[發明專利]一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010450730.7
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111675464B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 杜嵇華;李尊香;黃小紅;焦靜;劉信鵬;鄭金
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院農業機械研究所
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F11/00;C02F103/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

1.一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制方法，其特征在于，所述厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬的控制方法包括：

步驟一，按比例稱取動物糞便、稻草秸稈、甘蔗葉、粉煤灰、四氧化三鐵、海泡石以及混合菌劑；原料比例為動物糞便55%，稻草秸稈15%，甘蔗葉10%，粉煤灰6%，四氧化三鐵3%，海泡石5%，生物炭3%，混合菌劑3%；

步驟二，利用干燥裝置干燥稻草秸稈；同時利用干燥裝置干燥動物糞便的含水量為80%；利用純水溶解四氧化三鐵，得四氧化三鐵溶液；

步驟三，選取玉米芯用自來水和純凈水洗凈，在60~80℃干燥10~12h，處理成1cm×1cm為原料；將玉米芯原料置于150ml帶蓋坩堝中，在馬弗爐中以500~700℃缺氧碳化1~2h，待熱解結束后冷卻至室溫備用，生物炭制備完成；

步驟四，稻草秸稈在水解池中采用沼液回流曝氣處理至含水量＜20%后，將動物糞便、稻草秸稈、甘蔗葉、粉煤灰、海泡石、混合菌劑、生物炭以及四氧化三鐵溶液依次置于攪拌機中進行混合，得混合物；

步驟五，向恒溫厭氧發酵罐中通入氮氣5~8min后，將步驟四得到的混合物通過進料口放入恒溫厭氧發酵罐中，置于150~200r/min，26~27℃搖床中振蕩2~4h后，進行厭氧發酵；

步驟六，利用壓力檢測裝置確定發酵罐的密封狀態；同時利用溫度控制系統中的溫度傳感器實時獲取厭氧發酵罐的當前溫度，并判斷發酵罐的溫度是否達到預設溫度；所述預設溫度為35~38℃；

步驟七，若未達到預設溫度則通過溫度調節單元利用升溫裝置將所述厭氧發酵罐的發酵溫度升至預設溫度；若已達到預設溫度，則不進行任何操作；

步驟八，通過溫度控制系統中的溫度控制電路獲取所述溫度傳感器的溫度，并控制所述溫度調節單元；所述溫度控制電路分別與所述溫度傳感器和所述溫度調節單元連接；

步驟九，通過溫度調節單元根據所述預設溫度和所述當前溫度值，計算溫度誤差測量值，確定在所述厭氧發酵罐中的溫度變化速率；基于所確定的溫度變化速率，設置可變誤差閾值，并將所述可變誤差閾值設置為預設值；

步驟十，在厭氧發酵過程中利用超聲震蕩裝置每天對厭氧發酵罐超聲震蕩三次；利用沼氣收集設備進行沼氣收集，同時利用在線監測設備進行實時監測；

步驟十一，通過氣體監測裝置的檢測模組檢測厭氧發酵罐中的氣體濃度數據，通過控制模組接收并處理所述氣體濃度數據以獲得氣體濃度信息，并通過傳輸模組接收并傳輸所述氣體濃度信息；

步驟十二，通過氣體監測裝置的監控單元接收所述氣體濃度信息并根據所述氣體濃度信息作安全判斷，當氣體監測裝置檢測無氣體產生時，發酵結束；

步驟十三，發酵結束后，殘余物依靠重力經過管路進入到殘余物處理設備中，然后再經過管路輸送到脫水設備中進行脫水處理，通過控制器控制脫水設備的進料速度與厭氧發酵罐出料速度達到平衡，將殘余物中的有機質以及氮、磷、鉀進行回收使用；

步驟一中，所述動物糞便為豬糞、牛糞、羊糞、雞糞中的一種或多種組合物；

步驟一中，所述混合菌劑為光合菌、酸化菌、產甲烷菌、產氫產乙酸菌、氨化細菌中的其中兩種或兩種以上混合物；

步驟四中，所述沼液回流曝氣處理為：稻稈粉碎粒徑至＜30mm，曝氣溫度為35~37℃，曝氣開閉時間為15~20min，曝氣風量為150~170Nm³空氣/h，壓力為500~700mbar；

步驟四中，所述沼液回流曝氣處理每小時攪拌5~8min，攪拌速度為20~25rpm，曝氣處理10~12小時。

2.如權利要求1所述的厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制方法，其特征在于，步驟十三中，所述殘余物處理設備內設置有液位檢測裝置，通過液位檢測裝置檢測進入到殘余物處理設備的物料高度，當物料高度低于設定液位高度時，打開出料閥，當物料高度達到設定液位高度時，啟動脫水設備，并通過調節手動閥來使得脫水設備的進料速度與厭氧發酵罐出料速度達到平衡。