CN110668848A - 一种热循环粪便好氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热循环粪便好氧发酵罐，包括发酵罐体，所述发酵罐体内中部设置竖向的搅拌轴，所述搅拌轴外周设置多个搅拌尺，搅拌轴和搅拌尺均设置中空管路，且搅拌轴和搅拌尺的中空管路连通，搅拌尺外侧设置多个曝气孔；所述发酵罐体内上部还设置环形曝气管路，环形曝气管路底部设置多个曝气管束，所述搅拌轴和环形曝气管路均通过进气管路与热气输送管路连通，所述发酵罐体顶部设置热气出口，热气出口通过热回收管路与热气输送管路连通，用以将发酵罐体内的湿热空气传输给热气输送管路。该发酵罐可利用罐体自身的湿热空气为罐体提供发酵所需的氧气和发酵温度环境，能处理不同含水率、不同成分的有机粪便。

Description

一种热循环粪便好氧发酵罐

技术领域

本公开属于粪便好氧发酵无害化处理技术领域，具体涉及一种热循环粪便好氧发酵罐。

背景技术

目前，对于养殖场畜禽粪便等有机物料无害化处理越来越得到重视。利用好氧细菌对有机粪便发酵生产有机肥的方式因为其运营成本低，经济性高等优势得到越来越多的应用。

发明人发现，传统粪便好氧发酵多采用堆肥的方式，将物料露天搁置，定时机械翻耕补充氧气以达到好氧发酵的目的，此方式需人力操作，且发酵效率低，发酵不均匀。或者将粪便搁置在带有搅拌与曝气的罐体内发酵，此方式对过干或者过湿的物料很难控制罐内温湿度，易出现超温超湿菌类大量死亡现象。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种热循环粪便好氧发酵罐；该发酵罐可利用罐体自身的湿热空气为罐体提供发酵所需的氧气和发酵温度环境，能处理不同含水率、不同成分的有机粪便。

本公开的发明目的是提出一种热循环粪便好氧发酵罐，为实现上述目的，本公开采用下述技术方案：

一种热循环粪便好氧发酵罐，包括发酵罐体，所述发酵罐体内中部设置竖向的搅拌轴，所述搅拌轴外周设置多个搅拌尺，搅拌轴和搅拌尺均设置中空管路，且搅拌轴和搅拌尺的中空管路连通，搅拌尺外侧设置多个曝气孔；所述发酵罐体内上部还设置环形曝气管路，环形曝气管路底部设置多个曝气管束，所述搅拌轴和环形曝气管路均通过进气管路与热气输送管路连通，所述发酵罐体顶部设置热气出口，热气出口通过热回收管路与热气输送管路连通，用以将发酵罐体内的湿热空气传输给热气输送管路。

本公开的发酵罐的工作原理是：

发酵罐体内发酵产生的湿热空气经由顶部热气出口进入热气输送管路，热气输送管路将湿热空气分别输送给搅拌轴的中空管路、环形曝气管路，搅拌轴的中空管路将湿热空气传输给搅拌尺的中空管路，并通过搅拌尺的曝气孔进行曝气，环形曝气管路将湿热空气传输给曝气管束进行曝气，可为发酵罐体内物料发酵提供充足的氧气、水分和合适的发酵温度环境；

由环形曝气管路沿发酵罐体内壁曝气，与搅拌尺在罐体中部进行曝气相结合，同时搅拌尺边曝气边搅拌，曝气效率提升，能有效增大物料与空气接触面积，改善物料发酵效果。

作为进一步的技术方案，所述热气输送管路设置管道加热器，管道加热器与控制器连接；所述管道加热器的入口侧还设置涡轮高压风机；所述发酵罐体内壁设置多个温湿度传感器，温湿度传感器与控制器连接。

作为进一步的技术方案，所述热气输送管路还与空气源连通。将罐体自身的湿热空气和新鲜空气混合后输送给罐体内部物料，为粪便发酵提供充足的氧气。

作为进一步的技术方案，多个所述曝气管束沿发酵罐体内壁竖向设置，且曝气管束侧部设置多个曝气孔。

作为进一步的技术方案，多个所述搅拌尺沿搅拌轴外周由上至下交错设置，且搅拌尺与搅拌轴相互垂直设置。

作为进一步的技术方案，所述搅拌轴底部延伸至发酵罐体外部，且与搅拌轴驱动系统连接，由搅拌轴驱动系统带动搅拌轴转动。

作为进一步的技术方案，所述搅拌轴驱动系统包括与搅拌轴固定连接的棘轮，棘轮两侧均与棘爪配合，两棘爪固定于同一主动摆杆，主动摆杆两端部均与液压驱动油缸铰接，液压驱动油缸铰接于固定机架。

作为进一步的技术方案，所述主动摆杆两端的液压驱动油缸分别位于主动摆杆两侧。

作为进一步的技术方案，所述发酵罐体内顶部设置喷淋补水系统，喷淋补水系统与水源连通，喷淋补水系统设置电磁阀，电磁阀与控制器连接。

作为进一步的技术方案，所述发酵罐体顶部还设置排废气管路，排废气管路与废气处理系统连接。

本公开的有益效果为：

本公开的发酵罐，通过将罐体自身发酵产生的湿热空气经由搅拌轴和环形曝气管路进行曝气，利用罐体自身的空气、水分与热量为罐体提供相应的发酵环境，可达到节能的效果，运行成本低。

本公开的发酵罐，在热气输送管路设置管道加热器，并通过罐体的温湿度传感器监测其内温湿度，热气输送管路与空气源连通将新鲜空气与罐体自身湿热空气混合，可自动快速调节罐内物料的温湿度与氧气含量，可为粪便发酵提供最优的温湿度与供氧气的发酵环境，以此实现物料最快的发酵速率与最好的发酵效果，并有效避免因温湿度过高引起的好氧菌大量死亡现象。

本公开的发酵罐，环形曝气管路在罐体内壁环向曝气，搅拌轴自带中空管路将空气输送给搅拌尺，搅拌尺对物料进行边搅拌边曝气，可以有效增大物料与空气接触面积，提升物料的发酵效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为一个实施例中公开的发酵罐的纵向断面示意图；

图2为搅拌轴驱动系统示意图；

图中，1-发酵罐体，2-搅拌尺，3-曝气孔，4-环形曝气管路，5-排废气管路，6-搅拌轴驱动系统，7-电动风量调节阀，8-管道加热器，9-涡轮高压风机，10-新风口，11-温湿度传感器，12-热回收管路，13-喷淋补水系统，14-控制器，15-棘轮，16-棘爪，17-主动摆杆，18-液压驱动油缸，19-固定机架，20-进料口，21-出料口，22-曝气管束，23-搅拌轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术所介绍的，发明人发现，传统的堆肥发酵方式需人工操作，发酵效率低，发酵罐的发酵方式对过干或者过湿的物料很难控制罐内温湿度，易出现超温超湿菌类大量死亡现象，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种热循环粪便好氧发酵罐。

本申请提供了一种热循环粪便好氧发酵罐，包括发酵罐体，所述发酵罐体内中部设置竖向的搅拌轴，所述搅拌轴外周设置多个搅拌尺，搅拌轴和搅拌尺均设置中空管路，且搅拌轴和搅拌尺的中空管路连通，搅拌尺外侧设置多个曝气孔；所述发酵罐体内上部还设置环形曝气管路，环形曝气管路底部设置多个曝气管束，所述搅拌轴和环形曝气管路均通过进气管路与热气输送管路连通，所述发酵罐体顶部设置热气出口，热气出口通过热回收管路与热气输送管路连通，用以将发酵罐体内的湿热空气传输给热气输送管路。

实施例1

下面结合附图1-附图2对本实施例公开的发酵罐做进一步的说明；

参照附图1所示，热循环粪便好氧发酵罐，包括发酵罐体1，发酵罐体1顶部设置进料口20，发酵罐体1底部设置出料口21；

发酵罐体1内中部设置竖向的搅拌轴23，搅拌轴23外周设置多个搅拌尺2，搅拌轴23和搅拌尺2均设置中空管路，且搅拌轴23和搅拌尺2的中空管路连通，搅拌尺2外侧设置多个曝气孔3；

多个搅拌尺2沿搅拌轴23外周由上至下交错设置，且搅拌尺2与搅拌轴23相互垂直设置；搅拌尺在搅拌轴外周由上至下交错设置，对发酵罐体内物料的搅拌效果更好。

搅拌轴23底部延伸至发酵罐体1外部，且与搅拌轴驱动系统6连接，由搅拌轴驱动系统6带动搅拌轴23转动。

发酵罐体2内上部还设置环形曝气管路4，环形曝气管路4为沿发酵罐体2内壁设置的环形管路，环形曝气管路4固定于发酵罐体2内侧壁，环形曝气管路4底部设置多个曝气管束22，且环形曝气管路4与曝气管束22相连通，多个曝气管束22沿发酵罐体1内壁竖向设置，且曝气管束22侧部设置多个曝气孔，多个曝气管束22沿环形曝气管路4的环向均匀设置，由环形曝气管路4延伸至发酵罐体1底部。环形曝气管路4的曝气管束22对发酵罐体进行环向曝气，结合搅拌尺在整个罐体中部空间的曝气，整个曝气效率提升，罐体内物料发酵效果更好。

搅拌轴23和环形曝气管路4均通过进气管路与热气输送管路连通，环形曝气管路4的进气管路经由发酵罐体1顶部延伸出发酵罐体1，搅拌轴23和环形曝气管路4的进气管路上均设置电动风量调节阀7，通过调节电动风量调节阀7的开度，可以调节两进气管路的风量；

发酵罐体1顶部设置热气出口，热气出口通过热回收管路12与热气输送管路连通，用以将发酵罐体1内的湿热空气传输给热气输送管路；

热气输送管路设置管道加热器8，管道加热器8与控制器14连接，管道加热器8采用现有技术，在此不再赘述；管道加热器8的入口侧还设置涡轮高压风机9，由涡轮高压风机9将空气输送给搅拌轴的中空管路和环形曝气管路；热气输送管路还通过新风口10与空气源连通，将罐体自身的湿热空气和新鲜空气混合后输送给罐体内部物料，为粪便发酵提供充足的氧气。

发酵罐体1内顶部设置喷淋补水系统13，喷淋补水系统13与水源连通，喷淋补水系统13设置电磁阀，电磁阀与控制器14连接。喷淋补水系统13为在罐体顶部设置喷淋管，喷淋管底部设置喷嘴，采用现有技术，在此不再赘述。

发酵罐体1内壁设置多个温湿度传感器11，温湿度传感器11与控制器14连接。控制器根据温湿度传感器采集罐体内温湿度数据，PLC控制器根据罐体内温湿度反馈信号实时调节热气输送管路新风与循环风比例、喷淋补水系统补水阀门开度、管道电加热器供热功率，以此实现快速调节发酵罐内温湿度的效果。

如图2所示，搅拌轴驱动系统6包括与搅拌轴23固定连接的棘轮15，棘轮15两侧均与棘爪16配合，两棘爪16固定于同一主动摆杆17，主动摆杆17两端部均与液压驱动油缸18铰接，液压驱动油缸18铰接于固定机架19；主动摆杆17两端的液压驱动油缸18分别位于主动摆杆17两侧，在主动摆杆17两侧为主动摆杆17提供动力使主动摆杆17摆动，进而带动棘轮转动。

发酵罐体1顶部还设置排废气管路5，排废气管路5与废气处理系统连接。

本公开的发酵罐的工作原理为：

不同含水率的有机粪便从罐顶进料口20进入发酵罐体1进行好氧发酵，发酵罐体1顶部发酵产生的湿热空气通过热回收管路12送入高压涡轮风机9，同时补充一部分新鲜空气，混合后的气体经管道加热器8调温后通过搅拌尺2曝气孔与环形曝气管路4的曝气管束22送入发酵罐体1内部，以此为粪便发酵提供充足的氧气、水分与合适的发酵温度环境。

根据温湿度传感器11采集发酵罐体1内温湿度，当温度过高，则控制器14控制降低管道加热器8加热功率或停止加热，温度过低则增大管道加热器8功率。当湿度过高，则增大新风量与排废气风量快速带走发酵罐体1内多余蒸汽与水分，当湿度低则开启喷淋补水系统13补充水分。

搅拌轴23由搅拌轴驱动系统6带动低速运转搅拌物料来维持罐内物料、温湿度与氧气分布均匀。物料快速发酵成有机肥后从罐底部出料口21移出。

本公开的发酵罐，利用有机粪便好氧发酵原理，通过热气输送管路与喷淋补水系统实现快速调节罐体温湿度，搅拌尺的设置可增大有机粪便与循环空气接触面积，使罐内维持最优的发酵环境，同时罐内热风循环利用可实现节省新鲜空气加热能耗。

采用上述发酵罐的具体发酵原理及过程为：

不同温湿度的粪便物料由发酵罐体1上部进料口20送入发酵罐体1进行发酵，经5-10天发酵后从发酵罐体1底部出料口21移出。罐体内温度维持在60-65℃范围内，罐体内最下层物料含水率在25％-35％范围内，中上层含水率在40％-65％范围内。以上温湿度为有机粪便好氧菌发酵最合适的温湿度。

热气输送管路为发酵罐体1提供发酵所需氧气与合适的温湿度要求。系统通过热回收管路12将罐体顶部热空气与水蒸气回收，混合定量的新鲜空气后进入高压涡轮风机9，经管道加热器8调节温度后再通过环形曝气管路4曝气管束22与搅拌尺2的曝气孔进入发酵罐与物料充分混合。

温湿度智能调节方式：根据温湿度传感器11采集罐内温湿度上传控制器14。控制器14接收到温湿度信号后，通过PLC控制热气输送管路的电动风量调节阀7、喷淋补水系统13中电磁阀的开关量调节湿度，当湿度过高则增加电动风量调节阀7开度来增大新风量与排废气风量，此时系统可快速带走罐内多余蒸汽与水分，当湿度低则开启喷淋补水系统13补充水分；系统通过PLC控制管道加热器8的加热功率来调节温度，当温度超过65℃则降低管道加热器8加热功率或停止加热为系统供低温风，温度低于60℃则增大管道加热器8加热功率为系统提供高温风。

发酵罐体内设置搅拌机构，通过液压驱动油缸18与棘轮机构(含棘轮15、棘爪16、主动摆杆17)推动搅拌轴23旋转，搅拌轴23带动搅拌尺2对物料进行搅拌，使物料与空气、水混合均匀。

罐内多余废气与水蒸气通过排废气管路5排出后送入废气处理系统净化排空。

本公开的发酵罐，能够智能调节罐内物料温湿度，且设备运行能耗低，可实现处理不同含水率、不同成分的有机粪便，可控制有机粪便达到最快发酵速率，并有效避免罐内因温湿度过高引起的好氧菌死亡现象，同时热风循环利用可有效降低新鲜空气加热能耗，是一种非常高效的有机粪便好氧发酵装置。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，包括发酵罐体，所述发酵罐体内中部设置竖向的搅拌轴，所述搅拌轴外周设置多个搅拌尺，搅拌轴和搅拌尺均设置中空管路，且搅拌轴和搅拌尺的中空管路连通，搅拌尺外侧设置多个曝气孔；所述发酵罐体内上部还设置环形曝气管路，环形曝气管路底部设置多个曝气管束，所述搅拌轴和环形曝气管路均通过进气管路与热气输送管路连通，所述发酵罐体顶部设置热气出口，热气出口通过热回收管路与热气输送管路连通，用以将发酵罐体内的湿热空气传输给热气输送管路。

2.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述热气输送管路设置管道加热器，管道加热器与控制器连接；所述管道加热器的入口侧还设置涡轮高压风机；所述发酵罐体内壁设置多个温湿度传感器，温湿度传感器与控制器连接。

3.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述热气输送管路还与空气源连通。

4.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，多个所述曝气管束沿发酵罐体内壁竖向设置，且曝气管束侧部设置多个曝气孔。

5.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，多个所述搅拌尺沿搅拌轴外周由上至下交错设置，且搅拌尺与搅拌轴相互垂直设置。

6.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述搅拌轴底部延伸至发酵罐体外部，且与搅拌轴驱动系统连接，由搅拌轴驱动系统带动搅拌轴转动。

7.如权利要求6所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述搅拌轴驱动系统包括与搅拌轴固定连接的棘轮，棘轮两侧均与棘爪配合，两棘爪固定于同一主动摆杆，主动摆杆两端部均与液压驱动油缸铰接，液压驱动油缸铰接于固定机架。

8.如权利要求7所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述主动摆杆两端的液压驱动油缸分别位于主动摆杆两侧。

9.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述发酵罐体内顶部设置喷淋补水系统，喷淋补水系统与水源连通，喷淋补水系统设置电磁阀，电磁阀与控制器连接。

10.如权利要求1所述的热循环粪便好氧发酵罐，其特征是，所述发酵罐体顶部还设置排废气管路，排废气管路与废气处理系统连接。

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