CN109439518B - 生物干化机及其干化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机固体废弃物好氧发酵干化技术领域，提供了一种生物干化机及其干化方法，该生物干化机包括本体；本体包括机头、发酵腔与机尾，机头、发酵腔与机尾依次拼接组装；机头上设置有进料口，用于上料；机尾上设置有出料口，用于出料。本发明提供的生物干化机，通过机头来实现对发酵腔的供料；通过机尾来实现对发酵腔的出料；并且，由于将本体分成机头、发酵腔与机尾三个部分，使得运输时可以将该生物干化机拆开，分别运输，使用时再进行重新组装；同时，也取代了建设钢筋混凝土结构或是砖混结构的发酵槽，以及与其相配套的厂房，减小了占地面积，降低了成本。

Description

生物干化机及其干化方法

技术领域

本发明涉及有机固体废弃物好氧发酵干化技术领域，特别是涉及一种生物干化机及其干化方法。

背景技术

固体发酵因其操作简便、能耗低、发酵过程容易控制、对无菌要求相对较低、不易发生大面积的污染等优点而饱受欢迎。在循环农业和环保行业对畜禽粪便、市政污泥、厨余垃圾、田园废弃物等有机固体废弃物进行高温好氧发酵处理，既实现了资源的回收利用，也有利于环保建设。

现有的槽式发酵干化设施通常需要建设钢筋混凝土结构或是砖混结构的发酵槽，而且需要把发酵槽放到封闭的厂房中，这样的设施占地面积大、厂房和发酵槽投资大、建设周期长，配置的设备在湿热环境下腐蚀严重。为克服以上传统槽式好氧发酵干化设施存在的缺点，需要研发与好氧发酵工况基本一致，但建设、使用完全不同的发酵干化设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种生物干化机及其干化方法，以解决现有技术或相关技术中的槽式生物干化机需要建设钢筋混凝土结构或是砖混结构的发酵槽，而且需要把发酵槽放到封闭的厂房中，而产生的设施占地面积大、厂房和发酵槽投资大、建设周期长的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种生物干化机，包括本体；本体包括机头、发酵腔与机尾，机头、发酵腔与机尾依次拼接组装；机头上设置有进料口，用于上料；机尾上设置有出料口，用于出料。

其中，发酵腔包括若干沿本体的长度方向依次拼接的发酵箱；各个发酵箱内均从上至下间隔设置有多层发酵槽，相邻两个发酵箱内的发酵槽相互拼接，拼接后的发酵槽用于移动发酵物；靠近机头的顶部的发酵槽的进料端与机头的出料口相连，靠近机尾的底部的发酵槽的出料端与机尾的进料口相连。

其中，该生物干化机还包括若干第一驱动元件、若干链轮以及若干链条；每层发酵槽的两端均设置有链轮，链条与链轮连接，发酵槽的底板与链条相连接；第一驱动元件设置在各层发酵槽的一端，且与链轮相连，用于驱动链条绕链轮运动。

其中，该生物干化机还包括料斗、输送机与进料仓；进料仓设置在机头的顶部，进料仓的仓口与输送机的一端相连，进料仓的仓尾与靠近机头的顶部的发酵槽的进料端相对接；料斗与输送机的另一端相连。

其中，该生物干化机还包括布料机；在机头内，沿与发酵物运动方向相垂直的方向上安装有布料机，布料机的进料端与进料仓的仓尾相连，布料机的布料端与靠近机头的顶部的发酵槽的进料端相对接；沿布料机的长度方向，在布料机内设置有两个相互平行的螺旋轴，且两个螺旋轴的旋转运动方向相反。

其中，该生物干化机还包括翻料器组件；翻料器组件包括第二驱动元件、转轴与若干搅刀；转轴的一端插置在发酵箱内，且转轴位于发酵槽的底板的上方，转轴的另一端与第二驱动元件的输出端相连，其中转轴与发酵物的运动方向垂直；第二驱动元件的底座安装在发酵箱的侧壁；搅刀沿转轴的长度方向布置在转轴的外侧壁，且相邻的两排搅刀等间隔均匀布置。

其中，该生物干化机还包括若干固定座；固定座的底部固定安装在转轴的侧壁，搅刀可拆卸地安装在固定座的顶部。

其中，该生物干化机还包括曝气组件和/或排气组件；曝气组件包括曝气风机及与曝气风机的出风口相连的若干曝气管；每层发酵槽的底板的下方均设置曝气管，曝气管的管壁开设有小孔，小孔与发酵槽的底板上开设的通孔相对设置；排气组件包括排气管与排气风机；排气风机的进气口与发酵腔相连通，排气风机的出气口与排气管相连。

一种使用上述生物干化机的干化方法，包括如下步骤：S10，将待发酵物送入发酵腔内；S20，利用发酵物在好氧发酵过程中降解产生的生物热能，加热发酵物并蒸发发酵物中的水分，达到干化的目的；S30，将发酵之后的发酵物取出。

其中，步骤S20包括：控制各层发酵槽进行间歇运动，发酵槽运动至翻料器组件处时，翻料器组件对发酵槽内的发酵物一天进行一次翻搅；发酵槽处于静止状态时，启动曝气风机与排气风机对发酵物进行气体交换；控制各层发酵槽的移动速度，使发酵物在发酵腔内停留发酵八到十天。

(三)有益效果

本发明提供的生物干化机，通过机头来实现对发酵腔的供料；通过机尾来实现对发酵腔的出料；并且，由于将本体分成机头、发酵腔与机尾三个部分，使得运输时可以将该生物干化机拆开，分别运输，使用时再进行重新组装；同时，也取代了建设钢筋混凝土结构或是砖混结构的发酵槽，以及与其相配套的厂房，减小了占地面积，降低了成本。

附图说明

图1为本发明提供的生物干化机的一个实施例的整体结构的主视图；

图2为本发明提供的生物干化机的一个实施例的整体结构的侧视图；

图3为本发明提供的生物干化机中布料机的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的生物干化机中翻料器组件的一个实施例的结构示意图；

图中，1-本体；2-出料机；3-发酵腔；4-发酵槽；5-机头；6-机尾；7-第一驱动元件；8-料斗；9-输送机；10-进料仓；11-布料机；12-螺旋轴；13-翻料器组件；14-第二驱动元件；15-转轴；16-搅刀；17-固定座；18-曝气风机；19-曝气管；20-排气风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种生物干化机，包括本体1；本体1包括机头5、发酵腔3与机尾6，机头5、发酵腔3与机尾6依次拼接组装；机头5上设置有进料口，用于上料；机尾6上设置有出料口，用于出料。具体地。例如，本体1的形状可以为一矩形中空的箱体，机头5、发酵腔3与机尾6的连接处可以采用螺栓螺母进行连接组装，并且对接口处做密封处理，例如，可以在接缝处打密封胶封闭；上料时，待发酵的发酵物经经机头5的进料口进入到发酵腔3内进行发酵；发酵之后的发酵物从发酵腔3进入到机尾6，再从机尾6的出料口排出。例如，待发酵物可以是有机固体废弃物。

本发明提供的生物干化机，通过机头来实现对发酵腔的供料；通过机尾来实现对发酵腔的出料；并且，由于将本体分成机头、发酵腔与机尾三个部分，使得运输时可以将该生物干化机拆开，分别运输，使用时再进行重新组装；同时，也取代了建设钢筋混凝土结构或是砖混结构的发酵槽，以及与其相配套的厂房，减小了占地面积，降低了成本。

进一步地，发酵腔3包括若干沿本体1的长度方向依次拼接的发酵箱；各个发酵箱内均从上至下间隔设置有多层发酵槽4，相邻两个发酵箱内的发酵槽4相互拼接，拼接后的发酵槽4用于移动发酵物；靠近机头5的顶部的发酵槽4的进料端与机头5的出料口相连，靠近机尾6的底部的发酵槽5的出料端与机尾6的进料口相连。具体地，例如，发酵箱的形状可以为矩形中空的箱体，各个发酵箱的两侧可以设置连接孔，采用螺栓螺母将相邻的两个发酵箱进行拼接组装，接缝处可以设置密封圈进行密封；可以根据实际的需要发酵物的总量来选择发酵箱的数目；每个发酵箱的内部均设置有多层发酵槽4，例如，可以设置上、中、下三层发酵槽4，也可以设置更多层，以减小该装置的占地面积；各层的发酵槽4相互平行，且相邻两层的发酵槽4的间隔可以根据实际发酵物铺设的厚度进行设计；当对发酵箱进行拼接组装之后，对同层的发酵槽4也对应的进行拼接，并且，相邻两层的发酵槽4的端部也进行对接，使得上层发酵槽4内的发酵物可以在移动到端部时，跌落到下一层发酵槽4内，继续发酵；每层拼接好的发酵槽4可以在发酵腔3内翻转运动，相邻两层的发酵槽4的移动方向可以相反；例如，发酵箱的外壳可以由不锈钢板层、隔热层、碳钢板层复合而成，内层接触物料可以用不锈钢板耐腐蚀，中间夹层填充隔热材料、用岩棉板或聚氨酯发泡材料，外层是强度结构层和保护壳可以用碳钢板和型钢焊接而成。例如，发酵槽4可以由一底板与两侧板组成，底板与侧板可以均采用不锈钢材质；例如，为了便于透气，可以在底板上设置若干通孔。例如，发酵槽4可以由一链板输送带及位于链板输送带两侧的侧板组成。

进一步地，该生物干化机还包括若干第一驱动元件7、若干链轮以及若干链条；每层发酵槽4的两端均设置有链轮，链条与链轮连接，发酵槽4的底板与链条相连接；第一驱动元件7设置在各层发酵槽4的一端，且与链轮相连，用于驱动链条绕链轮运动。具体地，例如，第一驱动元件可以为电机；例如，第一驱动元件7可以固定安装在机头内，也可以固定安装在机尾内，具体地安装位置可以根据各层发酵槽4的运动情况选择；第一驱动元件7的输出端与其靠近的链轮相连接，链条绕设在两端的链轮之间，发酵槽4设置在链条上，并且与链条连接；利用电机提供输送动力，链轮与链条传动，来驱动各层发酵槽4在发酵腔3内绕着链轮转动；例如，可以将发酵槽4的底板固定在链条上，实现链条与发酵槽4的同步运动。

如图3所示，进一步地，该生物干化机包括料斗8、输送机9与进料仓10；进料仓10设置在机头5的顶部，进料仓10的仓口与输送机9的一端相连，进料仓10的仓尾与靠近机头5的顶部的发酵槽4的进料端相对接；料斗8与输送机9的另一端相连。具体地，料斗8与进料仓10均可以设置成喇叭口形状，输送机9可以为螺旋输送机9，料斗8内的待发酵物经输送机9上的输送带，被运输到进料仓10内，发酵物再由进料仓10的底部的开口进入到机头5内；例如，为了使得从机头5进入到发酵槽4内的发酵物铺放的更加均匀，可以在机头5内，沿与发酵物运动方向相垂直的方向上安装布料机11，布料机11的进料端与进料仓10的底部的开口相对接，布料机11的布料端与靠近机头的顶部的发酵槽4的进料端相对接；例如，可以在布料机11内沿布料机11的长度方向，设置两个相互平行的螺旋轴12，且两个螺旋轴12的旋转运动方向相反；例如，可以在布料机11的端部设置电机，来驱动螺旋轴12的旋转；在螺旋轴12的翻转作用下，发酵物会由中间向两侧运动，使得发酵物流出至发酵槽4上进行平铺时，铺设的更加均匀，有利于提高发酵物的发酵效果。

如图4所示，进一步地，该生物干化机还包括翻料器组件13；翻料器组件13包括第二驱动元件14、转轴15与若干搅刀16；转轴15的一端插置在发酵箱内，且转轴15位于发酵槽4的底板的上方，转轴15的另一端与第二驱动元件14的输出端相连；搅刀16沿转轴15的长度方向布置在转轴15的外侧壁，且相邻的两排搅刀16等间隔均匀布置。具体地，第二驱动元件14可以为一电机，电机的输出轴与转轴15连接，来带动转轴15旋转；例如，搅刀16可以由两片弯曲的刀片组成，其中两个刀片均向外侧弯曲，呈“人”字形设置；例如，相邻的两排搅刀16之间的夹角可以为120°，转轴15上共设置三排搅刀16；例如，转轴15可以沿与发酵物垂直的方向前后插置在发酵箱内，需要对发酵物进行翻搅时，转轴15旋转，由搅刀16对发酵物进行翻搅；其中，相邻两个翻料器组件13之间的间距可以根据实际发酵物需要翻搅的频率来设置，例如，可以一天搅拌一次，此时一方面可以通过调节相邻两个翻料器组件13之间的间距来实现，也可以通过调节发酵槽4的传送速度来实现。例如，为了便于对搅刀16的更换与维修可以在转轴15上设置固定座17，将搅刀16可拆卸的安装在固定座17上。

如图2所示，进一步地，该生物干化机还包括曝气组件；曝气组件包括曝气管19与曝气风机18；曝气管19的一端插置在发酵腔3内，另一端与曝气风机18相连。具体地，例如，曝气管19可以设置在发酵槽4的底板下方，曝气管19可以沿着发酵物的输送方向，与底板平行设置，其中为了提高了曝气效果，可以在曝气管19的管壁开设若干小孔，使得流出的气体更加均匀；例如，小孔可以开设两排，两排小孔之间的夹角为90°，且小孔均朝向斜上方，使得气体可以通过底板上的通孔进入到发酵物的内部。例如，可以在每层发酵槽4的底板均设置曝气管19。曝气风机18则可以设置在本体1的外部，曝气风机18的出气口可以通过管道与各个曝气管19的进气口相连。

进一步地，该生物干化机还包括排气组件；排气组件包括排气管与排气风机20；排气风机20的进气口与发酵腔3相连通，排气风机20的出气口与排气管相连。具体地，例如，排气风机20可以安装在本体1的顶面，排气风机20的进气口与发酵腔3相连通，排气风机20的出气口与排气管相连接，例如，排气管可以设置在本体1的顶部；发酵腔3内的气体由排气风机20吸出，再由排气管排离生物干化机。例如，为了更加环保，排气管的出气口可以与专门处理废弃气体的处理装置相连。

例如，为了使得发酵之后的发酵物排出机尾时更加方便，可以在机尾6处设置出料机2，例如，出料机2可以是无轴螺旋输送机，出料机2的入料口与靠近机尾6底部的发酵槽4的出料端相连接，出料机2的出料口可以用来与转运小车或者吨袋相连进行卸料。

一种使用上述生物干化机的干化方法，包括如下步骤：S10，将待发酵物送入发酵腔内；S20，利用发酵物在好氧发酵过程中降解产生的生物热能，加热发酵物并蒸发发酵物中的水分，达到干化的目的；S30，将发酵之后的发酵物取出。具体地，待发酵物通过机头的进料口运输到发酵腔内，当发酵物在发酵腔内发酵之后，再经机尾的出料口排出。

采用该生物干化机处理有机固体废弃物，是利用有机物在好氧发酵过程中降解产生的生物热能，热能的聚集加热物料并蒸发有机固体废弃物中的水分，达到有机固体废弃物干化的目的。这种生物干化机不需要使用天然气、蒸汽、烟气等常规热源，因为使用这些热源有许多条件限制；不是进行常规的物理干化，而是利用有机物在好氧发酵过程中降解产生的生物热能，这些生物热能是伴随着有机物的降解自身产生的，通过加热物料并蒸发有机固体废弃物中的水分，达到有机固体废弃物干化的目的。

为了提高设备自动化程度，减少人工操作，提高处理效率，可以设置PLC编程控制器来控制各部分电机的运行，设置变频器控制发酵槽4的驱动电机，以此控制发酵槽4的行走速度，调节好氧发酵过程的时间。

使用时，将待发酵物装入料斗8中，通过输送机9进到进料仓10，再经进料仓10进入到布料机11中，在布料机11的作用下将发酵物平铺到发酵槽4的底板上，形成高度0.6～0.8米的堆层而不形成锥体，发酵物随发酵槽4缓慢行走，行走是间歇性的并可以通过变频器控制驱动电机改变行走速度；当接触到翻料器组件13时得到搅动，发酵物被翻抛变松散，基本保持一天搅拌一次即可，发酵槽4不行走时发酵物在其上静置，此时可以开启曝气风机18，通过曝气管19进行通风，同时，需要开启排气风机20，通过排气管把发酵的废气和蒸汽抽出来；处于中间层的物料是发酵的高温阶段，因此，该生物干化机的中层部位温度比较高，曝气时或排气时使得气流从下往上流动，而且气流可以自由地穿过发酵槽4的底板上的通孔，把空气送达发酵物堆层内部，同时堆层的温度把气体变热；气体携带热量从下往上继续上升把上层发酵物加热，这样加速了发酵速度，同时也带走上层发酵物中的水分，使发酵物逐渐变干。发酵物就这样随发酵槽4从上层行走到下层，上层和中层走到端头会下落到下一层，并再次平铺在发酵槽4内，直至到出口，上中下每一层都安装有翻料器组件13，每层安装2～3个不等，发酵物总的在生物干化机内停留8～10天，这个时间是可以用变频器控制的；生物干化机各部分电机的启停，曝气风机18、排气风机20的启停，运行和停止的持续时间是可以用PLC编程控制器控制的；物料到出口后，通过出料机2卸料到小车中或装袋。

由以上实施例可以看出，本发明提供的生物干化机是在设备生产工厂模块化加工、便于道路运输、在使用现场快速组装的装置；

本发明提供的生物干化机可以控制物料堆体高度在0.6～0.8米，基本不会产生压实而导致透气性下降；

本发明提供的生物干化机对物料进出的水分范围也较宽，处理物料进料水分较高、发酵出料水分较高都对该装置的正常运行影响不大；

本发明提供的干化方法是利用生物好氧发酵处理有机固体废弃，利用生物热能处理有机固体废弃物，打破传统热源干化机的热源条件限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种生物干化机，其特征在于，包括本体；

所述本体包括机头、发酵腔与机尾，所述机头、所述发酵腔与所述机尾依次拼接组装；

所述机头上设置有进料口，用于上料；

所述机尾上设置有出料口，用于出料；

其中，所述发酵腔包括若干沿所述本体的长度方向依次拼接的发酵箱；

各个所述发酵箱内均从上至下间隔设置有多层发酵槽，相邻两个所述发酵箱内的所述发酵槽相互拼接，拼接后的上层所述发酵槽的开口可移动至与下层所述发酵槽的开口相对的位置；

在所述机头内，沿与发酵物运动方向相垂直的方向上安装有布料机，所述布料机的进料端与所述进料仓的仓尾相连，所述布料机的布料端与靠近所述机头的顶部的所述发酵槽的进料端相对接；

沿所述布料机的长度方向，在所述布料机内设置有两个相互平行的螺旋轴，且两个所述螺旋轴的旋转运动方向相反；

靠近所述机头的顶部的所述发酵槽的进料端与所述机头的出料口相连，靠近所述机尾的底部的所述发酵槽的出料端与所述机尾的进料口相连；

所述生物干化机还包括若干第一驱动元件、若干链轮以及若干链条；

每层所述发酵槽的两端均设置有链轮，所述链条与所述链轮连接，所述发酵槽的底板与所述链条相连接；

所述第一驱动元件设置在各层所述发酵槽的一端，且与所述链轮相连，用于驱动所述链条绕所述链轮运动；

所述生物干化机还包括料斗、输送机与进料仓；

所述进料仓设置在所述机头的顶部，所述进料仓的仓口与所述输送机的一端相连，所述进料仓的仓尾与靠近所述机头的顶部的所述发酵槽的进料端相对接；

所述料斗与所述输送机的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的生物干化机，其特征在于，还包括翻料器组件；

所述翻料器组件包括第二驱动元件、转轴与若干搅刀；

所述转轴的一端插置在所述发酵箱内，且所述转轴位于所述发酵槽的底板的上方，所述转轴的另一端与所述第二驱动元件的输出端相连，其中，所述转轴与发酵物的运动方向垂直；

所述第二驱动元件的底座安装在所述发酵箱的侧壁；

所述搅刀沿所述转轴的长度方向布置在所述转轴的外侧壁，且相邻的两排所述搅刀等间隔均匀布置。

3.根据权利要求2所述的生物干化机，其特征在于，还包括若干固定座；

所述固定座的底部固定安装在所述转轴的侧壁，所述搅刀可拆卸地安装在所述固定座的顶部。

4.根据权利要求1所述的生物干化机，其特征在于，还包括曝气组件和/或排气组件；

所述曝气组件包括曝气风机及与所述曝气风机的出风口相连的若干曝气管；每层所述发酵槽的底板的下方均设置所述曝气管，所述曝气管的管壁开设有小孔，所述小孔与所述发酵槽的底板上开设的通孔相对设置；

所述排气组件包括排气管与排气风机；

所述排气风机的进气口与所述发酵腔相连通，所述排气风机的出气口与所述排气管相连。

5.一种使用权利要求1-4任一项所述的生物干化机的干化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10，将待发酵物送入发酵腔内；

S20，利用发酵物在好氧发酵过程中降解产生的生物热能，加热发酵物并蒸发发酵物中的水分，达到干化的目的；

S30，将发酵之后的发酵物取出。

6.根据权利要求5所述的干化方法，其特征在于，步骤S20包括：

控制各层发酵槽进行间歇运动，所述发酵槽运动至翻料器组件处时，所述翻料器组件对所述发酵槽内的发酵物一天进行一次翻搅；所述发酵槽处于静止状态时，启动曝气风机与排气风机对发酵物进行气体交换；

控制各层所述发酵槽的移动速度，使所述发酵槽内的发酵物完成发酵和干化。

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