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热带地区小户型干式沼气发酵装置及其智能监控系统研究

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热带地区小户型干式沼气发酵装置及其智能监控系统研究

作者：张颖广东海洋大学

学位级别：硕士

针对当前热带地区小户型干式沼气发酵装置发酵产气效率低、难以对物料进行搅拌、进出料工作强度大、控制精度低等问题，本论文以热带地区小户型干式沼气智能监控系统及其发酵装置研究为研究对象，开展了发酵装置结构设计、搅拌装置性能... 详细信息

针对当前热带地区小户型干式沼气发酵装置发酵产气效率低、难以对物料进行搅拌、进出料工作强度大、控制精度低等问题，本论文以热带地区小户型干式沼气智能监控系统及其发酵装置研究为研究对象，开展了发酵装置结构设计、搅拌装置性能的三维建模与仿真、智能监控下位机沼气发酵过程各参数的监测和控制研究、智能监控上位机力控组态监控界面的设计、智能监控系统及其发酵装置的实验研究、数据处理与误差分析研究。具体研究内容如下：（1）新型发酵装置的结构研究与设计通过阅读大量国内外发酵装置的相关资料，系统分析各种发酵装置的形式、工作原理、优缺点、使用场合、加工制造的难度与成本等问题，在不断优化与改进的基础上，设计出一种适合热带地区小户型干式沼气发酵的发酵装置具体结构，包括罐体结构、材料确定，进、出料口的设计，自动搅拌装置设计，罐体密封、耐压与安全保护设计，发酵装置底座设计等，完成了发酵装置二维装配图和所有零件图的设计。（2）搅拌装置结构力学性能三维建模与仿真在完成发酵装置结构设计的基础上，应用Ansys有限元分析软件建立模型并划分出比较优良的网格单元，对搅拌装置的主要受力情况进行加载约束和加载仿真分析。根据其应力分布云图，调整搅拌装置结构设计参数，进一步优化搅拌装置的结构尺寸。（3）智能监控系统下位机沼气发酵过程各参数的监测和控制研究在系统分析了国内沼气发酵监控系统的发展现状的基础上，提出了一种干法厌氧发酵过程智能监控的新方法与控制系统的框架结构。该智能监控系统以PLC为下位机，实现对干法厌氧发酵实验研究中所需数据的采集和处理。该系统具有实时自动采集数据的功能，灵活性高、控制精度高、可移植性强，为系统获取干法厌氧发酵的工艺参数、优化干法厌氧发酵的工艺过程、提高产气效率提供了一条新的可行途径。（4）智能监控系统上位机力控组态监控界面的设计在系统下位机设计的基础上，采用PC机和力控组态软件相结合的方法，实现对发酵过程中各数据的集中管理和发酵工艺过程的实时监控，本监控系统操作简单、可靠性高、可扩展、可移植、具有理论和现实意义。（5）热带地区小户型干式沼气智能监控系统及其发酵装置的实验研究对设计出的发酵装置进行实物实验研究，分析该发酵装置在热带地区小户型干式沼气发酵的实际工况下，搅拌装置的实用性、智能监控系统的可靠性。本阶段在热带地区干式沼气发酵原理的基础上，完成发酵装置实物的加工、装配和调试工作，通过系统、完整的实验研究，得到相关的图片和实验数据。（6）数据处理与误差分析研究对实验研究得到的各种数据和图片进行整理和分析。采用相关的误差处理方法，计算出误差范围，与实验允许的误差范围进行对比，以确保实验装置的可靠性。同时得到各种实验数据分布图，以及实验数据与理论结果的对比图。通过将实验的结果与理论结果的对比，得出实验研究的验证结论。

关键词：干法厌氧发酵发酵装置三维建模有限元分析法 PLC 力控组态软件智能监控系统实验研究

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羊粪快速发酵装置的设计研究

羊粪快速发酵装置的设计研究

作者：余总昌内蒙古农业大学

学位级别：硕士

随着我国养羊业的快速发展,在满足畜产品市场需求的同时也产生了大量的养殖废弃物(包括羊粪、污水、恶臭气体),造成环境污染。羊粪属于有机肥料,需要经过发酵后才能用于施肥,若不经过处理直接使用,易二次发酵,造成农作物烧根烧苗,且羊... 详细信息

随着我国养羊业的快速发展,在满足畜产品市场需求的同时也产生了大量的养殖废弃物(包括羊粪、污水、恶臭气体),造成环境污染。羊粪属于有机肥料,需要经过发酵后才能用于施肥,若不经过处理直接使用,易二次发酵,造成农作物烧根烧苗,且羊粪中的各种病原菌、寄生虫卵及草籽等会对周围环境造成污染。目前养殖户大多采用自然堆积的方法,直接将羊粪堆放在外界环境中,传统的堆肥工艺操作繁琐,效率低下,费时费力。具体研究内容如下:(1)利用Solidworks三维绘图软件完成机械结构的设计,主要包括机架、滚筒、传动系统、曝气系统、电气控制系统和监测系统。(2)以可编程控制器为控制中心,结合传统堆肥发酵的工艺,在程序模块中对温度等参数进行设定,编写梯形图程序,组建电气控制系统,使鼓风机和电动机能够间歇性工作,实现保温、自动搅拌、自动通风供氧的功能;(3)触摸屏作为显示和操作模块,利用MCGSE组态环境软件设计人机交互界面,通过与各传感器建立起通讯连接,能够实时采集数据和监测装置的工作状态,有效的对发酵过程进行控制。(4)经试验验证,本装置能够实现羊粪的快速发酵,达到了预期的设计目的。

关键词：羊粪发酵装置可编程控制器触摸屏传感器

好氧堆肥发酵装置设计及过程曝气控制的试验研究

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好氧堆肥发酵装置设计及过程曝气控制的试验研究

作者：许佳瑜黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

堆肥是农牧业有机废弃物资源化综合利用的重要途径。好氧堆肥的控制因素主要有搅拌、翻堆、曝气,其中曝气对好氧发酵的温度、湿度、氧气浓度均产生影响,曝气的过高、过低都会对堆体内部发酵过程产生较大影响。传统的曝气控制方式是人工... 详细信息

堆肥是农牧业有机废弃物资源化综合利用的重要途径。好氧堆肥的控制因素主要有搅拌、翻堆、曝气,其中曝气对好氧发酵的温度、湿度、氧气浓度均产生影响,曝气的过高、过低都会对堆体内部发酵过程产生较大影响。传统的曝气控制方式是人工控制或设置固定时间段曝气。人工控制费时费力,定时曝气仅靠经验摸索,最终影响到发酵效果,因此对曝气过程的智能化控制尤为重要。本文以不同的牲畜粪便和秸秆混合物为原料,对其好氧堆肥过程的不同曝气量控制方法进行研究,为好氧堆肥发酵的智能化、高效化提供参考。本文主要进行了以下研究工作:(1)根据堆肥试验过程的技术要求,设计了一套小型多点好氧堆肥试验装置。该装置包括好氧发酵单元、测控单元、曝气单元。好氧发酵单元罐体由双层保温、耐腐蚀的材料制成,设有测试传感器接口、曝气口和排水口;测控单元由无线温湿度传感器、氧气传感器及智能堆肥控制器组成;曝气单元由质量流量计、气动阀、节流阀、空气泵组成。(2)采用HOBOnode无线温湿度传感器作为标准对照,对本课题组所研制的EP-200无线温湿度传感器进行校正,获得了两种传感器间的误差参数和取值范围,建立了温度与误差参数的关系模型。通过校正,EP-200无线温湿度传感器测量范围和精度能满足试验的需要。(3)利用牛粪、牛粪沼泥、鸡粪三种粪便原料与玉米秸秆混合进行好氧堆肥试验,通过对温度、含水率、氧气浓度、pH、EC、C/N等参数测量,获得相同工况下不同发酵原料中各参数的变化规律。试验结果表明,所设计的多点好氧堆肥试验装置性能稳定,自控系统的控制平稳,能够满足好氧堆肥试验要求。(4)以相同配比的牛粪与玉米秸秆为原料,以曝气速率为变量,设计了曝气速率分别为7L/min、9L/min、11L/min、13L/min、15L/min的试验。通过测试曝气量、堆肥时长、原料质量和C/N等数据,获得了堆肥阶段中所需要的曝气量、曝气时长及对堆体的腐熟度判断依据。利用BP神经网络建立了原料质量、堆肥时长与曝气量、C/N的预测模型,通过调整曝气速率进行了验证试验,结果证明所建立的模型预测符合要求。本文设计的小型多点好氧堆肥试验装置,自动化程度较高,所建立的神经网络预测模型能够满足好氧堆肥试验过程的自动控制要求,为将来研究好氧堆肥智能化生产装备提供参考。

关键词：好氧堆肥发酵装置曝气自动控制 BP神经网络

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新型高效户用沼气发酵装置试验研究

新型高效户用沼气发酵装置试验研究

作者：王学涛河南农业大学

学位级别：硕士

能源的开发利用同社会生产力的发展，科技的进步及人民生活水平的提高有着密切的关系。随着化石能源的日益匮乏，人类对能源的需求量逐年增加，可再生能源的重要性就越来越突出。沼气技术的应用为解决能源危机提供了有效途径。不仅充分... 详细信息

能源的开发利用同社会生产力的发展，科技的进步及人民生活水平的提高有着密切的关系。随着化石能源的日益匮乏，人类对能源的需求量逐年增加，可再生能源的重要性就越来越突出。沼气技术的应用为解决能源危机提供了有效途径。不仅充分合理地利用了各种工农业废弃物，持续稳定地发展了农业生产;而且又保护和改善了农业生态环境，维护了农业生态平衡，更重要的是为工业生产节约了大量的常规能源。沼气技术是一种能减少和降解有机污染物，同时是回收能源的生物处理方法。目前在农村已有广泛的应用。本文研究的是一种高效户用沼气发酵装置，首先对该装置的结构进行了优化设计，设计具有结构简单、操作管理方便、密封性能好、产气率高等优点。选用了碳素钢板材(Q235—A·F)为材料，装置的四周壁用薄钢板制成，顶部和底部用热轧厚钢板制造，且在内表面涂覆沥青，解决了腐蚀问题。这样使沼气池的修建和施工大大简化，也不需要很高的建池技术，更不需要精细施工，同时也解决了漏气问题。因为在我国农村有极大的市场，其商品化潜力很大;选用碳素钢为材料有利于工厂化批量生产。在装置加工制作成以后，对该装置进行了运行试验，一方面检测发酵装置的稳定性，另一方面对沼气发酵的各种影响因素进行研究，找出各种因素与产气率的关系，先根据测试结果直接分析，并按影响显著性差异进行排序，然后确定出较显著的几个因素设计一正交试验，因素有发酵温度、浓度、滞留期，每个因素各分为三个水平进行试验，最后对结果进行方差分析，得出发酵温度对产气量的影响最为显著，浓度次之，滞留期最差。本装置的设计、制作和应用试验为沼气技术的发展提供了一条有效途径，解决了户用沼气池的建造复杂、施工周河南农业大学硕士学位论文摘要期长、安装管理不便等问题，同时为农民带来了能源效益、环境效益、经济效益和社会效益，具有很大的发展潜力～

关键词：沼气沼气发酵发酵装置

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微生物厌氧发酵装置的设计与施工技术要点

饲料工业 2005年第17期26卷 6-8页

作者：赵建营董丽云河南省未来农业示范园新能源部辽宁省轻工设计研究院

微生物厌氧发酵装置是以畜禽粪便、植物秸秆、生活垃圾等为原料,通过微生物生化作用进行厌氧发酵,使之转化成人们生产和生活所需要的微生物能源、微生物饲料、微生物肥料的严格密闭装置,是畜禽饲养场、户实现养殖场所生态化的新型设施,... 详细信息

微生物厌氧发酵装置是以畜禽粪便、植物秸秆、生活垃圾等为原料,通过微生物生化作用进行厌氧发酵,使之转化成人们生产和生活所需要的微生物能源、微生物饲料、微生物肥料的严格密闭装置,是畜禽饲养场、户实现养殖场所生态化的新型设施,是生物资源良性循环的关键链条.它的市场化应用对养殖场、户改善饲养环境,强化畜禽防疫,降低饲养成本,提高饲养效益意义重大.

关键词：微生物能源厌氧发酵发酵装置设计与施工技术要点生活垃圾养殖场所微生物饲料微生物肥料

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上流式浮罩沼气发酵装置

新能源 1990年第9期12卷 23-25页

作者：朱建湘张光辉

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液态料发酵装置的设计与研发

南方农机 2023年第9期54卷 39-41,45页

作者：罗哲尹斌王林惠聂涛米双山刘瑶湖南科技学院湖南永州425199 湖南德明农牧装备科技开发有限公司湖南永州425199

【目的】针对目前市场上液态饲料人工配比加工时,配比误差大,无法精准把控,导致成料品质下降等问题。【方法】课题组设计了一种养殖用液态饲料发酵装置,该装置由混料罐、下料斗、称重器、电控阀、发酵罐、分流管、传输泵、搅拌罐以及传... 详细信息

【目的】针对目前市场上液态饲料人工配比加工时,配比误差大,无法精准把控,导致成料品质下降等问题。【方法】课题组设计了一种养殖用液态饲料发酵装置,该装置由混料罐、下料斗、称重器、电控阀、发酵罐、分流管、传输泵、搅拌罐以及传输管等部件组成,该装置集精准配比、多重搅拌、多层过滤、温度检测等功能于一体,能够有效解决液态饲料发酵、配比、控制等一系列问题,并且本机构结构紧凑,系统集成程度高,具有良好的可拓展性,可应用于各种液态混合物的发酵或加工中。【结果】该发酵装置不仅可以解决现有技术中液态饲料配比时误差大的问题,而且能较好地控制发酵时的环境状态。【结论】该发酵装置的设计极大地提高了液态饲料的发酵品质,更为其他液态混合体的发酵提供了良好的借鉴。

关键词：发酵装置机械设计液态饲料结构优化

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基于51单片机的豆渣加速发酵装置

电子世界 2018年第3期 155-157页

作者：徐可欣山东省潍坊第一中学

本文设计了基于51单片机的豆渣加速发酵装置,装置采用半分离式结构,上有密封盖、注醋室和注水室等;下有加热元件和料筐等结构。装置采用单片机作为测控核心,以DS18B20作为温度传感器,以QLYS作为测重传感器,以注醋泵、注水泵和电热元件... 详细信息

本文设计了基于51单片机的豆渣加速发酵装置,装置采用半分离式结构,上有密封盖、注醋室和注水室等;下有加热元件和料筐等结构。装置采用单片机作为测控核心,以DS18B20作为温度传感器,以QLYS作为测重传感器,以注醋泵、注水泵和电热元件作为控制元件,以电热元件的加热时间控制加热室温度的高低,以控制注醋泵和注水泵的开关时间控制加入料筐的水和醋的重量,形成以温度测量、重量测量与时间控制为参数的闭环控制。该装置能够实现豆渣的快速发酵。

关键词： 51单片机豆渣发酵装置

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HMC沼气发酵装置在循环农业园区中的应用

农业工程 2011年第2期1卷 39-41,45页

作者：闫茂鲁徐延熙宋学文徐晓琳山东新能环境工程有限公司济南250100 济南市农村能源实验站济南250021

本文着重从预处理进料、搅拌、喷淋、集气、太阳能增温、沼气净化利用和沼液沼渣利用系统等方面介绍了一种微动力连续高浓度沼气发酵装置(HMC沼气发酵装置),并结合2处示范园区工程建设案例,分析了该装置在循环农业园区中的应用。经分析... 详细信息

本文着重从预处理进料、搅拌、喷淋、集气、太阳能增温、沼气净化利用和沼液沼渣利用系统等方面介绍了一种微动力连续高浓度沼气发酵装置(HMC沼气发酵装置),并结合2处示范园区工程建设案例,分析了该装置在循环农业园区中的应用。经分析比较得出,HMC沼气发酵装置具有设计科学、构造简单、投资较省、管理方便和产气稳定等优点,可广泛应用于不同规模、种养结合的循环农业示范园区。

关键词：沼气发酵装置循环农业生态园区