CN116120103B - 一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置及方法，属于曝气装置领域。本发明的促曝气供氧装置包括供气装置、曝气和防堵塞装置。本发明通过在曝气管中设置由活塞杆驱动的通孔扰动件，实现了对孔内物料堵塞的扰动疏通。而且本发明通过在每根曝气管上连接一个扰动控制装置，实现了对每根曝气管内通孔扰动时机的精确调整，仅在某一根曝气管上出现多个或一定比例的曝气孔堵塞时，才会推动通孔扰动件对这一条曝气管上的曝气孔进行扰动疏通，解决曝气孔堵塞问题的同时降低了扰动频率，避免因扰动频率过高导致大量颗粒落入曝气管中。本发明在垃圾发酵中的应用，可有效解决在高含水率的易腐垃圾好氧发酵工艺中曝气管频繁堵塞的问题。

Description

一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置及方法

技术领域

本发明属于曝气装置领域，具体涉及一种可铺设在垃圾发酵仓内且具备防堵塞功能的曝气装置及方法。

背景技术

随着生活垃圾分类工作的推进和分类质量的提升，厨余垃圾、餐厨垃圾和生鲜垃圾等易腐垃圾呈现持续递增的趋势。这些易腐垃圾具有水分含量高、极易腐烂变质发臭和滋生蚊虫等污染属性，也因其有机质含量高、营养物质丰富，被认为是巨大的生物资源库。因此，对于易腐垃圾处理设备和工艺首先要快速实现易腐垃圾稳定化和减量化，以缓解易腐垃圾的污染属性，同时充分发挥其资源价值，才是长效处置易腐垃圾的关键。

目前，肥料化是解决易腐垃圾无害化处理与全量资源化利用的重要途径。而好氧发酵工艺是目前最常用的垃圾堆肥工艺之一，其依赖于堆肥仓底部的曝气机构对发酵堆体进行通风供氧。但是，好氧堆肥过程中，由于频繁的搅动以及过高的含水率，极易造成易腐垃圾物料堵塞曝气管上的开孔，由此破坏好氧体系通风供氧，导致局部厌氧和有机组分降解受阻，极大地降低了易腐垃圾的资源化和肥料化效果，还会造成发酵周期长、伴生恶臭气体等问题。

现有技术中，申请号为CN201910131198.X的发明专利提供了一种防堵塞堆肥曝气管及其曝气方法，该防堵塞堆肥曝气管由交替排列的通气管段和曝气管段组成，曝气管段包括外部壳体、多孔圆管、倾斜挡板及合页，合页的活动叶片与外部壳体底部的导流板上设有相互排斥的磁条，通过磁条间的斥力与高压空气推力相互作用控制活动叶片与导流板贴合与张开。该方案通过将水路与气路分离，解决部分多孔圆管曝气的堵塞问题。但是该方案中，内层的曝气管虽然不会堵塞，但是外层作为壳体的管段依然会出现一定概率的堵塞问题，进而导致曝气不均匀。

因此，在高含水率的易腐垃圾好氧发酵工艺中，如何解决曝气管堵塞现象，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决高含水率的易腐垃圾好氧发酵工艺中曝气管堵塞问题，并提供一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置及方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其包括供气装置、曝气管和防堵塞装置；

所述曝气管的进气端连接所述供气装置的出气口，曝气管的上半部分管壁沿管道走向间隔开设有若干曝气孔；

所述防堵塞装置与所述曝气管配对设置，每个防堵塞装置包括直线驱动机构、活塞杆、活塞套管、通孔扰动件和扰动控制装置；

所述直线驱动机构固定安装于曝气管外部，所述活塞套管和所述活塞杆的主体均穿入所述曝气管中；活塞杆的一端连接直线驱动机构的位移输出端，活塞杆能够在活塞套管的导向和直线驱动机构的定时驱动下，沿平行于曝气管轴向的方向伸缩移动；所述通孔扰动件有多个，分别活动式安装于活塞套管上，各通孔扰动件与曝气管上的曝气孔一一对应；所述活塞杆上设有与通孔扰动件一一对应的外凸致动件，通孔扰动件的底端伸入活塞套管的管内；在活塞杆伸缩移动过程中，外凸致动件能够推动通孔扰动件顶入对应的曝气孔中，从而对曝气孔中的堵塞物进行扰动疏通，而在外凸致动件脱离通孔扰动件底部时，通孔扰动件在重力下重新回落从而从曝气孔中退出；

所述扰动控制装置包括渗滤液收集箱、定时阀门、浮球阀门和浮球制动组件；所述渗滤液收集箱的集水口连通所述曝气管的底部，用于收集从曝气孔中渗入的垃圾发酵渗滤液；所述浮球制动组件安装于渗滤液收集箱中，包含漂浮于渗滤液液面上的浮球以及由浮球推动上下伸缩的制动杆；所述曝气管和所述活塞套管底部设有供制动杆顶端伸入的常闭孔；所述定时阀门和浮球阀门均安装于渗滤液收集箱上；定时阀门定时开启，用于周期性排空渗滤液收集箱内的渗滤液，且定时阀门的定时开启与直线驱动机构的定时驱动同步；而浮球阀门的开启高度需要满足在浮球阀门控制下，渗滤液收集箱内的稳定液面高度能够刚好使所述制动杆穿过曝气管和所述活塞套管上的常闭孔对所述活塞杆进行制动。

作为上述第一方面的优选，所述曝气管和防堵塞装置成对布置，在垃圾发酵仓底部均匀布置多条曝气管，每条曝气管上设置独立的防堵塞装置和渗滤液收集箱，所有曝气管统一连接所述供气装置进行集中供气。

作为上述第一方面的优选，每条所述曝气管上开设所述常闭孔的位置均设有位置感应器，所述位置感应器用于感应当前是否有制动杆穿入常闭孔中；所有曝气管上的位置传感器均通过控制线连接至控制器中；所有渗滤液收集箱上的定时阀门按照相同周期同步启闭；所有曝气管配对的防堵塞装置中的直线驱动机构均由所述控制器统一控制，当所有位置感应器中超过预设比例的位置感应器感应到当前没有制动杆穿入常闭孔时，所述控制器控制所有直线驱动机构均不工作。

作为上述第一方面的优选，所述预设比例至少为30%。

作为上述第一方面的优选，所有曝气管的进气端均接入供气主管中，由供气主管统一连接所述供气装置；所述供气主管上设有管道加热器，用于对输入曝气管的曝气气体进行温度控制。

作为上述第一方面的优选，所述供气主管上设有用于对管路进行泄压的泄压阀和用于检测管路压力的压力表，所述压力表与所述泄压阀通过连接控制器构成反馈控制。

作为上述第一方面的优选，所述浮球制动组件中，制动杆由固定在渗滤液收集箱上的垂直套筒进行限位，使其仅能上下移动，且制动杆与浮球之间通过弹簧进行非刚性连接；所述活塞杆上开设有能够与制动杆顶部嵌合的槽孔，活塞杆顶部嵌入槽孔时，所述活塞杆被限制无法由所述直线驱动机构驱动移位。

作为上述第一方面的优选，所述浮球阀门的开启高度应当满足：在所述浮球阀门控制下，渗滤液收集箱内的稳定液面高度低于所述定时阀门的一个开启周期内不排水情况下渗滤液收集箱能够收集到的最高水位，但高于该最高水位的2/3高度。

作为上述第一方面的优选，所述通孔扰动件为具有弧面形底端的柱状轴，所述活塞套管的顶部垂直设置与柱状轴一一对应的导向套，柱状轴与导向套构成滑动副配合；所述外凸致动件为弧面形凸起，能够平滑推动柱状轴的弧面形底端，使柱状轴沿导向套向上滑动进入曝气孔中进行扰动疏通。

第二方面，本发明提供了一种利用如上述第一方面所述用于垃圾发酵的促曝气供氧装置的曝气供氧方法，其包括：

S1、在装配阶段，将所有曝气管均匀铺设于垃圾发酵仓的曝气区域底部并与供气装置和防堵塞装置装配到位后，进入试运行阶段；

S2、在试运行阶段，供气装置按照预设的曝气参数，通过各曝气管对发酵堆体进行曝气，待发酵堆体稳定后，临时封闭所有渗滤液收集箱上的浮球阀门，仅保持定时阀门周期性开启；通过收集各渗滤液收集箱中每个周期排出的渗滤液体积，按照箱体尺寸换算得到每个渗滤液收集箱中单个周期达到的最高水位平均值；然后解除对所有渗滤液收集箱上浮球阀门的临时封闭，调节各浮球阀门的开启高度，使其满足：在所述浮球阀门控制下，渗滤液收集箱内的稳定液面高度低于所述最高水位平均值，但高于所述最高水位平均值的2/3高度；在所述控制器中设置不低于30%的所述预设比例，然后进入正式运行阶段；

S3、在正式运行阶段，供气装置按照预设的曝气参数，通过各曝气管对发酵堆体进行曝气，且所述控制器在每一个周期中对各曝气管上的位置感应器所发送的信号进行分析，判断是否有超过预设比例的位置感应器均感应到当前没有制动杆穿入常闭孔；若判断结果为是，则视为当前发酵堆体因自身含水率不足导致整体渗滤液产生量不足，由所述控制器控制所有直线驱动机构在当前周期均不工作，通孔扰动件不对曝气孔进行扰动；若判断结果为否，则所有直线驱动机构各自独立地定时启动，对活塞杆周期性施加直线驱动力，如果存在渗滤液收集箱内液面过低导致所述制动杆没有穿过曝气管上的常闭孔对所述活塞杆形成制动，则视为曝气管上的曝气孔出现了部分堵塞，对应的活塞杆将被直线驱动机构驱动产生位移，从而带动外凸致动件将通孔扰动件推入对应的曝气孔中，对曝气孔中的堵塞物进行扰动疏通，然后直线驱动机构继续带动活塞杆重新回位，等待下一个周期。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1）本发明通过在曝气管中设置由活塞杆驱动的通孔扰动件，实现了对孔内物料堵塞的扰动疏通。而且，通过对通孔扰动件和活塞杆的工作配合方式的优化，使得通孔扰动件在对曝气孔中堵塞物料进行疏通后会自行退出曝气孔，避免增加曝气阻力。

2）本发明通过在每根曝气管上连接一个扰动控制装置，实现了对每根曝气管内通孔扰动时机的精确调整，仅在某一根曝气管上出现多个或一定比例的曝气孔堵塞时，才会推动通孔扰动件对这一条曝气管上的曝气孔进行扰动疏通，解决曝气孔堵塞问题的同时降低了扰动频率，避免因扰动频率过高导致大量颗粒落入曝气管中。

3）本发明对扰动控制装置的控制形式进行了优化，通过浮球制动组件和两个阀门来实现对固定时间内累计的渗滤液量的检测，由浮球制动组件根据当前液位来对活塞杆进行制动，无需采用流量计、液位计等设备。

4）本发明通过在每条曝气管上开设常闭孔的位置均设有位置感应器，来对所有曝气管上连接的的渗滤液收集箱内水位进行横向比较，当所有位置感应器中超过预设比例的位置感应器感应到当前没有制动杆穿入常闭孔时，可视为是非单管堵塞原因导致的大面积出现了渗滤液不足的异常情况，此时直接控制直线驱动机构不作动，避免了无效扰动。

附图说明

图1为本发明实施例中一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中用于垃圾发酵的促曝气供氧装置处于稳定液位的剖面图；

图3为本发明实施例中通孔扰动件处于脱离曝气孔状态的示意图；

图4为本发明实施例中通孔扰动件处于伸入曝气孔状态的示意图；

图5为本发明实施例中浮球制动组件的结构示意图；

图6为本发明实施例中用于垃圾发酵的促曝气供氧装置处于排空后最低液位的剖面图；

图7为本发明实施例中防堵塞装置中渗滤液收集箱处于稳定液位的放大图；

图8为本发明实施例中防堵塞装置中渗滤液收集箱处于排空后最低液位的放大图；

图9为本发明另一实施例中防堵塞装置中渗滤液收集箱处于稳定液位的放大图；

图10为本发明另一实施例中防堵塞装置中渗滤液收集箱处于排空后最低液位的放大图。

图中附图标记如下：防堵塞装置1、管道加热器2、泄压阀3、压力表4、供气主管5、变径三通管6、电磁阀7、单向阀8、曝气管9、供气装置10、固定板11、发酵仓12、柱状轴13、活塞杆14、活塞套管15、弧面形凸起16、气缸联接板17、气缸18、气缸安装座19、渗滤液收集箱20、连接管21、浮球阀门22、定时阀门23、浮球制动组件24、位置感应器25、曝气孔901、导向套151、制动杆241、浮球242、弹簧243、垂直套筒244。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其核心组件包括供气装置10、曝气管9和防堵塞装置1，同时还包含部分其他的辅助组件。下面对各组件之间的连接和配合关系进行详细描述。

在该用于垃圾发酵的促曝气供氧装置中，供气装置10和曝气管9的具体结构和连接方式与常规的曝气供氧装置相同。供气装置10一般可采用曝气风机来实现，其风量需要根据发酵仓内堆体所需的曝气量进行设计。而曝气管9的一端为进气端，进气端连接供气装置10的出气口，另一端为封闭端。曝气管9的上半部分管壁沿管道走向间隔开设有一系列曝气孔901，当曝气管9的进气端进气时空气可以从曝气孔901喷出进而向发酵堆体中鼓入空气。曝气管9上的开孔数量、角度以及间距，可按照现有技术进行优化，对此不作限定。同时，曝气管9的数量需要根据实际的发酵仓曝气区域面积以及曝气管9布置密度而定，最少一条，但一般需要设置多条，均匀分布在垃圾发酵仓12的曝气区域底部。曝气管9和防堵塞装置1需要成对布置，当具有多条曝气管9时，每条曝气管9上需要设置独立的防堵塞装置1和渗滤液收集箱20。各条曝气管9均需要连接至供气装置10的出气口。不同的曝气管9可以独立连接不同的供气装置10或者接入相同的供气装置10。但在本发明的实施例中，所有曝气管9统一连接供气装置10进行集中供气，这可以通过设置供气主管5来实现，即所有曝气管9的进气端均接入供气主管5中，由供气主管5统一连接供气装置10的出气口。由于曝气管9与供气主管5的管径一般是不同的，曝气管9要明显小于供气主管5，因此两者之间需要通过变径三通管6进行连接。

而且，在本发明的实施例中，供气主管5上还可以进一步设有管道加热器2，用于对输入曝气管9的曝气气体进行温度控制。该管道加热器2可通过对空气进行加热，使输入至发酵仓与物料接触的空气保持在适宜微生物的发酵温度，避免通过曝气对物料进行降温。供气主管5上一般需要设置单向阀8来保证空气正向流通，而各曝气管9的进气端则可以分别设置电磁阀7进行独立地开闭控制。

另外，在本发明的实施例中，供气主管5上还可以进一步设有用于对管路进行泄压的泄压阀3和用于检测管路压力的压力表4，压力表4与泄压阀3可通过信号线连接至控制器，从而构成反馈控制。当压力表4检测到管内的压力过大时，可打开泄压阀3进行泄压，避免发生爆管风险。

需要说明的是，以上曝气管9和供气装置10的具体形式，仅仅为本发明实施例的一些优选做法，但在实际应用中均可根据相关应用场景进行合理优化设计，对此不做限定。

防堵塞装置1是该用于垃圾发酵的促曝气供氧装置中实现防堵塞功能的最核心结构，防堵塞装置1与曝气管9以一一对应的方式配对设置，每根曝气管9上需要独立设置防堵塞装置1。

如图2所示，每个防堵塞装置1包括直线驱动机构、活塞杆14、活塞套管15、通孔扰动件和扰动控制装置。其中，直线驱动机构固定安装于曝气管9外部，可以采用任意能够输出直线位移的机构，例如气缸、机械臂、伺服电机等。在本发明的实施例中，直线驱动机采用的是一个气缸18。气缸18可通过气缸安装座19进行固定安装，参见图1所示，一般可以设置一块或多块固定板11来统一固定气缸安装座19。另外，上述活塞套管15和活塞杆14的主体均从曝气管9的封闭端穿入曝气管9中，活塞套管15套在活塞杆14的外部，对活塞杆14构成导向，活塞杆14在活塞套管15内的滑动方向与曝气管9的轴向平行。活塞套管15和活塞杆14的一端均伸出曝气管9的封闭端。特别需要注意的是，为了保证曝气管9的气密性，活塞套管15伸出曝气管9的封闭端的位置需要做好密封。活塞杆14伸出曝气管9后，端部可通过气缸联接板17连接气缸18的位移输出端。由此，当气缸18作动时，活塞杆14能够在活塞套管15的导向和直线驱动机构的定时驱动下，沿平行于曝气管9轴向的方向伸缩移动。活塞杆14伸缩移动的目的是为了对通孔扰动件提供驱动力。

本发明中的通孔扰动件，是用于对曝气管9上的曝气孔901进行扰动的部件，其具体形式不限，可以是针状、柱状甚至异形结构，只要能够伸入曝气孔901中即可。如图3所示，本发明的实施例中，通孔扰动件采用了具有弧面形底端的柱状轴13。当曝气孔901中存在物料堵塞情况时，对通孔扰动件伸入孔中进行略微扰动即可破坏物料的稳态，进而解决堵塞问题。即使通孔扰动件没有完全去除孔内的物料，但是物料稳态被破坏后，在高压的曝气压力下这些物料会从曝气孔901中脱离。由于曝气管9上的曝气孔901有多个，因此通孔扰动件也需要设置多个。各通孔扰动件与曝气管9上的曝气孔901一一对应。

由于通孔扰动件仅需在曝气孔901存在物料堵塞时伸入曝气孔901中，而在曝气孔901没有堵塞时则需要退出曝气孔901避免增加曝气阻力，因此通孔扰动件需要活动式安装于活塞套管15上。继续参见图3所示，为了与柱状轴13进行配合，活塞套管15的顶部垂直设置与柱状轴13一一对应的导向套151。导向套151的内径略大于柱状轴13，使得柱状轴13与导向套151可以构成滑动副配合。当柱状轴13底部受到向上的推力时，可以沿着导向套151轴向向上移动。而当柱状轴13底部受到的推力消失时，又会在重力作用下自行回位。本发明中柱状轴13底部受到的向上推力是由气缸18通过活塞杆14间接输入的，由于活塞杆14是沿着活塞套管15轴向运动的，因此为了将活塞杆14的运动转换为垂直活塞套管15方向的向上推力，需要在活塞杆14上设置与通孔扰动件一一对应的外凸致动件。

本发明中的外凸致动件，是指相对于活塞杆14的杆壁外凸的用于驱动通孔扰动件的部件，其具体结构形式不限，只要能够顺利推动通孔扰动件即可。在本发明的实施例中，继续参见图3所示，柱状轴13的弧面形底端需要部分伸入活塞套管15的管内。而外凸致动件也为弧面形凸起16，能够在与推动柱状轴13的弧面形底端接触过程中，平滑推动柱状轴13的弧面形底端向上运动。对比参见图3和图4可见，在活塞杆14伸缩移动过程中，作为外凸致动件的弧面形凸起16能够推动作为通孔扰动件的柱状轴13沿导向套151顶入对应的曝气孔901中，从而对曝气孔901中的堵塞物进行扰动疏通，而在弧面形凸起16脱离柱状轴13底部时，柱状轴13在重力下重新回落从而从曝气孔901中退出，从而不影响曝气孔901的正常曝气功能。

在本发明的另一实施例中，柱状轴13的顶部可以设置成具有多个尖头的毛刺形式，以便于破坏孔内物料稳态的同时减少对曝气孔901流通面积的影响，避免在曝气过程中柱状轴13完全封闭或者大部分曝气孔901进而导致管内压力剧增。

另外，本发明的扰动控制装置，作用是控制每根曝气管9内通孔扰动件的扰动时机，降低扰动频次。因为虽然理论上定时对曝气管9上的曝气孔901进行扰动，可以最大可能避免其发生堵塞，但是在实际工程中，对于堆体的曝气是定时进行的，曝气管9内并非一直存在高压气体。因此，当扰动频率过高时，反而容易造成贴近曝气管9壁的细颗粒物料落入曝气管9中，长期运行过程中随着曝气管9内物料的积累会造成曝气管9堵塞甚至报废。因此，最佳的扰动疏通策略是在某一条曝气管9上出现多个或一定比例的曝气孔901堵塞时，再对这一条曝气管9上的曝气孔901进行扰动疏通，解决曝气孔901堵塞的同时降低扰动频率。由此，为了满足该功能，需要监测曝气管9上曝气孔901的堵塞情况，但是曝气管9本身是被埋在垃圾发酵堆体中的，无法人工观测，摄像头等设施也并不适用于小管径、高污染的曝气管9环境中。

本发明中的扰动控制装置，是通过对固定时间内累计的渗滤液量进行分析，从而判断曝气管9是否存在堵塞的。下面对该扰动控制装置的具体结构进行详细描述。

继续参见图2所示，该扰动控制装置的主体安装于发酵仓12外部，扰动控制装置包括渗滤液收集箱20、定时阀门23、浮球阀门22和浮球制动组件24。其中，渗滤液收集箱20是一个用于临时从曝气管9中流出的渗滤液的箱体，该箱体最好采用规则的圆柱形箱体或者长方体箱体，以便于统计其液面高度。渗滤液收集箱20的顶部设置集水口，集水口通过连接管21连通曝气管9的底部。曝气管9可以设置一定的排水坡度，在垃圾发酵过程中，堆体中的水分会以渗滤液形式下渗，如果曝气孔901未堵塞则会通过曝气孔901进入曝气管9中，进而被收集于渗滤液收集箱20。本发明尤其适用于内部进行层递式发酵的发酵仓12，仓内连续进料连续出料，新的进料会被搅拌装置逐渐推动至出料端，这种发酵仓12内的物料在稳定运行情况下，固定时间内渗滤液收集箱20中的渗滤液体积也是相对固定的。但如果曝气管9上存在部分曝气孔901堵塞，则被收集于渗滤液收集箱20中的渗滤液体积就会减小，因此可以通过固定时间内渗滤液收集箱20中的渗滤液体积来反映曝气管9上是否存在曝气孔901堵塞，并且大致估算堵塞的比例。

理论上可以采用流量计或者液位计等设备来检测渗滤液收集箱20中的渗滤液体积，但是由于渗滤液属于高污染高杂质含量的废液，传统的流量计或者液位计并不适用于对此类废液进行长期的检测，而特制的流量计或者液位计的成本过高，难以适用于需要批量安装的曝气管9中。因此，本发明针对渗滤液收集箱20中的渗滤液体积检测需求，设计了基于定时阀门23、浮球阀门22和浮球制动组件24的渗滤液体积检测装置。上述浮球制动组件24安装于渗滤液收集箱20中，包含漂浮于渗滤液液面上的浮球242以及由浮球242推动上下伸缩的制动杆241。因此，由于浮球242式中漂浮于渗滤液液面上，因此其液面高度会反应在制动杆241所处的高度上。本发明中的制动杆241，是一条对上述活塞杆14进行制动阻止其轴向移动的杆件，其形状结构不限，一般可采用杆状。由于活塞杆14位于曝气管9和活塞套管15内，因此为了曝气管9和活塞套管15底部设有供制动杆241顶端伸入的常闭孔，以便于制动杆241伸入活塞杆14所在位置对其进行制动。

需要说明的是，本发明中的常闭孔是指在没有外力作用下处于常闭状态的孔，其实现方式是多样的，例如可以在曝气管9和活塞套管15的内壁开孔位置设置弹性片来封堵这个孔，当弹性片不受制动杆241的推力时其始终贴合在孔上，使得管内的水不会通过孔流入流出，但是当制动杆241穿过该开孔时，弹性片会被制动杆241临时顶开。由此实现常闭状态下的临时开启。需注意的是，制动杆241与该开孔的直径应当尽量相匹配，防止在该孔开启状态下渗滤液从两者的缝隙中流出。当然，上述弹性片的做法仅仅是常闭孔的一种实现方式，亦可采用其他可行方式实现。

浮球制动组件24中浮球242和制动杆241的配合方式不限。如图5所示，在本发明的实施例中，浮球制动组件24中，制动杆241由固定在渗滤液收集箱20上的垂直套筒244进行限位，使其仅能上下移动，且制动杆241与浮球242之间通过弹簧243进行非刚性连接，由弹簧243提供一定的缓冲力避免制动杆241的位移波动过大。活塞杆14上开设有能够与制动杆241顶部嵌合的槽孔，活塞杆14顶部嵌入槽孔时，活塞杆14被限制无法由气缸18驱动移位。当然，在其他实施例中，除了在活塞杆14上开设与制动杆241顶部嵌合的槽孔之外，也可以在在活塞杆14上设置其他的外接杆件，进而与制动杆241顶部构成限制活塞杆14轴向移动的制动配合，对此不做限制。

在本发明的实施例中，定时阀门23和浮球阀门22均安装于渗滤液收集箱20上，两个阀门起到了对液位的控制作用，进而配合实现液位感知功能。定时阀门23可采用能够自行设置开启周期的阀门型号，该定时阀门23定时开启，用于周期性排空渗滤液收集箱20内的渗滤液，且定时阀门23的定时开启与直线驱动机构的定时驱动同步。即定时阀门23开启的时候气缸18也相应的对活塞杆14输出动力。但需要说明的是，排空渗滤液收集箱20内的渗滤液并不一定要保证箱内完全没有水，仅有底部定时阀门23的出液口以下存在少量的水也是允许的，如图6所示。

上述定时阀门23和直线驱动机构的开启周期记为本发明用于垃圾发酵的促曝气供氧装置的运行周期。而浮球阀门22是一种常见的液位控制阀门，其通过浮球高度来控制阀门的启闭，从而将渗滤液收集箱20内渗滤液维持在一定的高度，可将该维持高度称为稳定液面高度。在本发明中，浮球阀门22的开启高度需要满足以下条件，即：在浮球阀门22控制下，渗滤液收集箱20内的稳定液面高度能够刚好使制动杆241穿过曝气管9和活塞套管15上的常闭孔对活塞杆14进行制动。也就是说，如果渗滤液收集箱20内收集的渗滤液只要达到稳定液面高度，在每个运行周期中制动杆241会与活塞杆14形成制动配合，如图7所示，此时气缸18就不会驱动活塞杆14，进而活塞杆14也就不会推动通孔扰动件对曝气管9上的曝气孔901进行扰动。因此，只要通过浮球阀门22将该稳定液面高度控制在曝气管9上的曝气孔901未堵塞或者仅有少量曝气孔901堵塞状态下渗滤液收集箱20能够收集到的液位高度，即可避免该状态下对曝气管9上的曝气孔901施加没必要的扰动。但是，假如曝气管9上的曝气孔901堵塞比例过高，那么渗滤液收集箱20能够收集到的液位高度低于前述稳定液面高度，此时制动杆241就会脱离活塞杆14无法实现制动，如图8所示，因此在每个运行周期中气缸18就会驱动活塞杆14，进而活塞杆14会推动通孔扰动件对整条曝气管9上的曝气孔901进行扰动。

上述浮球阀门22的开启高度是可以自行调节的，浮球阀门22的开启高度会直接影响渗滤液收集箱20内的稳定液面高度，因此为了保证本发明功能的正常实现，浮球阀门22的开启高度应当满足：在浮球阀门22控制下，渗滤液收集箱20内的稳定液面高度低于上述定时阀门23的一个开启周期内不排水情况下渗滤液收集箱20能够收集到的最高水位，而且该渗滤液收集箱20内的稳定液面高度也不能过低，否则会导致曝气管9上即使出现大量曝气孔901堵塞都不会触发扰动疏通。在本发明的实施例中，该渗滤液收集箱20内的稳定液面高度最好高于该最高水位的2/3高度，具体需要根据运行过程中单条曝气管9上允许出现堵塞的曝气孔901比例而定，该允许比例越高其稳定液面高度可设置越低。

另外，由于不同物料的含水率不同，因此在不同的垃圾物料发酵工程中应用时，上述定时阀门23的一个开启周期内渗滤液收集箱20能够收集到的最高水位也是不同的，具体每个工程中的最高水位可以通过试运行的调试阶段进行确定，因为该阶段的曝气孔901堵塞可能性最小。

在实际的垃圾物料发酵工程中，考虑到发酵堆体可能因为前端物料含水率突变、操作失误或者气温突变等原因，导致出现垃圾渗滤液总量减少的情况。但是由于渗滤液收集箱20中浮球阀门22是固定好的，并不会实时调节，因此对于这些并非因为曝气孔901堵塞所导致的渗滤液收集箱20内水位较低的情况，并不需要对曝气孔901进行扰动。

考虑到上述情况，在本发明的另一实施例中，进一步引入了对所有曝气管9上连接的的渗滤液收集箱20内水位进行横向比较的做法。具体而言，如图9所示，每条曝气管9上开设常闭孔的位置均设有位置感应器25，位置感应器25的作用是用于感应当前是否有制动杆241穿入常闭孔中。通过图9和图10的对比可见，通过判断是否有制动杆241穿入常闭孔，可以来判断渗滤液收集箱20内当前的水位情况。位置感应器25的形式不限，可以是接近开关、光电感应器等器件，优选采用廉价可靠的接近开关来实现。所有曝气管9上的位置传感器均通过控制线连接至一种控制器中，控制器可以是单片机、PLC、MCU等形式。所有渗滤液收集箱20上的定时阀门23按照相同周期同步启闭，所有曝气管9配对的防堵塞装置1中的直线驱动机构均由控制器统一控制，当所有位置感应器25中超过预设比例的位置感应器25感应到当前没有制动杆241穿入常闭孔时，可视为是非单管堵塞原因导致的大面积出现了渗滤液不足的异常情况，因此上述控制器可控制所有直线驱动机构在当前周期均不工作。上述控制器对所有直线驱动机构的控制，是逐个周期来判断的，如果在下一个周期上述异常情况消失，则所有直线驱动机构会回复各自的工作状态。

上述控制所有直线驱动机构在当前周期均不工作的预设比例可根据实际需要进行调整，一般可设置为至少30%。

在本发明的另一实施例中，基于上述用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，还提供了一种曝气供氧方法，其具体可分为装配阶段、试运行阶段和正式运行阶段，下面分别阐述如下：

S1、在装配阶段，将所有曝气管9均匀铺设于垃圾发酵仓12的曝气区域底部并与供气装置10和防堵塞装置1装配到位后，进入试运行阶段。

需要说明的是，各曝气管9在发酵仓12内的铺设方式可根据实际需要调整，曝气管9与供气装置10和防堵塞装置1的装配方式参见前述实施例，对此不再重复赘述。发酵仓12中运行的发酵工艺优选为层递式发酵工艺。

S2、在试运行阶段，供气装置10按照预设的曝气参数，通过各曝气管9对发酵堆体进行曝气，待发酵堆体稳定后，临时封闭所有渗滤液收集箱20上的浮球阀门22，仅保持定时阀门23周期性开启；通过收集各渗滤液收集箱20中每个周期排出的渗滤液体积，按照箱体尺寸换算得到每个渗滤液收集箱20中单个周期达到的最高水位平均值；然后解除对所有渗滤液收集箱20上浮球阀门22的临时封闭，调节各浮球阀门22的开启高度，使其满足：在上述浮球阀门22控制下，渗滤液收集箱20内的稳定液面高度低于上述最高水位平均值，但高于上述最高水位平均值的2/3高度；在上述控制器中设置不低于30%的上述预设比例，然后进入正式运行阶段。

需要注意的是，试运行阶段的曝气控制方式可根据实际需要进行调整，本发明对此不做限制。由于渗滤液收集箱20可安装于发酵仓12外部，因此试运行阶段对所有渗滤液收集箱20上浮球阀门22的临时封闭措施，可以通过手动控制来实现，可手动关闭或者临时封堵，当完成试运行后再重新开启。临时封闭所有渗滤液收集箱20上浮球阀门22的目的是避免触发该阀门的开启，尽可能保证各渗滤液收集箱20内最高水位的准确性。前述最高水位平均值可以通过多个周期的统计数据进行平均计算。各浮球阀门22的开启高度可通过浮球阀门22的原本安装高度或者选型进行大范围粗调，也可以通过改变浮球阀门22自身连接的浮球位置进行小范围精调。

S3、在正式运行阶段，供气装置10按照预设的曝气参数，通过各曝气管9对发酵堆体进行曝气，且上述控制器在每一个周期中对各曝气管9上的位置感应器25所发送的信号进行分析，判断是否有超过预设比例的位置感应器25均感应到当前没有制动杆241穿入常闭孔；若判断结果为是，则视为当前发酵堆体因自身含水率不足导致整体渗滤液产生量不足，由上述控制器控制所有直线驱动机构在当前周期均不工作，通孔扰动件不对曝气孔901进行扰动；若判断结果为否，则所有直线驱动机构各自独立地定时启动，对活塞杆14周期性施加直线驱动力，如果存在渗滤液收集箱20内液面过低导致上述制动杆241没有穿过曝气管9上的常闭孔对上述活塞杆14形成制动，则视为曝气管9上的曝气孔901出现了部分堵塞，对应的活塞杆14将被直线驱动机构驱动产生位移，从而带动外凸致动件将通孔扰动件推入对应的曝气孔901中，对曝气孔901中的堵塞物进行扰动疏通，然后直线驱动机构继续带动活塞杆14重新回位，等待下一个周期。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，包括供气装置（10）、曝气管（9）和防堵塞装置（1）；

所述曝气管（9）的进气端连接所述供气装置（10）的出气口，曝气管（9）的上半部分管壁沿管道走向间隔开设有若干曝气孔（901）；

所述防堵塞装置（1）与所述曝气管（9）配对设置，每个防堵塞装置（1）包括直线驱动机构、活塞杆（14）、活塞套管（15）、通孔扰动件和扰动控制装置；

所述直线驱动机构固定安装于曝气管（9）外部，所述活塞套管（15）和所述活塞杆（14）的主体均穿入所述曝气管（9）中；活塞杆（14）的一端连接直线驱动机构的位移输出端，活塞杆（14）能够在活塞套管（15）的导向和直线驱动机构的定时驱动下，沿平行于曝气管（9）轴向的方向伸缩移动；所述通孔扰动件有多个，分别活动式安装于活塞套管（15）上，各通孔扰动件与曝气管（9）上的曝气孔（901）一一对应；所述活塞杆（14）上设有与通孔扰动件一一对应的外凸致动件，通孔扰动件的底端伸入活塞套管（15）的管内；在活塞杆（14）伸缩移动过程中，外凸致动件能够推动通孔扰动件顶入对应的曝气孔（901）中，从而对曝气孔（901）中的堵塞物进行扰动疏通，而在外凸致动件脱离通孔扰动件底部时，通孔扰动件在重力下重新回落从而从曝气孔（901）中退出；

所述扰动控制装置包括渗滤液收集箱（20）、定时阀门（23）、浮球阀门（22）和浮球制动组件（24）；所述渗滤液收集箱（20）的集水口连通所述曝气管（9）的底部，用于收集从曝气孔（901）中渗入的垃圾发酵渗滤液；所述浮球制动组件（24）安装于渗滤液收集箱（20）中，包含漂浮于渗滤液液面上的浮球（242）以及由浮球（242）推动上下伸缩的制动杆（241）；所述曝气管（9）和所述活塞套管（15）底部设有供制动杆（241）顶端伸入的常闭孔；所述定时阀门（23）和浮球阀门（22）均安装于渗滤液收集箱（20）上；定时阀门（23）定时开启，用于周期性排空渗滤液收集箱（20）内的渗滤液，且定时阀门（23）的定时开启与直线驱动机构的定时驱动同步；而浮球阀门（22）的开启高度需要满足在浮球阀门（22）控制下，渗滤液收集箱（20）内的稳定液面高度能够刚好使所述制动杆（241）穿过曝气管（9）和所述活塞套管（15）上的常闭孔对所述活塞杆（14）进行制动。

2.如权利要求1所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所述曝气管（9）和防堵塞装置（1）成对布置，在垃圾发酵仓（12）底部均匀布置多条曝气管（9），每条曝气管（9）上设置独立的防堵塞装置（1）和渗滤液收集箱（20），所有曝气管（9）统一连接所述供气装置（10）进行集中供气。

3.如权利要求2所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，每条所述曝气管（9）上开设所述常闭孔的位置均设有位置感应器（25），所述位置感应器（25）用于感应当前是否有制动杆（241）穿入常闭孔中；所有曝气管（9）上的位置传感器均通过控制线连接至控制器中；所有渗滤液收集箱（20）上的定时阀门（23）按照相同周期同步启闭；所有曝气管（9）配对的防堵塞装置（1）中的直线驱动机构均由所述控制器统一控制，当所有位置感应器（25）中超过预设比例的位置感应器（25）感应到当前没有制动杆（241）穿入常闭孔时，所述控制器控制所有直线驱动机构均不工作。

4.如权利要求3所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所述预设比例至少为30%。

5.如权利要求2所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所有曝气管（9）的进气端均接入供气主管（5）中，由供气主管（5）统一连接所述供气装置（10）；所述供气主管（5）上设有管道加热器（2），用于对输入曝气管（9）的曝气气体进行温度控制。

6.如权利要求1所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所述供气主管（5）上设有用于对管路进行泄压的泄压阀（3）和用于检测管路压力的压力表（4），所述压力表（4）与所述泄压阀（3）通过连接控制器构成反馈控制。

7.如权利要求1所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所述浮球制动组件（24）中，制动杆（241）由固定在渗滤液收集箱（20）上的垂直套筒（244）进行限位，使其仅能上下移动，且制动杆（241）与浮球（242）之间通过弹簧（243）进行非刚性连接；所述活塞杆（14）上开设有能够与制动杆（241）顶部嵌合的槽孔，活塞杆（14）顶部嵌入槽孔时，所述活塞杆（14）被限制无法由所述直线驱动机构驱动移位。

8.如权利要求1所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所述浮球阀门（22）的开启高度应当满足：在所述浮球阀门（22）控制下，渗滤液收集箱（20）内的稳定液面高度低于所述定时阀门（23）的一个开启周期内不排水情况下渗滤液收集箱（20）能够收集到的最高水位，但高于该最高水位的2/3高度。

9.如权利要求1所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置，其特征在于，所述通孔扰动件为具有弧面形底端的柱状轴（13），所述活塞套管（15）的顶部垂直设置与柱状轴（13）一一对应的导向套（151），柱状轴（13）与导向套（151）构成滑动副配合；所述外凸致动件为弧面形凸起（16），能够平滑推动柱状轴（13）的弧面形底端，使柱状轴（13）沿导向套（151）向上滑动进入曝气孔（901）中进行扰动疏通。

10.一种利用如权利要求3所述的用于垃圾发酵的促曝气供氧装置的曝气供氧方法，其特征在于，包括：

S1、在装配阶段，将所有曝气管（9）均匀铺设于垃圾发酵仓（12）的曝气区域底部并与供气装置（10）和防堵塞装置（1）装配到位后，进入试运行阶段；

S2、在试运行阶段，供气装置（10）按照预设的曝气参数，通过各曝气管（9）对发酵堆体进行曝气，待发酵堆体稳定后，临时封闭所有渗滤液收集箱（20）上的浮球阀门（22），仅保持定时阀门（23）周期性开启；通过收集各渗滤液收集箱（20）中每个周期排出的渗滤液体积，按照箱体尺寸换算得到每个渗滤液收集箱（20）中单个周期达到的最高水位平均值；然后解除对所有渗滤液收集箱（20）上浮球阀门（22）的临时封闭，调节各浮球阀门（22）的开启高度，使其满足：在所述浮球阀门（22）控制下，渗滤液收集箱（20）内的稳定液面高度低于所述最高水位平均值，但高于所述最高水位平均值的2/3高度；在所述控制器中设置不低于30%的所述预设比例，然后进入正式运行阶段；

S3、在正式运行阶段，供气装置（10）按照预设的曝气参数，通过各曝气管（9）对发酵堆体进行曝气，且所述控制器在每一个周期中对各曝气管（9）上的位置感应器（25）所发送的信号进行分析，判断是否有超过预设比例的位置感应器（25）均感应到当前没有制动杆（241）穿入常闭孔；若判断结果为是，则视为当前发酵堆体因自身含水率不足导致整体渗滤液产生量不足，由所述控制器控制所有直线驱动机构在当前周期均不工作，通孔扰动件不对曝气孔（901）进行扰动；若判断结果为否，则所有直线驱动机构各自独立地定时启动，对活塞杆（14）周期性施加直线驱动力，如果存在渗滤液收集箱（20）内液面过低导致所述制动杆（241）没有穿过曝气管（9）上的常闭孔对所述活塞杆（14）形成制动，则视为曝气管（9）上的曝气孔（901）出现了部分堵塞，对应的活塞杆（14）将被直线驱动机构驱动产生位移，从而带动外凸致动件将通孔扰动件推入对应的曝气孔（901）中，对曝气孔（901）中的堵塞物进行扰动疏通，然后直线驱动机构继续带动活塞杆（14）重新回位，等待下一个周期。

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