CN108409382A - 一种滚筒式一体化好氧发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚筒式一体化好氧发酵装置，特别涉及一种用于大中型沼气工程发酵剩余物处理的滚筒式一体化好氧发酵装置，包括进料装置、一次发酵滚筒、二次发酵滚筒、中间物料输送装置、返料输送装置、曝气装置、尾气净化装置、发酵剩余物暂存装置、控制系统及基座。本发明采用滚筒式结构，实现物料输送、搅拌、曝气、菌剂添加、出料一体化，减少原料转场成本和能耗；采用一体化堆肥反应器结构，结构紧凑、空间利用率高，自动化程度高，减轻堆肥劳动强度；采用封闭式结构，可实现废气集中处理和发酵环境保温，堆肥启动快、环保效果好，同时便于运输转场；将一次发酵和二次发酵系统有机串联在一起，在一个密封空间内同时实现一次发酵和二次腐熟，堆肥操作更加简便、高效。

Description

一种滚筒式一体化好氧发酵装置

技术领域

本发明涉及一种滚筒式一体化好氧发酵装置，特别涉及一种用于大中型沼气工程发酵剩余物处理的滚筒式一体化好氧发酵装置。

背景技术

沼气工程是实现养殖废弃物无害化处理和发展种养结合、循环农业的重要纽带，近年来我国大力发展大中型沼气工程。据统计，我国在运行大中型沼气工程已超过4000处，由此产生大量的发酵剩余物，受客观环境和利用方式制约，现有的沼气工程普遍存在发酵剩余物处理难问题，由此导致的二次环境污染问题日益突出。

堆肥技术通过高温好氧发酵，实现有机废弃物无害化、减量化处理，同时生产出有机肥料，实现发酵剩余物资源化利用，是实现农业种养循环的重要举措。现有的发酵剩余物堆肥装置主要有条垛式、槽式以及反应器式三种，其中反应器式好氧发酵反应器具有操作方便、处理效率高、占地面积小、适应范围广等优点，得到越来越广泛的应用。现有的好氧发酵反应器主要针对畜禽粪便、污泥等原料，还未有专门针对沼气工程发酵剩余物的好氧发酵反应器，由于发酵剩余物含水率高、碳氮比低、易降解有机质含量低，普遍存在适应性差、设备运行能耗高等问题；同时现有好氧发酵反应器偏重于原料无害化处理，对原料腐熟考虑的较少，导致发酵出来的肥料产品质量不高，为实现原料腐熟，还需额外建设二次好氧发酵腐熟设施，存在操作繁琐、运行成本高等问题，一定程度上限制了好氧发酵反应器在发酵剩余物处理方面的推广应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种滚筒式一体化好氧发酵技术及装置，通过滚筒式一体化好氧发酵，实现沼气工程发酵剩余物肥料化利用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于发酵剩余物处理的滚筒式一体化好氧发酵反应器，包括进料装置、一次发酵滚筒、二次发酵滚筒、中间物料输送装置、返料输送装置、曝气装置、尾气净化装置、发酵剩余物暂存装置、控制系统及基座。

所述进料装置包括固液分离机、螺旋进料器、主料料斗和辅料料斗，主料料斗和辅料料斗固定安装在螺旋进料器上方，与螺旋进料器喂如口对接，辅料料斗位于主料料斗前部，与螺旋进料器喂如口对接，固液分离机安装在主料料斗上方，其出料口与主料料斗对应。

所述一次发酵滚筒包括一次发酵筒体、驱动装置、支撑装置和端盖。端盖位于筒体两端，驱动装置与筒体通过齿轮连接，支撑装置与筒体通过滚轮滚动连接。

作为进一步优化，所述筒体包括内筒、外筒及驱动机构，内筒与外筒同轴，置于外筒内部，与外筒之间保留一定的间隙，间隙内填充保温材料。

作为进一步优化，所述内筒包括内筒体和导流板，内筒体为圆柱形，由耐酸碱、耐磨损、耐冲击的材料制成，如不锈钢等；导流板位于内筒体内壁，由耐磨损材料制成，与内筒壁固定连接，沿同一螺旋线方向布置、螺旋升角满足好氧发酵工艺要求。

作为进一步优化，所述外筒包裹在内筒外面，支撑滚轮轨道固定在外筒圆周面上，外筒两端各布置一个支撑滚轮轨道，大齿轮固定在外筒中部圆周面上，与驱动装置的主动齿轮啮合。

作为进一步优化，所述保温材料由耐高温、耐腐蚀材料组成，具有良好的保温性能，如石棉、聚氨酯等，可以保证物料堆置过程中热量不会较快散发

作为进一步优化，所述驱动装置安装于筒体底部，固定安装在基座，包括电机以及与之相连的减速器，所述减速器输出轴上设有主动齿轮，与滚筒上套装的大齿轮啮合。

作为进一步优化，所述支撑装置包括托辊和支架，托辊固定安装在基座上，通过托辊与外筒体滚动连接。

所述二次发酵滚筒包括二次发酵筒体、驱动装置、支撑装置和端盖；端盖位于筒体两端，驱动装置与筒体通过齿轮连接，支撑装置与筒体之间通过滚轮滚动连接。

作为进一步优化，所述二次发酵滚筒包括二次发酵内筒、外筒及驱动机构，内筒与外筒同轴，置于外筒内部，与外筒之间保留一定的间隙，间隙内填充保温材料。

作为进一步优化，所述驱动装置安装于二次发酵滚筒筒体底部，固定安装在箱体底部，包括电机以及与之相连的减速器，所述减速器输出轴上设有主动齿轮，与二次发酵滚筒筒体上套装的大齿啮合。

作为进一步优化，所述支撑装置包括托辊和支架，托辊固定安装在基座上，通过托辊与外筒体滚动连接。

所述中间物料输送装置包括送料螺旋和电机，电机与送料螺旋通过联轴器连接；中间物料输送装置进料口连接一次发酵滚筒出料口连接，出料口与二次发酵滚筒进料口连接。

作为进一步优化，所述中间物料输送装置外层包裹有保温材料，如石棉、聚氨酯等。

所述曝气装置包括一次曝气和二次曝气装置，所述一次曝气装置包括一次曝气气泵、进气管、曝气管和出气管，相互连接关系为气泵与进气管串联，进气管与一次发酵进气口连接，曝气管一端与一次发酵滚筒进气口连接，另一端与一次发酵滚筒出气口连接，出气管与一次发酵滚筒出气口连接。所述二次曝气装置包括二次曝气气泵、进气管、曝气管和出气管，相互连接关系为气泵与进气管一端串联，进气管另一端与二次发酵进气口连接，曝气管一端与二次发酵滚筒进气口连接，另一端与二次发酵滚筒出气口连接，出气管一端与二次发酵滚筒出气口连接，另一端与尾气净化装置连接。

作为进一步优化，气泵为高压风机，如罗茨风机、离心机等，能够满足好氧发酵工艺要求。

作为进一步优化，曝气管上面加工有气孔，气体能够通过气孔排入好氧发酵物料中。

作为进一步优化，进气管和出气管外部均包裹有保温材料。

所述尾气净化装置，实为一离子或生物除臭装置，能够将好氧发酵过程中产生的臭气吸附、分解。

所述发酵剩余物暂存装置，实为一液体储存罐，能够临时储存沼气工程产生的发酵剩余物。

作为进一步优化，所述液体储存罐采用耐腐蚀材料制成，如不锈钢等，包括两个腔室，一个用于暂存固液分离前的液体，另一个用于分离固液分离后的液体。

作为进一步优化，所述液体储存罐底部设有阀门能够将暂存的液体排出，作为进一步优化。

所述控制系统由控制模块、传感器及操作端组成。所述传感器通过数据连接线与控制模块电连接，所述操作端通过数据连接线与控制模块电连接。

作为进一步优化，所述控制系统内设置有人机交互模块、运动控制模块、发酵控制模块、除臭控制模块、和数据存储模块；所述人机交互模块用于人工设定进入所述箱体的每一所述发酵反应器中发酵物料的进料周期并发送至所述位置检测模块、接口控制模块和数据存储模块；所述运动控制模块用于根据所述每一发酵滚筒中发酵物料的进料周期和接收的开启信号或关闭信号控制所述传动装置的开启或关闭；所述发酵控制模块用于根据所述温度传感器采集的温度变化数据、所述氧气传感器采集的氧气变化数据以及所述流量计采集的气体流量数据通过所述电源与信号线接口和数据连接线控制相应所述曝气装置的开启或关闭；所述除臭控制模块用于控制所述除臭系统和风机的开启或关闭；所述数据存储模块用于存储整个序批式好氧发酵过程中的相关数据。

作为进一步优化，每一所述数据连接线和每一所述电源与信号线接口均采用配合设置的磁性自动对接装置。

所述基座由型材组装而成，能够承载进料装置、一次发酵滚筒、二次发酵滚筒、中间物料输送装置、返料输送装置、曝气装置、尾气净化装置、发酵剩余物暂存装置、控制系统等部件，如型钢等。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1.采用滚筒式结构，实现物料输送、搅拌、曝气、菌剂添加、出料一体化，减少原料转场成本和能耗。

2.采用一体化堆肥反应器结构，结构紧凑、空间利用率高，自动化程度高，减轻堆肥劳动强度。

3.采用封闭式结构，可实现废气集中处理和发酵环境保温，堆肥启动快、环保效果好，同时便于运输转场。

4.将一次发酵和二次发酵系统有机串联在一起，在一个密封空间内同时实现一次发酵和二次腐熟，堆肥操作更加简便、高效。

5.将一次发酵后产生的废气通入二次发酵物料堆体中，可以实现废气净化和热能回收，提升二次发酵腐熟速度和质量，降低除臭成本。

6.采用智能控制系统，使物料处于最佳发酵状态，发酵后的产品质量好。

附图说明

图1为本发明的滚筒式一体化好氧发酵装置；

图2是滚筒式一体化好氧发酵装置二次发酵滚筒剖视图；

图3是滚筒式一体化好氧发酵装置一次发酵滚筒剖视图；

图4是实际应用图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

如图1-4所示，本发明包括一种滚筒式一体化好氧发酵技术及装置，该装置的结构包括进料装置2、一次发酵滚筒3、二次发酵滚筒6、中间物料输送装置4、返料输送装置7、曝气装置1、尾气净化装置5、返料输送装置7、发酵剩余物暂存装置8、控制系统9及基座10。

所述进料装置包括固液分离机24、螺旋进料器22、主料料斗23和辅料料斗21，主料料斗23和辅料料斗21固定安装在螺旋进料器22上方，物料出口与螺旋进料器22喂如口对接，辅料料斗21位于主料料斗23前部，固液分离机24安装在主料料斗23上方，其出料口与主料料斗23对应。

所述一次发酵滚筒3包括一次发酵筒体31、驱动装置32、支撑装置33和端盖34。端盖34位于筒体31两端，驱动装置32与筒体31通过齿轮35连接，支撑装置33与筒体31通过滚轮36滚动连接。所述筒体31包括内筒311、外筒312，内筒311与外筒312同轴，置于外筒312内部，与外筒312之间保留一定的间隙，间隙内填充保温材料313。所述内筒311包括内筒体3111和导流板3112。

所述二次发酵滚筒6包括二次发酵筒体61、驱动装置62、支撑装置63和端盖64；端盖64位于筒体61两端，驱动装置62与筒体61通过齿轮连接，支撑装置63与筒体61之间通过滚轮65滚动连接。所述筒体61包括内筒611、外筒612，内筒611与外筒612同轴，置于外筒612内部，与外筒612之间保留一定的间隙，间隙内填充保温材料613。所述内筒611包括内筒体6111和导流板6112。

所述中间物料输送装置4包括送料螺旋41和电机42，电机42与送料螺旋41通过联轴器43连接；中间物料输送装置4进料口连接一次发酵滚筒3出料口连接，出料口与二次发酵滚筒6进料口连接。

所述曝气装置1包括一次曝气装置111和二次曝气装置112，所述一次曝气装置111包括一次曝气气泵1111、进气管1112、曝气管1113和出气管1114，相互连接关系为气泵1111与进气管串联1112，进气管1112与一次发酵滚筒3进气口连接，曝气管1113一端与一次发酵滚筒3进气口连接，另一端与一次发酵滚筒3出气口连接，出气管114与一次发酵滚筒3出气口连接。所述二次曝气装置112包括二次曝气气泵1121、进气管1122、曝气管1123和出气管1124，相互连接关系为气泵1121与进气管1122一端串联，进气管1122另一端与二次发酵滚筒6进气口连接，曝气管1123一端与二次发酵滚筒6进气口连接，另一端与二次发酵滚筒6出气口连接，出气管1124一端与二次发酵滚筒6出气口连接，另一端与尾气净化装置9连接。

所述尾气净化装置5，实为一离子或生物除臭装置，能够将好氧发酵过程中产生的臭气吸附、分解。

所述发酵剩余物暂存装置8，实为一液体储存罐，能够临时储存沼气工程产生的发酵剩余物。

所述控制系统9由控制模块、传感器及操作端组成。所述传感器通过数据连接线与控制模块电连接，所述操作端通过数据连接线与控制模块电连接。

堆肥时，启动固液分离机，沼渣从固液分离机出料端被挤出，落入进料料斗，与菌剂、发酵腐熟物料等原料一起，通过进料泵混合均匀后，输入一次好氧发酵滚筒内部，一次发酵滚筒在驱动系统的带动下缓慢转动，物料在一次发酵滚筒内筒体倒流板的作用下，一起翻转，实现物料混合和向前移动，控制系统控制一次发酵曝气装置工作，实现一次好氧发酵通风曝气，物料在一次发酵滚筒内部实现高温发酵；一次发酵结束后，物料在中间物料输送装置作用下，输送至二次好氧发酵滚筒内，进行二次发酵腐熟，控制系统控制二次曝气装置，实现二次好氧发酵通风曝气。发酵结束后，发酵腐熟物料通过二次好氧发酵滚筒末端排出；堆肥过程中产生的臭气通过尾气净化装置净化后达标排放。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (15)

1.一种用于发酵剩余物处理的滚筒式一体化好氧发酵反应器，包括进料装置、一次发酵滚筒、二次发酵滚筒、中间物料输送装置、返料输送装置、曝气装置、尾气净化装置、发酵剩余物暂存装置、控制系统及基座；所述进料装置包括固液分离机、螺旋进料器、主料料斗和辅料料斗，主料料斗和辅料料斗固定安装在螺旋进料器上方，与螺旋进料器喂如口对接，辅料料斗位于主料料斗前部，与螺旋进料器喂如口对接，固液分离机安装在主料料斗上方，其出料口与主料料斗对应。

2.如权利要求1所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述一次发酵滚筒包括一次发酵筒体、驱动装置、支撑装置和端盖，端盖位于筒体两端，驱动装置与筒体通过齿轮连接，支撑装置与筒体通过滚轮滚动连接。

3.如权利要求2所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述筒体包括内筒、外筒及驱动机构，内筒与外筒同轴，置于外筒内部，与外筒之间保留一定的间隙，间隙内填充保温材料。

4.如权利要求3所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述内筒包括内筒体和导流板，内筒体为圆柱形，由耐酸碱、耐磨损、耐冲击的材料制成；导流板位于内筒体内壁，由耐磨损材料制成，与内筒壁固定连接，沿同一螺旋线方向布置、螺旋升角满足好氧发酵工艺要求。

5.如权利要求3所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述外筒包裹在内筒外面，支撑滚轮轨道固定在外筒圆周面上，外筒两端各布置一个支撑滚轮轨道，大齿轮固定在外筒中部圆周面上，与驱动装置的主动齿轮啮合。

6.如权利要求3所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述保温材料由耐高温、耐腐蚀材料组成。

7.如权利要求3所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述驱动装置安装于筒体底部，固定安装在基座，包括电机以及与之相连的减速器，所述减速器输出轴上设有主动齿轮，与滚筒上套装的大齿轮啮合。

8.如权利要求1所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述二次发酵滚筒包括二次发酵筒体、驱动装置、支撑装置和端盖；端盖位于筒体两端，驱动装置与筒体通过齿轮连接，支撑装置与筒体之间通过滚轮滚动连接。

9.如权利要求8所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述驱动装置安装于二次发酵滚筒筒体底部，固定安装在箱体底部，包括电机以及与之相连的减速器，所述减速器输出轴上设有主动齿轮，与二次发酵滚筒筒体上套装的大齿啮合。

10.如权利要求8所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述支撑装置包括托辊和支架，托辊固定安装在基座上，通过托辊与外筒体滚动连接。

11.如权利要求1或8所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述中间物料输送装置包括送料螺旋和电机，电机与送料螺旋通过联轴器连接；中间物料输送装置进料口连接一次发酵滚筒出料口连接，出料口与二次发酵滚筒进料口连接。

12.如权利要求1所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，所述曝气装置包括一次曝气和二次曝气装置，所述一次曝气装置包括一次曝气气泵、进气管、曝气管和出气管，相互连接关系为气泵与进气管串联，进气管与一次发酵进气口连接，曝气管一端与一次发酵滚筒进气口连接，另一端与一次发酵滚筒出气口连接，出气管与一次发酵滚筒出气口连接，所述二次曝气装置包括二次曝气气泵、进气管、曝气管和出气管，相互连接关系为气泵与进气管一端串联，进气管另一端与二次发酵进气口连接，曝气管一端与二次发酵滚筒进气口连接，另一端与二次发酵滚筒出气口连接，出气管一端与二次发酵滚筒出气口连接，另一端与尾气净化装置连接。

13.如权利要求12所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，气泵为高压风机。

14.如权利要求12所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，曝气管上面加工有气孔，气体能够通过气孔排入好氧发酵物料中。

15.如权利要求12所述的滚筒式一体化好氧发酵反应器，其特征在于，进气管和出气管外部均包裹有保温材料。