一种快速发酵秸秆的生物反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物质发酵领域，尤其是涉及一种快速发酵秸杆的生物反应器。
【背景技术】
[0002]我国是农业资源大国，每年产生的秸杆7亿多吨，秸杆资源大部分被作为农户生活燃料或在田间焚烧或被弃置乱堆，不仅造成了秸杆资源的严重浪费，而且还导致了环境的污染。随着秸杆的综合利用技术越来越成熟，越来越多的秸杆将被综合利用，其中利用秸杆发酵制造肥料是秸杆利用的一个重要方面，但是目前秸杆发酵都是在自然状态下进行的，发酵时间较长，不能满足大量处理秸杆的要求。
[0003]中国专利号为201110148244.0的专利申请公开了一种秸杆肥料快速发酵装置，其本质是秸杆在发酵中，既可以利用自身的热量，也可以利用太阳能或者电能的热量，能够产生较高的温度，可以加速秸杆的发酵，其缺点是:秸杆发酵过程中秸杆未能充分和空气混合，发酵效率低；中国专利号为201310042984.5的专利申请公开了一种利用纤维素酶促进秸杆降解来提高土壤肥力的方法，其特征是将秸杆粉粹成小段，将纤维素酶液喷洒在粉粹秸杆上直接将秸杆埋入土壤中，该方法直接利用秸杆自身的热量进行降解，反应速率慢，降解时间较长。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种快速发酵秸杆的生物反应器，通过该反应器可以实现秸杆的大批量处理，加快了秸杆发酵过程的反应速率，提高了秸杆处理的效率。
[0005]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]—种快速发酵稻杆的生物反应器，包括彼此连接的外壳和顶盖，所述外壳的一侧壁面上部设有秸杆加料口，下部设有冷却水进口，另一侧壁面上部设有粪便加料口，下部设有温度检测与控制装置;所述粪便加料口和温度检测与控制装置之间设有冷去水出口，所述外壳的下底面设有出料口；所述外壳中贯穿有至少三根空心管，所述空心管上设有密布有空气发散孔;所述顶盖上设有纤维素分解酶混合液喷淋口、PH检测及控制装置和排气口 ；所述电机驱动的搅拌器通过顶盖中部的开孔深入外壳的空腔内。
[0007]优选的，所述空心管有三根，且彼此之间平行设置。
[0008]优选的，所述空心管的空气发散孔和空心管的直径比为1:10。
[0009]优选的，所述外壳的材料为不锈钢材料。
[0010]优选的，所述顶盖的材料为有机玻璃。
[0011 ]优选的，所述搅拌器为叶轮搅拌器。
[0012]优选的，所述温度检测与控制装置中内部安装有加热丝，温度控制范围为10-800C ;温度检测与控制装置的型号为542/7T。
[0013]优选的，所述PH检测与控制装置的型号为PHS-9300。
[0014]优选的，所述电机通过电线连接有太阳能发电装置。
[0015]本发明的有益效果:
[0016]本发明所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，通过设置喷淋口、搅拌器、加料口，将纤维素分解酶、秸杆、粪便充分混合，通过PH检测及控制装置控制纤维素分解酶的最佳反应条件，通过温度检测与控制装置和冷却水控制反应器的适宜温度，加快了秸杆发酵处理的反应速率，提高秸杆处理效率，降解后的秸杆可以还田，减少化肥的使用，避免化肥使用过度，改善土壤生态环境，促进农业生产可持续发展。
【附图说明】
[0017]图1是本发明一种快速发酵秸杆的生物反应器的主视图。
[0018]图2是本发明一种快速发酵秸杆的生物反应器的左视图。
[0019]附图标记说明如下:
[0020]1-外壳，2-顶盖，3-生物质加料口，4_冷却水进口，5_冷却水出口，6-粪便加料口，7-温度检测与控制装置，8-电机，9-搅拌器，10-空心管，11-出料口，12-纤维素分解酶混合液喷淋口，13-PH检测及控制装置，14-排气口。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0022]如图1所示，一种快速发酵秸杆的生物反应器，包括彼此连接的外壳I和顶盖2，外壳I由不锈钢材料制成;顶盖2的材料为有机玻璃;外壳I的左侧壁面上部设有生物质加料口3，可添加的生物质可以为玉米杆、小麦杆、稻草杆、大豆杆、花生壳、树叶及各种植物;其下部设有冷却水进口 4，右侧壁面上部设有粪便加料口 6，下部设有温度检测与控制装置7，温度检测与控制装置7中内部安装有加热丝，温度控制范围为10-80 °C;温度检测与控制装置7的型号为542/7T。粪便加料口 6和温度检测与控制装置7之间设有冷去水出口 5，通过冷却水进口4和冷却水出口5实现用冷却水控制温度的目的;所述外壳I的下底面设有出料口 11;所述外壳I中贯穿有三根空心管10，所述空心管10上设有密布有空气发散孔，空心管10的空气发散孔和空心管的直径比为I: 10。顶盖2上设有纤维素分解酶混合液喷淋口 12、PH检测及控制装置13和排气口 14;纤维素分解酶混合液由市场上在售的纤维素分解酶和自来水按照1:200的比例混合配制而成;PH检测与控制装置13的型号为PHS-9300。电机8驱动的搅拌器9通过顶盖2中部的开孔深入外壳I的空腔内，搅拌器9为叶轮搅拌器，由转轴和发动机直接相连，可以根据规模选择叶轮数;搅拌器9可以通过电线连接太阳能发电装置带动电机8运转。
[0023]应用本发明的快速发酵秸杆的生物反应器制备秸杆肥料中的秸杆降解过程如下:
[0024]首先将秸杆粉粹成小段(长度为0.5_9cm)通过生物质加料口3加入装置内，纤维素分解酶混合液通过喷淋口 12喷在秸杆上面，电机8驱动搅拌器9边搅拌边添加纤维素分解酶混合液，通过粪便加料口 6加入适量粪便，粪便和秸杆、纤维素酶混合液在搅拌器9的作用下混合均匀，通过空心管10通入空气，通入空气的量为10m3/kg，空气通过空心管10上的空气发散孔通入混合物中，为了保证纤维素酶的活性必须保证设备的温度在35-50°C之间，PH值在4.8-5.0之间，白天阳光照射通过有机玻璃顶盖2吸收太阳能使得设备温度升高，通过温度检测与控制装置7检测并控制温度，一旦温度超过50°C通过手动控制冷却水进口 4的阀门开度调节冷却水的流量达到控制温度的目的，夜间有机玻璃顶盖2起到保温的作用，但是一旦温度低于35°C，温度检测与控制装置7通过内部加热丝加温，保证温度适中，PH可通过PH检测及控制装置13进行控制。使用该装置可有效提高降解的速率，降解的秸杆通过出料口11排出，和化肥进行混合制备有机秸杆肥料。
[0025]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，包括彼此连接的外壳(I)和顶盖(2)，所述外壳(I)的一侧壁面上部设有秸杆加料口(3)，下部设有冷却水进口(4)，另一侧壁面上部设有粪便加料口(6)，下部设有温度检测与控制装置(7);所述粪便加料口(6)和温度检测与控制装置(7)之间设有冷去水出口( 5);所述外壳(I)的下底面设有出料口( 11);所述外壳(1)中贯穿有至少三根空心管(10)，所述空心管(10)上设有密布有空气发散孔;所述顶盖(2)上设有纤维素分解酶混合液喷淋口(12)、PH检测及控制装置(13)和排气口(14);所述电机(8)驱动的搅拌器(9)通过顶盖(2)中部的开孔深入外壳(I)的空腔内。2.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述空心管(10)有三根，且彼此之间平行设置。3.根据权利要求1或2所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述空心管(10)的空气发散孔和空心管的直径比为1:10。4.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述外壳(I)的材料为不锈钢材料。5.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述顶盖(2)的材料为有机玻璃。6.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述搅拌器(9)为叶轮搅拌器。7.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述温度检测与控制装置(7)中内部安装有加热丝，温度控制范围为10-80 0C ；温度检测与控制装置(7)的型号为542/7T。8.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述PH检测与控制装置(13)的型号为PHS-9300。9.根据权利要求1所述的一种快速发酵秸杆的生物反应器，其特征在于，所述电机(8)通过电线连接有太阳能发电装置。
【专利摘要】本发明提供了一种快速发酵秸秆的生物反应器，包括彼此连接的外壳和顶盖，所述外壳的一侧壁面上部设有秸秆加料口，下部设有冷却水进口，另一侧壁面上部设有粪便加料口，下部设有温度检测与控制装置；所述粪便加料口和温度检测与控制装置之间设有冷去水出口，所述外壳的下底面设有出料口；所述外壳中贯穿有至少三根空心管，所述空心管上设有密布有空气发散孔；所述顶盖上设有纤维素分解酶混合液喷淋口、PH检测及控制装置和排气口；所述电机驱动的搅拌器通过顶盖中部的开孔深入外壳的空腔内。本生物反应器可以实现秸秆的大批量处理，加快了秸秆发酵过程的反应速率，提高了秸秆处理的效率。
【IPC分类】C05F17/02
【公开号】CN105646022
【申请号】
【发明人】颜学升, 王彩云, 何志霞, 罗亚鹏
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月29日