CN114107031A - 一种功能性植物碳源的制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功能性植物碳源的制备装置及制备方法，包括依序设置的铡切式粉碎机、脱蜡装置、烘干机、锤片式粉碎机、原料罐、发酵罐、提质罐、过滤器、植物碳源原液贮罐以及灌装平台，脱蜡装置包括脱蜡箱，设于脱蜡箱顶部的箱盖，设于箱盖底部的秸秆拨料部件以及多个灯管，设于脱蜡箱内壁底部的加热器，设于脱蜡箱内的沥水板，以及对称设于脱蜡箱两侧的驱动部件；原料罐进料端设有控流进液部件，原料罐排料端通过管道连通发酵罐；发酵罐侧壁底部设有水冷降温部件，发酵罐底部设有控温供氧部件，发酵罐排料端通过管道连通提质罐；提质罐顶部设有执行端延伸至提质罐内的搅拌供氧装置。本发明是一种便于碳源绿色环保生产的制备装置及制备方法。
Description
技术领域
本发明主要涉及污水处理的技术领域，具体为一种功能性植物碳源的制备装置及制备方法。
背景技术
目前国内污水处理厂反硝化一般采用快速碳源、慢速碳源和细胞物质，这些传统碳源在实际应用中反硝化效率低且不稳定。
根据申请号为CN202120040102.1的专利文献所提供的一种复配植物碳源ZTFN-1的制备装置可知，该产品包括原料供给系统、配比浓度制备罐和贮存及投加罐，所述配比浓度制备罐的顶部外壁设置有电机，且电机的输出轴通过联轴器连接有转杆，所述转杆的外壁两侧均焊接有搅拌杆，且搅拌杆为波浪形的结构，所述搅拌杆的一侧外壁开设有开槽，且搅拌杆的外壁两侧焊接有等距离分布的破碎块，所述破碎块为大小结构各不相同的结构，所述配比浓度制备罐的内壁设置有过滤板，且配比浓度制备罐的底部内壁设置有加热器。该产品能够替代传统碳源，反硝化效率比传统碳源高；无需额外的防爆防毒防燃存储空间。
上述专利中的产品能够替代传统碳源，反硝化效率比传统碳源高；无需额外的防爆防毒防燃存储空间，但不便于碳源的绿色环保生产。
发明内容
本发明主要提供了一种功能性植物碳源的制备装置及制备方法，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种功能性植物碳源的制备装置,包括依序设置的铡切式粉碎机、脱蜡装置、烘干机、锤片式粉碎机、原料罐、发酵罐、提质罐、过滤器、植物碳源原液贮罐以及灌装平台，所述脱蜡装置包括脱蜡箱，设于所述脱蜡箱顶部的箱盖，设于所述脱蜡箱侧壁且用于驱动箱盖升降的驱动缸，设于所述箱盖底部的秸秆拨料部件以及多个灯管，设于所述脱蜡箱内壁底部的加热器，设于所述脱蜡箱内的沥水板，以及对称设于所述脱蜡箱两侧且用于驱动沥水板升降的驱动部件；
所述原料罐进料端设有控流进液部件，所述原料罐顶部设有执行端延伸至原料罐内的第一搅拌机，所述原料罐排料端通过管道连通所述发酵罐；
所述发酵罐顶部设有执行端延伸至发酵罐内的第二搅拌机，所述发酵罐侧壁底部设有水冷降温部件，所述发酵罐底部设有控温供氧部件，所述发酵罐排料端通过管道连通提质罐；
所述提质罐顶部设有执行端延伸至提质罐内的搅拌供氧装置。
优选的，所述秸秆拨料部件包括对称设于所述箱盖底部的直线导轨，以及两端分别通过竖板连接直线导轨执行端的L形拨料板。在本优选的实施例中，通过秸秆拨料部件便于拨动水稻秸秆，以便于水稻秸秆的均匀脱蜡。
优选的，所述驱动部件包括连通所述脱蜡箱侧壁的定位盒，设于所述定位盒顶部的驱动电机，以及设于所述驱动电机执行端且丝母连接沥水板的丝杆。在本优选的实施例中，通过驱动部件便于带动沥水板升降，以便于水稻秸秆的整体移出。
优选的，所述控流进液部件包括一端连通所述原料罐侧壁的进料管，竖直设置且底端连通所述进料管外壁的漏斗管，设于所述漏斗管顶部的支撑架，设于所述支撑架底部的物料压块、顶部且用于驱动物料压块升降的伸缩缸，设于地面上且通过管道连通进料管远离所述原料罐一端的存液箱，设于所述存液箱外壁的增压泵以及水源管，以及设于所述水源管外壁的流量传感器。在本优选的实施例中，通过控流进液部件便于根据粉碎水稻秸秆量量取对应的水量，且便于利用水流将粉碎后的水稻秸秆移入原料罐。
优选的，所述水冷降温部件包括穿设于所述发酵罐侧壁的多个工字形导热板，设于所述发酵罐外壁且罩设于所述工字形导热板外壁的外罩板，以及连通所述外罩板的冷却进液管以及冷却出液管。在本优选的实施例中，通过水冷降温部件便于发酵后对发酵罐进行降温。
优选的，所述控温供氧部件包括一端连通所述发酵罐底部的无菌供氧管，依序设于所述无菌供氧管外壁的电控阀以及保温罩管，设于所述保温罩管内且套设于所述无菌供氧管外壁的螺旋加热管，以及设于所述无菌供氧管内壁且位于所述保温罩管内的温度传感器。在本优选的实施例中，通过控温供氧部件便于向发酵罐内供入合适温度的无菌氧气。
优选的，所述搅拌供氧装置包括设于所述提质罐顶部的定位架，侧壁转动连接定位架且底端延伸至提质罐内的轴管，一端连通所述轴管侧壁且位于所述提质罐内的多个供氧搅拌杆，以及设于所述定位架顶部且罩设于所述轴管外部的供气管。在本优选的实施例中，通过搅拌供氧装置便于对提质罐内物料进行搅拌的同时便于供入微量的氧气。
优选的，所述提质罐上表面设有用于驱动轴管转动的传动部件，所述传动部件包括套设于所述轴管外壁的齿轮盘，设于所述提质罐上表面的步进电机，以及设于所述步进电机执行端且啮合所述齿轮盘的驱动齿盘。在本优选的实施例中，通过传动部件便于驱动轴管转动。
根据以上的一种功能性植物碳源的制备装置的技术方案，还将提供一种功能性植物碳源的制备装置的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、分切，利用铡切式粉碎机将水稻秸秆铡切成长度为一百毫米的水稻短秸秆；
步骤二、脱蜡，利用脱蜡装置脱去分切好的水稻短秸秆表面上的蜡质层；
步骤三、烘干，利用烘干机对脱蜡的水稻短秸秆进行烘干处理；
步骤四、粉碎，将烘干后的水稻短秸秆送入锤片式粉碎机，锤片式粉碎机对烘干后的水稻短秸秆进行粉碎；
步骤五、预发酵，将粉碎的水稻秸秆称重后通过控流进液部件加入原料罐，控流进液部件向原料罐内加入与粉碎的水稻秸秆重量成比例的水，第一搅拌机进行搅拌，混合单位时间后物料移入发酵罐；
步骤六、发酵，向发酵罐内加入生物腐植酸以及酵素菌剂并进行搅拌，通过控温供氧部件向发酵罐内供入无菌氧气，发酵单位时间后利用水冷降温部件对发酵罐进行降温并在降温完成后将物料移入提质罐；
步骤七、提质，利用搅拌供氧装置进行搅拌以及供氧，以实现亚厌氧发酵，并在发酵完成后加入植物碳源提质剂以及碱液，厌氧发酵单位时间后停止搅拌，待物料沉淀后，沉淀上清液即为植物碳植原溶液；
步骤八、后处理，提质罐内植物碳植原溶液排入过滤器并经过滤器过滤后进入植物碳源原液贮罐进行存储，所述过滤器包括外壳罐，以及自上而下依序设于所述外壳罐内的滤板、承托层以及过滤层，所述承托层为二至四毫米粒径石英砂，厚度为两百毫米，所述过滤层为果壳类滤料，粒径为零点九五至一点三五毫米，厚度为一千五百毫米。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中的制备装置及制备方法利用水稻秸秆为原材料制备植物碳源绿色环保，且制备过程耗能低；
通过秸秆拨料部件便于拨动水稻秸秆，以便于水稻秸秆的均匀脱蜡，通过驱动部件便于带动沥水板升降，以便于水稻秸秆的整体移出，通过控流进液部件便于根据粉碎水稻秸秆量量取对应的水量，且便于利用水流将粉碎后的水稻秸秆移入原料罐，通过水冷降温部件便于发酵后对发酵罐进行降温，通过控温供氧部件便于向发酵罐内供入合适温度的无菌氧气，通过搅拌供氧装置便于对提质罐内物料进行搅拌的同时便于供入微量的氧气，通过传动部件便于驱动轴管转动。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1为本发明的原料罐、发酵罐以及提质罐结构轴测图；
图2为本发明的脱蜡装置结构轴测图；
图3为本发明的脱蜡装置结构爆炸图；
图4为本发明的原料罐、发酵罐以及提质罐结构爆炸图；
图5为本发明的原料罐、发酵罐以及提质罐结构俯视图；
图6为本发明的原料罐、发酵罐以及提质罐结构剖视图；
图7为本发明的驱动部件结构剖视图；
图8为本发明的脱蜡装置结构剖视图。
附图说明：10、脱蜡装置；11、脱蜡箱；12、箱盖；13、驱动缸；14、秸秆拨料部件；141、直线导轨；142、L形拨料板；15、灯管；16、加热器；17、沥水板；18、驱动部件；181、定位盒；182、驱动电机；183、丝杆；20、原料罐；21、控流进液部件；211、进料管；212、漏斗管；213、支撑架；214、物料压块；215、伸缩缸；216、存液箱；217、增压泵；218、水源管；219、流量传感器；22、第一搅拌机；30、发酵罐；31、水冷降温部件；311、工字形导热板；312、外罩板；313、冷却进液管；314、冷却出液管；32、控温供氧部件；321、无菌供氧管；322、电控阀；323、保温罩管；324、螺旋加热管；325、温度传感器；40、提质罐；50、搅拌供氧装置；51、定位架；52、轴管；53、供氧搅拌杆；54、供气管；55、传动部件；551、齿轮盘；552、步进电机；553、驱动齿盘。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请着重参照附图2、3、7、8所示，在本发明一优选实施例中，一种功能性植物碳源的制备装置,包括依序设置的铡切式粉碎机、脱蜡装置10、烘干机、锤片式粉碎机、原料罐20、发酵罐30、提质罐40、过滤器、植物碳源原液贮罐以及灌装平台，所述脱蜡装置10包括脱蜡箱11，设于所述脱蜡箱11顶部的箱盖12，设于所述脱蜡箱11侧壁且用于驱动箱盖12升降的驱动缸13，设于所述箱盖12底部的秸秆拨料部件14以及多个灯管15，设于所述脱蜡箱11内壁底部的加热器16，设于所述脱蜡箱11内的沥水板17，以及对称设于所述脱蜡箱11两侧且用于驱动沥水板17升降的驱动部件18；所述秸秆拨料部件14包括对称设于所述箱盖12底部的直线导轨141，以及两端分别通过竖板连接直线导轨141执行端的L形拨料板142，所述驱动部件18包括连通所述脱蜡箱11侧壁的定位盒181，设于所述定位盒181顶部的驱动电机182，以及设于所述驱动电机182执行端且丝母连接沥水板17的丝杆183。
需要说明的是，在本实施例中，制备时，先利用铡切式粉碎机将水稻秸秆铡切成长度为一百毫米的水稻短秸秆，再利用脱蜡装置10脱去分切好的水稻短秸秆表面上的蜡质层，脱蜡后的水稻短秸秆进入烘干机内，烘干温度为八十至八十五摄氏度，烘干时间为三十分钟，烘干后的水稻短秸秆送入锤片式粉碎机，由进料口喂入粉碎室，在锤片高速旋转打击作用下使秸秆得到一定程度的粉碎，同时，物料以较高速度被抛向固定在粉碎室内的齿板和筛片上，在齿板的碰撞和筛片的搓擦双重作用下得到进一步粉碎，秸秆粉碎在粉碎室内可重复进行，直到物料可以通过筛孔为止，水稻短秸秆经粉碎后的粒径为一至二毫米；
进一步的，脱蜡时，通过驱动缸13上移箱盖12，向脱蜡箱11内加入水稻短秸秆以及水，关闭箱盖12，开启加热器16以及灯管15，控制水温三十五至八十摄氏度，浸泡六至七小时，在上述光照和温度的作用下脱除水稻秸秆上的蜡质层；
进一步的，脱蜡时，直线导轨141带动L形拨料板142移动，以对水稻秸秆进行拨动，以便于水稻秸秆的均匀受热以及光照；
进一步的，脱蜡完成后，箱盖12上移，驱动电机182执行端带动丝杆183转动，丝杆183带动沥水板17上移，沥水板17将水稻秸秆移出脱蜡箱11。
请着重参照附图1、5、6所示，在本发明另一优选实施例中，所述原料罐20进料端设有控流进液部件21，所述原料罐20顶部设有执行端延伸至原料罐20内的第一搅拌机22，所述原料罐20排料端通过管道连通所述发酵罐30；所述控流进液部件21包括一端连通所述原料罐20侧壁的进料管211，竖直设置且底端连通所述进料管211外壁的漏斗管212，设于所述漏斗管212顶部的支撑架213，设于所述支撑架213底部的物料压块214、顶部且用于驱动物料压块214升降的伸缩缸215，设于地面上且通过管道连通进料管211远离所述原料罐20一端的存液箱216，设于所述存液箱216外壁的增压泵217以及水源管218，以及设于所述水源管218外壁的流量传感器219。
需要说明的是，在本实施例中，将粉碎的水稻秸秆称重后通过控流进液部件21加入原料罐20，控流进液部件21向原料罐20内加入与粉碎的水稻秸秆重量成比例的水，水的量为水稻秸秆量的百分之四十六至百分之五十，第一搅拌机22进行搅拌，混合单位时间后物料移入发酵罐30，搅拌时，第一搅拌机22的转速为三十一至四十三转每分钟，搅拌方式为间歇式，每四小时搅拌一次，单次搅拌时间为十分钟；
进一步的，控流进液部件21工作时，将称好重量的粉碎水稻秸秆加入漏斗管212，并将重量信息输入控制器，控制器开启与水源管218连通的水源系统，流量传感器219将流量信息传输至控制器，直至流量信息与时间的乘积与待加入水量一致后，控制器关闭与水源管218连通的水源系统，增压泵217对存液箱216内进行加压，物料压块214在伸缩缸215的作用下带动粉碎水稻秸秆下移，水流带动粉碎水稻秸秆进入原料罐20。
请着重参照附图1、4、5、6所示，在本发明另一优选实施例中，所述发酵罐30顶部设有执行端延伸至发酵罐30内的第二搅拌机，所述发酵罐30侧壁底部设有水冷降温部件31，所述发酵罐30底部设有控温供氧部件32，所述发酵罐30排料端通过管道连通提质罐40；所述提质罐40顶部设有执行端延伸至提质罐40内的搅拌供氧装置50，所述水冷降温部件31包括穿设于所述发酵罐30侧壁的多个工字形导热板311，设于所述发酵罐30外壁且罩设于所述工字形导热板311外壁的外罩板312，以及连通所述外罩板312的冷却进液管313以及冷却出液管314，所述控温供氧部件32包括一端连通所述发酵罐30底部的无菌供氧管321，依序设于所述无菌供氧管321外壁的电控阀322以及保温罩管323，设于所述保温罩管323内且套设于所述无菌供氧管321外壁的螺旋加热管324，以及设于所述无菌供氧管321内壁且位于所述保温罩管323内的温度传感器325，所述搅拌供氧装置50包括设于所述提质罐40顶部的定位架51，侧壁转动连接定位架51且底端延伸至提质罐40内的轴管52，一端连通所述轴管52侧壁且位于所述提质罐40内的多个供氧搅拌杆53，以及设于所述定位架51顶部且罩设于所述轴管52外部的供气管54，所述提质罐40上表面设有用于驱动轴管52转动的传动部件55，所述传动部件55包括套设于所述轴管52外壁的齿轮盘551，设于所述提质罐40上表面的步进电机552，以及设于所述步进电机552执行端且啮合所述齿轮盘551的驱动齿盘553。
需要说明的是，在本实施例中，通过加药管道向发酵罐30内加入占发酵罐30有效容积百分之二的生物腐植酸以及占发酵罐30有效容积百分之一的酵素菌剂并进行搅拌，搅拌时，第二搅拌机转速为四十五至六十转每分钟，通过控温供氧部件32向发酵罐30内供入无菌氧气，发酵罐30内控制氧含量百分之五至百分之十，温度控制在五十五至六十五摄氏度，发酵时间为二十四至三十六小时，发酵二十四至三十小时后利用水冷降温部件31对发酵罐30进行降温并在降温完成后将物料移入提质罐40，降温时需将物料降温至三十五至四十摄氏度；
利用搅拌供氧装置50进行搅拌以及供氧，以实现亚厌氧发酵，并在发酵完成后加入植物碳源提质剂以及碱液，植物碳源提质剂占提质罐40有效容积的百分之五，发酵时间三十六至四十八小时，厌氧发酵三十六至四十二小时后停止搅拌，待物料沉淀后，沉淀上清液即为植物碳植原溶液，植物碳源提质剂由产朊假丝酵母菌、嗜热芽孢杆菌、德克斯氏菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌组成，它们的活化菌比例为3.5:3:2.5:2:1.5，经基础培养、一级培养、混合培养、发酵培养、干燥、筛分等工序获得；碱液为NaOH溶液，使pH值维持在六至八，提质罐40内控制含氧量百分之零点五至百分之一，温度三十五至四十摄氏度；
提质罐40内植物碳植原溶液排入过滤器并经过滤器过滤后进入植物碳源原液贮罐进行存储，植物碳源原液贮罐中的原液由原液出液管和与之连接的安装在灌装平台上的灌装计量泵入口管，经灌装计量泵、灌装计量泵出口管卸入原液槽罐运输车，运送至投加现场。
进一步的，水冷降温部件31工作时，通过冷却进液管313向外罩板312内加入冷却液，发酵罐30内的热量经工字形导热板311导出，冷却液带走导出的热量，以完成降温，冷却液经冷却出液管314排出；
进一步的，控温供氧部件32工作时，控制器接收温度传感器325的温度数据并触发螺旋加热管324，直至温度数据与设定值一致，合适温度的无菌氧气经无菌供氧管321进入发酵罐30；
进一步的，搅拌供氧装置50工作时，步进电机552执行端带动驱动齿盘553转动，驱动齿盘553通过齿轮盘551带动轴管52转动，轴管52通过供氧搅拌杆53进行搅拌，供氧时，无菌氧气经供气管54、轴管52以及供氧搅拌杆53后进入提质罐40。
根据以上实施例，还将提供一种功能性植物碳源的制备装置的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、分切，利用铡切式粉碎机将水稻秸秆铡切成长度为一百毫米的水稻短秸秆；
步骤二、脱蜡，利用脱蜡装置10脱去分切好的水稻短秸秆表面上的蜡质层；
步骤三、烘干，利用烘干机对脱蜡的水稻短秸秆进行烘干处理；
步骤四、粉碎，将烘干后的水稻短秸秆送入锤片式粉碎机，锤片式粉碎机对烘干后的水稻短秸秆进行粉碎；
步骤五、预发酵，将粉碎的水稻秸秆称重后通过控流进液部件21加入原料罐20，控流进液部件21向原料罐20内加入与粉碎的水稻秸秆重量成比例的水，第一搅拌机22进行搅拌，混合单位时间后物料移入发酵罐30；
步骤六、发酵，向发酵罐30内加入生物腐植酸以及酵素菌剂并进行搅拌，通过控温供氧部件32向发酵罐30内供入无菌氧气，发酵单位时间后利用水冷降温部件31对发酵罐30进行降温并在降温完成后将物料移入提质罐40；
步骤七、提质，利用搅拌供氧装置50进行搅拌以及供氧，以实现亚厌氧发酵，并在发酵完成后加入植物碳源提质剂以及碱液，厌氧发酵单位时间后停止搅拌，待物料沉淀后，沉淀上清液即为植物碳植原溶液；
步骤八、后处理，提质罐40内植物碳植原溶液排入过滤器并经过滤器过滤后进入植物碳源原液贮罐进行存储，所述过滤器包括外壳罐，以及自上而下依序设于所述外壳罐内的滤板、承托层以及过滤层，所述承托层为二至四毫米粒径石英砂，厚度为两百毫米，所述过滤层为果壳类滤料，粒径为零点九五至一点三五毫米，厚度为一千五百毫米。
本发明的具体流程如下：
控制器型号为“6ES7315-2EH14-0AB0”，流量传感器219型号为“JSLDG”，温度传感器325型号为“CL-M53R”。
制备时，先利用铡切式粉碎机将水稻秸秆铡切成长度为一百毫米的水稻短秸秆，再利用脱蜡装置10脱去分切好的水稻短秸秆表面上的蜡质层，脱蜡后的水稻短秸秆进入烘干机内，烘干温度为八十至八十五摄氏度，烘干时间为三十分钟，烘干后的水稻短秸秆送入锤片式粉碎机，由进料口喂入粉碎室，在锤片高速旋转打击作用下使秸秆得到一定程度的粉碎，同时，物料以较高速度被抛向固定在粉碎室内的齿板和筛片上，在齿板的碰撞和筛片的搓擦双重作用下得到进一步粉碎，秸秆粉碎在粉碎室内可重复进行，直到物料可以通过筛孔为止，水稻短秸秆经粉碎后的粒径为一至二毫米；
脱蜡时，通过驱动缸13上移箱盖12，向脱蜡箱11内加入水稻短秸秆以及水，关闭箱盖12，开启加热器16以及灯管15，控制水温三十五至八十摄氏度，浸泡六至七小时，在上述光照和温度的作用下脱除水稻秸秆上的蜡质层；
脱蜡时，直线导轨141带动L形拨料板142移动，以对水稻秸秆进行拨动，以便于水稻秸秆的均匀受热以及光照；
脱蜡完成后，箱盖12上移，驱动电机182执行端带动丝杆183转动，丝杆183带动沥水板17上移，沥水板17将水稻秸秆移出脱蜡箱11；
将粉碎的水稻秸秆称重后通过控流进液部件21加入原料罐20，控流进液部件21向原料罐20内加入与粉碎的水稻秸秆重量成比例的水，水的量为水稻秸秆量的百分之四十六至百分之五十，第一搅拌机22进行搅拌，混合单位时间后物料移入发酵罐30，搅拌时，第一搅拌机22的转速为三十一至四十三转每分钟，搅拌方式为间歇式，每四小时搅拌一次，单次搅拌时间为十分钟；
控流进液部件21工作时，将称好重量的粉碎水稻秸秆加入漏斗管212，并将重量信息输入控制器，控制器开启与水源管218连通的水源系统，流量传感器219将流量信息传输至控制器，直至流量信息与时间的乘积与待加入水量一致后，控制器关闭与水源管218连通的水源系统，增压泵217对存液箱216内进行加压，物料压块214在伸缩缸215的作用下带动粉碎水稻秸秆下移，水流带动粉碎水稻秸秆进入原料罐20；
通过加药管道向发酵罐30内加入占发酵罐30有效容积百分之二的生物腐植酸以及占发酵罐30有效容积百分之一的酵素菌剂并进行搅拌，搅拌时，第二搅拌机转速为四十五至六十转每分钟，通过控温供氧部件32向发酵罐30内供入无菌氧气，发酵罐30内控制氧含量百分之五至百分之十，温度控制在五十五至六十五摄氏度，发酵时间为二十四至三十六小时，发酵二十四至三十小时后利用水冷降温部件31对发酵罐30进行降温并在降温完成后将物料移入提质罐40，降温时需将物料降温至三十五至四十摄氏度；
利用搅拌供氧装置50进行搅拌以及供氧，以实现亚厌氧发酵，并在发酵完成后加入植物碳源提质剂以及碱液，植物碳源提质剂占提质罐40有效容积的百分之五，发酵时间三十六至四十八小时，厌氧发酵三十六至四十二小时后停止搅拌，待物料沉淀后，沉淀上清液即为植物碳植原溶液，植物碳源提质剂由产朊假丝酵母菌、嗜热芽孢杆菌、德克斯氏菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌组成，它们的活化菌比例为3.5:3:2.5:2:1.5，经基础培养、一级培养、混合培养、发酵培养、干燥、筛分等工序获得；碱液为NaOH溶液，使pH值维持在六至八，提质罐40内控制含氧量百分之零点五至百分之一，温度三十五至四十摄氏度；
提质罐40内植物碳植原溶液排入过滤器并经过滤器过滤后进入植物碳源原液贮罐进行存储，植物碳源原液贮罐中的原液由原液出液管和与之连接的安装在灌装平台上的灌装计量泵入口管，经灌装计量泵、灌装计量泵出口管卸入原液槽罐运输车，运送至投加现场。
水冷降温部件31工作时，通过冷却进液管313向外罩板312内加入冷却液，发酵罐30内的热量经工字形导热板311导出，冷却液带走导出的热量，以完成降温，冷却液经冷却出液管314排出；
控温供氧部件32工作时，控制器接收温度传感器325的温度数据并触发螺旋加热管324，直至温度数据与设定值一致，合适温度的无菌氧气经无菌供氧管321进入发酵罐30；
搅拌供氧装置50工作时，步进电机552执行端带动驱动齿盘553转动，驱动齿盘553通过齿轮盘551带动轴管52转动，轴管52通过供氧搅拌杆53进行搅拌，供氧时，无菌氧气经供气管54、轴管52以及供氧搅拌杆53后进入提质罐40。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种功能性植物碳源的制备装置,包括依序设置的铡切式粉碎机、脱蜡装置(10)、烘干机、锤片式粉碎机、原料罐(20)、发酵罐(30)、提质罐(40)、过滤器、植物碳源原液贮罐以及灌装平台，其特征在于,所述脱蜡装置(10)包括脱蜡箱(11)，设于所述脱蜡箱(11)顶部的箱盖(12)，设于所述脱蜡箱(11)侧壁且用于驱动箱盖(12)升降的驱动缸(13)，设于所述箱盖(12)底部的秸秆拨料部件(14)以及多个灯管(15)，设于所述脱蜡箱(11)内壁底部的加热器(16)，设于所述脱蜡箱(11)内的沥水板(17)，以及对称设于所述脱蜡箱(11)两侧且用于驱动沥水板(17)升降的驱动部件(18)；
所述原料罐(20)进料端设有控流进液部件(21)，所述原料罐(20)顶部设有执行端延伸至原料罐(20)内的第一搅拌机(22)，所述原料罐(20)排料端通过管道连通所述发酵罐(30)；
所述发酵罐(30)顶部设有执行端延伸至发酵罐(30)内的第二搅拌机，所述发酵罐(30)侧壁底部设有水冷降温部件(31)，所述发酵罐(30)底部设有控温供氧部件(32)，所述发酵罐(30)排料端通过管道连通提质罐(40)；
所述提质罐(40)顶部设有执行端延伸至提质罐(40)内的搅拌供氧装置(50)。
2.根据权利要求1所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述秸秆拨料部件(14)包括对称设于所述箱盖(12)底部的直线导轨(141)，以及两端分别通过竖板连接直线导轨(141)执行端的L形拨料板(142)。
3.根据权利要求1所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述驱动部件(18)包括连通所述脱蜡箱(11)侧壁的定位盒(181)，设于所述定位盒(181)顶部的驱动电机(182)，以及设于所述驱动电机(182)执行端且丝母连接沥水板(17)的丝杆(183)。
4.根据权利要求1所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述控流进液部件(21)包括一端连通所述原料罐(20)侧壁的进料管(211)，竖直设置且底端连通所述进料管(211)外壁的漏斗管(212)，设于所述漏斗管(212)顶部的支撑架(213)，设于所述支撑架(213)底部的物料压块(214)、顶部且用于驱动物料压块(214)升降的伸缩缸(215)，设于地面上且通过管道连通进料管(211)远离所述原料罐(20)一端的存液箱(216)，设于所述存液箱(216)外壁的增压泵(217)以及水源管(218)，以及设于所述水源管(218)外壁的流量传感器(219)。
5.根据权利要求1所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述水冷降温部件(31)包括穿设于所述发酵罐(30)侧壁的多个工字形导热板(311)，设于所述发酵罐(30)外壁且罩设于所述工字形导热板(311)外壁的外罩板(312)，以及连通所述外罩板(312)的冷却进液管(313)以及冷却出液管(314)。
6.根据权利要求1所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述控温供氧部件(32)包括一端连通所述发酵罐(30)底部的无菌供氧管(321)，依序设于所述无菌供氧管(321)外壁的电控阀(322)以及保温罩管(323)，设于所述保温罩管(323)内且套设于所述无菌供氧管(321)外壁的螺旋加热管(324)，以及设于所述无菌供氧管(321)内壁且位于所述保温罩管(323)内的温度传感器(325)。
7.根据权利要求1所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述搅拌供氧装置(50)包括设于所述提质罐(40)顶部的定位架(51)，侧壁转动连接定位架(51)且底端延伸至提质罐(40)内的轴管(52)，一端连通所述轴管(52)侧壁且位于所述提质罐(40)内的多个供氧搅拌杆(53)，以及设于所述定位架(51)顶部且罩设于所述轴管(52)外部的供气管(54)。
8.根据权利要求7所述的一种功能性植物碳源的制备装置，其特征在于，所述提质罐(40)上表面设有用于驱动轴管(52)转动的传动部件(55)，所述传动部件(55)包括套设于所述轴管(52)外壁的齿轮盘(551)，设于所述提质罐(40)上表面的步进电机(552)，以及设于所述步进电机(552)执行端且啮合所述齿轮盘(551)的驱动齿盘(553)。
9.一种功能性植物碳源的制备装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、分切，利用铡切式粉碎机将水稻秸秆铡切成长度为一百毫米的水稻短秸秆；
步骤二、脱蜡，利用脱蜡装置(10)脱去分切好的水稻短秸秆表面上的蜡质层；
步骤三、烘干，利用烘干机对脱蜡的水稻短秸秆进行烘干处理；
步骤四、粉碎，将烘干后的水稻短秸秆送入锤片式粉碎机，锤片式粉碎机对烘干后的水稻短秸秆进行粉碎；
步骤五、预发酵，将粉碎的水稻秸秆称重后通过控流进液部件(21)加入原料罐(20)，控流进液部件(21)向原料罐(20)内加入与粉碎的水稻秸秆重量成比例的水，第一搅拌机(22)进行搅拌，混合单位时间后物料移入发酵罐(30)；
步骤六、发酵，向发酵罐(30)内加入生物腐植酸以及酵素菌剂并进行搅拌，通过控温供氧部件(32)向发酵罐(30)内供入无菌氧气，发酵单位时间后利用水冷降温部件(31)对发酵罐(30)进行降温并在降温完成后将物料移入提质罐(40)；
步骤七、提质，利用搅拌供氧装置(50)进行搅拌以及供氧，以实现亚厌氧发酵，并在发酵完成后加入植物碳源提质剂以及碱液，厌氧发酵单位时间后停止搅拌，待物料沉淀后，沉淀上清液即为植物碳植原溶液；
步骤八、后处理，提质罐(40)内植物碳植原溶液排入过滤器并经过滤器过滤后进入植物碳源原液贮罐进行存储。
10.根据权利要求9所述的一种功能性植物碳源的制备装置的制备方法，其特征在于，所述过滤器包括外壳罐，以及自上而下依序设于所述外壳罐内的滤板、承托层以及过滤层，所述承托层为二至四毫米粒径石英砂，厚度为两百毫米，所述过滤层为果壳类滤料，粒径为零点九五至一点三五毫米，厚度为一千五百毫米。
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