CN115029224A - 一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法 - Google Patents

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张现海
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Abstract

本发明涉及一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法，装置包括与发酵罐的取样法兰管连接的取样控制系统，所述的取样控制系统包括与取样法兰管联通的三通管一，三通管一的另外两通分别联通发酵液存储罐、过滤器，所述发酵液存储罐上设置排气阀；取样法兰管与三通管一之间设置电动阀；过滤器的下位联通三通管二，三通管二的另外两通分别联通水洗组件、滤清液存储罐；过滤器与三通管二之间的管道上联通有通气组件；滤清液存储罐的下位联通三通阀，三通阀的另外两通分别联通废液回收管、取样管；所述水洗组件包括与发酵液存储罐联通的清洗水支管一和与三通管二联通的清洗水支管二，清洗水支管一、清洗水支管二的进水端设置进水管。

Description

一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法
技术领域
本发明属于厨余垃圾处置技术领域，涉及厨余垃圾干式厌氧发酵装置技术领域，具体涉及一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法。
背景技术
厨余垃圾是指居民在食品加工和消费过程中所产生的一种固体废弃物。传统厨余垃圾作为生活垃圾进入垃圾填埋场进行处理，这种处理方式很容易引发资源浪费、食品安全、环境污染等问题。因此厨余垃圾的有机资源化利用显得尤为重要。目前厨余垃圾的主流处置方案为干式厌氧发酵技术，采用平卧式长方体发酵罐，罐内设置纵向的多个独立搅拌轴，将厨余垃圾浆料从进料端推流至出料端，完成浆料在罐内的厌氧发酵，同时产生沼气进行利用(进一步来说，是对厨余垃圾预处理的发酵罐的厌氧发酵产生的沼气的甲烷的利用)。
厌氧发酵是微生物的代谢过程，存在不稳定性，需不定期进行采样检测，化验其理化性质。通常会在干式(厌氧发酵)罐的进料端、中端、出料端设置采样口，每天进行采样化验。由于厨余垃圾浆料含固率较高(约20％)，浆料成分较为复杂，常规的采样装置及取样方式会经常造成采样管道堵塞，若增加取样管径会造成流量不可控制。因此需要一种连续采样器及采用方法，达到随时进行取样的目的。
发明内容
本发明提供一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法，以解决背景技术中提及的问题。即针对发酵罐厨余垃圾浆料含固率较高，取样放料造成的环保问题的解决，其一、实现自动化取样，其二、可直接取浆料的清液。即可直接采集取样浆料的清液进行化验，即实现直接化验，直接取样，节省化验时间。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，包括与发酵罐的取样法兰管连接的取样控制系统，所述的取样控制系统包括与取样法兰管联通的三通管一，三通管一的另外两通分别联通发酵液存储罐、过滤器，所述发酵液存储罐上设置排气阀；取样法兰管与三通管一之间设置电动阀；过滤器的下位联通三通管二，三通管二的另外两通分别联通水洗组件、滤清液存储罐；过滤器与三通管二之间的管道上联通有通气组件；滤清液存储罐的下位联通三通阀，三通阀的另外两通分别联通废液回收管、取样管；
所述水洗组件包括与发酵液存储罐联通的清洗水支管一和与三通管二联通的清洗水支管二，清洗水支管一、清洗水支管二的进水端设置进水管；所述的通气组件包括与发酵液存储罐联通的压缩气体支管一、以及与过滤器与三通管二之间管道联通的压缩气体支管二，压缩气体支管一、压缩气体支管二的进气端设置进气管。
进一步的，清洗水支管一、清洗水支管二的进水端并联于进水管上，所述的清洗水支管一上位于发酵液存储罐与进水管之间设置电磁阀一，所述的清洗水支管二上位于三通管二与进水管之间设置电磁阀二；
压缩气体支管一、压缩气体支管二的进气端并联于进气管上，所述的压缩气体支管一上位于发酵液存储罐与进气管之间设置电磁阀三，所述的压缩气体支管二上位于过滤器与三通管二之间的管道与进气管之间设置电磁阀四。
再进一步的，进水管上设置清洗水增压泵，清洗水增压泵的上位设置清洗水储罐。
再进一步的，进气管的上位设置压缩气体储罐。
再进一步的，所述的过滤器、滤清液存储罐、发酵液存储罐上均设有液位传感器和压力传感器。
再进一步的，所述的取样控制系统上设置总启动开关。
再进一步的，取样控制系统上设置取样开关灯。
一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置的取样方法，包括以下步骤：
S1、启动取样：
打开取样控制系统启动开关，取样控制系统控制电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、三通阀均处于关闭状态；然后控制电动阀缓慢打开，发酵罐内部的发酵液经放流管依次通过电动阀、三通管一至过滤器中；在过滤器对发酵液进行过滤过程中，发酵液存储罐上的排气阀控制打开，发酵液逐渐自流至发酵液存储罐内存储，直至发酵液存储罐内发酵液液位升至设定高度并触发其内部的液位传感器，排气阀、电动阀控制关闭；
S2、发酵样液过滤：
过滤器对发酵液进行过滤，过滤后的滤清液流至滤清液存储罐内存储；同时，取样控制系统通过控制电磁阀三打开程度，使压缩气体进入发酵液存储罐内，并通过控制发酵液存储罐上的压力传感器的监测，使发酵液存储罐内压力始终保持在预定值；
S3、过滤液取样：
待滤清液存储罐内存储的滤清液液位升至设定高度并触发其内部的液位传感器，取样控制系统控制三通阀至废液回收管通道打开；然后，待滤清液经废液回收管排出后，三通阀、电磁阀三先后控制关闭，发酵液存储罐内排气阀控制打开；此后，取样控制系统控制三通阀至取样管通道打开，滤清液经取样管排出，此时在取样管末端即可进行发酵过滤液的取样；待取样完成后，关闭取样开关，取样控制系统控制三通阀、排气阀关闭；
S4、水洗：
首先，取样控制系统控制电动阀、清洗水增压泵打开，再控制电磁阀一、电磁阀二打开，清洗水储罐内存储的清洗水分别经清洗水支管一、清洗水支管二对放流管上安装的发酵液存储罐、三通管一、过滤器、三通管二进行清洗，清洗水再经电动阀回流至发酵罐内；然后，取样控制系统控制三通阀至废液回收管通道打开，清洗水支管二内的部分清洗水流经滤清液存储罐并对滤清液存储罐进行清洗后，再经三通阀、废液回收管排出；最后，取样控制系统控制电动阀、电磁阀一、电磁阀二、清洗水增压泵先后关闭，排气阀打开，放流管内的残留清洗水经废液回收管排出；待废液回收管末端没有清洗水时，三通阀、排气阀关闭；
S5、气洗：
首先，取样控制系统控制电磁阀四打开，压缩气体储罐内存储的高压气体经进气管、压缩气体支管二通入放流管内；然后，待发酵液存储罐及放流管内压力达到预定值时，发酵液存储罐上的压力传感器将信号传递给取样控制系统，取样控制系统控制电磁阀四关闭，电动阀打开后立即关闭，放流管内残留的发酵液、清洗水喷入至发酵罐内；最后，取样控制系统控制电磁阀三、电磁阀四打开，再控制三通阀至取样管通道打开，放流管内残留的发酵液、清洗水经取样管喷出一段时间后，电磁阀三、电磁阀四、三通阀先后关闭。
再进一步的，重复步骤S4、S5水、气洗。
本发明的有益效果：本发明针对发酵罐厨余垃圾浆料含固率较高，取样放料造成的环保问题的解决，其一、实现自动化取样，其二、可直接取浆料的清液(直接至化验室化验)。即可直接采集取样浆料的清液进行化验，即实现直接化验，直接取样，节省化验时间。本发明的干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法，简单实用，结构紧凑，取样操作方便，流量可控；而且能够实现取样、及取样后的整个取样装置的自清洗操作，自动化程度高，降低取样管道中残留样液对下一次取样的不利影响，取样的样液准确度高，不会对环境造成污染，安全可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构图。
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。
本发明的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法。
一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，包括与发酵罐100的取样法兰管101连接的取样控制系统，其特征在于：所述的取样控制系统包括与取样法兰管101联通的三通管一3，三通管一3的另外两通分别联通发酵液存储罐31、过滤器4，所述发酵液存储罐31上设置排气阀32；取样法兰管101与三通管一3之间设置电动阀2；过滤器4的下位联通三通管二5，三通管二5的另外两通分别联通水洗组件8、滤清液存储罐6；过滤器4与三通管二5之间的管道上联通有通气组件9；滤清液存储罐6的下位联通三通阀7，三通阀7的另外两通分别联通废液回收管71、取样管72；
所述水洗组件8包括与发酵液存储罐31联通的清洗水支管一82和与三通管二5联通的清洗水支管二83，清洗水支管一82、清洗水支管二83的进水端设置进水管81；所述的通气组件9包括与发酵液存储罐31联通的压缩气体支管一92、以及与过滤器4与三通管二5之间管道联通的压缩气体支管二93，压缩气体支管一92、压缩气体支管二93的进气端设置进气管91。
进一步的，清洗水支管一82、清洗水支管二83的进水端并联于进水管81上，所述的清洗水支管一82上位于发酵液存储罐31与进水管81之间设置电磁阀一85，所述的清洗水支管二83上位于三通管二5与进水管81之间设置电磁阀二86；
压缩气体支管一92、压缩气体支管二93的进气端并联于进气管91上，所述的压缩气体支管一92上位于发酵液存储罐31与进气管91之间设置电磁阀三94，所述的压缩气体支管二93上位于过滤器4与三通管二5之间的管道与进气管91之间设置电磁阀四95。
再进一步的，进水管81上设置清洗水增压泵84，清洗水增压泵84的上位设置清洗水储罐87。
再进一步的，进气管91的上位设置压缩气体储罐96。
再进一步的，所述的过滤器4、滤清液存储罐6、发酵液存储罐31上均设有液位传感器和压力传感器。
再进一步的，所述的取样控制系统上设置总启动开关。
再进一步的，取样控制系统上设置取样开关灯。
一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样方法，包括如下步骤：
S1、启动取样：
取样控制系统上设置有整个取样装置的(总)启动开关，在打开启动开关后，取样控制系统控制电磁阀一85、电磁阀二86、电磁阀三94、电磁阀四95、三通阀7均处于关闭状态；然后控制电动阀2缓慢打开，发酵罐100内部的发酵液经放流管1依次通过电动阀2、三通管一3至过滤器4中；在过滤器4对发酵液进行过滤过程中，发酵液存储罐31上的排气阀32控制打开，发酵液逐渐自流至发酵液存储罐31内存储，直至发酵液存储罐31内发酵液液位升至设定高度并触发其内部的液位传感器，排气阀32、电动阀2控制关闭；
S2、发酵样液过滤：
过滤器4对发酵液进行过滤，过滤后的滤清液流至滤清液存储罐6内存储；同时，取样控制系统通过控制电磁阀三94打开程度，使压缩气体进入发酵液存储罐31内，并通过控制发酵液存储罐31上的压力传感器的监测，使发酵液存储罐31内压力始终保持在预定值；
S3、过滤液取样：
待滤清液存储罐6内存储的滤清液液位升至设定高度并触发其内部的液位传感器，取样控制系统控制三通阀7至废液回收管71通道打开；然后，待滤清液经废液回收管71排出(一定时间)后，三通阀7、电磁阀三94先后控制关闭，发酵液存储罐31内排气阀32控制打开；此后，(取样控制系统上设置的取样开关亮起，在启动取样开关后，)取样控制系统控制三通阀7至取样管72通道打开，滤清液经取样管72排出，此时在取样管72末端即可进行发酵过滤液的取样；待取样完成后，关闭取样开关，取样控制系统控制三通阀7、排气阀32关闭；
S4、水洗：
首先，取样控制系统控制电动阀2、清洗水增压泵84打开，再控制电磁阀一85、电磁阀二86打开，清洗水储罐87内存储的清洗水分别经清洗水支管一82、清洗水支管二83对放流管1上安装的发酵液存储罐31、三通管一3、过滤器4、三通管二5进行清洗，清洗水再经电动阀2回流至发酵罐100内；然后，取样控制系统控制三通阀7至废液回收管71通道打开，清洗水支管二83内的部分清洗水流经滤清液存储罐6并对滤清液存储罐6进行清洗后，再经三通阀7、废液回收管71排出；最后，取样控制系统控制电动阀2、电磁阀一85、电磁阀二86、清洗水增压泵84先后关闭，排气阀32打开，放流管1内的残留清洗水经废液回收管71排出；待废液回收管71末端没有(明显)清洗水时，三通阀7、排气阀32关闭；
S5、气洗：
首先，取样控制系统控制电磁阀四95打开，压缩气体储罐96内存储的高压气体经进气管91、压缩气体支管二93通入放流管1内；然后，待发酵液存储罐31及放流管1内压力达到预定值时，发酵液存储罐31上的压力传感器将信号传递给取样控制系统，取样控制系统控制电磁阀四95关闭，电动阀2打开后立即关闭，放流管1内残留的发酵液、清洗水喷入至发酵罐100内；最后，取样控制系统控制电磁阀三94、电磁阀四95打开，再控制三通阀7至取样管通道打开，放流管1内残留的发酵液、清洗水经取样管72喷出一段时间后，电磁阀三94、电磁阀四95、三通阀7先后关闭；
S6、重复水气洗：
重复以上步骤(多次)后，即可等待下次取样操作，从而实现了干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置的一次取样操作的整个过程。
本发明的干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法，在发酵罐100罐体外壁上连接放流管1并安装有电动阀2、三通管一3、过滤器4、三通管二5、滤清液存储罐6，通过过滤器4能够对高含固率的发酵液进行固液分离，分离后的滤清液即为取样液，而且流量可控；通过通气组件9对三通管一3上安装的发酵液存储罐31进行增压，提高过滤器4的固液分离效率；通过水洗组件8、通气组件9能够对取样后的整个取样装置进行自清洗，防止整个取样装置中的管道出现堵塞，降低取样管道中残留样液对下一次取样的不利影响。本发明的干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置及其取样方法，简单实用，结构紧凑，取样操作方便，流量可控；而且能够实现取样、及取样后的整个取样装置的自清洗操作，自动化程度高，降低取样管道中残留样液对下一次取样的不利影响，取样的样液准确度高，不会对环境造成污染，安全可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，包括与发酵罐(100)的取样法兰管(101)连接的取样控制系统，其特征在于：所述的取样控制系统包括与取样法兰管(101)联通的三通管一(3)，三通管一(3)的另外两通分别联通发酵液存储罐(31)、过滤器(4)，所述发酵液存储罐(31)上设置排气阀(32)；取样法兰管(101)与三通管一(3)之间设置电动阀(2)；过滤器(4)的下位联通三通管二(5)，三通管二(5)的另外两通分别联通水洗组件(8)、滤清液存储罐(6)；过滤器(4)与三通管二(5)之间的管道上联通有通气组件(9)；滤清液存储罐(6)的下位联通三通阀(7)，三通阀(7)的另外两通分别联通废液回收管(71)、取样管(72)；
所述水洗组件(8)包括与发酵液存储罐(31)联通的清洗水支管一(82)和与三通管二(5)联通的清洗水支管二(83)，清洗水支管一(82)、清洗水支管二(83)的进水端设置进水管(81)；所述的通气组件(9)包括与发酵液存储罐(31)联通的压缩气体支管一(92)、以及与过滤器(4)与三通管二(5)之间管道联通的压缩气体支管二(93)，压缩气体支管一(92)、压缩气体支管二(93)的进气端设置进气管(91)。
2.根据权利要求1所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，其特征在于：清洗水支管一(82)、清洗水支管二(83)的进水端并联于进水管(81)上，所述的清洗水支管一(82)上位于发酵液存储罐(31)与进水管(81)之间设置电磁阀一(85)，所述的清洗水支管二(83)上位于三通管二(5)与进水管(81)之间设置电磁阀二(86)；
压缩气体支管一(92)、压缩气体支管二(93)的进气端并联于进气管(91)上，所述的压缩气体支管一(92)上位于发酵液存储罐(31)与进气管(91)之间设置电磁阀三(94)，所述的压缩气体支管二(93)上位于过滤器(4)与三通管二(5)之间的管道与进气管(91)之间设置电磁阀四(95)。
3.根据权利要求1或2所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，其特征在于：进水管(81)上设置清洗水增压泵(84)，清洗水增压泵(84)的上位设置清洗水储罐(87)。
4.根据权利要求1或2所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，其特征在于：进气管(91)的上位设置压缩气体储罐(96)。
5.根据权利要求1或2所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，其特征在于：所述的过滤器(4)、滤清液存储罐(6)、发酵液存储罐(31)上均设有液位传感器和压力传感器。
6.根据权利要求1所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，其特征在于：所述的取样控制系统上设置总启动开关。
7.根据权利要求1所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置，其特征在于：取样控制系统上设置取样开关灯。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样装置的取样方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、启动取样：
打开取样控制系统启动开关，取样控制系统控制电磁阀一(85)、电磁阀二(86)、电磁阀三(94)、电磁阀四(95)、三通阀(7)均处于关闭状态；然后控制电动阀(2)缓慢打开，发酵罐(100)内部的发酵液经放流管(1)依次通过电动阀(2)、三通管一(3)至过滤器(4)中；在过滤器(4)对发酵液进行过滤过程中，发酵液存储罐(31)上的排气阀(32)控制打开，发酵液逐渐自流至发酵液存储罐(31)内存储，直至发酵液存储罐(31)内发酵液液位升至设定高度并触发其内部的液位传感器，排气阀(32)、电动阀(2)控制关闭；
S2、发酵样液过滤：
过滤器(4)对发酵液进行过滤，过滤后的滤清液流至滤清液存储罐(6)内存储；同时，取样控制系统通过控制电磁阀三(94)打开程度，使压缩气体进入发酵液存储罐(31)内，并通过控制发酵液存储罐(31)上的压力传感器的监测，使发酵液存储罐(31)内压力始终保持在预定值；
S3、过滤液取样：
待滤清液存储罐(6)内存储的滤清液液位升至设定高度并触发其内部的液位传感器，取样控制系统控制三通阀(7)至废液回收管(71)通道打开；然后，待滤清液经废液回收管(71)排出后，三通阀(7)、电磁阀三(94)先后控制关闭，发酵液存储罐(31)内排气阀(32)控制打开；此后，取样控制系统控制三通阀(7)至取样管(72)通道打开，滤清液经取样管(72)排出，此时在取样管(72)末端即可进行发酵过滤液的取样；待取样完成后，关闭取样开关，取样控制系统控制三通阀(7)、排气阀(32)关闭；
S4、水洗：
首先，取样控制系统控制电动阀(2)、清洗水增压泵(84)打开，再控制电磁阀一(85)、电磁阀二(86)打开，清洗水储罐(87)内存储的清洗水分别经清洗水支管一(82)、清洗水支管二(83)对放流管(1)上安装的发酵液存储罐(31)、三通管一(3)、过滤器(4)、三通管二(5)进行清洗，清洗水再经电动阀(2)回流至发酵罐(100)内；然后，取样控制系统控制三通阀(7)至废液回收管(71)通道打开，清洗水支管二(83)内的部分清洗水流经滤清液存储罐(6)并对滤清液存储罐(6)进行清洗后，再经三通阀(7)、废液回收管(71)排出；最后，取样控制系统控制电动阀(2)、电磁阀一(85)、电磁阀二(86)、清洗水增压泵(84)先后关闭，排气阀(32)打开，放流管(1)内的残留清洗水经废液回收管(71)排出；待废液回收管(71)末端没有清洗水时，三通阀(7)、排气阀(32)关闭；
S5、气洗：
首先，取样控制系统控制电磁阀四(95)打开，压缩气体储罐(96)内存储的高压气体经进气管(91)、压缩气体支管二(93)通入放流管(1)内；然后，待发酵液存储罐(31)及放流管(1)内压力达到预定值时，发酵液存储罐(31)上的压力传感器将信号传递给取样控制系统，取样控制系统控制电磁阀四(95)关闭，电动阀(2)打开后立即关闭，放流管(1)内残留的发酵液、清洗水喷入至发酵罐(100)内；最后，取样控制系统控制电磁阀三(94)、电磁阀四(95)打开，再控制三通阀(7)至取样管通道打开，放流管(1)内残留的发酵液、清洗水经取样管(72)喷出一段时间后，电磁阀三(94)、电磁阀四(95)、三通阀(7)先后关闭。
9.根据权利要求8所述的一种干式厌氧发酵罐的自清洗取样方法，其特征在于，重复步骤S4、S5水、气洗。
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