生物质向气液固肥快速转化系统
技术领域
本发明涉及沼气技术领域，具体为生物质向气液固肥快速转化技术。
背景技术
蔬菜废弃物具有含水率高、营养丰富等特性。通常尾菜垃圾中的固体(干物质)含量为8％～15％，干物质中有机质占比80％～95％。
传统处理有机废弃物的方式主要为填埋或焚烧。填埋易于操作，但通常动用大量人力物力，又占用宝贵的土地资源，投入成本越来越高。焚烧能迅速缩减废弃物体积，产生的热量可用作热能发电，但往往因为焚烧条件和手段的不当而引发大气污染问题。
厌氧发酵技术可对尾菜固体废弃物进行降解，同时能产生沼气能源，具有较大的经济效益。然而由于尾菜中含水率较高，产生大量的沼液且沼液利用率低，并且在厌氧发酵过程中容易水解酸化，产生的挥发性脂肪酸抑制了产甲烷的过程。另外，厌氧发酵技术需要稳定热源进行恒温加热，大多处理方式热量损失和投入成本较高。
温室大棚内作物生长需要施加有机肥及二氧化碳气肥，现有技术中有机肥的制备成本相对较高，有机肥在施肥后发酵不彻底，肥料成熟度低，易造成烧苗等不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质向气液固肥快速转化系统。
本发明是生物质向气液固肥快速转化系统，包括用于进行尾菜原料发酵的厌氧发酵罐1、用于产出液体有机肥的沼液沼渣罐2，用于储存热空气的大棚龙骨3，用于熟化沼液沼渣的通风管道4，用于进行光热及光电转化的PV/T板5，用于储存热水加热发酵罐的蓄热水箱6，用于加热发酵罐1的盘管14，用于收集沼气的集气袋7，用于点燃沼气的沼气灯8，用于控制水泵、风机启停的控制箱9，用于调控和保护PV/T板线路5的控制逆变一体机40，以及储存电能的蓄电池组39，所述厌氧发酵罐1包括输入口和输出口，所述厌氧发酵罐1的输入口为进料口10，所述厌氧发酵罐的输出口包括沼气输出口11、沼渣排放口12和沼液溢流口13，所述沼气输出口11连接集气袋7，所述集气袋7输出端连接沼气灯8，所述沼液溢流口13连接所述沼液沼渣罐2，所述沼液沼渣罐2包括进风口43、进料口21、排气口42及排料口18，所述PV/T板5连接蓄热水箱6，所述蓄热水箱6连接厌氧发酵罐加热盘管14，所述通风管道4输入口连接大棚龙骨3，所述通风管道4输出口连接沼液沼渣罐2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.系统通过厌氧发酵的方式将尾菜降解，变废为宝，实现了资源的循环利用。2.系统充分利用太阳辐射热量，通过PV/T系统不仅对温室大棚起到了遮阴的效果，而且将光能转化为热能及电能，其中转化的热能，以水为介质储存在水箱内，给发酵罐提供热量，转化的电能储存在蓄电池组中，用于启动控制箱、水泵。3.将尿素化肥与尾菜按比例放入发酵罐中，调节发酵pH及C/N，缓解酸抑制过程，促进产气，也使排出的沼液沼渣中N、P、K等养分含量大大提升。并利用风机将大棚龙骨中的热空气通入沼液沼渣罐，加快料液BOD、COD的降解速率，使沼液沼渣深度熟化，达到了快速生产液肥固肥的效果。4.厌氧发酵产生的沼气通过点亮沼气灯的方式，快速转化为二氧化碳气肥，并且给大棚增温补光，强化光合作用，促进作物生长。
附图说明
图1是本发明的实施例的系统结构图，图2为本发明厌氧发酵罐示意图，图3为本发明沼液沼渣罐示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明是生物质向气液固肥快速转化系统，包括用于进行尾菜原料发酵的厌氧发酵罐1、用于产出液体有机肥的沼液沼渣罐2，用于储存热空气的大棚龙骨3，用于熟化沼液沼渣的通风管道4，用于进行光热及光电转化的PV/T板5，用于储存热水加热发酵罐的蓄热水箱6，用于加热发酵罐1的盘管14，用于收集沼气的集气袋7，用于点燃沼气的沼气灯8，用于控制水泵、风机启停的控制箱9，用于调控和保护PV/T板线路5的控制逆变一体机40，以及储存电能的蓄电池组39，所述厌氧发酵罐1包括输入口和输出口，所述厌氧发酵罐1的输入口为进料口10，所述厌氧发酵罐的输出口包括沼气输出口11、沼渣排放口12和沼液溢流口13，所述沼气输出口11连接集气袋7，所述集气袋7输出端连接沼气灯8，所述沼液溢流口13连接所述沼液沼渣罐2，所述沼液沼渣罐2包括进风口43、进料口21、排气口42及排料口18，所述PV/T板5连接蓄热水箱6，所述蓄热水箱6连接厌氧发酵罐加热盘管14，所述通风管道4输入口连接大棚龙骨3，所述通风管道4输出口连接沼液沼渣罐2。
本发明能够解决传统尾菜厌氧发酵容易酸化，抑制厌氧产甲烷的过程的问题，在厌氧发酵罐中添加尿素等外源添加物，既能促进产气，同时也大大提升了沼液沼渣的养分。并且，有效利用了太阳辐射热能，通过PV/T系统光热及光电转换原理，为发酵罐提供充足热量以及启动控制箱、水泵所需的电量。本系统不仅实现了尾菜资源高效循环利用，而且高效利用能源，将尾菜垃圾快速转化为气液固肥，促进温室大棚作物高质量生长。
如图1所示，厌氧发酵罐1罐外设有加热盘管14及温度传感器15，所述温度传感器15连接控制箱9。其中，厌氧发酵罐1容积为 0.56m3。
如图1、图2所示，所述发酵罐进料口10为有倾斜角度的漏斗形状，竖直方向偏离15°，并且发酵原料为尾菜垃圾及少量尿素等富含N、P、K元素的外源添加物。
如图1、图2所示，所述沼气输出口11后连接气体阀门41，所述气体阀门41后连接集气袋7。
如图1所示，所述集气袋7输出口连接阀门16，所述阀门16连接沼气增压泵17，所述沼气增压泵17连接沼气灯8。
如图1、图2、图3所示，所述沼液溢流口13输出端连接沼液沼渣罐输入口21。
如图1所示，所述沼液沼渣罐2内设有温度传感器22。其中，沼液沼渣罐2容积为0.27m3。
如图1所示，所述大棚龙骨3为空心管道，所述大棚龙骨3空心管道输出口连接阀门23，所述阀门23连接风机24，所述风机24出风口连接沼液沼渣罐进风口管道25。
如图1所示，所述蓄热水箱6设有进出水口，所述蓄热水箱一端出水口26连接阀门27，所述阀门27连接水泵28，所述水泵28连接PV/T板进水口29，所述蓄热水箱一端进水口30连接PV/T板出水口31。所述蓄热水箱一端出水口32连接阀门33，所述阀门33连接水泵34，所述水泵34连接发酵罐盘管进水口35，所述蓄热水箱一端进水口36连接发酵罐盘管出水口37。
如图1所示，所述蓄热水箱6设有温度传感器38，所述温度传感器38连接控制箱9。
如图1所示，所述PV/T板5连接控制逆变一体机40，所述控制逆变一体机40分别连接控制箱9及蓄电池组39。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
本发明中提及到的有机肥俗称农家肥，包括以各种动物、植物残体或代谢物成，如人畜粪便、秸秆、动物残体、屠宰场废弃物等。有机肥是采用物理、化学、生物或三者兼有的处理技术，经过一定的加工工艺，达到无害化标准而形成的，符合国家相关标准及法规的一类肥料。本发明提到的有机肥养分要求主要遵循《有机-无机复混液体肥料》标准，其中，有机质≥150 g/L，总养分≥110 g/L。
本发明中提到的沼液好氧处理要求主要遵循《农田灌溉水质标准》，其中，加工、烹饪及去皮蔬菜化学需氧量≤100 mg/L、生食类蔬菜、瓜类和草本水果化学需氧量≤60 mg/L、凯氏氮≤30 mg/L、总磷≤10 mg/L、水温≤35℃、pH在5.8~8.5。
在本实施例中，厌氧发酵罐1罐内设有加热盘管14，用于加热发酵罐，内置温度传感器（15），控制罐内温度恒定。其中，加热盘管盘在发酵罐侧壁，有利于罐体均匀受热。温度传感器15至于发酵罐侧壁中部，测得的温度误差较小。温度传感器15将测量的温度信号反馈给控制箱9，再由控制箱9控制水泵启停，实现发酵罐的恒温加热效果。发酵罐（1）罐内温度应保持在37±1℃。如图2所示，厌氧发酵罐1长1m，宽0.7m，高0.8m，容积为 0.56m3，能够消纳一般温室产生的尾菜垃圾，且发酵罐1有效容积一般为罐体容积的 80% ~ 85%。
在本实施例中，发酵罐进料口10加入尾菜及尿素等富含N、P、K元素的物质，可调节料液pH及C/N，缓解酸抑制过程，促进产气，也使排出的沼液沼渣中的总氮、总磷、总钾等养分大大提高。另外，发酵罐进料口10为有倾斜角度的漏斗形状，竖直方向偏离15°，使物料滑入罐中，方便进料。
在本实施例中，沼气输出口11后连接气体阀门12，气体阀门12后连接集气袋7，集气袋7输出口连接阀门16，阀门16连接沼气增压泵17，沼气增压泵17连接沼气灯8。其中，沼气增压泵可增加沼气压力，使沼气灯易于点燃。
在本实施例中，沼液溢流口13输出端连接沼液沼渣罐输入口21，在连续式及间歇式发酵模式下，进料时，水位达到溢流口位置时，沼液将自动排入沼液沼渣罐2，可满足连续/间歇进出料要求。
在本实施例中，如图3所示，沼液沼渣罐2长0.6m，宽0.6m，高0.75m，容积为0.27m3，能够处理从发酵罐1中溢流出的沼液。沼液沼渣罐2内设有温度传感器22，温度传感器22连接控制箱9。其中，温度传感器22至于罐侧壁中部，测得的温度误差较小。温度传感器22将测量的温度信号反馈给控制箱9，再由控制箱9控制风机启停，实现对沼液沼渣罐2中料液的温度控制。沼液沼渣罐2体上侧设有排气口42，用于排放空气以及反应产生的氮气、氨气。另外，好氧处理所需热量由沼液余热及热空气提供，能够满足好氧温度要求。
在本实施例中，大棚龙骨3为空心管道，表面涂有吸热材料，大棚龙骨3空心管道输出口连接阀门23，阀门23连接风机24，风机24出风口连接沼液沼渣罐进风口管道25。其中，龙骨3将太阳辐射热量及PV/T板5背面热量吸收加热龙骨内空气，龙骨表面涂吸热材料加强换热效果。
在本实施例中，蓄热水箱6设有进出水口，蓄热水箱一端出水口26连接阀门27，阀门27连接水泵28，水泵28连接PV/T板进水口29，蓄热水箱一端进水口30连接PV/T板出水口31。利用PV/T板的光热转化原理，通过水泵将蓄热水箱中的水进行循环加热。蓄热水箱一端出水口32连接阀门33，阀门33连接水泵34，水泵34连接发酵罐盘管进水口35，蓄热水箱一端进水口36连接发酵罐盘管出水口37。通过水泵将蓄热水箱中的水抽到加热盘管进水口加热发酵罐，再由盘管出水口流入水箱形成循环。
在本实施例中，所述蓄热水箱6设有温度传感器38，所述温度传感器38连接控制箱9。温度传感器38至于水箱侧壁中部，测得的温度误差较小。温度传感器38将测量的温度信号反馈给控制箱9，再由控制箱9控制低速运转水泵的启停，提升水箱热水的升温效果。
另外，发酵罐1、蓄热水箱6、沼液沼渣罐2外侧均包裹保温棉，减少热量散失。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
