CN108929846B - 一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统 - Google Patents

一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，该系统安置在一个长方体的箱体内，箱体底部设置有行驶底盘，可实现整套设备的移动；在箱体的顶部设有一个进料口，在箱体的侧面设有一个出料口，可以实现多元废弃物的快速进出料功能；主发酵装置设置在箱体内，由下部框架和上部框架组成，所述下部框架的内侧设有竖直导轨，所述上部框架设有与竖直导轨匹配的第二滚轮；所述发酵框架左、右两侧分别安装有左、右螺杆升降器，所述左、右螺杆升降器上分别安装有左、右C型环绕管路，所述左、右C型环绕管路的内侧面均安装有若干个螺旋形实心锥喷嘴。本发明系统可实现好氧堆肥发酵和厌氧发酵两种功能发酵，是一种可移动式快速处理装备。

Description

一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统
技术领域
本发明涉及一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，属于厌氧发酵技术和生物堆肥技术领域。
背景技术
随着农业集约化程度提高和规模化种养业的快速发展，畜禽粪便随意堆弃、秸秆就地废弃焚烧等问题越来越突出，对大气、土壤和水等生产生活环境造成破坏，导致农业面源污染日趋严重。据测算，全国每年产生农作物秸秆10.4亿吨，可收集资源量约9亿吨，尚有1.8亿吨的秸秆未得到有效利用，多数被田间就地焚烧；规模化畜禽养殖场每年产生畜禽粪污20.5亿吨，仍有56%未得到有效利用,不但造成资源的巨大浪费而且对环境造成严重污染,.因此，发展适用于农村多元物料可移动式快速处理的装备，能够有效处理农业农村废弃物、减少温室气体排放和雾霾产生、改善农村环境“脏、乱、差”状况等。
发明内容
本发明要解决技术问题是：提供一种能够实现好氧堆肥发酵和厌氧发酵两种功能发酵的系统，可移动至田头、农户家中等多场合快速、及时处理多元废弃物，直接获得有机肥、沼气等。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，包括密封的长方形箱体、混合进料装置、主发酵装置、环绕式传热传质装置、渗滤液过滤存储装置和气体循环净化装置；
所述箱体安装在设有车轮的行驶底盘上，所述箱体的底部内侧设有前后延伸的水平导轨，所述箱体的前侧面设有出料口和用于启闭出料口的出料门；
所述混合进料装置由设置在所述箱体顶部的预混搅拌仓和设置在预混搅拌仓中部的搅拌推进器组成，所述预混搅拌仓的顶部设有进料口以及用于启闭进料口的进料门，所述预混搅拌仓的底部设有下料口；
所述主发酵装置包括设置在箱体内且位于所述预混搅拌仓的下方的发酵框架，所述发酵框架是由下部框架和上部框架组成的顶部敞口、外表面由开孔不锈钢板焊接而成的框架结构，所述下部框架的内侧设有竖直导轨，所述下部框架的底板为开孔不锈钢板，所述下部框架的底板上设有与水平导轨相配合的第一滚轮；所述上部框架设有与竖直导轨匹配的第二滚轮，所述箱体外部左、右侧面上分别设有从上向下延伸的齿轮轨道以及由电机驱动沿齿轮轨道移动的行星齿轮；上部框架的左、右两个立面分别固接有向外延伸的左、右驱动轴，所述行星齿轮安装在左、右驱动轴上；
所述环绕式传热传质装置包括分别设置在发酵框架左、右两侧的左、右螺杆升降器，所述左、右螺杆升降器上分别安装有左、右C型环绕管路，所述左、右C型环绕管路正好围住发酵框架，所述左、右C型环绕管路的内侧面均安装有若干个螺旋形实心锥喷嘴；
所述渗滤液过滤存储装置包括污水离心泵、渗滤液储罐以及靠近下部框架底部安装的过滤器，所述污水离心泵的进水口与所述过滤器、渗滤液储罐均连接，所述渗滤液储罐与所述污水离心泵的进水口之间设有阀门，所述污水离心泵的出水口与左、右C型环绕管路连接；
所述气体循环净化装置包括进气阀、出气阀和气泵，所述进气阀经气泵与所述左、右C型环绕管路连接，所述出气阀与箱体的出气口连接。
在本发明中“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的术语，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，不能理解为对本发明的限制。
优选的，所述发酵框架内设有氧气传感器、温度传感器和湿度传感器。
优选的，所述进气阀与所述左、右C型环绕管路之间设有加热器。
优选的，所述出料门和进料门都通过液压系统启闭。进一步地，所述箱体的出料口四周开有凹槽，所述凹槽中填放防腐硅胶密封条，所述出料门覆盖在出料口外部，所述出料门对应密封条的位置焊接有凸起钢条，所述凸起钢条陷入凹槽中将防腐硅胶密封条压紧。
本发明系统的工作过程详见具体实施方式部分。
上述技术方案的进一步改进是：所述齿轮轨道分为上、下两段，其上段竖直设置，其下段为朝向远离出料口倾斜的弧形。这样在出料阶段，将上部框架的调节到合适的高度后，再水平向出料口移动一段距离，然后行星齿轮在齿轮轨道中的下部弧形段运行，实现发酵框架向外侧（出料口）倾斜，从而可以将物料一次性清出，实现一键自动出料。
上述技术方案的再进一步改进是：所述箱体的右上方安装有低温等离子废气净化装置，所述低温等离子废气净化装置设置在箱体的出气口与出气阀之间。当氧气传感器检测到发酵装置内的氧气浓度低于12%，将装置内的气体排到低温等离子废气净化装置处理达标后再排空，可以降低环境污染。
本发明带来的有益效果是：（1）本发明系统可实现好氧堆肥发酵和厌氧发酵两种功能发酵，是一种可移动式快速处理装备。本发明可在田头、农户家中等多场合及时处理多元废弃物，可直接获得有机肥、沼气等，气体处理达标后排放，渗滤液循环使用，无二次污染，综合利用率高。
（2）本发明通过系统内部的环绕式传热传质装置和气体循环净化装置，能够实现好氧堆肥过程中氧气、湿度、温度的整体和局部调节，通过改变通风量、通风速率、氧气浓度和定位通风调控等提高堆肥效率，气体循环使用，处理后达标排放，过程中无污染、节能环保。
（3）本发明通过系统内部的环绕式传热传质装置和所述渗滤液过滤存储装置，能够实现厌氧干发酵过程中渗滤液在发酵物料中均匀的流动，喷淋过程中不仅提高了渗滤液的入渗速度，而且可以实现局部区域的强化流动，提高发酵物料和微生物菌剂的传质效果，有效提高产气效率。
（4）本发明系统可实现一键自动出料，节省人工，经济性高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是侧出料门的示意图。
图3是出料口的示意图。
图4是出料门的示意图。
图5是主发酵装置的内部示意图。
图6是行星齿轮与齿轮轨道的示意图。
图7是环绕式传热传质装置的示意图。
附图标记：1-进气阀，2-空气加热器，3-气泵，4-电机，5-搅拌推进器，6-进料门，7-液压支架，8-搅拌预混仓，9-液压缸，10-左C型环绕管路，11-低温等离子废气净化装置，12-右C型环绕管路，13-排气阀，14-气液软管，15-右驱动轴，16-上部框架，17-第二滚轮，18-齿轮轨道，19-底部框架，20-电机，21-支架，22-带孔底板，23-后轮，24-行驶底盘，25-前轮，26-温度传感器，27-湿度传感器，28-电机，29-过滤装置，30-左螺杆升降器，31-污水离心泵，32-齿轮轨道，33-渗滤液储罐，34-氧气传感器，35-左驱动轴，36-气液软管，37-控制装置，38-电机，39-箱体，40-液压臂，41-出料门，42-密封凹槽，43-密封橡胶条，44-突起式密封条，47-竖直导轨，48-水平导轨，49-限位器，50-支撑架，51-第一滚轮，52-限位器，53-行星齿轮，57-螺旋形实心锥喷嘴，58-锁紧板，59-紧固件。
具体实施方式
实施例
本实施例的可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，如图1-7所示，包括密封的长方形箱体39、混合进料装置、主发酵装置、环绕式传热传质装置、渗滤液过滤存储装置和气体循环净化装置。
如图1和图5所示，所述箱体39安装在设有车轮（如图1中所示前轮25、后轮23）的行驶底盘24上，箱体可悬挂在汽车车头后移动，所述箱体39的底部内侧设有前后延伸的水平导轨48，水平导轨48通过支撑架50和支架21安装在箱体上，所述箱体39的前侧面设有出料口和用于启闭出料口的出料门41。如图1-4所示，所述出料门41上设有两条液压臂40，通过液压缸（图中未示出）驱动。所述箱体39的出料口四周开有凹槽42，所述凹槽42中填放防腐硅胶密封条43，所述出料门41覆盖在出料口外部，所述出料门41对应密封条的位置焊接有凸起钢条44，所述凸起钢条44陷入凹槽42将其中防腐硅胶密封条43压紧。也就是说，出料口外部覆盖出料门41，出料门41对应密封条的位置焊接凸起钢条44，大门外部有两个液压臂40，依靠箱体39顶部的液压系统，实现大门的密封功能。
如图1所示，所述混合进料装置由设置在所述箱体39顶部的预混搅拌仓8和设置在预混搅拌仓8中部的搅拌推进器5组成，搅拌推进器5由电机4驱动。所述预混搅拌仓8的顶部设有进料口以及用于启闭进料口的进料门6，进料门6通过液压缸9驱动液压支架7来打开或者关闭。所述预混搅拌仓8的底部设有下料口。
如图5和图6所示，所述主发酵装置包括设置在箱体39内且位于所述预混搅拌仓的下方的发酵框架，所述发酵框架是由下部框架19和上部框架16组成的顶部敞口、外表面由开孔不锈钢板焊接而成的框架结构，所述下部框架19的内侧设有竖直导轨47，所述下部框架19的底板22为开孔不锈钢板，所述下部框架19的底板22上设有与水平导轨48相配合的第一滚轮51，水平导轨48的两端分别设有限位器49和限位器52；所述上部框架16设有与竖直导轨47匹配的第二滚轮17，所述箱体39外部左、右侧面上分别设有从上向下延伸的齿轮轨道18、32以及由电机38驱动沿齿轮轨道18、32移动的行星齿轮53；上部框架16的左、右两个立面上分别固接有左驱动轴35、右驱动轴15，左、右两侧的行星齿轮53分别安装在左驱动轴35、右驱动轴15上。
如图1和图7所示，所述环绕式传热传质装置包括分别设置在发酵框架左、右两侧的左螺杆升降器30和右螺杆升降器，所述左、右螺杆升降器上分别安装有左、右C型环绕管路10、12，所述左、右C型环绕管路10、12正好围住发酵框架，所述左、右C型环绕管路10、12的内侧面均安装有若干个螺旋形实心锥喷嘴57。所述左、右C型环绕管路10、12分别通过锁紧板58、紧固件59安装在左、右螺杆升降器上，所述左、右螺杆升降器分别通过电机20、电机28驱动。
所述渗滤液过滤存储装置包括污水离心泵31、渗滤液储罐33以及靠近下部框架底部安装的过滤器29，所述污水离心泵31的进水口与所述过滤器29、渗滤液储罐33均连接，所述渗滤液储罐33与所述污水离心泵31的进水口之间设有阀门，所述污水离心泵31的出水口经气液软管14、36分别与左、右C型环绕管路10、12连接。污水离心泵31通过开启和关闭不同的阀门，可心实现三个功能：1）实现发酵框架内的液体自循环；2）出料前将发酵框架内的液体排出；3）进料后向发酵框架内补充液体。
所述气体循环净化装置包括进气阀1、出气阀13和气泵3，所述进气阀1经气泵3以及气液软管14、36分别与所述左、右C型环绕管路10、12连接，所述出气阀13与箱体39的出气口连接。优选的，所述进气阀1与所述左、右C型环绕管路10、12之间设有加热器2。
为了更好地控制发酵过程，所述发酵框架内设有氧气传感器、温度传感器和湿度传感器，优选的，如图1所示，所述温度传感器26和湿度传感器27安装在主发酵装置物料内，所述氧气传感器34安装在主发酵装置物料的上部，所述氧气传感器34、温度传感器26和湿度传感器27均与控制系统37相连接，通过控制系统37调节发酵装置内的温度、湿度和氧气含量，此为现有技术，不再赘述。
本实施例的工作过程如下：
1）进料阶段
打开进料门6，将粉碎后的多元物料、菌剂、辅料等通过装载机提升至顶部的进料口，投入到预混搅拌仓混合均匀后，从下料口投入至发酵框架，投料完毕后，关闭顶部的进料口。
2）发酵阶段
2.1 好氧堆肥阶段
新鲜的空气经过加热器提高温度到50℃-65℃，通过气泵3打到左右两边的左、右C型环绕管路10、12，所述左、右C型环绕管路通过左、右螺杆升降器上下移动向发酵框架内输入高速高温的气流，根据氧气传感器、温度传感器和湿度传感器的监控，实时调节好氧堆肥过程中的温度、湿度、通透性，实现全部或者局部的气流循环搅动，提高发酵速率和有机肥肥效。
当箱体内的氧气浓度在12%-21%范围之间，在一段时间内实行气体的内部循环，当氧气传感器检测到主发酵装置内的氧气浓度低于12%，将箱体内的气体部分排出，同时重新补充注入新鲜高温空气，使箱体内的氧气浓度达到15%。
2.2 厌氧发酵阶段
首先，所述污水离心泵将渗滤液储罐中加热后（40℃左右）的渗滤液，打入所述左、右C型环绕管路，所述左、右C型环绕管路上下移动通过螺旋形实心锥喷嘴57喷出的高速中温液体，通过左、右螺杆升降器调节高度，进行局部定位喷淋，改善局部难入渗的区域的发酵环境。当渗滤液补充一定量后，液体通过底部过滤装置去除大颗粒砂砾、淤泥和秸秆颗粒等杂质，采用污水离心泵实现渗滤液的内部循环使用，这将大大强化了传热传质效率，提高干发酵的产气效率。发酵过程中产生的沼气，可通过气体管路暂时存储在储气袋中或者直接连接到村级供气管路中供村民使用。
3）出料阶段
当发酵周期结束，将主发酵装置内的气体和渗滤液分别排出，由于发酵过程会引起物料高度的降低，通过电机带动行星齿轮在齿轮轨道内的向下移动，从而将上部框架的调节到合适的高度后，通过沿水平轨道移动下部框架使发酵框架整体水平向出料口移动一段距离，使上部框架靠近出料口，此时打开出料门，将物料清出，减少人工消耗。
本实施例还可以作以下改进：
1）如图6所示，所述齿轮轨道18分为上、下两段，其上段竖直设置，其下段为朝向远离出料口倾斜的弧形。这样在出料阶段，将上部框架的调节到合适的高度后，再水平向出料口移动一段距离，然后行星齿轮在齿轮轨道中的下部弧形段运行，实现发酵框架向外侧（出料口）倾斜，从而可以将物料一次性清出，实现一键自动出料。
2）所述箱体39的右上方安装有低温等离子废气净化装置11，所述低温等离子废气净化装置11设置在箱体1的出气口与出气阀13之间。低温等离子废气净化装置为现有技术，不再赘述。这样，当氧气传感器检测到发酵装置内的氧气浓度低于12%时，将装置内的气体排到低温等离子废气净化装置处理后再排空，可以降低环境污染。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，其特征在于：包括密封的长方形箱体、混合进料装置、主发酵装置、环绕式传热传质装置、渗滤液过滤存储装置和气体循环净化装置；
所述箱体安装在设有车轮的行驶底盘上，所述箱体的底部内侧设有前后延伸的水平导轨，所述箱体的前侧面设有出料口和用于启闭出料口的出料门；
所述混合进料装置由设置在所述箱体顶部的预混搅拌仓和设置在预混搅拌仓中部的搅拌推进器组成，所述预混搅拌仓的顶部设有进料口以及用于启闭进料口的进料门，所述预混搅拌仓的底部设有下料口；
所述主发酵装置包括设置在箱体内且位于所述预混搅拌仓的下方的发酵框架，所述发酵框架是由下部框架和上部框架组成的顶部敞口、外表面由开孔不锈钢板焊接而成的框架结构，所述下部框架的内侧设有竖直导轨，所述下部框架的底板为开孔不锈钢板，所述下部框架的底板上设有与水平导轨相配合的第一滚轮；所述上部框架设有与竖直导轨匹配的第二滚轮，所述箱体外部左、右侧面上分别设有从上向下延伸的齿轮轨道以及由电机驱动沿齿轮轨道移动的行星齿轮；上部框架的左、右两个立面分别固接有向外延伸的左、右驱动轴，所述行星齿轮安装在左、右驱动轴上；
所述齿轮轨道分为上、下两段，其上段竖直设置，其下段为朝向远离出料口倾斜的弧形；所述发酵框架内设有氧气传感器、温度传感器和湿度传感器；
所述环绕式传热传质装置包括分别设置在发酵框架左、右两侧的左、右螺杆升降器，所述左、右螺杆升降器上分别安装有左、右C型环绕管路，所述左、右C型环绕管路正好围住发酵框架，所述左、右C型环绕管路的内侧面均安装有若干个螺旋形实心锥喷嘴；
所述渗滤液过滤存储装置包括污水离心泵、渗滤液储罐以及靠近下部框架底部安装的过滤器，所述污水离心泵的进水口与所述过滤器、渗滤液储罐均连接，所述渗滤液储罐与所述污水离心泵的进水口之间设有阀门，所述污水离心泵的出水口与左、右C型环绕管路连接；
所述气体循环净化装置包括进气阀、出气阀和气泵，所述进气阀经气泵与所述左、右C型环绕管路连接，所述出气阀与箱体的出气口连接；所述进气阀与所述左、右C型环绕管路之间设有加热器。
2.根据权利要求1所述的可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，其特征在于：所述箱体的右上方安装有低温等离子废气净化装置，所述低温等离子废气净化装置设置在箱体的出气口与出气阀之间。
3.根据权利要求1所述的可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，其特征在于：所述出料门和进料门都通过液压系统启闭。
4.根据权利要求3所述的可移动式好氧堆肥兼厌氧发酵系统，其特征在于：所述箱体的出料口四周开有凹槽，所述凹槽中填放防腐硅胶密封条，所述出料门覆盖在出料口外部，所述出料门对应密封条的位置焊接有凸起钢条，所述凸起钢条陷入凹槽中将防腐硅胶密封条压紧。
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