CN110511857A - 一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于好氧发酵设备技术领域，尤其为一种能进行基质水分‑温度动态调控的好氧发酵设备，包括机架，所述机架的顶部固定安装有发酵罐，所述发酵罐的顶部固定安装有发酵盖，所述发酵罐与发酵盖之间构成一个发酵腔，所述发酵盖的顶部固定安装有与发酵腔相连通的进料组件。本发明通过搅拌装置、曝气组件、曝气机构和调控机构的配合，通过调控机构对发酵罐内部的堆体的温度和水分进行实时监测，从而判断出堆体处于哪个时期，通过调控机构通过对搅拌装置和曝气机构进行控制，从而对通风频率、通风周期、匀翻次数和匀翻速度等进行调整，实现整个好氧发酵堆肥过程中处在最佳的策略内，从而提高了堆肥效率和堆肥效果。

Description

一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备
技术领域
本发明涉及好氧发酵设备技术领域，具体为一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备。
背景技术
好氧发酵是指在有氧条件下，有机物在好氧微生物的作用下降解，同时释放的热量形成高温(>55℃)杀死病原菌和寄生虫卵，实现发酵基质的高温无害化、脱水减量化，以及有机质资源化。该技术可处理城市污泥、生活垃圾、餐厨垃圾、畜禽粪便等诸多有机固体废弃物。当前，基于好氧发酵原理的主流生物处理技术有堆肥和生物干化。其中，堆肥的主要目的是促进发酵基质的稳定化腐殖化，生成满足土地安全施用标准的有机肥；生物干化的主要目的是快速脱除发酵基质水分，实现脱水干化和减容减量，其处理周期更短，通常为20天以内，生物干化产物可作为生物燃料、填埋场覆盖土。
目前好氧发酵中的堆肥技术中堆体温度可分为：升温期、高温期、降温期及后熟期。其中不同温度时期的堆体对于通风频率、通风周期、匀翻频次等机械操作的需求不同，从而如何在最优好氧发酵策略下，匹配各温度阶段对应的最优机械操作模式，实现快速有效的堆肥，是目前好氧发酵堆肥过程中亟需解决的问题，因此本发明提出一种基于堆体水分和温度可以进行动态调控的好氧发酵设备。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，解决了上述背景技术中提出的的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，包括机架，所述机架的顶部固定安装有发酵罐，所述发酵罐的顶部固定安装有发酵盖，所述发酵罐与发酵盖之间构成一个发酵腔，所述发酵盖的顶部固定安装有与发酵腔相连通的进料组件，所述发酵罐的底部固定安装有与发酵腔相连通的排料管，所述排料管上设置有电动排料阀，所述发酵盖上设置有搅拌装置和曝气组件，其分别用于对肥料进行搅拌和曝气处理，所述搅拌装置和曝气组件的一部分均位于发酵腔的内部，所述机架的顶部设置有与曝气组件相连通的曝气机构，其用于给曝气组件提供气源，所述机架和发酵罐的内部均设置有调控机构，其用于对发酵过程进行调控。
作为本发明的一种优选技术方案，所述搅拌装置包括搅拌电机和搅拌轴，所述搅拌电机固定在发酵盖的顶部，所述搅拌轴通过轴承座固定在发酵盖上，所述搅拌电机的输出轴通过联轴器与搅拌轴的一端固定连接，所述搅拌轴的另一端延伸至发酵罐的内部，所述搅拌轴位于发酵腔内部的部分表面固定安装有搅拌桨。
作为本发明的一种优选技术方案，所述搅拌桨为绞龙叶片。
作为本发明的一种优选技术方案，所述曝气组件包括分流环板和曝气管，所述分流环板固定在发酵盖的顶部，所述分流环板的内部为中空，所述曝气管均位于发酵腔的内部并与发酵盖固定连接，所述曝气管与分流环板的内部相连通，所述曝气管上均开设有曝气孔。
作为本发明的一种优选技术方案，所述曝气管的数量为六个，六个所述曝气管等距环列分布在发酵罐的内部，每个所述曝气管均位于发酵罐内壁的边缘处。
作为本发明的一种优选技术方案，每个所述曝气管位于发酵罐的一端均为开口。
作为本发明的一种优选技术方案，所述曝气机构包括曝气风机，所述曝气风机固定在机架上，所述曝气风机的出风口连通有输风管，所述输风管上设置有电动阀门和流量计，所述输风管远离曝气风机出风口的一端与分流环板的内部相连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述调控机构包括PLC控制箱、水分传感器、水汽传感器和温度传感器，所述PLC控制箱固定在机架的顶部，所述水分传感器、水汽传感器和温度传感器均固定在发酵罐的内壁上，所述水分传感器、水汽传感器、温度传感器和气体流量计的输出端均与PLC控制箱的输入端电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述PLC控制箱的输出端与电动排料阀、搅拌电机、曝气风机和电动阀门的输入端电性连接。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，具备以下有益效果：
该能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，通过搅拌装置、曝气组件、曝气机构和调控机构的配合，通过调控机构对发酵罐内部的堆体的温度和水分进行实时监测，从而判断出堆体处于哪个时期，通过调控机构通过对搅拌装置和曝气机构进行控制，从而对通风频率、通风周期、匀翻次数和匀翻速度等进行调整，实现整个好氧发酵堆肥过程中处在最佳的策略内，从而提高了堆肥效率和堆肥效果。
附图说明
图1为本发明结构立体正视图；
图2为本发明结构发酵罐内部立体侧视图；
图3为本发明结构后视图；
图4为本发明结构发酵罐内部俯视图。
图中：1、机架；2、发酵罐；3、发酵盖；4、进料组件；5、排料管；6、电动排料阀；7、搅拌装置；701、搅拌电机；702、搅拌轴；703、搅拌桨；8、曝气组件；801、分流环板；802、曝气管；803、曝气孔；9、曝气机构；901、曝气风机；902、输风管；903、电动阀门；904、流量计；10、调控机构；1001、PLC控制箱；1002、水分传感器；1003、水汽传感器；1004、温度传感器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，包括机架1，机架1的顶部固定安装有发酵罐2，发酵罐2的顶部固定安装有发酵盖3，发酵罐2与发酵盖3之间构成一个发酵腔，发酵盖3的顶部固定安装有与发酵腔相连通的进料组件4，发酵罐2的底部固定安装有与发酵腔相连通的排料管5，排料管5上设置有电动排料阀6，发酵盖3上设置有搅拌装置7和曝气组件8，其分别用于对肥料进行搅拌和曝气处理，搅拌装置7和曝气组件8的一部分均位于发酵腔的内部，机架1的顶部设置有与曝气组件8相连通的曝气机构9，其用于给曝气组件8提供气源，机架1和发酵罐2的内部均设置有调控机构10，其用于对发酵过程进行调控。
本实施方案中，进料组件4由进料框、盖板和进料管组成，其中进料管直接固定在发酵盖3上并与发酵腔的内部相连通，同时进料管的另一端固定有进料框，并且进料框与进料管的内部相连通，进料框的截面呈直角梯形，可以方便进料框内部的废弃物进入到进料管的内部，同时盖板与进料框通过合页铰接，在堆体发酵过程中，需要保持盖板盖合在进料框上，避免发酵过程中气味散失在本发明设备的周围，提高了环保性；发酵罐2和发酵盖3相互配合构成一个完整的发酵容器，并且发酵罐2的底部呈锥形，锥形结构的设计方便形成的堆体从排料管5排出；将可以发酵的废弃物通过进料组件4加入进发酵罐2的内部后，通过搅拌装置7、曝气组件8、曝气机构9和调控机构10的相互配合，通过调控机构10对发酵罐2内部的堆体的温度和水分进行实时监测，从而判断出堆体处于哪个时期，通过调控机构10通过对搅拌装置7和曝气机构9进行控制，从而对通风频率、通风周期、匀翻次数和匀翻速度等进行调整，实现整个好氧发酵堆肥过程中处在最佳的策略内，从而提高了堆肥效率和堆肥效果。
具体的，搅拌装置7包括搅拌电机701和搅拌轴702，搅拌电机701固定在发酵盖3的顶部，搅拌轴702通过轴承座固定在发酵盖3上，搅拌电机701的输出轴通过联轴器与搅拌轴702的一端固定连接，搅拌轴702的另一端延伸至发酵罐2的内部，搅拌轴702位于发酵腔内部的部分表面固定安装有搅拌桨703。
本实施例中，其中搅拌轴702和搅拌电机701是直接固定在发酵盖3上，与发酵罐2之间没有直接固定连接关系，通过搅拌电机701可以带动搅拌轴702转动，其中搅拌桨703固定在搅拌轴702上且全部位于发酵罐2的内部，利用搅拌桨703对发酵罐2内部的堆体进行搅拌匀翻处理，且搅拌电机701可以搅拌轴702的转速转动频率进行调整，同时搅拌电机701可以进行正转和反转。
具体的，搅拌桨703为绞龙叶片。
本实施例中，选用绞龙叶片作为搅拌桨703，通过搅拌电机701带动搅拌轴702转动，当搅拌轴702转动方向与绞龙叶片的叶片方向不同时，可以对堆体起到匀翻作用，当搅拌轴702转动方向与绞龙叶片的叶片方向相同时，可以对堆体起到了输送作用，从而方便发酵罐2内部的堆体通过排料管5排出，因此选用绞龙叶片当做搅拌桨703最适合。
具体的，曝气组件8包括分流环板801和曝气管802，分流环板801固定在发酵盖3的顶部，分流环板801的内部为中空，曝气管802均位于发酵腔的内部并与发酵盖3固定连接，曝气管802与分流环板801的内部相连通，曝气管802上均开设有曝气孔803。
本实施例中，曝气管802是固定在发酵盖3的内部并与分流环板801固定连接且相连通，并且曝气管802位于发酵罐2的内部，因此通过曝气管802上的曝气孔803对堆体进行曝气处理，其中曝气所用气源通过曝气机构9提供。
具体的，曝气管802的数量为六个，六个曝气管802等距环列分布在发酵罐2的内部，每个曝气管802均位于发酵罐2内壁的边缘处。
本实施例中，六个曝气管802的位置结构设计，一方面不影响搅拌桨703的转动，确保了搅拌和曝气工作互不影响，一方面将曝气管802进行分布设计，可以对发酵罐2内部的堆体进行全面有效的曝气处理，通过曝气孔803出来的气体从发酵罐2内的六个方向进入到堆体内，再通过搅拌桨703对堆体进行匀翻，从而实现了有效的曝气工作。
具体的，每个曝气管802位于发酵罐2的一端均为开口。
本实施例中，曝气管802的两端均为开口设计，其中一端的开口与分流环板801的内部相连通，另一端位于发酵罐2的内部与发酵腔相连通，在进行堆肥过程中，部分堆体会进入到曝气管802的内部，从而为了避免曝气管802堵塞，从而将曝气管802位于发酵罐2内部的一端设计为开口，在气流的推动下，进入到曝气管802内部的堆体会积累在曝气管802的底部，当发酵罐2内部的堆体不断通过排料管5排出后，随着堆体在发酵罐2内部的高度不断下降，最后位于曝气管802内部的堆体也会从曝气管802内滑出，此时可以通过曝气机构9的配合，在气流的带动下，更加方便堆体从曝气管802的内部排出。
具体的，曝气机构9包括曝气风机901，曝气风机901固定在机架1上，曝气风机901的出风口连通有输风管902，输风管902上设置有电动阀门903和流量计904，输风管902远离曝气风机901出风口的一端与分流环板801的内部相连通。
本实施例中，通过曝气风机901产生气源通过输风管902输送进分流环板801的内部，然后分流环板801将气源进行分流，从而对发酵罐2内部的堆体进行曝气处理，通过流量计904可以对气体的流量进行记录，同时电动阀门903可以对输风管902实现开合操作。
具体的，调控机构10包括PLC控制箱1001、水分传感器1002、水汽传感器1003和温度传感器1004，PLC控制箱1001固定在机架1的顶部，水分传感器1002、水汽传感器1003和温度传感器1004均固定在发酵罐2的内壁上，水分传感器1002、水汽传感器1003、温度传感器1004和气体流量计904的输出端均与PLC控制箱1001的输入端电性连接。
本实施例中，通过水分传感器1002、水汽传感器1003和温度传感器1004可以对发酵罐2内部的堆体进行水分、水汽和温度数据的监测，并且将监测的数据传递给PLC控制箱1001，通过PLC控制箱1001判断出此时处于堆体发酵过程中的那个时期，从而进行相应的调控操作。
具体的，PLC控制箱1001的输出端与电动排料阀6、搅拌电机701、曝气风机901和电动阀门903的输入端电性连接。
本实施例中，通过PLC控制箱1001对电动排料阀6、搅拌电机701、曝气风机901和电动阀门903进行调控，从而可以在不同的温度时期进行相对应的通风频率、通风周期、通风量、匀翻次数和匀翻速度机械操作。
本发明的工作原理及使用流程：将可以发酵的废弃物通过进料组件4加入进发酵罐2的内部后，废弃物在发酵罐2的内部进行堆积形成堆体，此时水分传感器1002、水汽传感器1003和温度传感器1004实时对发酵管内部的堆体进行监测，同时将数据传递给PLC控制箱1001，然后PLC控制箱1001进行判断启动搅拌电机701、曝气风机901和电动阀门903，搅拌电机701带动搅拌轴702转动，通过搅拌轴702上的搅拌桨703对堆体进行匀翻处理，同时曝气风机901产生气源通过输风管902输送进分流环板801的内部，然后分流环板801将气源进行分流，六个曝气管802上的曝气孔803将气源送入进堆体的内部进行曝气处理，整个操作通过PLC控制箱1001实时控制，当发酵罐2内部的堆体有氧发酵完成后，通过打开排料管5上的排料阀门6，同时搅拌电机701带动搅拌轴702进行转动，此时搅拌轴702转动方向与绞龙叶片的叶片旋转方向相同，将堆体从发酵罐2的内部排出即可。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)

1.一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)的顶部固定安装有发酵罐(2)，所述发酵罐(2)的顶部固定安装有发酵盖(3)，所述发酵罐(2)与发酵盖(3)之间构成一个发酵腔，所述发酵盖(3)的顶部固定安装有与发酵腔相连通的进料组件(4)，所述发酵罐(2)的底部固定安装有与发酵腔相连通的排料管(5)，所述排料管(5)上设置有电动排料阀(6)，所述发酵盖(3)上设置有搅拌装置(7)和曝气组件(8)，其分别用于对肥料进行搅拌和曝气处理，所述搅拌装置(7)和曝气组件(8)的一部分均位于发酵腔的内部，所述机架(1)的顶部设置有与曝气组件(8)相连通的曝气机构(9)，其用于给曝气组件(8)提供气源，所述机架(1)和发酵罐(2)的内部均设置有调控机构(10)，其用于对发酵过程进行调控。
2.根据权利要求1所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述搅拌装置(7)包括搅拌电机(701)和搅拌轴(702)，所述搅拌电机(701)固定在发酵盖(3)的顶部，所述搅拌轴(702)通过轴承座固定在发酵盖(3)上，所述搅拌电机(701)的输出轴通过联轴器与搅拌轴(702)的一端固定连接，所述搅拌轴(702)的另一端延伸至发酵罐(2)的内部，所述搅拌轴(702)位于发酵腔内部的部分表面固定安装有搅拌桨(703)。
3.根据权利要求2所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述搅拌桨(703)为绞龙叶片。
4.根据权利要求1所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述曝气组件(8)包括分流环板(801)和曝气管(802)，所述分流环板(801)固定在发酵盖(3)的顶部，所述分流环板(801)的内部为中空，所述曝气管(802)均位于发酵腔的内部并与发酵盖(3)固定连接，所述曝气管(802)与分流环板(801)的内部相连通，所述曝气管(802)上均开设有曝气孔(803)。
5.根据权利要求4所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述曝气管(802)的数量为六个，六个所述曝气管(802)等距环列分布在发酵罐(2)的内部，每个所述曝气管(802)均位于发酵罐(2)内壁的边缘处。
6.根据权利要求5所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：每个所述曝气管(802)位于发酵罐(2)的一端均为开口。
7.根据权利要求4所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述曝气机构(9)包括曝气风机(901)，所述曝气风机(901)固定在机架(1)上，所述曝气风机(901)的出风口连通有输风管(902)，所述输风管(902)上设置有电动阀门(903)和流量计(904)，所述输风管(902)远离曝气风机(901)出风口的一端与分流环板(801)的内部相连通。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述调控机构(10)包括PLC控制箱(1001)、水分传感器(1002)、水汽传感器(1003)和温度传感器(1004)，所述PLC控制箱(1001)固定在机架(1)的顶部，所述水分传感器(1002)、水汽传感器(1003)和温度传感器(1004)均固定在发酵罐(2)的内壁上，所述水分传感器(1002)、水汽传感器(1003)、温度传感器(1004)和气体流量计(904)的输出端均与PLC控制箱(1001)的输入端电性连接。
9.根据权利要求8任一项所述的一种能进行基质水分-温度动态调控的好氧发酵设备，其特征在于：所述PLC控制箱(1001)的输出端与电动排料阀(6)、搅拌电机(701)、曝气风机(901)和电动阀门(903)的输入端电性连接。
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