[實(shí)用新型]一種在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320522592.4
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN203530313U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭勇;焦靜;張勁;王金麗;郭昌進(jìn);王剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34;C12M1/107
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于沼氣工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

沼氣發(fā)酵過程，實(shí)質(zhì)上是微生物的物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)換過程。在分解代謝過程中沼氣微生物獲得能量和物質(zhì)，以滿足自身生長繁殖，同時大部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。科學(xué)測定分析表明：有機(jī)物約有90％被轉(zhuǎn)化為沼氣，10％被沼氣微生物用于自身的消耗。發(fā)酵原料生成沼氣是通過一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。幾乎所有的有機(jī)物質(zhì)都可以厭氧降解生成沼氣。固形有機(jī)物變?yōu)檎託獾恼麄€過程，可劃分為液化、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個階段。在沼氣發(fā)酵過程中，三個階段是相互依賴和連續(xù)進(jìn)行的，同時也是相互銜接和相互制約的。在對農(nóng)村沼氣池的測定中，可以看出沼氣發(fā)酵有這樣一個過程：發(fā)酵初期大量產(chǎn)生揮發(fā)酸，在揮發(fā)酸濃度迅速增高的同時，氨態(tài)氮濃度急劇上升。氨態(tài)氮濃度達(dá)到高峰時，揮發(fā)酸濃度下降、氧化還原電位降低，產(chǎn)氣量和氣體中甲烷含量上升并達(dá)到高峰。這一連鎖反應(yīng)完成之后的一段時間內(nèi)，pH值、氧化還原電位、產(chǎn)氣量和甲烷含量等都基本穩(wěn)定，而揮發(fā)酸濃度明顯下降。這一情況說明：農(nóng)村沼氣發(fā)酵過程中，各個生化因子都有一個明顯變化，它們彼此既相互依賴又相互約束，基質(zhì)不斷分解，沼氣不斷形成，使整個發(fā)酵處于動態(tài)平衡狀態(tài)。

但沼氣微生物對環(huán)境的變化也是很敏感的，某些環(huán)境因素的變化會使平衡受到影響甚至遭到破壞。如：一次進(jìn)料過多、溫度突然發(fā)生超過2℃的變化、料液中進(jìn)入某種有毒物質(zhì)等情況，就會造成酸堿度、產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣成分發(fā)生變化，打破平衡影響產(chǎn)氣。不過沼氣微生物對環(huán)境同樣也有一定的適應(yīng)能力，只要環(huán)境因素的變化不超過一定的范圍，即是平衡被打破也是暫時的，經(jīng)過一定時間的自我調(diào)節(jié)又可達(dá)到新的平衡。這種情況一般不需人為調(diào)節(jié)，只有環(huán)境因素變化超過了微生物的承受能力，動態(tài)平衡被破壞的不能自行恢復(fù)時，才可采取必要的人為調(diào)節(jié)措施。沼氣發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣速率與氣體成分比例時刻變化，通過對其監(jiān)測可以了解沼氣發(fā)酵所處的階段與停留時間，為提高產(chǎn)氣率及沼氣質(zhì)量提供依據(jù)。

但是現(xiàn)有的人工調(diào)節(jié)沼氣發(fā)酵過程勞動強(qiáng)度大、效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，利用該裝置可以實(shí)時動態(tài)地采集沼氣發(fā)酵過程中的各類工藝數(shù)據(jù)，旨在解決人工調(diào)節(jié)沼氣發(fā)酵過程勞動強(qiáng)度大、效率低的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，該裝置由氣體測量及變送裝置、信號傳輸與接收裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、設(shè)置與顯示裝置組成，通過安裝在沼氣發(fā)酵罐上的氣體測量及變送裝置，實(shí)時檢測發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵狀態(tài)，經(jīng)信號傳輸與接收裝置，把信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行運(yùn)算處理，并最終顯示在設(shè)置與顯示裝置上。

進(jìn)一步，在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)還包括：發(fā)酵罐、過濾集氣器、CH₄變送器、H₂S變送器、沼氣排氣管、手動排氣閥、O₂變送器、CO₂變送器；

發(fā)酵罐的頂部設(shè)置出氣口，出氣口通過螺紋連接過濾集氣器，過濾集氣器上設(shè)置有5個螺紋口，分別與CH₄變送器、H₂S變送器、O₂變送器、CO₂變送器和沼氣排氣管連接，手動排氣閥主要是控制氣路的通斷。；

進(jìn)一步，信號傳輸與接收裝置由屏蔽雙絞信號線及模擬量接收裝置組成；

進(jìn)一步，數(shù)據(jù)處理裝置為PLC可編程控制器；

進(jìn)一步，設(shè)置與顯示裝置為電控箱上的設(shè)置按鍵與顯示器。

本實(shí)用新型提供的在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，通過設(shè)置氣體測量及變送裝置、信號傳輸與接收裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、設(shè)置與顯示裝置；本實(shí)用新型可直接觀察記錄發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵情況，提供真實(shí)有效的工藝數(shù)據(jù)，并可方便地對任意發(fā)酵時段的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，滿足工藝人員對發(fā)酵過程的控制。此外，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提供了一種性能優(yōu)良的在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的在線式沼氣發(fā)酵過程數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、發(fā)酵罐；2、過濾集氣器；3、CH₄變送器；4、H₂S變送器；5、沼氣排氣管；6、手動排氣閥；7、信號傳輸與接收裝置；8、電控箱；9、顯示屏；10、設(shè)置按鍵；11、O₂變送器；12、CO₂變送器。

具體實(shí)施方式