CN110484436A - 仿生干式厌氧发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生干式厌氧发酵装置，包括卧式发酵仓，发酵仓包括转筒、筛网和驱动机构，所述转筒外壁呈圆筒形，内壁设有若干凸起，所述筛网呈筒形，筛网连接在转筒内壁内侧，转筒连接有进料管，所述驱动机构设置在转筒外壁，驱动转筒绕自身轴线旋转。该装置能够显著提升有机废弃物干式厌氧发酵的效率，使发酵更加均衡、彻底。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物处理设备领域，具体涉及一种仿生干式厌氧发酵装置。
背景技术
有机废弃物是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，需要无害化、资源化、减量化和社会化处理，如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。目前在有机废弃物处理领域中，通过利用干式厌氧发酵技术处理有机固废，处理时产生的沼气属于清洁能源，不会造成环境的二次污染，因此干式厌氧发酵技术越来越受到重视。
由于干式厌氧发酵中，固体物含量较高，在发酵过程中需要不断搅拌以使发酵均匀，加速发酵进程。目前，现有的干式厌氧发生装置通常未设置专门的搅拌装置或设置的搅拌装置搅拌效果不佳，导致干式厌氧发酵不均衡、不彻底，有机废弃物干式厌氧发酵效率低下，不利于有机废弃物处理效率的提升。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开一种仿生干式厌氧发酵装置，该装置能够显著提升有机废弃物干式厌氧发酵的效率，使发酵更加均衡、彻底。
本发明通过下述技术方案实现：
仿生干式厌氧发酵装置，包括卧式发酵仓，发酵仓包括转筒、筛网和驱动机构，所述转筒外壁呈圆筒形，内壁设有若干凸起，所述筛网呈筒形，筛网连接在转筒内壁内侧，转筒连接有进料管，所述驱动机构设置在转筒外壁，驱动转筒绕自身轴线旋转。
所述凸起的走向与转筒轴线夹角为锐角，转筒旋转时，转筒内物料在凸起的作用下运动，该运动为沿轴线方向运动、法向运动和切向运动的合运动，法向运动和切向运动均以物料与凸起接触点所在的截面为基准，且该截面与转筒轴线垂直。
本发明中，有机固废从进料管进入到转筒内，驱动机构驱动转筒旋转，转筒内壁的凸起随之转动，凸起带动转桶内的有机固废液做出沿轴向、法相和切向三个方向的运动，如同动物的肠道一般，使有机固废液在转筒内蠕动搅拌并前进，起到充分搅拌作用，转筒内部设置的筛网与转筒内壁通过连接件相连，转筒旋转时筛网随之蠕动，进一步提升了搅拌混合效果，提升有机废弃物干式厌氧发酵的效率，使发酵更加均衡、彻底，随着发酵的持续进行，大颗粒的有机固废逐步降解成细小颗粒，在转筒的蠕动作用下进入到筛网与转筒内壁间的腔体内，而留存在筛网内部的大颗粒有机固废则能够被搅拌桨集中拌匀、破碎，提高厌氧发酵效率。
进一步的，所述转筒内壁设有若干卡槽，卡槽呈规则或不规则环形，环形的卡槽平面与转筒轴线垂直，所述筛网连接有若干连接件，连接件另一端设置在卡槽内。
进一步的，所述筛网为柔性网，柔性网包括多层不锈钢网。
柔性网自生形态可变化，能够随着转融的转动而蠕动，进一步提升搅拌效果。
进一步的，所述连接件包括微型滚轮、连接头，微型滚轮安装在连接头一端，微型滚轮和部分连接头卡设在卡槽内，微型滚轮可沿卡槽滚动，所述连接头另一端与筛网相连。
本发明中，连接件可在卡槽内移动，因此筛网自身可在转筒旋转时相对转筒转动，转桶内的有机固废液在转筒和筛网的双重蠕动作用下快速混匀，提升厌氧发酵的均衡性，发酵更加高效彻底。
进一步的，所述驱动机构包括驱动电机、齿轮和环形齿条，所述环形齿条为数个，数个环形齿条均匀固定在转筒外壁，环形齿条与齿轮相匹配，所述齿轮通过驱动电机驱动旋转。
进一步的，相邻两个环形齿条间的转筒外壁上设有一层加热保温层，加热保温层内设有加热元件。
加热保温层可通过加热元件为转筒加热保温，利于干式厌氧发酵维持在最适温度状态，提升发酵速率，加热保温层也可采用保温材料制备。
进一步的，所述转筒两端密封，共分为18-25节，优选为21节，凸起驱动物料前进一节所需时间为24h，所述进料管连接在转筒首端，转筒尾端连接有出料管，在转筒尾端还连接有一根沼气收集管，在转筒尾端设有一根取液管，取液管穿过转筒与一个泵连接，泵另一端连接注液管，注液管连接若干分液管，若干分液管依次与转筒除最后一节的每一节相连通。
有机固废液从首端第一节的进料管进入到转筒内，并从分液管注入干式厌氧发酵结束后的含大量发酵菌种的菌液，密封后启动驱动电机，带动转筒旋转，有机固废液与菌液充分混匀并向前推进，在24h后进入到下一节，直到18-25天后进入到转筒末端，干式厌氧发酵结束，反应结束后的部分菌液通过泵和取液管抽出，并泵入转筒首端进行接种，整个转筒可同时发酵18-25个批次的有机固废，实现有机固废的高校处理，并且也省去了针对每批次有机固废的发酵菌种，实现菌种的重复利用，降低有机固废处理成本。
进一步的，所述转筒轴线处设有一根搅拌桨，搅拌桨的转轴一端穿过转筒与一个搅拌电机相连，所述转轴中部设有空腔，转轴外周固定有搅拌叶。
搅拌桨能够在转筒蠕动时，能够进一步搅拌有机固废液，加速混匀、促进发酵，由于本发明的转筒长度较大，搅拌桨长度随之增大，因此其中部在长期运转后受自身重力影响容易出现弯折变形，搅拌桨中部设置空腔，可减小搅拌桨比重，转桶内充满液体时，搅拌桨比重与液体接近，因此搅拌桨受到的自身重力影响较小，长期使用不易变形，耐用度更高。
所述转筒两端通过密封板密封，两个密封板内侧设有条形滑槽，条形滑槽内卡设有可沿条形滑槽滑动的轴承座，靠近搅拌电机一侧的条形滑槽轴向贯穿密封板，所述转轴两端与轴承座连接，且转轴靠近搅拌电机的一端贯穿轴承座和条形滑槽与搅拌电机连接，在条形滑槽外缘的密封板上设有环形凸台，环形凸台与轴承座外缘间固定有柔性密封膜，柔性密封膜具有弹性且其展开面积大于环形凸台与轴承座间的面积。
所述条形滑槽长度小于转筒的最小内径，所述转轴上均匀设有若干连接杆，连接杆末端固定光滑的球体，球体直径大于筛网网孔孔径，所述球体距离转轴高度大于搅拌叶高度，所述密封板外侧设有两个与条形滑槽平行的辅助槽，两个辅助槽分别设置在条形滑槽两侧，所述搅拌电机两侧各连接一个定位杆，定位杆末端连接有定位块，定位块置于辅助槽内且可沿辅助槽自由滑动。
实际工作中，由于每批次有机固废液的浓度和密度会有波动，因此搅拌桨自身受到的浮力和重力并不能完全相等，搅拌桨依然会受到一定的影响，产生形变或弯折，并且安装搅拌桨的轴承座若固定，则轴承座长期使用后也会因转轴的作用而变形，本发明中，搅拌桨两端连接在可滑动的轴承座上，搅拌桨一方面能够绕自身轴线旋转搅拌，另一方面能够根据浮力的变化而沿条形滑槽上下移动，抵消了重力进而浮力的影响，避免自身变形，此时轴承座与转轴呈一体式移动，避免自身受到转轴的影响而变形。
本发明中，环形凸台与轴承座外缘间固定有柔性密封膜用于密封条形滑槽，避免转筒内有机固废液从条形滑槽流出，由于条形滑槽长度小于转筒的最小内径，因此能够避免转轴移动至边缘与筛网接触，避免筛网和搅拌桨相互破坏，在转轴上设置的连接杆和光滑球体，其长度大于搅拌叶长度，因此搅拌桨的移动过程中若与筛网接触，光滑球体会率先接触到筛网，避免了搅拌叶与筛网接触，光滑球体能够在搅拌桨的带动下滑离筛网，二者不会相互破坏，实现软接触，搅拌桨和筛网在相互作用力下会向背离对方的方向移动，避免进一步接触。
进一步的，所述转筒设置在一个支撑板上，支撑板上设有两列相互平行的支撑杆，支撑杆顶部设有滚轮，转筒放置在两列支撑杆上。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明仿生干式厌氧发酵装置，有机固废从进料管进入到转筒内，驱动机构驱动转筒旋转，转筒内壁的凸起随之转动，凸起带动转桶内的有机固废液做出沿轴向、法相和切向三个方向的运动，如同动物的肠道一般，使有机固废液在转筒内蠕动搅拌并前进，起到充分搅拌作用，转筒内部设置的筛网与转筒内壁通过连接件相连，转筒旋转时筛网随之蠕动，进一步提升了搅拌混合效果，提升有机废弃物干式厌氧发酵的效率，使发酵更加均衡、彻底，随着发酵的持续进行，大颗粒的有机固废逐步降解成细小颗粒，在转筒的蠕动作用下进入到筛网与转筒内壁间的腔体内，而留存在筛网内部的大颗粒有机固废则能够被搅拌桨集中拌匀、破碎，提高厌氧发酵效率；
2、本发明仿生干式厌氧发酵装置，有机固废液从首端第一节的进料管进入到转筒内，并从分液管注入干式厌氧发酵结束后的含大量发酵菌种的菌液，密封后启动驱动电机，带动转筒旋转，有机固废液与菌液充分混匀并向前推进，在24h后进入到下一节，直到18-25天后进入到转筒末端，干式厌氧发酵结束，反应结束后的部分菌液通过泵和取液管抽出，并泵入转筒首端进行接种，整个转筒可同时发酵18-25个批次的有机固废，实现有机固废的高校处理，并且也省去了针对每批次有机固废的发酵菌种，实现菌种的重复利用，降低有机固废处理成本；
3、本发明仿生干式厌氧发酵装置，搅拌桨能够在转筒蠕动时，能够进一步搅拌有机固废液，加速混匀、促进发酵，由于本发明的转筒长度较大，搅拌桨长度随之增大，因此其中部在长期运转后受自身重力影响容易出现弯折变形，搅拌桨中部设置空腔，可减小搅拌桨比重，转桶内充满液体时，搅拌桨比重与液体接近，因此搅拌桨受到的自身重力影响较小，长期使用不易变形，耐用度更高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明纵剖示意图；
图3为本发明横剖示意图；
图4为本发明转筒内壁展开图；
图5为本发明密封板内侧示意图；
图6为本发明密封板外侧示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-转筒，11-凸起，12-进料管，13-卡槽，14-出料管，15-沼气收集管，16-密封板，17-条形滑槽，18-环形凸台，19-柔性密封膜，2-筛网，3-驱动机构，31-齿轮，32-环形齿条，4-连接件，5-加热保温层，6-取液管，61-泵，62-分液管，7-搅拌桨，71-转轴，72-搅拌电机，73-连接杆，74-球体，75-定位杆，8-支撑板，81-支撑杆，9-轴承座，10-辅助槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-4所示，本发明仿生干式厌氧发酵装置，包括卧式发酵仓，发酵仓包括转筒1、筛网2和驱动机构3，所述转筒1外壁呈圆筒形，内壁设有若干凸起11，所述筛网2呈筒形，筛网2连接在转筒1内壁内侧，转筒1连接有进料管12，所述驱动机构3设置在转筒1外壁，驱动转筒1绕自身轴线旋转。
所述凸起11的走向与转筒1轴线夹角为锐角，转筒1旋转时，转筒1内物料在凸起11的作用下运动，该运动为沿轴线方向运动、法向运动和切向运动的合运动，法向运动和切向运动均以物料与凸起11接触点所在的截面为基准，且该截面与转筒1轴线垂直。
进一步的，所述转筒1内壁设有若干卡槽13，卡槽13呈规则或不规则环形，环形的卡槽13平面与转筒1轴线垂直，所述筛网2连接有若干连接件4，连接件4另一端设置在卡槽13内。
进一步的，所述筛网2为柔性网，柔性网包括多层不锈钢网。
进一步的，所述连接件4包括微型滚轮、连接头，微型滚轮安装在连接头一端，微型滚轮和部分连接头卡设在卡槽13内，微型滚轮可沿卡槽13滚动，所述连接头另一端与筛网2相连。
进一步的，所述驱动机构3包括驱动电机、齿轮31和环形齿条32，所述环形齿条32为数个，数个环形齿条32均匀固定在转筒1外壁，环形齿条32与齿轮31相匹配，所述齿轮31通过驱动电机驱动旋转。
进一步的，相邻两个环形齿条32间的转筒1外壁上设有一层加热保温层5，加热保温层5内设有加热元件。
图4中，单个凸起11中的各个环形弧线代表以展开后的转筒1内壁最低点为基准点的等高线，凸起11中部高，四周高度逐步降低，走势如等高线所示。
实施例2
如图1-6所示，本发明仿生干式厌氧发酵装置，包括卧式发酵仓，发酵仓包括转筒1、筛网2和驱动机构3，所述转筒1外壁呈圆筒形，内壁设有若干凸起11，所述筛网2呈筒形，筛网2连接在转筒1内壁内侧，转筒1连接有进料管12，所述驱动机构3设置在转筒1外壁，驱动转筒1绕自身轴线旋转。
所述凸起11的走向与转筒1轴线夹角为锐角，转筒1旋转时，转筒1内物料在凸起11的作用下运动，该运动为沿轴线方向运动、法向运动和切向运动的合运动，法向运动和切向运动均以物料与凸起11接触点所在的截面为基准，且该截面与转筒1轴线垂直。
进一步的，所述转筒1内壁设有若干卡槽13，卡槽13呈规则或不规则环形，环形的卡槽13平面与转筒1轴线垂直，所述筛网2连接有若干连接件4，连接件4另一端设置在卡槽13内。
进一步的，所述筛网2为柔性网，柔性网包括多层不锈钢网。
进一步的，所述连接件4包括微型滚轮、连接头，微型滚轮安装在连接头一端，微型滚轮和部分连接头卡设在卡槽13内，微型滚轮可沿卡槽13滚动，所述连接头另一端与筛网2相连。
进一步的，所述驱动机构3包括驱动电机、齿轮31和环形齿条32，所述环形齿条32为数个，数个环形齿条32均匀固定在转筒1外壁，环形齿条32与齿轮31相匹配，所述齿轮31通过驱动电机驱动旋转。
进一步的，相邻两个环形齿条32间的转筒1外壁上设有一层加热保温层5，加热保温层5内设有加热元件。
进一步的，所述转筒1两端密封，共分为18-25节，凸起11驱动物料前进一节所需时间为24h，所述进料管12连接在转筒1首端，转筒1尾端连接有出料管14，在转筒1尾端还连接有一根沼气收集管15，在转筒1尾端设有一根取液管6，取液管6穿过转筒1与一个泵61连接，泵61另一端连接注液管，注液管连接若干分液管62，若干分液管62依次与转筒1除最后一节的每一节相连通。
进一步的，所述转筒1轴线处设有一根搅拌桨7，搅拌桨7的转轴71一端穿过转筒1与一个搅拌电机72相连，所述转轴71中部设有空腔，转轴71外周固定有搅拌叶。
所述转筒1两端通过密封板16密封，两个密封板16内侧设有条形滑槽17，条形滑槽17内卡设有可沿条形滑槽17滑动的轴承座9，靠近搅拌电机72一侧的条形滑槽17轴向贯穿密封板16，所述转轴71两端与轴承座9连接，且转轴71靠近搅拌电机72的一端贯穿轴承座9和条形滑槽17与搅拌电机72连接，在条形滑槽17外缘的密封板16上设有环形凸台18，环形凸台18与轴承座9外缘间固定有柔性密封膜19，柔性密封膜19具有弹性且其展开面积大于环形凸台18与轴承座9间的面积。
所述条形滑槽17长度小于转筒1的最小内径，所述转轴71上均匀设有若干连接杆73，连接杆73末端固定光滑的球体74，球体74直径大于筛网2网孔孔径，所述球体74距离转轴71高度大于搅拌叶高度，所述密封板16外侧设有两个与条形滑槽17平行的辅助槽10，两个辅助槽10分别设置在条形滑槽17两侧，所述搅拌电机72两侧各连接一个定位杆75，定位杆75末端连接有定位块，定位块置于辅助槽10内且可沿辅助槽10自由滑动。
进一步的，所述转筒1设置在一个支撑板8上，支撑板8上设有两列相互平行的支撑杆81，支撑杆81顶部设有滚轮，转筒1放置在两列支撑杆81上。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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.仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，包括卧式发酵仓，发酵仓包括转筒(1)、筛网(2)和驱动机构(3)，所述转筒(1)外壁呈圆筒形，内壁设有若干凸起(11)，所述筛网(2)呈筒形，筛网(2)连接在转筒(1)内壁内侧，转筒(1)连接有进料管(12)，所述驱动机构(3)设置在转筒(1)外壁，驱动转筒(1)绕自身轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述凸起(11)的走向与转筒(1)轴线夹角为锐角，转筒(1)旋转时，转筒(1)内物料在凸起(11)的作用下运动，该运动为沿轴线方向运动、法向运动和切向运动的合运动，法向运动和切向运动均以物料与凸起(11)接触点所在的截面为基准，且该截面与转筒(1)轴线垂直。
3.根据权利要求1所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述转筒(1)内壁设有若干卡槽(13)，卡槽(13)呈规则或不规则环形，环形的卡槽(13)平面与转筒(1)轴线垂直，所述筛网(2)连接有若干连接件(4)，连接件(4)另一端设置在卡槽(13)内，所述筛网(2)为柔性网，柔性网包括多层不锈钢网。
4.根据权利要求3所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述连接件(4)包括微型滚轮、连接头，微型滚轮安装在连接头一端，微型滚轮和部分连接头卡设在卡槽(13)内，微型滚轮可沿卡槽(13)滚动，所述连接头另一端与筛网(2)相连。
5.根据权利要求1所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述驱动机构(3)包括驱动电机、齿轮(31)和环形齿条(32)，所述环形齿条(32)为数个，数个环形齿条(32)均匀固定在转筒(1)外壁，环形齿条(32)与齿轮(31)相匹配，所述齿轮(31)通过驱动电机驱动旋转。
6.根据权利要求5所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，相邻两个环形齿条(32)间的转筒(1)外壁上设有一层加热保温层(5)，加热保温层(5)内设有加热元件。
7.根据权利要求1所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述转筒(1)两端密封，共分为18-25节，凸起(11)驱动物料前进一节所需时间为24h，所述进料管(12)连接在转筒(1)首端，转筒(1)尾端连接有出料管(14)，在转筒(1)尾端还连接有一根沼气收集管(15)，在转筒(1)尾端设有一根取液管(6)，取液管(6)穿过转筒(1)与一个泵(61)连接，泵(61)另一端连接注液管，注液管连接若干分液管(62)，若干分液管(62)依次与转筒(1)除最后一节的每一节相连通。
8.根据权利要求1所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述转筒(1)轴线处设有一根搅拌桨(7)，搅拌桨(7)的转轴(71)一端穿过转筒(1)与一个搅拌电机(72)相连，所述转轴(71)中部设有空腔，转轴(71)外周固定有搅拌叶。
9.根据权利要求8所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述转筒(1)两端通过密封板(16)密封，两个密封板(16)内侧设有条形滑槽(17)，条形滑槽(17)内卡设有可沿条形滑槽(17)滑动的轴承座(9)，靠近搅拌电机(72)一侧的条形滑槽(17)轴向贯穿密封板(16)，所述转轴(71)两端与轴承座(9)连接，且转轴(71)靠近搅拌电机(72)的一端贯穿轴承座(9)和条形滑槽(17)与搅拌电机(72)连接，在条形滑槽(17)外缘的密封板(16)上设有环形凸台(18)，环形凸台(18)与轴承座(9)外缘间固定有柔性密封膜(19)，柔性密封膜(19)具有弹性且其展开面积大于环形凸台(18)与轴承座(9)间的面积。
10.根据权利要求9所述的仿生干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述条形滑槽(17)长度小于转筒(1)的最小内径，所述转轴(71)上均匀设有若干连接杆(73)，连接杆(73)末端固定光滑的球体(74)，球体(74)直径大于筛网(2)网孔孔径，所述球体(74)距离转轴(71)高度大于搅拌叶高度，所述密封板(16)外侧设有两个与条形滑槽(17)平行的辅助槽(10)，两个辅助槽(10)分别设置在条形滑槽(17)两侧，所述搅拌电机(72)两侧各连接一个定位杆(75)，定位杆(75)末端连接有定位块，定位块置于辅助槽(10)内且可沿辅助槽(10)自由滑动。
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