CN107778039A - 一种高效节能的连续式堆肥发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能的连续式堆肥发酵装置，该堆肥发酵装置包括前处理装置、堆肥发酵装置及传动装置，堆肥原料与调理剂经前处理混匀后输送至堆肥发酵装置，传动装置带动固定于堆肥发酵装置搅拌轴连接杆上的刮片翻动靠近堆肥仓仓壁的一薄层堆料时，通过堆肥仓斜下侧的通气孔完成空气交换，并推动堆料由进料口向出料口方向移动，该堆肥发酵装置为连续式或间歇连续式进料，堆料在堆肥仓内停留时间为5‑8天；本发明采用的翻堆方式只需较低的驱动功率可使每层堆料接触空气，提高了加氧效率，在较短时间内完成第一阶段堆肥，并可实现自动连续进出料，在提高堆肥效率的同时，降低了设备运行成本和人力成本，适合用于我国广大的有机固体废弃物连续产生且产生量少的村镇地区推广使用。

Description

一种高效节能的连续式堆肥发酵装置

技术领域

本发明专利属于有机固体废弃物处理技术及其资源化利用领域，具体涉及一种高效节能的连续式堆肥发酵装置。

背景技术

随着人口的增加，村镇有机固体废弃物的产出量也逐年增加，为避免二次污染和有效利用其中的有效成分，其处理方式已经成为全社会关心的问题；高温好氧堆肥技术可以实现废弃物的无害化处理和资源化利用而受到广泛应用；目前堆肥的方式主要分为条垛式和反应器式，条垛式堆肥适用于大型堆肥厂，有机废弃物处理量大，运行成本较低，但在需要大量的空余土地，堆肥过程中工艺条件难以控制，堆制时间长，同时露天堆制会产生较大臭味，影响周围环境；反应器堆肥可及时调整反应条件，缩短堆肥周期，且臭味可控，但处理量较小，适合我国村镇地区小型养殖场、屠宰场、蔬果市场等等有机废弃物源头分散的地点推广使用，既解决了污染问题，又解决了农业有机肥源问题。

反应器式堆肥难以大范围推广的另一个原因是设备运行成本和人力成本较高，为此，人们尝试开发不同类型的堆肥反应器，为好氧堆肥提供良好的工艺条件，提高好氧堆肥的效率，降低堆肥发酵的运行成本。如：中国发明专利：污泥好氧机械堆肥方法及动态滚轮堆肥装置（申请号：200910012871.4）、中国实用新型专利：一种低能耗的滚筒式好氧堆肥反应器（申请号：201620305047.3）、中国发明专利：一种全密封式污泥堆肥连续发酵处理设备（申请号：20120316046.6），均采用滚筒式堆肥装置，动力装置带动堆肥仓滚筒翻转实现仓内堆肥物料的翻堆，这种翻堆方式可避免堆料粘结或成块现象，大大缩短了堆肥发酵周期，但整体堆料的翻动方式大大提高了电机功耗，未达到降低运行成本的目的。

中国发明专利：一种带曝气孔搅拌杆并采用加压曝气的堆肥装置（申请号：201410212999.8）中搅拌杆以搅拌轴的轴心为中心向堆肥仓的不同方向伸展，加压空气通过搅拌杆上的曝气孔通入到堆肥仓的各个部位，并完成搅拌，该通风方式可保证堆体充足的氧气供给，但缺点是通风设备需要消耗大量能源，并且只能进行序批式堆肥，无法针对每天产生有机废弃物的情况进行连续进出料堆肥。

中国实用新型专利：具有搅拌与曝气及进、出料功能的箱体式生物发酵设备（申请号：201120362564.1）、中国发明专利：一种卧式好氧发酵反应器及好氧发酵反应方法（申请号：201210423301.6），此类发明采用动力装置带动搅拌轴上的螺旋叶片翻动堆体完成堆料、微生物与氧气的充分接触，同时推动堆料由进料口向出料口移动，实现了连续堆肥生产，但螺旋搅拌叶片与堆料接触面积大，受到的阻力也大，增加了电机功耗，且通过螺旋搅拌出料端出料时，出料端压力过大，将发酵物料压实，易发生厌氧反应。

中国发明专利：斜置底部进气式好氧发酵反应器及其好氧发酵反应方法（申请号：201410567951.7），该发明提供一种带热量交换斜置、底部进气式好氧发酵反应器，较好的解决了环境因素及低温条件影响，发酵效率较高，但仍采用整体翻堆方式和外加曝气装置，未达到降低功耗和成本的目的。

综上，开发新型的适合我国村镇地区分特点的高效节能且低成本的连续式或间歇连续式堆肥装置具有必要性和紧迫性。

发明内容

本发明专利的目的是针对上述现有堆肥发酵装置存在的堆肥翻堆的机电能耗高、整体翻堆造成能源浪费、通氧曝气造价高、无法实现自动化连续生产等问题，提供一种高效节能的连续式堆肥发酵装置，本装置利用堆肥仓仓壁下册开设的通风孔进行空气交换，降低通风能耗；利用贴近堆肥仓仓壁具有一定角度的刮片翻动堆料，该装置造价低，适合在我国村镇有机废弃物连续产生的地区推广使用。

为了实现上述目的，本发明专利采用的技术方案是：一种高效节能的连续式堆肥发酵装置，包括前处理装置、堆肥发酵装置及传动装置，前处理装置由原料混料斗和螺旋输送机组成，堆肥发酵装置由支架、堆肥仓、进料口、出料口、搅拌主轴、连接杆、刮片、通气孔、渗滤液出口组成，传动装置由发动机、减速机、自动控制系统组成；堆肥仓为卧式圆筒形结构，固定于支架上，堆肥仓上分布有观察窗、排气口和温度传感器插孔，进料口与出料口分别位于堆肥仓两端，螺旋输送机的出口与进料口相接，搅拌主轴平行于进料口与出料口方向，位于堆肥仓中心位置，其中一端与传动装置由联轴器连接，并用固定销固定，搅拌主轴上均匀分布连接杆，顶端固定有刮片，连接杆为实心光杆，横截面为圆形或带有尖角的形状以减少其在堆料中运动的阻力，通气孔位于堆肥仓斜下方两侧，渗滤液出口位于堆肥仓正下方。

本发明专利所述的传动装置运行时，刮片紧贴堆肥仓仓壁绕轴转动，仅推动靠近堆肥仓仓壁1-5cm的一薄层堆料，不搅动堆料的其余部分；在此层堆料被推走后，上层堆料在重力作用下向下移动，填充留出的空间；以此往复，完成全部堆料的翻堆过程。

本发明专利所述的刮片由硬性材料和柔性材料制作，其中硬性材料优选铁制板材，柔性材料包含但不限于橡胶、塑料等，柔性材料贴合于堆肥仓仓壁，与搅拌主轴成5-45°的夹角，当刮片推动靠近堆肥仓仓壁的一薄层堆料时，在推动堆料绕轴运动的同时，也由进料口向出料口方向移动，该层推技术阻力小、可达到堆肥连续生产时降低电耗的目的。

本发明专利所述的刮片推进速度满足堆料在堆肥仓内6-7天的停留时间。堆料的推进速度可由改变刮片角度来调整，保证高温时长满足固体有机废物堆肥化标准。

本发明专利所述的通气孔直径为0.5-2cm，外部增加气室收集洒落堆料，采用自然通风方式供给堆料所需氧气，通气孔数量依据堆料的腐熟程度由进料口向出料口方向逐渐减少，提高堆肥料率。

与现有堆肥装置相比，本发明专利的有益效果为：

本发明专利采用刮片翻动并推进贴近堆肥仓仓壁的堆肥物料的层推技术，对比传统堆肥装置的翻堆方式，可避免整体搅拌造成的能源浪费，节省了运行费用。

本发明专利采用的层推技术，经过充分发酵的堆料缓慢由进料口向出料口方向移动，可实现自动进出料的连续生产，有效节省人力成本。

本发明专利通过设置堆肥仓仓壁上不同的通风孔数量，很好的解决了有机废弃物堆肥不同阶段对于氧气的需求，最大程度的发挥工艺优势，提高堆肥效率和效果。

该装置采用自然通风方式进行空气交换，降低了外部通风设备的成本，在提高堆肥效率的同时降低生产能耗，利于该装置的推广应用。

本发明专利所采用的堆肥装置造价低，占地面积小、操作简单、可实现小型化应用，适合在我国村镇有机废弃物连续产生的养殖场、屠宰场、餐馆等地区推广使用。

附图说明：

图1为本发明专利提供的高效节能的连续式堆肥发酵装置主视图。

图2为本发明专利提供的高效节能的连续式堆肥发酵装置向视图。

图3为本发明专利提供的高效节能的连续式堆肥发酵装置内部结构图。

图4为本发明专利的堆肥仓底板示意图。

图中的标记分别为：1—电动机；2—减速机；3—进料口； 4—观察窗；5—温度传感器插孔；6—排气口；7—堆肥仓；8—支架；9—出料口；10—气室；11—联轴器；12—搅拌主轴；13—刮片；14—固定销；15—连接杆；16—渗滤液出口；17—通气孔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明专利的技术方案作进一步阐述。

图1、图2为本发明专利提供的一种高效节能的连续式堆肥发酵装置示意图，该堆肥装置包括前处理装置、堆肥发酵装置及传动装置；前处理装置由原料混料斗和螺旋输送机组成；堆肥发酵装置由进料口、堆肥仓、出料口、搅拌主轴、连接杆、刮片、通气孔、渗滤液出口组成；传动装置由发动机、减速机、自动控制系统组成。

堆肥仓为φ1.2m*2.4m卧式圆筒形结构，固定于支架上，进料口位于堆肥仓前端上顶，与螺旋输送机出口相连接，并做好密封，防止臭气散失。

搅拌主轴直径110cm，平行于进料口与出料口方向，位于堆肥仓中心位置，其中一端与由轴承连接1.5KW的发动机；搅拌主轴上每隔20cm均匀分布φ2cm圆柱形实心连接杆，可最大限度减小搅拌阻力，连接杆尾部固定10*3*0.5cm厚不锈钢板，不锈钢板上由螺栓固定10*3*2cm的橡胶刮片，渗滤液出口位于堆肥仓正下方，方便渗滤液外排，通气孔位于堆肥仓斜下方两侧，堆肥前期堆料消耗氧气较多，而后期较少，因此，通气孔数量由进料口向出料口方向逐渐减少，渗滤液出口通气孔直径均为1cm。

由自动控制系统设置减速机的速比为37*15，即搅拌主轴的转速为2r/min。

利用城市生活垃圾厌氧发酵后的沼渣与玉米秸秆粉末进行好氧堆肥试验，堆肥前，将二者按混合后含水率为60%、C/N比在20-30之间进行配比，在混料斗内混合均匀，利用螺旋输送机将混合后的堆料由进料口送入堆肥仓。

自动控制系统由转搅拌速控制系统及温度传感系统组成，当堆肥开始时，传动装置启动，连接杆绕搅拌主轴转动，顶端的橡胶刮片仅翻动靠近堆肥仓仓壁的一层堆料，完成堆肥翻堆过程；调整橡胶刮片与搅拌主轴成30°夹角，橡胶刮片翻动推动靠近堆肥仓仓壁的一层堆料时，推动该层堆料由进料口向出料口方向移动，使得堆料在堆肥仓内大于50℃的高温阶段时间为6天，即满足了有机固体废物堆肥化标准，又节能了装置体积。完成一次发酵的堆料由出料口排出，收集后进行后期60天的二次发酵，即成为具有较好肥效的农业有机肥。

以上所述的仅是发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种高效节能的连续式堆肥发酵装置，其特征在于，该堆肥装置包括前处理装置、堆肥发酵装置及传动装置；所述的前处理装置由原料混料斗和螺旋输送机组成；所述的堆肥发酵装置由支架、堆肥仓、进料口、出料口、搅拌主轴、连接杆、刮片、通气孔、渗滤液出口组成；所述的传动装置由发动机、减速机、自动控制系统组成；堆肥仓为卧式圆筒形结构，固定于支架上，进料口与出料口分别位于堆肥仓两端，螺旋输送机的出口与进料口相接，搅拌主轴平行于进料口与出料口方向，位于堆肥仓中心位置，其中一端与传动装置连接；搅拌主轴上均匀分布连接杆，连接杆顶端固定有刮片，连接杆为实心光杆，横截面为圆形或带有尖角的形状，减少其在堆料中运动的阻力，通气孔位于堆肥仓斜下方，渗滤液出口位于堆肥仓正下方。

2.根据权利要求1所述的高效节能的连续式堆肥发酵装置，其特征在于，所述的传动装置运行时，所述的刮片紧贴堆肥仓仓壁绕轴转动，仅推动靠近堆肥仓仓壁的一薄层堆料，不搅动堆料的其余部分；在此层堆料被推走后，上层堆料在重力作用下向下移动，填充留出的空间；以此往复，完成全部堆料的翻堆过程。

3.根据权利要求1或2所述的高效节能的连续式堆肥发酵装置，其特征在于，所述的刮片由硬性材料和柔性材料制作，柔性材料贴合于堆肥仓仓壁，与搅拌主轴成5-45°的夹角；当刮片推动靠近堆肥仓仓壁的一薄层堆料时，在推动堆料绕轴运动的同时，也由进料口向出料口方向移动，刮片设置角度和推进速度满足堆料在堆肥仓内5-8天的停留时间。

4.根据权利要求1所述的高效节能的连续式堆肥发酵装置，其特征在于，所述的通气孔直径为0.5-2cm，采用自然通风方式供给堆料所需氧气，通气孔数量依据堆料的腐熟程度和需氧量由进料口向出料口方向逐渐减少。