的搅拌，通过液体进出口进行废液收集，通过测控装置进行罐体内参数监控，通过消毒装置对罐体进行蒸汽灭菌消毒。
2.根据权利要求1所述的一种微生物固体废物处理系统，其特征在于，所述罐体顶部设有喷嘴。
3.根据权利要求1所述的一种微生物固体废物处理系统，其特征在于，所述搅拌轴和搅拌桨的材质采用316L不锈钢。
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