阅读说明：本技术 一种微型水浴调控好氧堆肥反应器 (Micro water-bath regulation and control aerobic composting reactor ) 是由 丁国春 李季 孟雅 陈彦廷 丁晓艳 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种微型水浴调控好氧堆肥反应器,包括：水浴容器,底部设置水浴气路；发酵罐,包括罐底和罐体,罐底为上端敞口的容器,罐底底面延伸出罐底的侧壁,架设在水浴气路上,罐体为下端敞口的容器,其下端口径大于罐底上端口径,并由罐底上端口向下套设与罐底底面拼接；水浴容器内设有电阻丝、水温探头；发酵罐内设有物温探头及其他参数探头,同时设置出气口和数据采集口；控制面板。本发明可实现水浴控温条件下有机废弃物的好氧堆肥过程,可以将多种质地物料进行小面积堆肥,并可通过微生物筛选高温菌株的方法筛选出大量微生物菌种,同时实时检测堆肥进程,并掌握堆肥温度、含水率、pH数值等参数。(The invention discloses a micro water-bath regulation aerobic composting reactor, which comprises: a water bath container, wherein the bottom of the water bath container is provided with a water bath gas circuit; the fermentation tank comprises a tank bottom and a tank body, wherein the tank bottom is a container with an opening at the upper end, the bottom surface of the tank bottom extends out of the side wall of the tank bottom and is erected on a water bath gas path, the tank body is a container with an opening at the lower end, the caliber of the lower end of the tank body is larger than that of the upper end of the tank bottom, and the tank body is downwards sleeved with the upper end opening of the tank bottom and is spliced with the bottom surface of; a resistance wire and a water temperature probe are arranged in the water bath container; a material temperature probe and other parameter probes are arranged in the fermentation tank, and an air outlet and a data acquisition port are arranged at the same time; a control panel. The invention can realize the aerobic composting process of organic wastes under the water bath temperature control condition, can carry out small-area composting on various texture materials, can screen out a large number of microbial strains by a method of screening high-temperature strains by microorganisms, simultaneously detects the composting process in real time, and masters parameters such as composting temperature, water content, pH value and the like.)

一种微型水浴调控好氧堆肥反应器

技术领域

本发明涉及有机固体废弃物处置与资源化利用技术领域，尤其是涉及一种微型水浴调控好氧堆肥反应器。

背景技术

好氧堆肥是微生物群落在营养、水分和通风条件适合的情况下，将垃圾中的有机物分解转化为CO₂，H₂O、无机物和生物体细胞物质，同时释放能量，并将固体废物改良成稳定的腐殖质。好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程，将一部分有机物分解氧化成简单的无机物，从中获得微生物新陈代谢所需要的能量，同时将一部分的有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体过程。

水浴调控目前实验室应用于恒温水浴锅、水浴恒温振荡器、恒温水浴箱等实验器材。

堆肥反应器设备必须具有改善和促进微生物新陈代谢的功能，在发酵过程中要运行翻堆、曝气搅拌、混合、协助通风等设施或操作来控制堆体的温度和含水率，同时在反应器堆肥中还要解决物料移动、出料的问题，最终达到提高发酵速率、缩短发酵周期，实现机械化生产的目的。反应器堆肥方法的操作类似于静态堆肥方法，如它们都采用强制通风、很少或无须翻堆等。反应器堆肥有筒仓式堆肥反应器、塔式堆肥反应器、滚筒式堆肥反应器、搅动箱堆肥反应器、圆形搅拌床堆肥反应器、隧道窑式堆肥反应器等，以上反应器占地面积大，造价高，不适合实验室有限面积下的堆肥实验。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种微型水浴调控好氧堆肥反应器，具备水浴加热控制温度、预热通气、除水等功能，可以实现时时采样，可以在线检测堆肥物料含水率、pH值。

技术方案：本发明的微型水浴调控好氧堆肥反应器，包括：

水浴容器，所述水浴容器底部设置水浴气路；

发酵罐，所述发酵罐包括罐底和罐体，所述罐底为上端敞口的容器，罐底底面延伸出罐底的侧壁，架设在水浴气路上，所述罐体为下端敞口的容器，其下端口径大于罐底上端口径，并由罐底上端口向下套设，至罐体下端口与罐底底面密封拼接，罐底的上端延伸至水浴容器的上端面；

所述水浴容器内设有电阻丝，通电实现水浴加热；

所述水浴容器内设有水温探头，所述发酵罐内设有物温探头及其他参数探头，同时设置出气口和数据采集口；

控制面板，与水温探头、物温探头及其他参数探头连接，显示数据。

使用时，先将罐体取出，将堆肥物料置于罐底，并将物温探头、含水率探头及pH探头放入堆肥物料内部，放置位置可根据实验要求自行调整，再将水温探头放入水浴容器内部，水浴容器从上端注水口处灌满自来水，注满后用橡皮塞将注水口封紧，避免反应器运行时有水流出，然后连接电源，打开空气压缩机，通过水浴气路的方式通气，实现物料的好氧发酵。

实验过程中若发现发酵罐的侧壁间隙水量较多，可从导水管处将多余液体吸出发酵罐。在控制面板处时时观察堆肥过程中的物料温度、水温、含水率及pH参数。实验结束时，从水浴容器的出水口处出水，当水面低于罐体侧面时，停止出水，将出水口用橡皮塞塞紧，避免有水流出。最后取出罐体，将物料取出，此时物料实现了完整的好氧堆肥反应。

进一步的，所述水浴气路包括在水浴容器底部间隔布设的多根管道，均与主管道连通，由水浴容器内部延伸出水浴容器外，并与空气压缩机连接，所述管道上间隔安装多个曝气头，所述曝气头上开设多个单向孔眼。供风时孔眼打开，形成微气泡，停风时孔眼自动闭合，避免预热水进入管道，防止堵塞气路。

进一步的，所述罐底侧壁与罐体侧壁间隔套设，所述发酵罐内设有导水管，所述导水管一端位于罐底侧壁与罐体侧壁间隙内，另一端延伸出发酵罐并连接吸水装置，通过导水管将间隙中渗入的液体吸出发酵罐。

进一步的，所述其他参数探头包括但不限于含水率探头和pH探头，实时测量所需参数值。

进一步的，所述出气口和数据采集口均设于罐体的上端部。

进一步的，所述发酵罐采用透气不透水的陶艺材质。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本发明可实现水浴控温条件下有机废弃物的好氧堆肥过程，可以将多种质地物料进行小面积堆肥，并可通过微生物筛选高温菌株的方法筛选出大量微生物菌种；可以实时检测堆肥进程，并掌握堆肥温度、含水率、pH数值等参数；具备可拆卸、承重小，造价低，易操作的特点，可达到500ml体积好氧堆肥效果，为研究人员在微生物筛菌技术方面提供便利。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明水浴气路结构示意图；

图3是本发明发酵罐分体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示的微型水浴调控好氧堆肥反应器，包括：

水浴容器1，所述水浴容器1底部设置水浴气路2，水浴容器1形状为30cm*30cm*30cm立方体，用于存放水，材质为不锈钢，密闭良好、隔热，总体为耐腐蚀，尤其是水锈。在水浴容器1内设置电阻丝4，为螺旋状，规格选用0.5mm，通电，实现水浴加热。

如图2所示，所述水浴气路2包括在水浴容器1底部间隔布设的多根管道201，均与主管道10连通，由水浴容器1内部延伸出水浴容器1外，并与空气压缩机11连接，可以喷射出与水浴容器1内液体温度一致的气体，所述主管道10为无缝钢管结构，外径2mm，壁厚0.5mm，接头处用内外螺母内扣，所述管道201上间隔安装多个曝气头202，所述曝气头202上开设多个单向孔眼，供风时孔眼打开，形成微气泡，停风时孔眼自动闭合。避免预热水进入管道，防止堵塞气路。所用的空气压缩机储气容量为5L，排气量为80L/min，转速为1400rpm。尺寸为30.5cm*39.5cm*41cm。

如图3所示的发酵罐，所述发酵罐包括罐底301和罐体302。所述发酵罐采用透气不透水的陶艺材质，例如紫砂、汉瓦等。

所述罐底301为上端敞口的圆柱形容器，罐底301底面延伸出罐底301的侧壁，架设在水浴气路2上，侧壁的口径9cm，高9cm；所述罐体302为下端敞口的圆柱形容器，上端为圆台形结构，其下端口径大于罐底301上端口径，并由罐底301上端口向下套设，至罐体302下端口与罐底301底面密封拼接，罐底301的上端延伸至水浴容器1的上端面，侧壁口径11cm，高11cm，发酵罐的内外壁形成2cm的间隙。设置导水管12，一端延伸至上述的间隙内，另一端延伸出发酵罐，并连接吸水装置13，可直接采用洗耳球实现。在罐体302的下端口采用橡胶缠绕，使得与罐底301底面相套时没有缝隙，实现密封。当外部液体犹豫密封不当渗入间隙内，或者发酵罐内水分由顶部斜壁流入间隙内，则采用导水管12和吸水装置13将间隙里的积水吸出。

在水浴容器1内设有水温探头5，用于控制水温，可控范围为25-100℃，采用数显温度计，并使用集成电路，且带防水功能。

在发酵罐内设有物温探头6、含水率探头14和pH探头15，同时设置出气口7和数据采集口8；物温探头6用于控制物料温度，水浴温度随堆体温度变化，温度误差控制在1℃。可设置堆体最高跟随温度，当发酵物料的温度降低时，控制制冷工作，使水温下降，继续保持低于料温1℃的温度差，做到内外温差的灵活控制，采用数显温度计，并使用集成电路，且带防水功能；含水率探头14，并使用集成电路，且带防水功能。pH探头，并使用集成电路，且带防水功能；数据采集口8，大小为131mm*81mm*15mm，选用PC18735，可直接插在IBM-PC/AT或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽中；出气口7，主要用于堆肥过程中的排气功能，孔径直径设为2mm。

在外部设置控制面板9，与水温探头5、物温探头6、含水率探头14及pH探头15连接，显示其测定数据，便于时时观察样品堆肥过程。

本实施例反应器容积小，对容器材料精度要求非常高；堆体体积小，反应器不需要搅拌功能。通气方式采用强制通风，根据我国制定的《生活垃圾堆肥处理技术规范》CJJ52—2014标准中，推荐曝气参数为0.05-0.2m³·min^-1·m^-3有机物质，经换算，对应值为0.22-0.88L/min·kg有机物质,有效容积500ml约可放入150g-200g物料，即0.066-0.352L/min·kg。