本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于空間永久基地有機廢物發(fā)酵預(yù)處理的裝置。該發(fā)酵裝置主要由箱體、承料托盤、水槽、加熱裝置、溫控儀、液位控制儀、補給水箱、通氣孔以及門壁冷凝水回流裝置組成。裝置利用水槽水加熱產(chǎn)生的熱蒸汽將置于多孔承料托盤上的物料溫度升溫至６０℃保持２４ｈ進行好氧發(fā)酵，之后溫度降至４５℃保持４８ｈ好氧發(fā)酵。該裝置對空間永久基地生保系統(tǒng)中產(chǎn)生的少量有機廢物發(fā)酵具有明顯優(yōu)勢，通過多種好氧微生物的作用，發(fā)酵后的物料性質(zhì)改善，為下一步蘑菇降解處理奠定基礎(chǔ)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種有機物料預(yù)處理的發(fā)酵反應(yīng)裝置，主要應(yīng)用于空間永久基地(如月球、火星基地)受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)(CELSS)中植物不可食生物量(主要為稻稈、麥秸等)的預(yù)處理，尤其對于少量物料的發(fā)酵具有明顯優(yōu)勢。
技術(shù)介紹
CELSS已被各航天大國公認為建立空間永久基地的根本保障技術(shù)。CELSS中高等植物作為光合作用進行者可以進行水和大氣的再生，起著不可替代的作用。而與此相關(guān)的作為固體廢物的植物不可食量在系統(tǒng)內(nèi)的處理便成了提高系統(tǒng)閉合性的主要問題之一。對于CELSS中植物不可食量的處理，主要利用蘑菇生物處理的類土壤基質(zhì)技術(shù)較其它的化學(xué)處理、焚燒處理和微生物處理，可以將不可食量循環(huán)回用為系統(tǒng)內(nèi)的植物栽培基質(zhì)循環(huán)利用，同時還可以為航天員增加一種食物—蘑菇。有關(guān)蘑菇栽培料的生料預(yù)處理基本不進行物料的加工用于蘑菇栽培，雖然操作簡單，但染雜菌率較高，生物轉(zhuǎn)化效率也較低；熟料預(yù)處理經(jīng)高壓滅菌后雖然具有較好的滅菌效果，但物料并未發(fā)生有益蘑菇處理的性狀改變，使蘑菇發(fā)菌相對較慢，處理周期較長；而發(fā)酵預(yù)處理在合適的溫度下可以使有益微生物分解轉(zhuǎn)化物料中的物質(zhì)，生成最有利于蘑菇生長的“木素-蛋白質(zhì)”類物質(zhì)、聚糖類和維生素等物質(zhì)，從而增加蘑菇培養(yǎng)料的有效成分，因而發(fā)菌較快，生物轉(zhuǎn)化效率也較高。在一般食用菌生產(chǎn)的發(fā)酵預(yù)處理中，大多將物料堆成大的料堆，利用物料中微生物的自身活動產(chǎn)生的熱量使料溫升高，達到發(fā)酵目的。然而由于建于空間的永久基地中空間有限，而且堆堆發(fā)酵條件較難控制，尤其是物料較少的情況下保溫與透氣的矛盾使得物料很難達到理想的發(fā)酵效果。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、處理效率高、易于控制、用于空間永久基地產(chǎn)生的少量廢物預(yù)處理的好氧發(fā)酵裝置。為達到上述目的，采取的技術(shù)方案是本專利技術(shù)裝置由水槽4、加熱裝置5、液位控制儀9、溫控儀6、承料托盤2、補給水箱10、通氣孔12以及門壁冷凝水回流裝置13組成。整個裝置箱體1(包括門)內(nèi)外均為不銹鋼材料構(gòu)成，中間為保溫層。箱體1上部設(shè)有螺旋可調(diào)式通氣孔12，箱體1中部設(shè)有可拆卸承料托盤2和氣流流通通道11，另外門內(nèi)壁下部設(shè)有冷凝水回流裝置13，箱體1下部設(shè)有水槽4、溫度探頭3、溫控儀6、加熱裝置5、液位控制儀9和浮渣擋板7，外部則連接有補給水箱10。所述的箱體上部通氣孔12為帶有螺旋蓋的開口可調(diào)式，其中間細孔可長期與外界連通，隨螺旋蓋的調(diào)節(jié)，四周縫隙的改變可調(diào)節(jié)通氣量的大小。所述的承料托盤2共十層，均勻布置于箱體1內(nèi)部，可隨需處理的物料量選擇使用，托盤均為多孔，孔徑大小既保證物料的承托又便于空氣的交換。所述的氣流流通通道11由箱體1后部內(nèi)壁設(shè)的兩個突起構(gòu)成三條通道，避免托板與箱壁緊密接觸，利于空氣的上下流通。所述的門內(nèi)壁冷凝水回流裝置13，為裝于門內(nèi)壁下部的截面為三角形的條板，通過斜邊將門內(nèi)壁上的冷凝水引流回到加熱水槽4。所述的液位控制儀9通過浮球指示液位，當(dāng)浮球低于設(shè)定液位時，浮球桿的角度變換打開開關(guān)，使水從補給水箱流入水槽；隨液位上升，浮球桿角度變化又將進水縫隙關(guān)閉完成一次補水。通過液位控制儀和補給水箱可保證水槽4液位，防止水量過少及干燒。所述的溫度探頭3置于水面以上，所測為箱體內(nèi)氣體環(huán)境溫度，與溫控儀6協(xié)同控制物料發(fā)酵的最佳溫度。所述的加熱裝置5為加熱管，其工作通過溫控儀6控制。所述的浮渣擋板7設(shè)在液位控制儀9和加熱裝置5中間，下部開有連通孔使補給水區(qū)與加熱水區(qū)連通。所述的補給水箱10通過管道連于箱體后部的進水口，其高度高于水槽4內(nèi)的正常液面。本專利技術(shù)裝置通過蒸汽加溫可以將物料溫度控制在最佳值，并能保證足量氧氣的供給，對于解決少量物料的發(fā)酵問題具有明顯優(yōu)勢。在60℃和45℃兩類微生物的共同作用下，CELSS中植物不可食部分可達到最佳的預(yù)處理效果，有利于真菌蘑菇的進一步處理，可提高生物轉(zhuǎn)化效率，縮短固體廢物的循環(huán)周期。附圖說明圖1為本專利技術(shù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)裝置的剖示圖。具體實施例方式本專利技術(shù)裝置由箱體1、承料托盤2、水槽4、加熱裝置5、溫控儀6、通氣管8、液位控制儀9、補給水箱10和通氣孔12等組成。箱體1的外殼和內(nèi)壁之間有保溫層，起保溫作用。承料托板2為多孔形利于空氣流動，共十層，可拆卸。水槽4中的水通過加熱裝置5加熱產(chǎn)生蒸汽對物料發(fā)酵，溫控儀6和溫度探頭3聯(lián)合工作用來控制發(fā)酵溫度。液位控制儀9用來控制水箱液位，及時通過補給水箱10補給水，包括浮球、連接桿和進口開關(guān)。浮渣擋板7由壁槽承托，下部開孔保證加熱水和補給水的連通，上部阻擋進水浮渣。通氣管8開有通氣口，高于水槽液位。氣流通道11由箱體后壁的兩個突起隔成使托板與箱壁保持一定距離的三通道。通氣孔12裝于箱體頂部，中間有一細通氣孔常開，四周為螺旋可調(diào)節(jié)式，可通過螺旋的調(diào)整改變通氣量。門壁冷凝水回流裝置13為三角形截面的條狀，裝于門壁底部。使用本裝置時，先向水槽4中加水，液位保持在補給水箱10中的水不再流入水槽4為止。將需要發(fā)酵的物料平鋪于多孔承料托盤2，料不應(yīng)壓得過實，以便于氣體的流通。后將托盤裝入卡槽，關(guān)閉箱門。設(shè)定溫控儀6的控溫值和保持時間并開始工作，第一階段為60℃保持24h，第二階段為45℃保持48h。由于溫度探頭3的位置在水槽液位以上，它所指示的溫度為箱體內(nèi)空氣的溫度，也即直接控制物料的發(fā)酵溫度。箱體上部的通氣孔12可通過外部的螺旋蓋調(diào)節(jié)大小，它與下部的通氣管8和氣流通道11共同保證為箱體內(nèi)發(fā)酵物料提供充足的氧氣，保證好氧發(fā)酵。隨箱體內(nèi)蒸汽的產(chǎn)生，水槽內(nèi)液位逐漸下降，液位控制儀9的浮球位置隨之下降，達到一定程度后，與浮球連接的連接桿產(chǎn)生角度變化將進口開關(guān)打開，補給水箱10的水便會流入以補給水槽水的損失。隨補給水的流入，水槽4內(nèi)液位上升帶動浮球上升，達到一定高度便又將進口開關(guān)關(guān)閉。補給水箱10的連接和液位控制儀9保證了水箱內(nèi)水的及時補給，可有效防止水量的過少和干燒。當(dāng)兩個流程全部完成，便可以打開箱門取出物料進行所需的進一步處理。本專利技術(shù)裝置通過蒸汽加溫將物料溫度控制在最佳值，并能保證供給足量氧氣，利于60℃和45℃兩類微生物的作用，對CELSS中植物不可食部分的處理效果好，有利于真菌蘑菇的下一步處理，可提高生物轉(zhuǎn)化效率，縮短固體廢物的循環(huán)周期。權(quán)利要求1.一種用作空間永久基地有機廢物發(fā)酵預(yù)處理的裝置，包括底部水槽4，水槽4上部裝有溫控探頭3、液位控制儀9，底部裝有加熱裝置5，裝置頂部設(shè)有通氣孔12，其特征在于物料發(fā)酵進行60℃保持24h好氧發(fā)酵，后為45℃保持48h好氧發(fā)酵，過程通過溫度探頭3和溫控儀6聯(lián)合控制；溫度探頭3裝在水面以上，控制整個箱體內(nèi)氣體的溫度，同時微生物活動所需的氧氣通過下部通氣管8和頂部開設(shè)的通氣孔12提供。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用作空間永久基地有機廢物發(fā)酵預(yù)處理裝置，其特征在于發(fā)酵流程為物料60℃下保持24h進行好氧發(fā)酵，之后溫度降至45℃保持48h好氧發(fā)酵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用作空間永久基地有機廢物發(fā)酵預(yù)處理裝置，其特征在于承料托盤2為多孔狀，其孔徑既可承托物料，又方便空氣的流通，可為微生物提供充足的氧氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用作空間永久基地有機廢物發(fā)酵預(yù)處理裝置，其特征在于溫度探頭3裝于水面以上，與溫控儀6聯(lián)合通過直接控制箱體內(nèi)氣體溫度來控制物料本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用作空間永久基地有機廢物發(fā)酵預(yù)處理的裝置，包括底部水槽４，水槽４上部裝有溫控探頭３、液位控制儀９，底部裝有加熱裝置５，裝置頂部設(shè)有通氣孔１２，其特征在于：物料發(fā)酵進行６０℃保持２４ｈ好氧發(fā)酵，后為４５℃保持４８ｈ好氧發(fā)酵，過程通過溫度探頭３和溫控儀６聯(lián)合控制；溫度探頭３裝在水面以上，控制整個箱體內(nèi)氣體的溫度，同時微生物活動所需的氧氣通過下部通氣管８和頂部開設(shè)的通氣孔１２提供。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉紅，于承迎，
申請(專利權(quán))人：北京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：11[中國|北京]
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