CN108298786A - 一种粪污一体化处理装置及其系统 - Google Patents

Abstract

一种粪污一体化处理装置及其系统，其主要涉及节能环保设备领域。通过设置具有多个通孔的搅拌柱，并将多个通孔与第二通道和第一通道连通，使得每个通孔能够喷射出一定压力的气流，从而为腔体内的粪便、秸秆或谷壳等粪污原料提供充足的氧气，大大提高了发酵处理的效率，并降低了粪污处理的工艺成本，避免了粪污处理过程中的二次污染；通过液压的方式驱动搅拌转子转动，提高了驱动力的稳定性，降低了驱动装置的故障率；通过设置自动控制系统，实现了腔体内温度、压力、氧气浓度和湿度的自动控制，保证发酵处理过程中各项条件参数保持在合理的范围内。因此，上述的粪污一体化处理装置及其系统具有重要的推广应用价值。

Description

一种粪污一体化处理装置及其系统

技术领域

本发明涉及节能环保设备领域，具体而言，涉及一种粪污一体化处理装置及其系统。

背景技术

由于粪污处理能够实现对资源的有效利用并具有良好的环保性，故一直以来都是人们的研究热点，但是，目前的粪污处理装置，存在着发酵处理效率低，成本高和周期长等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粪污一体化处理装置，其能够显著地提高粪污处理过程中的送氧量，保证发酵处理的高效率，从而降低粪污处理的成本，缩短发酵处理的时间，整体上提高粪污处理的经济效益。

本发明的另一目的在于提供一种粪污一体化处理系统，其包括上述的粪污一体化处理装置，其具有上述粪污一体化处理装置的各项优点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种粪污一体化处理装置，其包括处理装置本体、支架和驱动装置，处理装置本体设置于支架上，处理装置本体内部设置有用于容纳粪污的腔体，腔体内沿长度方向转动设置有用于搅拌粪污的搅拌转子，搅拌转子包括转轴和多个搅拌柱，多个搅拌柱分别在转轴的周向和轴向上间隔布置，转轴的两端贯穿处理装置本体长度方向上的两端，并转动连接于支架对应的两端，驱动装置传动连接于转轴的一端，从而驱动转轴在支架上转动，进而带动多个搅拌柱绕转轴在腔体内转动；

转轴内部沿轴向设置有用于输送流体的第一通道，第一通道与外界流体源连通，每个搅拌柱沿轴向设置有用于输送流体的第二通道，每个第二通道均与第一通道连通；

每个搅拌柱的外周壁开设有多个通孔，每个通孔与对应的第二通道连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述转轴的一端设置有与第一通道连通的进气口，进气口上设置有旋转接头，旋转接头通过与外界流体源装置连接，将流体源装置中的流体输送到第一通道中。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述每个搅拌柱上对应的多个通孔沿轴向间隔阵列布置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述每个通孔的孔径为3-5mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述多个搅拌柱之间设置有螺旋搅拌环，螺旋搅拌环与对应搅拌柱的连接位置为搅拌柱远离转轴的一端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理装置本体外周壁对角的位置分别开设有加料口和排料口；螺旋搅拌环随转轴转动时，对腔体内物料进行搅拌，并使物料能够往复移动于腔体的两端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述驱动装置为液压减速动力站，对应的液压减速动力站与转轴的传动方式为液压传动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理装置本体下半幅设置有用于为腔体内加热的电加热片；处理装置本体设置有用于整体保温的保温层。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述粪污一体化处理装置还包括自动控制系统，自动控制系统包括温控系统、进气压力控制系统、流量控制系统、氧浓度检测系统及湿度检测系统；

温控系统包括设置于腔体内的多个温度传感器、与多个温度传感器均通信电连接的温度控制器和设置于腔体内的且与温度控制器通信电连接的加热模块，加热模块包括电加热片；

进气压力控制系统包括设置于腔体内的多个压力传感器、与多个压力传感器均通信电连接的压力控制器和与压力控制器通信电连接的流量控制系统的流量控制阀；

氧浓度检测系统包括设置于腔体内的多个氧浓度传感器和与多个氧浓度传感器通信电连接的显示面板，显示面板还与的压力控制器和流量控制阀通信电连接；

湿度检测系统包括设置于腔体内的多个湿度传感器和与多个湿度传感器通信电连接的显示面板，显示面板还与温度控制器和压力控制器通信电连接。

一种粪污一体化处理系统，其包括上述的粪污一体化处理装置和为粪污一体化处理装置提供压缩空气的储气罐，储气罐与粪污一体化处理装置的第一通道连通。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的粪污一体化处理装置通过设置具有多个通孔的搅拌柱，并将多个通孔与粪土一体化处理装置的第二通道和第一通道连通，使得每个通孔能够喷射出一定压力的气流，从而为粪污一体化处理装置内部的粪污、秸秆或谷壳等原料提供充足的氧气(可在物料的内部各个位置进行氧气输送)，大大提高了好氧发酵处理的效率，并降低了粪污处理的工艺成本，避免了粪污处理过程中的二次污染。因此，本发明实施例提供的粪污一体化处理装置及其系统具有重要的推广应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供粪污一体化处理装置第一视角下的平面结构示意图；

图2为本发明实施例提供粪污一体化处理装置第二视角下的平面结构示意图；

图3为本发明实施例提供粪污一体化处理装置的自动控制系统的控制关系示意图；

图4为本发明实施例提供粪污一体化处理系统第一视角下的平面结构示意图。

图标：10-粪污一体化处理系统；12-储气罐；13-空气加热器；14-空压机；100-粪污一体化处理装置；120-处理装置本体；121-旋转接头；122-腔体；123-加料口；125-排料口；127-无害化处理装置；128-排气管道；129-换热装置；130-搅拌转子；131-第一通道；132-转轴；133-第二通道；134-搅拌柱；135-通孔；136-螺旋搅拌环；140-支架；150-氧浓度检测系统；152-氧浓度传感器；160-自动控制系统；161-温度传感器；162-温控系统；163-温度控制器；164-加热模块；165-压力控制系统；166-压力传感器；167-压力控制器；168-流量控制阀；169-湿度检测系统；170-湿度传感器；172-显示面板；180-驱动装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请结合参照图1和图2，本实施例提供一种粪污一体化处理装置100，其涉及节能环保设备领域。需要说明的是，本实施例提供的粪污一体化处理装置100能够显著地提高粪污处理过程中的送氧量，保证发酵处理的高效率，从而降低粪污处理的成本，缩短发酵处理的时间，整体上提高粪污处理的经济效益，并且有效地避免粪污处理过程中的二次污染。

具体地，本实施例提供的粪污一体化处理装置100包括处理装置本体120、支架140和驱动装置180，其中，处理装置本体120设置于支架140上，处理装置本体120内部设置有用于容纳粪污、秸秆或谷壳(也可以是其它需要处理发酵的废弃物料)的腔体122，腔体122内沿长度方向转动设置有用于搅拌物料的搅拌转子130，搅拌转子130包括转轴132和多个搅拌柱134，多个搅拌柱134分别在转轴132的周向和轴向(外周壁)上间隔布置，转轴132的两端贯穿处理装置本体120长度方向上的两端，并转动连接于支架140对应的两端，驱动装置180传动连接于转轴132的一端，从而驱动转轴132在支架140上转动，进而带动多个搅拌柱134绕转轴132在腔体122内转动。

进一步地，本实施例提供的粪污一体化处理装置100的转轴132内部沿转轴132的轴向设置有用于输送流体的第一通道131，第一通道131通过旋转接头121与外界流体源连通，每个搅拌柱134沿搅拌柱134的轴向设置有用于输送流体的第二通道133，每个第二通道133均与第一通道131连通。需要说明的是，本实施例提供的每个搅拌柱134在外周壁开设有多个通孔135，每个通孔135与对应的第二通道133连通。

需要强调的是，本实施例提供的粪污一体化处理装置100通过设置具有多个通孔135的搅拌柱134，并将多个通孔135与粪污一体化处理装置100的第二通道133和第一通道131连通，使得每个通孔135能够喷射出一定压力的气流(流体介质为空气时)，从而为粪污一体化处理装置100内部的粪污、秸秆或谷壳等物料提供充足的氧气(即，可在物料的内部各个位置进行氧气输送)，大大提高了发酵处理的效率，并降低了粪污处理的工艺成本。

进一步地，本实施例提供的转轴132的一端设置有与第一通道131连通的进气口，进气口上设置有旋转接头121，旋转接头121通过与外界流体源装置连接，将流体源装置中的流体输送到第一通道131中，进而输送到第二通道133中，最终从与第二通道133相连通的多个通孔135中喷出。

进一步地，本实施例提供的每个搅拌柱134上对应的多个通孔135沿搅拌柱134的周向及轴向(外周壁)间隔阵列布置。需要说明的是，本实施例之所以将每个搅拌柱134上设置的多个通孔135进行间隔阵列布置，是为了让通孔135的位置点在物料内部分布的更加分散和均匀，从而使得送氧量能够在物料的各个位置点均匀而充分的分散和溶解，供好氧微生物发酵过程中使用。

进一步地，本实施例提供的每个通孔135的孔径为3-5mm，并且本实施例优选地，将每个通孔135的孔径设计为4mm。需要说明的是，本实施例之所以将每个通孔135的孔径大小进行限定，是因为恰当的孔径大小有利于空气在物料中喷散和溶解，而孔径过大，一方面本身会加大粪污原料进入通孔135的趋势，另外一方面会降低通孔135对应出气口位置的气压，不利于通孔135的出气；而孔径过小，一定程度上会影响通孔135的出气量，从而影响所有通孔135单位时间内总的通气量，进而影响单位时间内的送氧量，降低了粪污一体化处理装置100的处理效率。

进一步地，本实施例中的多个搅拌柱134之间设置有螺旋搅拌环136，螺旋搅拌环136与对应搅拌柱134的连接位置为搅拌柱134远离转轴132的一端。需要说明的是，通过设置螺旋搅拌环136，可以实现螺旋搅拌环136顺、逆交替旋转过程中物料沿轴向方向的往复搅拌移动，从而加强搅拌效果。

进一步地，本实施例提供的处理装置本体120外周壁对角的位置分别开设有加料口123和排料口125。具体地，加料口123在处理装置本体120外周壁的上方，方便物料的添加，排料口125在加料口123的对角线位置的处理装置本体120下方，方便卸料。需要说明的是，当螺旋搅拌环136随转轴132转动时，螺旋搅拌环136对腔体122内物料进行搅拌，并使物料能够往复移动于腔体122的两端，而当需要对腔体122内物料进行排料时，只需要利用螺旋搅拌环136的旋转推动作用将物料逐渐移动到设有排料口125的一端即可实现自动排料。

进一步地，本实施例中的驱动装置180优选为液压减速动力站，故对应的液压减速动力站与转轴132的传动方式为液压传动。需要说明的是，相对于传统的电机驱动方式，本实施例提供的液压传动方式，可实现小能耗、大动力的技术效果，并且其还具有传动平稳，故障率低等优点。需要强调的是，本实施例优选地采用参数为3KW-180NM-8RPM的液压减速动力站。

进一步地，本实施例中处理装置本体120设置有用于整体保温的保温层(未示出)，具体地，保温层可以是由包覆在处理装置本体120的外层的保温材料制成。需要说明的是，本实施例设置保温层是为了提高处理装置本体120的保温性能，从而降低能耗，并保证发酵处理的效率。另外，本实施例提供的处理装置本体120的下半幅还设置有用于对腔体122内进行加热的电加热片(未示出)。需要说明的是，设置电加热片是为了对腔体122进行及时有效的加热，从而保证腔体122内热量的及时补给和温度参数的稳定。

进一步地，请参照图3，本实施例提供的粪污一体化处理装置100还包括自动控制系统160(图1和图2中未示出)，自动控制系统160包括温控系统162、进气压力控制系统165、流量控制系统、氧浓度检测系统150和湿度检测系统169。其中，温控系统162包括设置于腔体122内的多个温度传感器161、与多个温度传感器161均通信电连接的温度控制器163和设置于腔体122内(或设置于处理装置本体120底部)的且与温度控制器163通信电连接的加热模块164(本实施例中的加热模块164即为上述的电加热片)；进气压力控制系统165包括设置于进气管路中的多个压力传感器166、与多个压力传感器166均通信电连接的压力控制器167和与压力控制器167通信电连接的流量控制阀168。

氧浓度检测系统150包括设置于腔体122内的多个氧浓度传感器152和与多个氧浓度传感器152通信电连接的显示面板172，显示面板172还与压力控制器167和流量控制阀168通信电连接。

湿度检测系统169包括设置于腔体122内的多个湿度传感器170和与多个湿度传感器170通信电连接的显示面板172，显示面板172还与温度控制器163和压力控制器167通信电连接。

需要说明的是，显示面板172可以即时的显示温度、压力、氧浓度和湿度的各项实时参数。另外，其中，通过温度控制器163可以根据温度传感器161实时反馈的信息来控制加热模块164的工作状态，进而调整腔体122内保持在一个合理的温度范围内；通过压力控制器167可以根据压力传感器166实时反馈的信息及氧浓度值控制流量控制阀168的进气量，从而控制腔体122内的气压状态，并保证腔体122内足够高的氧浓度；根据湿度参数的变化可以实时掌握腔体122内物料工况，通常发酵处理后的物料含水率低于30％时便可出料。

需要强调的是，温控系统162、进气压力控制系统165、氧浓度检测系统150和湿度检测系统169的各个装在腔体122内的零部件安装位置以和搅拌转子130搅拌物料不相互影响为设计标准，具体的安装位置可根据实际使用的情况灵活设置。

进一步地，本实施例的处理装置本体120上方还设置有排气管道128，用于排出腔体122内物料发酵产生的水蒸气；另外，排出的高温气体还可通过换热装置129与要进入腔体122的压缩空气进行换热，提高热能利用率；排出的气体及凝析水通过后端无害化处理装置127进行无害化处理。

请参照图4，本实施例还提供了一种粪污一体化处理系统10，其包括上述的粪污一体化处理装置100和为粪污一体化处理装置100提供空气的储气罐12，储气罐12与粪污一体化处理装置100的第一通道131连通。需要说明的是，本实施例提供的粪污一体化处理系统10，通过设置储气罐12作为氧气源，通过第一通道131和第二通道133以及多个通孔135为腔体122内源源不断的输送空气，从而保证了腔体122内氧源的实时充足。需要强调的是，可在储气罐12上连接空压机14，从而使用空压机14为储气罐12提供压缩气源，以提高通孔135处空气喷出时的压力和速度，保证氧气量的充足，同时防止物料回流到通孔135内。本实施例优选地，加了空压机14后，储气罐12处气压大小为0.8MPa，到达通孔135时空气以10KPa的压力喷出；另外，可在储气罐12的连接管道上设置空气加热器13，空气加热器13利用换热装置129换热收集的热量为即将进入第一通道131的空气进行提前预热，既保证了空腔内热量的及时补充，又有效地节约了能耗，整体上有助于节能减排。

需要强调的是，上述的实施例只提供了空气作为流体介质的例子，在本发明的其它实施例当中，也可以根据实际的需要，设计使用其它的流体介质向腔体122内进行输送，如纯氧气或水或微生物需要的流体养料等。另外，在本实施例中提供的粪污一体化处理装置100所处理的物料原料主要为粪污，而在其它实施例中也可以是秸秆、谷壳、残剩果蔬、厨余垃圾等有机废弃物。

综上所述，本发明实施例提供的粪污一体化处理装置通过设置具有多个通孔的搅拌柱，并将多个通孔与粪污一体化处理装置的第二通道和第一通道连通，使得每个通孔能够喷射出一定压力的气流，从而为粪污一体化处理装置内部的粪污原料提供充足的氧气(可在粪污原料的内部各个位置进行氧气输送)，大大提高了发酵处理的效率，并降低了粪污处理的工艺成本，避免了粪污处理过程中的二次污染；通过液压的方式驱动粪污一体化处理装置内的搅拌转子转动，提高了驱动力的稳定性，降低了驱动装置的故障率；通过设置自动控制系统，实现了腔体内温度、压力、氧气浓度和湿度的自动控制，保证发酵处理过程中各项条件保持在合理的范围内。因此，本发明实施例提供的粪污一体化处理装置及其系统具有重要的推广应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粪污一体化处理装置，其特征在于，其包括处理装置本体、支架和驱动装置，所述处理装置本体设置于所述支架上，所述处理装置本体内部设置有用于容纳粪污的腔体，所述腔体内沿长度方向转动设置有用于搅拌粪污的搅拌转子，所述搅拌转子包括转轴和多个搅拌柱，多个所述搅拌柱分别在所述转轴的周向和轴向上间隔布置，所述转轴的两端贯穿所述处理装置本体长度方向上的两端，并转动连接于所述支架对应的两端，所述驱动装置传动连接于所述转轴的一端，从而驱动所述转轴在所述支架上转动，进而带动多个所述搅拌柱绕所述转轴在所述腔体内转动；

所述转轴内部沿轴向设置有用于输送流体的第一通道，所述第一通道与外界流体源连通，每个所述搅拌柱沿轴向设置有用于输送流体的第二通道，每个所述第二通道均与所述第一通道连通；

每个所述搅拌柱的外周壁开设有多个通孔，每个所述通孔与对应的所述第二通道连通。

2.根据权利要求1所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，所述转轴的一端设置有与所述第一通道连通的进气口，所述进气口上设置有旋转接头，所述旋转接头通过与外界流体源装置连接，将所述流体源装置中的流体输送到所述第一通道中。

3.根据权利要求1所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，每个所述搅拌柱上对应的多个所述通孔沿轴向间隔阵列布置。

4.根据权利要求3所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，每个所述通孔的孔径为3-5mm。

5.根据权利要求1所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，多个所述搅拌柱之间设置有螺旋搅拌环，所述螺旋搅拌环与对应所述搅拌柱的连接位置为所述搅拌柱远离所述转轴的一端。

6.根据权利要求5所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，所述处理装置本体外周壁对角的位置分别开设有加料口和排料口；所述螺旋搅拌环随所述转轴转动时，对所述腔体内物料进行搅拌，并使所述物料能够往复移动于腔体的两端。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，所述驱动装置为液压减速动力站，对应的所述液压减速动力站与所述转轴的传动方式为液压传动。

8.根据权利要求7所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，所述处理装置本体下半幅设置有用于为所述腔体内加热的电加热片；所述处理装置本体设置有用于整体保温的保温层。

9.根据权利要求8所述的粪污一体化处理装置，其特征在于，所述粪污一体化处理装置还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括温控系统、进气压力控制系统、流量控制系统、氧浓度检测系统及湿度检测系统；

所述温控系统包括设置于所述腔体内的多个温度传感器、与多个所述温度传感器均通信电连接的温度控制器和设置于所述腔体内的且与所述温度控制器通信电连接的加热模块，所述加热模块包括所述电加热片；

所述进气压力控制系统包括设置于进气管路中的多个压力传感器、与多个所述压力传感器均通信电连接的压力控制器和与所述压力控制器通信电连接的所述流量控制系统的流量控制阀；

所述氧浓度检测系统包括设置于所述腔体内的多个氧浓度传感器和与多个所述氧浓度传感器通信电连接的显示面板，所述显示面板还与所述的压力控制器和所述流量控制阀通信电连接；

所述湿度检测系统包括设置于所述腔体内的多个湿度传感器和与多个所述湿度传感器通信电连接的显示面板，所述显示面板还与所述温度控制器和所述压力控制器通信电连接。

10.一种粪污一体化处理系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任意一项所述的粪污一体化处理装置和为所述粪污一体化处理装置提供压缩空气的储气罐，所述储气罐与所述粪污一体化处理装置的所述第一通道连通。