CN102816690B - 一种螺旋自搅拌干发酵装置及方法 - Google Patents

一种螺旋自搅拌干发酵装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种螺旋自搅拌干发酵装置及方法，发酵筒斜置于储气柜内的底部，储气柜装在渗滤液收集槽的顶板上；发酵筒内的中部沿轴向装有封闭的内筒，在该内筒中装有渗滤液喷射管，渗滤液喷射管上分布有喷嘴，喷嘴伸出内筒外，发酵筒内沿轴向分布有螺旋形的隔板，螺旋形的隔板的起始端位于进料口的后方；发酵筒的低端设有物料出口，储气柜的底板上设有与发酵筒的物料出口相通的排渣口，在该排渣口上设有排渣门；渗滤液收集槽上设有与储气柜相通的渗滤液回流管以及与渗滤液喷射管的渗滤液进口相通的管道，渗滤液收集槽内分布有电加热管道，渗滤液收集槽的上部设有与储气柜上部相通的沼气输送管道，本发明还提供了利用该装置发酵的方法。

Description

一种螺旋自搅拌干发酵装置及方法
技术领域
本发明涉及一种沼气干发酵装置，特别涉及一种螺旋自搅拌的干发酵装置及方法。 
背景技术
目前，传统的粪污发酵制沼气的方法采用混合式发酵，需用大量清水将物料浓度(TS浓度)调配到8％—12％后进行厌氧发酵对有机物进行消耗，消耗后发酵菌随着沼液、沼渣的排除而流失，一方面造成损失，另一方面对沼液的消纳就存在较大的问题，处理不好就会造成二次污染。近年了新兴了一种干发酵技术，干发酵是指以有机废弃物为原料(干物质浓度在20％以上)，利用水解产酸菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷菌将其分解为CH4、CO2、H2S等气体的发酵工艺。由于固体浓度太高难以采用连续投料或半投料的投料方式，绝大多数均采用批量投料。目前公知的干发酵装置由车库型干发酵设备，气袋型干发酵设备，干湿联合型干发酵设备等，这几种干发酵设备为解决厌氧密封问题，均采用间歇式批量发酵的形式，且多为常温发酵，存在发酵时间长、容积产气率低，搅拌能耗大、有机物消耗不彻底的缺陷。 
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种能耗低、产气快、产气 高的一种螺旋自搅拌干发酵装置。 
本发明的另一目的在于提供一种沼气干发酵方法。 
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种螺旋自搅拌干发酵装置，包括渗滤液收集槽(1)、储气柜(2)和发酵筒(3)，所述发酵筒(3)斜置于储气柜(2)内，所述渗滤液收集槽(1)装在储气柜(2)的底板上； 
所述储气柜(2)顶板的一角设有物料漏斗(4)，所述发酵筒(3)的高端的上管壁上开有进料口(3a)，所述物料漏斗(4)的出料口位于发酵筒(3)的进料口(3a)的正上方，所述发酵筒(3)的高端的筒口上设有推料板(6)，该推料板(6)与推料油缸(7)的伸缩杆连接，所述发酵筒(3)的下管壁上设有渗滤液透孔； 
所述发酵筒(3)内的中部沿轴向装有封闭的内筒，在该内筒中装有渗滤液喷射管(8)，所述渗滤液喷射管(8)的上端封闭，底端为渗滤液进口，所述渗滤液喷射管(8)上分布有喷嘴(9)，所述喷嘴(9)伸出内筒外，所述发酵筒(3)内沿轴向分布有螺旋形的隔板(10)，该螺旋形的隔板(10)在发酵筒(3)内形成螺旋形的物料通道，所述螺旋形的隔板(10)的起始端位于进料口(3a)的后方； 
所述发酵筒(3)的低端设有物料出口，所述储气柜(2)的底板上设有与发酵筒(3)的物料出口相通的排渣口，在该排渣口上设有排渣门(11)； 
所述渗滤液收集槽(1)上设有与储气柜(2)相通的渗滤液回流管(12)以及与渗滤液喷射管(8)的渗滤液进口相通的管道(13)， 所述渗滤液收集槽(1)内分布有电加热管道(14)，所述渗滤液收集槽(1)的上部设有与储气柜(2)上部相通的沼气输送管道(15)。 
采用上述技术方案，从物料漏斗下来的物料到达发酵筒的高端，在推料板的作用下，沿着螺旋形的隔板形成的螺旋形物料通道向下移动，并同时沿着螺旋形隔板在发酵筒内翻滚，实现物料的自搅拌，能耗低，加热后的渗滤液随着喷嘴向外喷射，与翻滚前行的物料充分混合，渗滤液再从发酵筒流入储气柜最后回流到渗滤液收集槽内，极大的提升发酵菌种的数量，减少物料厌氧消耗所需停留时间，渗滤液的加热升温也为菌种的厌氧发酵提供有利的环境，产气快，产气效率高，保证三个发酵阶段同时进行，并且本方案的装置体积小，方便移动，适合丘陵地区小规模养殖场使用。 
在上述技术方案中，所述物料漏斗(4)内轴向设有物料隔离板(4a)和放料板(4b)，其中放料板(4b)位于靠近出料口的位置，所述物料隔离板(4a)位于放料板(4b)的上方，所述物料隔离板(4a)和放料板(4b)的一端伸出物料漏斗(4)外，并在所述物料隔离板(4a)和放料板(4b)伸出物料漏斗(4)外的部分的上表面设有齿条(4d)，在齿条(4d)上装有与该齿条(4d)啮合的齿轮(4e)，所述物料隔离板(4a)和放料板(4b)之间形成物料隔离仓(4c)。这样物料先进入物料漏斗的上部，然后齿轮转动，带动齿条移动打开物料隔离板，关闭放料板，将物料放入隔离仓内，再将物料隔离板关闭，打开放料板放料，避免放料的时候沼气外溢。 
在上述技术方案中，所述储气柜(2)内并排放置有两个发酵筒 (3)。 
作为本发明的优选：所述发酵筒(3)内沿轴向分布有2-6块螺旋形的隔板(10)，该2-6块螺旋形隔板(10)将发酵筒(3)隔成沿轴向的2-6个独立的螺旋形物料通道。 
在上述技术方案中：所述发酵筒(3)内沿轴向分布有6块螺旋形的隔板(10)，该6块螺旋形隔板(10)将发酵筒(3)隔成沿轴向的6个独立的螺旋形物料通道。这样可以使得物料搅拌更均匀。 
在上述技术方案中：所述排渣门(11)的一端与储气柜(2)的底板铰接，另一端位于渗滤液收集槽(1)的侧壁上，所述排渣门(11)上装有液压撑杆(16)，该液压撑杆(16)的伸缩杆与排渣门(11)连接，其缸体固定在储气柜(2)的底板上。这样可以实现物料自动连续进入，自动连续排渣，方便操作。 
在上述技术方案中：所述渗滤液回流管(12)装在渗滤液收集槽(1)的侧壁上，所述渗滤液回流管(12)位于排渣门(11)的上方。 
在上述技术方案中：所述渗滤液收集槽(1)与渗滤液回流管(12)相对的侧壁上设有渗滤液溢流管(1a)，该渗滤液溢流管(1a)的一头伸出渗滤液收集槽(1)，另一头指向渗滤液收集槽(1)的底面。 
在上述技术方案中，所述储气柜(2)上部的沼气出口与沼气净化装置(17)连接，所述沼气净化装置(17)的出气口与油气发电机(5)的进气口连接，所述油气发电机(5)产生的电通过电加热管道(14)给渗滤液加热，所述沼气净化装置(17)和油气发电机(5)位于所述储气柜(2)的外底板的上方。这样该装置便不需要任何的 外加能源，同时，发电机的余热用于加热循环水，在储气柜和渗滤液收集槽的壁内埋设管道，加热后的循环水可以用于储气柜和渗滤液收集槽的保温。 
本发明的另一目的是这样实现的：一种螺旋自搅拌干发酵方法，按照如下步骤完成： 
(1)，准备权利要求1所述的螺旋自搅拌干发酵装置； 
(2)、从物料漏斗(4)下来的物料到达发酵筒(3)的高端，在推料板(6)的作用下，沿着螺旋形的隔板(10)形成的螺旋形物料通道向下移动，并同时沿着螺旋形隔板(10)在发酵筒(3)内翻滚；同时，将渗滤液收集槽(1)内的渗滤液较热至55-70℃，由喷嘴(9)将渗滤液均匀的喷到物料上，与翻滚前行的物料充分混合，使得物料的温度保持在35-38℃；多余的渗滤液从发酵筒(3)流入储气柜(2)最后回流到渗滤液收集槽(1)内发酵，并将发酵产生的沼气由渗滤液收集槽(1)输送至储气柜(2)内储存； 
(3)、发酵后的渣料从发酵筒(3)的低端的排渣口排出。 
采用上述技术方案，加热后的渗滤液随着喷嘴向外喷射，与翻滚前行的物料充分混合，渗滤液再从发酵筒流入储气柜最后回流到渗滤液收集槽内，极大的提升发酵菌种的数量，减少物料厌氧消耗所需停留时间，渗滤液的加热升温也为菌种的厌氧发酵提供有利的环境，产气快，产气效率高。 
有益效果：本发明设计合理、结构简单、制造成本低、能耗低，产气高，实现连续性进出料，产气、供气连续稳定，系统可整体移动。 
附图说明
图1为本发明的结构示意图； 
图2为图1的A-A剖视图； 
图3为图1的B-B剖视图； 
图4为图1中C处的局部放大图； 
图5为本发明物料漏斗的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 
实施例1，如图1-5所示，本发明的一种螺旋自搅拌干发酵装置主要由渗滤液收集槽1、储气柜2、发酵筒3、物料漏斗4、油气发电机5、推料板6、推料油缸7、渗滤液喷射管8、喷嘴9、螺旋形隔板10、排渣门11、渗滤液回流管12、管道13、电加热管道14、沼气输送管道15、液压撑杆16、沼气净化装置17、增压泵18等部件组成。 
所述两个发酵筒3并排斜置于储气柜2内的底部，所述发酵筒3的一端通过支撑柱支撑在储气柜2的底板上，另一端直接与储气柜2的底板接触，所述发酵筒3的中部也设有一个支撑柱。所述渗滤液收集槽1的长度小于储气柜2的长度，所述渗滤液收集槽1装在储气柜2的底板上，且渗滤液收集槽1位于储气柜2的左下方(这里的左侧仅表示图中的相对位置，不代表储气柜的绝对位置)。 
所述储气柜2顶板的一角设有物料漏斗4，所述物料漏斗4内轴向设有物料隔离板4a和放料板4b，其中放料板4b位于靠近出料口的位置，所述物料隔离板4a位于放料板4b的上方，所述物料隔离板 4a和放料板4b之间形成物料隔离仓4c，所述物料隔离板4a和放料板4b的一端均伸出物料漏斗4外，并在所述物料隔离板4a和放料板4b伸出物料漏斗4外的部分的上表面设有齿条4d，在齿条4d上装有与该齿条4d啮合的齿轮4e，齿轮4e转动，带动齿条4d移动，从而实现物料隔离板4a和放料板4b的移动，实现物料隔离仓4c的打开和关闭，实现物料的下放，齿轮4e的转动可以靠电机来带动。所述发酵筒3的高端的上管壁上设有进料口3a，该物料漏斗4的出料口位于发酵筒3的进料口3a的正上方，所述发酵筒3的高端的筒口上设有推料板6，该推料板6与推料油缸7的活塞杆连接，为了增加推料板6的强度，所述推料板6的中部设有活塞杆连接杆6a，所述推料油缸7的活塞杆与该活塞杆连接杆6a连接，该活塞杆连接杆6a与推料板6的连接处设有加强筋6b，所述加强筋6b的一端固定在活塞杆连接杆6a上，另一端固定在推料板6上。所述发酵筒3的下管壁上设有渗滤液透孔；发酵筒3内的渗滤液通过渗滤液透孔流入储气柜2内。 
所述发酵筒3内的中部沿轴向装有封闭的内筒，在该内筒中装有渗滤液喷射管8，所述渗滤液喷射管8的上端封闭，底端为渗滤液进口，所述渗滤液喷射管8上分布有喷嘴9，所述喷嘴9伸出内筒外，所述发酵筒3内沿轴向分布有螺旋形的隔板10，优选2-6块螺旋形的隔板10，这里选择六块，该六块螺旋形的隔板将发酵筒3隔成独立的6个沿轴向的螺旋形物料通道，所述螺旋形的隔板10的起始端位于进料口3a的后方；这样物料19可以在进料口3a下方的发酵筒 3内做短暂的储存，再由推料板6将物料推到螺旋形物料通道内，物料19沿着螺旋形物料通道翻滚着下移。 
所述发酵筒3的低端设有物料出口，所述储气柜2右部的底板上设有与发酵筒3的物料出口相通的排渣口，排渣口位于储气柜2未与渗滤液收集槽1接触的储气柜2的底板上，在该排渣口上设有排渣门11，所述排渣门11的一端与储气柜2的右底板铰接，另一端位于渗滤液收集槽1的右侧壁上，这样，排渣门11相当于斜向设置，在排渣口的下方形成一个低洼，方便渗滤液流入，在该低洼处的渗滤液收集槽1的右侧壁上设有渗滤液回收管12，渗滤液通过渗滤液回收管12回到渗滤液收集槽1中。所述渗滤液收集槽1的与渗滤液回收管道12相对的侧壁上(左侧壁)设有渗滤液溢流管1a。该渗滤液溢流管1a的一头伸出渗滤液收集槽1，另一头指向渗滤液收集槽1的底面。所述排渣门11与储气柜2的底板以及渗滤液收集槽1的侧壁之间设有密封环，所述排渣门11上装有液压撑杆16，该液压撑杆16的伸缩杆与排渣门11连接，其缸体固定在储气柜2的右底板上。 
所述渗滤液收集槽1上设有与渗滤液喷射管8的渗滤液进口相通的管道13，该管道13位于渗滤液收集槽1中的管口上设有过滤网，在该管道上设有增压泵18，所述渗滤液收集槽1内分布有电加热管道14，该加热管道14用于将渗滤液加热至55-70℃，从而保证发酵的物料温度在35-38℃，这样有利于发酵，节约发酵时间，产气率高。所述渗滤液收集槽1的上部设有与储气柜2上部相通的沼气输送管道15，沼气输送管道15将渗滤液收集槽1中的沼气输送至储气柜2中 储存。 
所述储气柜2的沼气出口与沼气净化装置17连接，所述沼气净化装置17的出气口与油气发电机5的进气口连接，所述油气发电机5产生的电通过电加热管道14给渗滤液加热，所述油气发电机5的余热用于加热循环水，在渗滤液收集槽1和储气柜2的壁上均铺设有循环水管道，加热后的循环水进入循环水管道内，给渗滤液收集槽1和储气柜2进行保温，所述渗滤液收集槽1和储气柜2的壁上设有聚丙保温层。所述储气柜2的底板向右延伸至储气柜2外，所述油气发电机5和沼气净化装置17放置在储气柜2的外底板的上方。 
打开物料漏斗4的物料隔离板4a，同时关闭放料板4b，物料进入隔离仓4c，再关闭物料隔离板4a，打开放料板4b，物料到达到达发酵筒3的高端，在推料板6的作用下，沿着螺旋形的隔板10形成的螺旋形物料通道向下移动，并同时沿着螺旋形隔板10在发酵筒3内翻滚； 
与此同时，将渗滤液收集槽1内的渗滤液较热至55-70℃，由喷嘴9将渗滤液均匀的喷到物料上，与翻滚前行的物料充分混合，使得物料的温度保持在35-38℃；多余的渗滤液从发酵筒3下管壁的渗滤液透孔流入储气柜2，最后回流到渗滤液收集槽1内发酵，并将发酵产生的沼气由渗滤液收集槽1输送至储气柜2内储存。渗滤液在渗滤液收集槽1内极大的提升发酵菌种的数量，减少物料厌氧消耗所需停留时间，渗滤液的加热升温也为菌种的厌氧发酵提供有利的环境，产气快，产气效率高。发酵后的渣料从排渣口连续不断的排出，实现连 续性进出料，产气、供气连续稳定。 

Claims (9)

1. 一种螺旋自搅拌干发酵方法，按照如下步骤完成：
（1）、准备螺旋自搅拌干发酵装置，所述螺旋自搅拌干发酵装置，包括渗滤液收集槽（1）、储气柜（2）和发酵筒（3），所述发酵筒（3）斜置于储气柜（2）内，所述渗滤液收集槽（1）装在储气柜（2）的底板上；
所述储气柜（2）顶板的一角设有物料漏斗（4），所述发酵筒（3）的高端的上管壁上开有进料口（3a），所述物料漏斗（4）的出料口位于发酵筒（3）的进料口（3a）的正上方，所述发酵筒（3）的高端的筒口上设有推料板（6），该推料板（6）与推料油缸（7）的伸缩杆连接，所述发酵筒（3）的下管壁上设有渗滤液透孔；
所述发酵筒（3）内的中部沿轴向装有封闭的内筒，在该内筒中装有渗滤液喷射管（8），所述渗滤液喷射管（8）的上端封闭，低端为渗滤液进口，所述渗滤液喷射管（8）上分布有喷嘴（9），所述喷嘴（9）伸出内筒外，所述发酵筒（3）内沿轴向分布有螺旋形的隔板（10），该螺旋形的隔板（10）在发酵筒（3）内形成螺旋形的物料通道，所述螺旋形的隔板（10）的起始端位于进料口（3a）的后方；
所述发酵筒（3）的低端设有物料出口，所述储气柜（2）的底板上设有与发酵筒（3）的物料出口相通的排渣口，在该排渣口上设有排渣门（11）；
所述渗滤液收集槽（1）上设有与储气柜（2）相通的渗滤液回流管（12）以及与渗滤液喷射管（8）的渗滤液进口相通的管道（13），所述渗滤液收集槽（1）内分布有电加热管道（14），所述渗滤液收集槽（1）的上部设有与储气柜（2）上部相通的沼气输送管道（15）；
（2）、从物料漏斗（4）下来的物料到达发酵筒（3）的高端，在推料板（6）的作用下，沿着螺旋形的隔板（10）形成的螺旋形物料通道向下移动，并同时沿着螺旋形隔板（10）在发酵筒（3）内翻滚；与此同时，将渗滤液收集槽（1）内的渗滤液加热至55-70℃，由喷嘴（9）将渗滤液均匀的喷到物料上，与翻滚前行的物料充分混合，使得物料的温度保持在35-38℃；多余的渗滤液从发酵筒（3）流入储气柜（2）最后回流到渗滤液收集槽（1）内发酵，并将发酵产生的沼气由渗滤液收集槽（1）输送至储气柜（2）内储存；
（3）、发酵后的渣料从发酵筒（3）的低端的排渣口排出。
2.根据权利要求1所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述物料漏斗（4）内轴向设有物料隔离板（4a）和放料板（4b），其中放料板（4b）位于靠近出料口的位置，所述物料隔离板（4a）位于放料板（4b）的上方，所述物料隔离板（4a）和放料板（4b）的一端均伸出物料漏斗（4）外，并在所述物料隔离板（4a）和放料板（4b）伸出物料漏斗（4）外的部分的上表面设有齿条（4d），在齿条（4d）上装有与该齿条（4d）啮合的齿轮（4e），所述物料隔离板（4a）和放料板（4b）之间形成物料隔离仓（4c）。
3.根据权利要求1所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述储气柜（2）内并排放置有两个发酵筒（3）。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述发酵筒（3）内沿轴向分布有2-6块螺旋形的隔板（10），该2-6块螺旋形隔板（10）将发酵筒（3）隔成沿轴向的2-6个独立的螺旋形物料通道。
5.根据权利要求4所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述发酵筒（3）内沿轴向分布有6块螺旋形的隔板（10），该6块螺旋形的隔板（10）将发酵筒（3）隔成沿轴向的6个独立的螺旋形物料通道。
6.根据权利要求1-3任一项所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述排渣门（11）的一端与储气柜（2）的底板铰接，另一端与渗滤液收集槽（1）的侧壁连接，所述排渣门（11）上装有液压撑杆（16），该液压撑杆（16）的伸缩杆与排渣门（11）连接，其缸体固定在储气柜（2）的底板上。
7.根据权利要求6所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述渗滤液回流管（12）装在渗滤液收集槽（1）的右侧壁上，所述渗滤液回流管（12）位于排渣门（11）的上方。
8.根据权利要求7所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述渗滤液收集槽（1）与渗滤液回流管（12）相对的侧壁上设有渗滤液溢流管（1a），该渗滤液溢流管（1a）的一头伸出渗滤液收集槽（1），另一头指向渗滤液收集槽（1）的底面。
9.根据权利要求1-3任一项所述一种螺旋自搅拌干发酵方法，其特征在于：所述储气柜（2）上部的沼气出口与沼气净化装置（17）连接，所述沼气净化装置（17）的出气口与油气发电机（5）的进气口连接，所述油气发电机（5）产生的电通过电加热管道（14）给渗滤液加热，所述沼气净化装置（17）和油气发电机（5）位于所述储气柜（2）的外底板的上方。
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