CN110590425A - 一种有氧堆肥反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质技术领域，且公开了一种有氧堆肥反应装置，解决了目前实验室内不便研究有氧堆肥的反应机理以及优化其运行参数的问题，其包括氧气瓶，所述氧气瓶上端安装有压力阀，氧气瓶一侧连接有浮子流量计，本发明，可以实时在线测量有氧堆肥过程中的氧气消耗量；通过氨气传感器可以实时测量反应器内氨气浓度，评估氮元素流失率；通过温度传感器可以实时测量有氧堆肥过程中的温度变化；本发明通过上述结构设置，可用于实验室研究各类有机固体废弃物有氧堆肥的机理和参数优化，可以测量有氧堆肥过程中的耗氧量以及监测堆肥过程中的温度变化、氨气释放量等，操作简单，使用方便，反应装置模块化设计，易于更换部件。

Description

一种有氧堆肥反应装置

技术领域

本发明属于生物质技术领域，具体为一种有氧堆肥反应装置。

背景技术

随着人类社会的快速发展，各类有机固体废弃物不断增多，如农业秸秆、禽畜粪便、城市餐厨垃圾、园林垃圾等，已经严重影响到社会的可持续发展，利用微生物对有机固体废弃物进行降解，通过堆肥的方式，可以将这些污染物转化成肥料，既去除了污染物，又获得了肥料资源，可谓一举两得，堆肥一般分为有氧堆肥和厌氧堆肥，其中厌氧堆肥会产生异味，且反应周期较长，实际应用较少，有氧堆肥是指在氧气充分条件下，好氧菌对有机废弃物进行吸收、氧化以及分解的过程，好氧堆肥过程中产生的高温可以最大限度的杀灭病原菌，降解速率快，产生异味少，是目前主流的堆肥方式。

目前有氧堆肥在实际生产中运用较多，但是在实验室小试层面，精细化研究有氧堆肥的反应机理以及优化其运行参数，还需要进一步深化研究，相对应地，也缺乏相关有氧堆肥反应装置，因此，提供新型的实验室有氧堆肥反应装置，具有重要的意义。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种有氧堆肥反应装置，有效地解决了目前实验室内不便研究有氧堆肥的反应机理以及优化其运行参数的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有氧堆肥反应装置，包括氧气瓶，所述氧气瓶上端安装有压力阀，氧气瓶一侧连接有浮子流量计，浮子流量计一端连接有浮子流量计进气口，浮子流量计进气口通过气管与压力阀连接，浮子流量计另一端连接有浮子流量计出气口，浮子流量计一端连接有气排，气排两端分别连接有气排进气口和气排出气口，气排进气口通过气管与浮子流量计出气口连接，气排上端连接有分气口，气排一侧连接有旁路瓶，旁路瓶上端连接有螺纹盖，螺纹盖上端嵌设有稳压棒，稳压棒上端连接有稳压棒进气口，稳压棒进气口通过气管与气排出气口连接，稳压棒下部一侧开设有气孔，螺纹盖上端一侧开设有旁路瓶出气口，气排一侧连接有氧气测量仪，氧气测量仪上端分别连接有氧气测量仪进气口和氧气测量仪出气口，氧气测量仪进气口通过气管与分气口连接，氧气测量仪一侧连接有恒温水浴磁力搅拌器，恒温水浴磁力搅拌器内部连接有反应器，反应器上端连接有法兰面板，法兰面板上端一侧连接有反应器进气口，法兰面板上端远离反应器进气口一侧连接有反应器出气口，反应器进气口通过气管与氧气测量仪出气口连接，法兰面板上端分别插接有氨气传感器、温度传感器和压力传感器，反应器内部连接有反应室，反应室包括下搁板、钢棒、上搁板和滤网，下搁板上端通过三根钢棒连接有上搁板，三根钢棒外部环绕连接有滤网，反应室上端连接有烧杯，反应室下方连接有磁力搅拌子。

优选的，所述螺纹盖上端中部开设有通孔，稳压棒位于通孔内，稳压棒与通孔接触端嵌设有连接圈。

优选的，所述旁路瓶上端外壁开设有便于和螺纹盖配合连接的外螺纹。

优选的，所述反应器进气口上端连接有反应器进气阀，反应器出气口上端连接有反应器出气阀。

优选的，所述下搁板上端和上搁板下端对应三根钢棒上下两端均开设有连接孔。

优选的，所述法兰面板与反应器连接端连接有密封圈。

优选的，所述旁路瓶内部注入水源高度高于气孔高度2cm。。

优选的，所述烧杯内部加入氢氧化钠溶液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）、本发明，可以实时在线测量有氧堆肥过程中的氧气消耗量；

（2）、通过氨气传感器可以实时测量反应器内氨气浓度，评估氮元素流失率；

（3）、通过温度传感器可以实时测量有氧堆肥过程中的温度变化；

（4）、本发明通过上述结构设置，可用于实验室研究各类有机固体废弃物有氧堆肥的机理和参数优化，可以测量有氧堆肥过程中的耗氧量以及监测堆肥过程中的温度变化、氨气释放量等，操作简单，使用方便，反应装置模块化设计，易于更换部件。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明反应室的结构示意图；

图中：1、氧气瓶；2、压力阀；3、浮子流量计；4、浮子流量计进气口；5、气管；6、浮子流量计出气口；7、气排；8、气排进气口；9、气排出气口；10、分气口；11、旁路瓶；12、螺纹盖；13、稳压棒；14、稳压棒进气口；15、气孔；16、旁路瓶出气口；17、氧气测量仪；18、氧气测量仪进气口；19、氧气测量仪出气口；20、恒温水浴磁力搅拌器；21、反应器；22、法兰面板；23、反应器进气口；24、反应器出气口；25、氨气传感器；26、温度传感器；27、压力传感器；28、反应室；29、下搁板；30、钢棒；31、上搁板；32、滤网；33、烧杯；34、磁力搅拌子；35、反应器进气阀；36、反应器出气阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，由图1和图2给出，本发明包括氧气瓶1，氧气瓶1上端安装有压力阀2，氧气瓶1一侧连接有浮子流量计3，浮子流量计3一端连接有浮子流量计进气口4，浮子流量计进气口4通过气管5与压力阀2连接，浮子流量计3另一端连接有浮子流量计出气口6，浮子流量计3一端连接有气排7，气排7两端分别连接有气排进气口8和气排出气口9，气排进气口8通过气管5与浮子流量计出气口6连接，气排7上端连接有分气口10，气排7一侧连接有旁路瓶11，旁路瓶11上端连接有螺纹盖12，螺纹盖12上端嵌设有稳压棒13，稳压棒13上端连接有稳压棒进气口14，稳压棒进气口14通过气管5与气排出气口9连接，稳压棒13下部一侧开设有气孔15，螺纹盖12上端一侧开设有旁路瓶出气口16，气排7一侧连接有氧气测量仪17，氧气测量仪17上端分别连接有氧气测量仪进气口18和氧气测量仪出气口19，氧气测量仪进气口18通过气管5与分气口10连接，氧气测量仪17一侧连接有恒温水浴磁力搅拌器20，恒温水浴磁力搅拌器20内部连接有反应器21，反应器21上端连接有法兰面板22，法兰面板22上端一侧连接有反应器进气口23，法兰面板22上端远离反应器进气口23一侧连接有反应器出气口24，反应器进气口23通过气管5与氧气测量仪出气口19连接，法兰面板22上端分别插接有氨气传感器25、温度传感器26和压力传感器27，反应器21内部连接有反应室28，反应室28包括下搁板29、钢棒30、上搁板31和滤网32，下搁板29上端通过三根钢棒30连接有上搁板31，三根钢棒30外部环绕连接有滤网32，反应室28上端连接有烧杯33，反应室28下方连接有磁力搅拌子34。

实施例二，在实施例一的基础上，螺纹盖12上端中部开设有通孔，稳压棒13位于通孔内，稳压棒13与通孔接触端嵌设有连接圈，便于将稳压棒13插接于螺纹盖12上。

实施例三，在实施例一的基础上，旁路瓶11上端外壁开设有便于和螺纹盖12配合连接的外螺纹。

实施例四，在实施例一的基础上，反应器进气口23上端连接有反应器进气阀35，反应器出气口24上端连接有反应器出气阀36，通过反应器进气阀35和反应器出气阀36的设置，便于对反应器21内部压力进行控制。

实施例五，在实施例一的基础上，下搁板29上端和上搁板31下端对应三根钢棒30上下两端均开设有连接孔，方便三根钢棒30插入连接孔将下搁板29和上搁板31连接。

实施例六，在实施例一的基础上，法兰面板22与反应器21连接端连接有密封圈，便于保证反应器21密封性，方便检测内部压力变化。

实施例七，在实施例一的基础上，旁路瓶11内部注入水源高度高于气孔15高度2cm，方便利用水的液位差形成一定的压力，对气排7内的氧气起到稳压的作用。

实施例八，在实施例一的基础上，烧杯33内部加入氢氧化钠溶液，方便吸收反应产生的二氧化碳气体，使得反应器21内部呈现负压状态。

工作原理：在使用时，将有机固体废弃物，比如牛粪与玉米秸秆的混合物，经过调节碳氮比和水分后，放置于下搁板29上面，将钢棒30穿透上搁板31和下搁板29上的连接孔，滤网32环绕固定在钢棒30内圈，构成物料堆肥反应室28，保证牛粪与玉米秸秆的混合物固定在堆肥反应室28内，再将法兰面板22通过链夹拧紧橡胶圈密封整个反应器21，将温度传感器26的探头插入物料内监测堆肥过程的温度，将氨气传感器25的探头置于反应器21顶空，监测堆肥过程中氨气的浓度，将压力传感器27的探头置于反应器21顶空，监测堆肥过程中反应器21内部压力的变化，氧气瓶1内的氧气通过气管5进入气排7，再进入旁路瓶11，旁路瓶11内加入一定量的水，使得水的液位高度比气孔15的位置高1-2cm，利用水的液位差形成一定的压力，对气排7内的氧气起到稳压的作用，气排7上的分气口10与氧气测量仪17连接，氧气测量仪17与反应器进气口23连接，反应器出气口24关闭，正常情况下，氧气瓶1内的氧气从气排7的气排进气口8进入，并从气排出气口9进入旁路瓶11内，最终从旁路瓶出气口16释放，如果反应器21内的物料需要氧气时，则氧气从气排7上的分气口10进入氧气测量仪17，再进入反应器21内，反应器21内的物料进行有氧堆肥会产生二氧化碳气体，反应器21内上搁板31上放置有烧杯33，烧杯33内提前加入碱性化学试剂比如氢氧化钠溶液，可以吸收有氧堆肥产生的二氧化碳气体，使得反应器21内呈现负压，驱动氧气从气排7上的分气口10不断进入氧气测量仪17再进入反应器21内，氧气消耗量可以通过氧气测量仪17进行测量，如果反应器21内的物料不需要氧气，则不会产生二氧化碳气体，也不会形成负压，氧气不会进入反应器21内，直接从旁路瓶出气口16释放掉。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种有氧堆肥反应装置，包括氧气瓶（1），其特征在于：所述氧气瓶（1）上端安装有压力阀（2），氧气瓶（1）一侧连接有浮子流量计（3），浮子流量计（3）一端连接有浮子流量计进气口（4），浮子流量计进气口（4）通过气管（5）与压力阀（2）连接，浮子流量计（3）另一端连接有浮子流量计出气口（6），浮子流量计（3）一端连接有气排（7），气排（7）两端分别连接有气排进气口（8）和气排出气口（9），气排进气口（8）通过气管（5）与浮子流量计出气口（6）连接，气排（7）上端连接有分气口（10），气排（7）一侧连接有旁路瓶（11），旁路瓶（11）上端连接有螺纹盖（12），螺纹盖（12）上端嵌设有稳压棒（13），稳压棒（13）上端连接有稳压棒进气口（14），稳压棒进气口（14）通过气管（5）与气排出气口（9）连接，稳压棒（13）下部一侧开设有气孔（15），螺纹盖（12）上端一侧开设有旁路瓶出气口（16），气排（7）一侧连接有氧气测量仪（17），氧气测量仪（17）上端分别连接有氧气测量仪进气口（18）和氧气测量仪出气口（19），氧气测量仪进气口（18）通过气管（5）与分气口（10）连接，氧气测量仪（17）一侧连接有恒温水浴磁力搅拌器（20），恒温水浴磁力搅拌器（20）内部连接有反应器（21），反应器（21）上端连接有法兰面板（22），法兰面板（22）上端一侧连接有反应器进气口（23），法兰面板（22）上端远离反应器进气口（23）一侧连接有反应器出气口（24），反应器进气口（23）通过气管（5）与氧气测量仪出气口（19）连接，法兰面板（22）上端分别插接有氨气传感器（25）、温度传感器（26）和压力传感器（27），反应器（21）内部连接有反应室（28），反应室（28）包括下搁板（29）、钢棒（30）、上搁板（31）和滤网（32），下搁板（29）上端通过三根钢棒（30）连接有上搁板（31），三根钢棒（30）外部环绕连接有滤网（32），反应室（28）上端连接有烧杯（33），反应室（28）下方连接有磁力搅拌子（34）。

2.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述螺纹盖（12）上端中部开设有通孔，稳压棒（13）位于通孔内，稳压棒（13）与通孔接触端嵌设有连接圈。

3.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述旁路瓶（11）上端外壁开设有便于和螺纹盖（12）配合连接的外螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述反应器进气口（23）上端连接有反应器进气阀（35），反应器出气口（24）上端连接有反应器出气阀（36）。

5.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述下搁板（29）上端和上搁板（31）下端对应三根钢棒（30）上下两端均开设有连接孔。

6.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述法兰面板（22）与反应器（21）连接端连接有密封圈。

7.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述旁路瓶（11）内部注入水源高度高于气孔（15）高度2cm。

8.根据权利要求1所述的一种有氧堆肥反应装置，其特征在于：所述烧杯（33）内部加入氢氧化钠溶液。