多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统

1.本发明涉及生物质厌氧发酵和太阳能储能智能化运行领域，特别提供了一种多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统。


背景技术：

2.我国餐饮业近年来迅速发展，随之而产生的大量餐厨垃圾给民众和城市带来了健康隐患和环境威胁，国家和民众愈加关注和重视餐厨垃圾的规范化管理。然而，我国餐厨垃圾处理起步较晚，处理技术还不够成熟，绝大多数城市的餐厨垃圾存在管理无序、存放混乱等问题，成为垃圾收集、运输和填埋处理过程中的主要污染源，严重影响着城市的环境以及市民健康。由于餐厨垃圾具有含水率高、有机质占比高、含盐量高、易生化降解等特点，其自身特性决定了它是厌氧发酵的最佳原料，利用厌氧发酵技术是实现餐厨垃圾无害化和资源化利用的有效手段。厌氧发酵技术利用发酵体系中各类型菌之间互利共生作用，将餐厨垃圾中有机质逐步分解成挥发性脂肪酸(vfas)、co2、h2等，最终生成甲烷气。在发酵体系中，微生物对温度变化异常敏感，小幅度温度波动便会影响产气效率。为了保证发酵效率，传统沼气工程过度依赖火电厂供电来维持发酵温度，确保发酵能稳定运行。但针对发酵工艺的周期性运行，此方法电能消耗过大，加大化石能源的过度使用，存在经济和环境弊端。
3.我国太阳能发电量占世界第二位，经政府高度重视和支持，我国下发《推进全国太阳能热利用工作实施方案》等标准，节能环保、智能发展的宗旨使我国逐渐成为太阳能热利用的第一生产大国。太阳辐射能作为一种能源，在能源发展中有其独具的优势；空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。它是热泵的一种形式，热泵可以把不能直接利用的低位热能转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能(如煤、燃气、油、电能等)的目的。但我国北方大部分地区在冬季温度过低，导致空气源热泵转化效率降低、输出热源不稳定等问题；传统电辅热设备耗电相对较高，虽然能够成为稳定的热源但作为单一热源对厌氧发酵进行加热能耗较大。
4.因此，研发一套多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统，以合理选择辅热装置供水，减少电能的使用，同时实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化利用，成为人们亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明的目的在于提供一种多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统，以解决现有发酵工艺耗电量大且无法对餐厨垃圾进行智能化处理的问题。
6.本发明提供的技术方案是：多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统，包括：太阳能辅热装置、电辅热装置、空气源热泵辅热装置、保温水箱、压力泵、水浴厌氧发酵罐、冷水源三通电磁阀、输出源三通电磁阀、温度探头、温度传感器和控制端，其中，所述太阳能辅热装置、电辅热装置、空气源热泵辅热装置的进水口分别通过冷水源三通电磁阀与冷水源连接，所述太阳能辅热装置、电辅热装置、空气源热泵辅热装置的出水口通过输出源
三通电磁阀与保温水箱的进水口连接，保温水箱的出水口经压力泵与水浴厌氧发酵罐的外层加热腔连通，实现对水浴厌氧发酵罐内腔餐厨垃圾的循环加热，所述温度传感器为多个，分别设置于太阳能辅热装置、电辅热装置、空气源热泵辅热装置的出水管道上，用于监测各出水管道的水温，所述温度探头设置于保温水箱内，用于检测保温水箱内的水温，所述太阳能辅热装置、电辅热装置、空气源热泵辅热装置、压力泵、冷水源三通电磁阀、输出源三通电磁阀、温度探头和温度传感器均与控制端连接，所述控制端用于根据温度探头和温度传感器检测到的温度信息控制太阳能辅热装置、电辅热装置、空气源热泵辅热装置、压力泵、冷水源三通电磁阀、输出源三通电磁阀的开/关。
7.优选，所述温度传感器为管式无线温度传感器，所述控制端包括智能集成芯片，所述智能集成芯片上设置有无线温度信号接收器，用于接收所述管式无线温度传感器监测到的温度信息。
8.进一步优选，所述多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统还包括与智能集成芯片连接的pc端，所述pc端通过所述智能集成芯片实现对整个系统的控制。
9.进一步优选，所述水浴厌氧发酵罐包括双层罐体、顶盖和搅拌装置，所述双层罐体的内腔用于放置餐厨垃圾，外腔与保温水箱的出水口连接，顶盖密封连接于双层罐体的上部，顶盖的中部设置有搅拌杆贯穿孔，所述搅拌装置包括电机、搅拌杆和轴承，其中，所述搅拌杆通过所述轴承与搅拌杆贯穿孔密闭连接并伸入所述双层罐体的内腔，所述电机连接于所述搅拌杆的顶部。
10.进一步优选，所述轴承为两个，间隔套于所述搅拌杆的外周。
11.进一步优选，所述轴承内部注油并通过上下密闭盖密封。
12.进一步优选，所述双层罐体的入水口位于出水口的下方，实现逆流循环加热。
13.进一步优选，所述双层罐体上设置有餐厨垃圾进料口和餐厨垃圾出料口，且两者的高度相同。
14.进一步优选，所述顶盖上设置有排气阀。
15.进一步优选，所述双层罐体的下方还设置有与内腔连通的取样阀。
16.本发明提供的多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统包括三种辅热装置，通过冷水源三通电磁阀可以切换辅热装置的进水，即：控制辅热装置的进水流向，通过输出源三通电磁阀可实现为水浴厌氧发酵罐的单输出源供水或多输出源供水，最终实现节约能源的目的，具体地：控制端根据温度传感器检测到的温度信息控制冷水源三通电磁阀和输出源三通电磁阀，进而控制冷热水源的流向，以选择优先供水的辅热装置和输出管路，达到节约能源的目的；控制端还根据保温水箱内的水温控制压力泵的启停，以保证发酵温度。
17.本发明提供的多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统采用了多种辅热装置，可以根据检测的温度择优选择辅热装置进行辅热，实现厌氧发酵低功耗全自动运行。
附图说明
18.下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
19.图1为本发明提供的多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统的结构示意图；
20.图2为水浴厌氧发酵罐的结构示意图；
21.图3为顶盖与搅拌装置的结构示意图；
22.图4为顶盖与搅拌装置连接位置的放大图。
具体实施方式
23.下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
24.如图1所示，本发明提供了一种多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统，包括：太阳能辅热装置1、电辅热装置2、空气源热泵辅热装置3、保温水箱4、压力泵5、水浴厌氧发酵罐6、冷水源三通电磁阀7、输出源三通电磁阀8、温度探头9、温度传感器10和控制端，其中，所述太阳能辅热装置1、电辅热装置2、空气源热泵辅热装置3的进水口分别通过冷水源三通电磁阀7与冷水源连接，所述太阳能辅热装置1、电辅热装置2、空气源热泵辅热装置3的出水口通过输出源三通电磁阀8与保温水箱4的进水口连接，保温水箱4的出水口经压力泵5与水浴厌氧发酵罐6的外层加热腔连通，实现对水浴厌氧发酵罐6内腔餐厨垃圾的循环加热，所述温度传感器10为多个，分别设置于太阳能辅热装置1、电辅热装置2、空气源热泵辅热装置3的出水管道上，用于监测各出水管道的水温，所述温度探头9设置于保温水箱4内，用于检测保温水箱4内的水温，所述太阳能辅热装置1、电辅热装置2、空气源热泵辅热装置3、压力泵5、冷水源三通电磁阀7、输出源三通电磁阀8、温度探头9和温度传感器10均与控制端连接，所述控制端用于根据温度探头9和温度传感器10检测到的温度信息控制太阳能辅热装置1、电辅热装置2、空气源热泵辅热装置3、压力泵5、冷水源三通电磁阀7、输出源三通电磁阀8的开/关，所述保温水箱4的上部优选设置有溢流口13，所述水浴厌氧发酵罐的外层加热腔的出水口优选连接至冷水源三通电磁阀的进水端。
25.该多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统包括三种辅热装置，通过冷水源三通电磁阀可以切换辅热装置的进水，即：控制辅热装置的进水流向，通过输出源三通电磁阀可实现为水浴厌氧发酵罐的单输出源供水或多输出源供水，最终实现节约能源的目的，具体地：控制端根据温度传感器检测到的温度信息控制冷水源三通电磁阀和输出源三通电磁阀，进而控制冷热水源的流向，以选择优先供水的辅热装置和输出管路，达到节约能源的目的；控制端还根据保温水箱内的水温控制压力泵的启停，以保证发酵温度。
26.下面给出控制端根据温度传感器采集的温度信息对冷水源三通电磁阀进行控制的优选方式：
27.当太阳能辅热装置输出热源能够满足需要时，将冷水源三通电磁阀流向输出至太阳能辅热装置；当太阳能辅热装置提供热源不满足设定温度时，将冷水源三通电磁阀流向输出至空气源热泵辅热装置；当太阳能辅热装置或空气源热泵辅热装置单一作用提供热源不满足设定温度，但控制进水速度使其协同工作后二者输出温度满足要求但各部分水量相对减少，总量满足需求时，将冷水源三通电磁阀流向同时输出至二者；当太阳能辅热装置及空气源热泵辅热装置协同作用提供热源仍不满足设定温度时，将控制冷水源三通电磁阀同时向三者输出水源，减少向太阳能辅热装置及空气源热泵辅热装置的流量，以电辅热设备为主，以保证输出温度满足需求。
28.该系统将太阳能辅热、空气源热泵辅热与电辅热相结合，通过控制端可实现智能化控制，实现全自动的智能化运行，采用水作为传热及储热介质，通过温度传感器对各输出
管道内水温的检测，可以实现在不同的光照、环境温度情况下，智能切换辅热设备的目的，在此基础上可有效减少电能的使用，同时实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化利用。
29.作为技术方案的改进，所述温度传感器10为管式无线温度传感器，如图1所示，所述控制端包括智能集成芯片11，所述智能集成芯片11上设置有无线温度信号接收器12，用于接收所述管式无线温度传感器监测到的温度信息，所述无线温度信号接收器12具有其独特的接收波长频段，能够避开其他无线电波干扰只接收来自管式无线温度传感器发出的信号，从而对整个系统进行调控并记录温度变化情况，所述智能集成芯片还用于对各装置进行控制。
30.作为技术方案的改进，该多方式联合辅热的全自动餐厨垃圾厌氧发酵系统还包括与智能集成芯片11连接的pc端，所述pc端通过所述智能集成芯片11实现对整个系统的控制。
31.作为技术方案的改进，如图2所示，所述水浴厌氧发酵罐6包括双层罐体61、顶盖62和搅拌装置，所述双层罐体61的内腔611用于放置餐厨垃圾，外腔612与保温水箱4的出水口连接，顶盖62密封连接于双层罐体61的上部，顶盖62的中部设置有搅拌杆贯穿孔，所述搅拌装置包括电机63、搅拌杆64和轴承65，其中，所述搅拌杆64通过所述轴承65与搅拌杆贯穿孔密闭连接并伸入所述双层罐体61的内腔，优选，轴承的内套与搅拌杆无缝焊接或胶接，所述轴承的外套与搅拌杆贯穿孔无缝焊接或胶接，所述电机63连接于所述搅拌杆64的顶部，用于带动搅拌杆旋转，实现对内腔内填料的搅拌，使填料受热均匀。
32.作为技术方案的改进，如图2至图4所示，所述轴承65为两个，间隔套于所述搅拌杆64的外周。
33.作为技术方案的改进，如图4所示，所述轴承65内部注油并通过上下密闭盖66密封，以防止内腔气体的外泄，密封盖还能够有效防止密封油渗出或渗入发酵罐内，减少轴承磨损，延长轴承使用寿命。
34.作为技术方案的改进，所述双层罐体61的入水口(图中未示出)位于出水口的下方，可实现逆流循环加热。
35.作为技术方案的改进，如图2所示，所述双层罐体61上设置有餐厨垃圾进料口613和餐厨垃圾出料口614，且两者的高度相同，采用等压法可实现等量的物料进出。
36.作为技术方案的改进，所述顶盖62上设置有排气阀67，所述排气阀优选与流量计相连接，从而记录产气量，并可形成图像为实际工程提供数据参考。
37.作为技术方案的改进，所述双层罐体61的下方还设置有与内腔611连通的取样阀68，以方便随时取样检测内部反应进程。
38.本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。
39.上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。