一種自動調(diào)控堿度預(yù)防厭氧混合發(fā)酵酸化的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及環(huán)保及可再生能源領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)預(yù)防混合發(fā)酵酸化并實現(xiàn)工藝穩(wěn)定運行的一種自動調(diào)控堿度預(yù)防厭氧混合發(fā)酵酸化的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能源的合理利用已成為影響和制約人類可持續(xù)發(fā)展的重要問題。生物質(zhì)能源屬于可再生能源，是目前國家重點鼓勵的新能源發(fā)展領(lǐng)域。其中，混合發(fā)酵為農(nóng)作物秸桿和人畜糞便等有機廢棄物的資源化利用提供了有效途徑，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的重要途徑。多種物料混合厭氧發(fā)酵技術(shù)，可避免單一原料厭氧發(fā)酵缺陷，提高沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣效率，從而高效率地解決環(huán)境污染與能源生產(chǎn)問題。
[0003]實際工程應(yīng)用中，由于季節(jié)變化等客觀因素的影響，物料性質(zhì)易波動，導(dǎo)致混合發(fā)酵系統(tǒng)內(nèi)部碳氮比和系統(tǒng)的緩沖能力不穩(wěn)定，從而容易引起酸化問題，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰?；旌习l(fā)酵中非產(chǎn)甲烷菌降解有機物的過程可產(chǎn)生大量的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和C02，明顯降低系統(tǒng)pH;而產(chǎn)甲烷菌則在利用乙酸、甲酸、氫形成甲烷的過程中消耗酸和CO2。兩者的共同作用可使反應(yīng)體系內(nèi)pH穩(wěn)定在一個適宜的范圍內(nèi)，并使有機物順利地分解，產(chǎn)生甲烷。然而，相對于非產(chǎn)甲烷菌而言，產(chǎn)甲烷菌對溫度、PH、堿度、碳氮比及有毒物質(zhì)等均很敏感，各種因素的適宜范圍均較窄，要求更加苛刻。所以當(dāng)系統(tǒng)中溫度、pH、堿度等影響因素或者有機負(fù)荷劇烈變化時，產(chǎn)甲烷菌的活性會受到一定程度抑制，而非產(chǎn)甲烷菌活性所受的影響較小，其產(chǎn)生的VFA不能全部被產(chǎn)甲烷菌利用，使得厭氧體系內(nèi)VFA大量積累，兩大類細(xì)菌的代謝平衡被破壞。因而溫度、pH、堿度、碳氮比等條件均能導(dǎo)致酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生。發(fā)生酸化的系統(tǒng)內(nèi)，VFA大量累積，抑制了甲烷菌的活性。甚至，根據(jù)前人經(jīng)驗，當(dāng)VFA超過8.87mmol/L時，甲烷菌大量死亡。酸化問題是制約高效混合發(fā)酵效能提升和穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素，已成為混合發(fā)酵研究的熱點和難點。
[0004]雖然，pH是后續(xù)厭氧消化穩(wěn)定性的最佳指示劑，但是當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)可檢測到的pH值已經(jīng)超出合理范圍，系統(tǒng)內(nèi)部早已經(jīng)發(fā)生酸化，很難逆轉(zhuǎn)。PH作為微生物發(fā)酵活性的指示劑主要依賴于CO2的分壓和發(fā)酵液中酸堿物質(zhì)的平衡，而堿度能夠穩(wěn)定發(fā)酵液的pH值，它反應(yīng)了消化系統(tǒng)的緩沖能力。當(dāng)堿度降低，超出閾值，預(yù)示著系統(tǒng)緩沖能力下降，將產(chǎn)生酸化問題。如果能夠及時檢測到系統(tǒng)內(nèi)堿度降低，可在PH開始下降之前對系統(tǒng)進行維護，補充堿度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)平衡，可有效預(yù)防混合發(fā)酵中的酸化問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述問題，本實用新型提出一種自動調(diào)控堿度預(yù)防厭氧混合發(fā)酵酸化的裝置，不僅可以穩(wěn)定系統(tǒng)運行，提高混合物料的利用率，同時避免經(jīng)濟損失，提高實際工程的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。本實用新型的目的是應(yīng)用堿度在線監(jiān)測系統(tǒng)對混合發(fā)酵系統(tǒng)中緩沖能力下降的問題及時預(yù)警，并通過緩沖液自動補充系統(tǒng)迅速調(diào)節(jié)，有效預(yù)防混合發(fā)酵過程中產(chǎn)生酸化問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用一下技術(shù)方案:
[0007]—種自動調(diào)控堿度預(yù)防厭氧混合發(fā)酵酸化的裝置，所述裝置包括:厭氧發(fā)酵罐、攪拌系統(tǒng)、堿度在線監(jiān)測系統(tǒng)、緩沖液自動補充系統(tǒng)，所述堿度在線監(jiān)測系統(tǒng)包括:堿度控制器、蜂鳴器、堿度在線監(jiān)測電極A、堿度在線監(jiān)測電極B、堿度在線監(jiān)測電極C，所述緩沖液自動補充系統(tǒng)包括:緩沖液控制器、補液罐和進液管。
[0008]進一步的，所述堿度在線監(jiān)測電極A、堿度在線監(jiān)測電極B和堿度在線監(jiān)測電極C分別與所述厭氧發(fā)酵罐連接，所述堿度在線監(jiān)測電極A、堿度在線監(jiān)測電極B和堿度在線監(jiān)測電極C的檢測端分別設(shè)置于發(fā)酵罐內(nèi)的上部、中部與下部，所述堿度在線監(jiān)測電極A、堿度在線監(jiān)測電極B和堿度在線監(jiān)測電極C的另一端皆與所述堿度控制器的輸入端連接。
[0009]進一步的，所述蜂鳴器與所述堿度控制器的一個輸出端連接，所述堿度控制器的另一個輸出端與所述緩沖液控制器的輸入端連接；所述緩沖液控制器的輸出端與所述補液罐的輸入端連接；所述補液罐的輸出端與進液管的入口連接；所述進液管的出口設(shè)置于厭氧發(fā)酵罐的上部。
[0010]進一步的，所述攪拌系統(tǒng)安裝在厭氧發(fā)酵罐內(nèi)部。
[0011]進一步的，所述緩沖液自動補充系統(tǒng)的緩沖液采用lmol/L碳酸氫鈉或lmol/L的碳酸鈉。
[0012]進一步的，所述補液罐、進液管、攪拌系統(tǒng)、堿度在線監(jiān)測電極A、B、C材料均采用耐腐蝕材料。
[0013]本實用新型可實現(xiàn)全天24h無人值守自動對混合厭氧發(fā)酵罐內(nèi)堿度進行數(shù)據(jù)測量，通過堿度控制器自動分析系統(tǒng)內(nèi)堿度變化情況，當(dāng)堿度不在有效閾值范圍內(nèi)時，系統(tǒng)酸化預(yù)警，并向緩沖液控制器發(fā)出工作信號，使其自動計算緩沖液添加量并控制補液罐及時向厭氧發(fā)酵罐內(nèi)投加緩沖液，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，在系統(tǒng)PH未劇烈變化和菌種失效之前有效預(yù)防了酸化問題。整套設(shè)備操作簡便，經(jīng)濟安全，節(jié)省大量人力，并且有效提高了混合發(fā)酵工程的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的一種自動調(diào)控堿度預(yù)防厭氧混合發(fā)酵酸化的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:
[0016]1-厭氧發(fā)酵罐、2-攪拌系統(tǒng)、3-堿度控制器、4-蜂鳴器、5-堿度在線監(jiān)測電極A、6-堿度在線監(jiān)測電極B、7-堿度在線監(jiān)測電極C、8-緩沖液控制器、9-補液罐、10-進液管。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]相反，本實用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實用新型。下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】，對本實用新型進一步說明。
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