CN110981556B - 一种封闭式连续进出料发酵装置及发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及封闭式连续进出料发酵装置及发酵方法，属于资源环境技术领域。封闭式连续进出料发酵装置中床体为长方形内腔体结构，沿床体长度方向的两端分别为进料端与出料端，其进料端处设有进料系统，床体上端面设有可沿床体长度方向往复移动的翻抛系统，床体内腔体的底端设有加热系统及曝气系统；床体与外部废气处理系统相连；通过自动控制系统进行控制；床体与外部废气处理系统之间设有原料池。本发明将翻抛发酵过程中产生的废气，引入原料池进行吸收后，引出到废气处理系统。一方面可以给原料加温，减少后续堆肥需要的能量。另一方面，经原料吸收后，减少后续臭气的排放。减少废气处理系统的负荷，进一步的废气处理系统为湿式吸收净化系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种封闭式连续进出料发酵装置及发酵方法，属于资源环境技术领域。
背景技术
以禽畜粪便为原料进行好氧发酵的异位发酵床，具体地说利用发酵床使禽畜粪便进行好氧发酵，采用加热的方式使进料迅速升温，通过翻抛机使物料实现通风和移位，通过曝气系统进行供氧，物料在好氧微生物的作用下，将大分子有机物分解为小分子物质，在高温作用下，将致病细菌和病毒杀死，并在高温作用下实现水分蒸发，而产生有机肥。
现在对发酵床的研究方向主要集中在原位发酵床上，而针对异位发酵床的一研究相对少一些。授权公告号为CN207461103 U，发明名称为一种生猪养殖废弃物处理用微生物异位发酵床，提出了一种异位发酵床设备，但该设备为非连续进出料发酵设备，且未实现封闭。申请公布号为CN107867939 A，发明名称为一种畜禽粪污舍外发酵床通过设计填料形式，加入菌种后形成了该发明的发酵床，该发酵床需严格配制底部垫料，且无法连续进出料，未实现封闭，无法处理废气。申请公布号为CN107864888 A，发明名称为一种环保发酵床及其制备工艺的方案需要垫料，虽然设置了排风管，但未实现封闭，排出的风量会非常大，不能彻底排除废气。
发明内容
本发明针对上述不足提供了一种封闭式连续进出料发酵装置及发酵方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，包括床体，该床体为长方形内腔体结构，沿床体长度方向的两端分别为进料端与出料端，其进料端处设有进料系统，床体上端面设有可沿床体长度方向往复移动的翻抛系统，所述的床体内腔体的底端设有加热系统及曝气系统；所述的床体与外部废气处理系统相连；通过自动控制系统进行控制；所述的床体与外部废气处理系统之间设有原料池。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，所述的翻抛系统包括驱动系统和翻抛机；所述的床体的长方形内腔体的顶端设有发酵床顶盖，发酵床顶盖上开长槽；驱动系统置于发酵床体外，翻抛机上的翻抛旋转转耙置于发酵床体内，驱动系统驱动翻抛机转动并带动翻抛机沿床体长度方向往复移动；翻抛机与翻抛旋转转耙之间通过两根或多根翻抛连轴连接，并穿过发酵床的顶盖的长槽；翻抛旋转转耙上设有刀片；所述的床体的顶端沿宽度方向的两侧分别设有导轨。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，所述的曝气系统由曝气干管，曝气支管组成；所述的曝气干管由床体的外部接入至床体的内腔内；曝气干管沿内腔内壁布置，曝气干管上并联若干根曝气支管，若干根所述的曝气支管分别平行于床体内腔的底面及床体内腔的内壁布置，沿床体内腔内壁的曝气支管的顶端还设有曝气干管；曝气干管与曝气支管形成曝气回路；所述的曝气干管与曝气支管相互垂直设置。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，所述的翻抛机上设有用于移动的滚轮，滚轮置于导轨上由独立的驱动电机驱动运动；翻抛机上还设有用于驱动翻抛旋转转耙转动的驱动电机。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，所述的翻抛机上设有卷板电机，卷轴电机的驱动端设有卷轴；所述的翻抛机长槽由翻卷的软板进行封闭，该软板由卷板电机控制其卷轴对软板卷放；用于驱动系统与翻抛旋转转耙之间的连接轴移动。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，所述的床体的出料端的下方设有传送带。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置，所述的曝气干管及曝气支管上铺设覆盖层；该覆盖层由鹅卵石按级配组成。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置的发酵方法，步骤如下：
步骤一、进料系统向床体内填料，翻抛系统从进料端向出料端移动，其下端的刀片对填料进行翻抛；
步骤二、当翻抛系统对填料进行翻抛，其床体底部的曝气系统开始工作，进行曝气；加热系统开始工作，对填料进行升温；
步骤三、翻抛系统结束翻抛，填料由床体出料端出料。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置的发酵方法，所述步骤二中曝气系统的曝气量为0.15m3/min∙m3。
本发明所述的封闭式连续进出料发酵装置的发酵方法，其特征在于：所述步骤二翻抛系统中从出料口向进料口进行翻抛，翻抛次数与进料次数相等，翻抛系统进行至进料端回到出料口进行下一次翻抛。
有益效果
本发明提供的封闭式连续进出料发酵装置及发酵方法，实现物料的供氧和移动，实现连续进出料，采用曝气系统强化供氧，并在进料端进行加热，在不采用垫料的情况下，可使物料迅速升温发酵，极大地缩短了发酵周期，同时，物料在封闭的发酵床系统内部发酵，实现了减少热损失的同时，能够使废气全部收集处理，无废水废气排放或排放量极少，禽畜粪便发酵为有机肥，真正实现禽畜粪污“零排放”的目标。
本发明在床体两侧顶部设有引风管，将翻抛发酵过程中产生的废气，首先引入原料池进行吸收后，再引出到废气处理系统。一方面可以给原料加温，减少后续堆肥需要的能量。另一方面，经原料吸收后，减少后续臭气的排放。减少废气处理系统的负荷，进一步的废气处理系统为湿式吸收净化系统。
附图说明
图1是本发明的发酵床床体平面示意图；
图2是本发明的发酵床床体立体结构示意图；
图3是本发明的发酵床床体的侧结构示意图；
图4是本发明的发酵床床体的剖面结构示意图；
图5是本发明的发酵床的进料系统示意图；
图6是本发明的发酵床的翻抛系统纵剖面示意图；
图7是本发明的发酵床的爆气机构结构示意图；
图8是本发明的发酵床的翻抛装置结构示意图；
图9是本发明的发酵床的翻抛装置移动示意图；
图10是图8中A处的放大结构示意图；
图11是本发明的软板及顶盖结构示意图。
图中：1、进料口；2、料斗；3、料斗导轨；4、翻抛机导轨；5、翻抛机；6、出料口；7、传送带；8、曝气干管；9、曝气支管；10、加热系统；11、废气处理系统，12、翻抛机连轴；13、软板；14、发酵床顶盖；15、翻抛机移动电机；16、翻耙翻转电机；17、卷板电机； 18、出料；19、传送带轨道；20、卵石层；21、化学吸收器；22、喷淋塔；23、卷轴；24、翻抛机长槽；25、原料池。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
如图所示：封闭式连续进出料发酵床系统，包括长方体形的床体，床体沿长度方向分为进料加温区、翻抛发酵区和出料区三个部分。
封闭式连续进出料发酵床系统包括设置在地面上的床体，床体长度方向的一端为进料口1，进料口处设置进料系统，另一端为出料口6，出料口处设置出料系统，床体上部设置翻抛系统，靠近进料口的床体底部设置有加热系统10，床体底部表面设置曝气系统，床体顶部封闭；封闭式连续进出料发酵床系统还包括与床体分离式连接的废气处理系统11和自动控制系统，废气处理系统将床体内产生的废气引入到废气处理系统的喷淋净化室内，将废气中的氨气、硫化氢等异臭气体通过水的吸收后，废气得以净化，吸收饱和后，水可以作为液体肥料进行使用；自动控制系统与翻抛系统的翻抛机、进料系统的料斗、曝气系统的鼓风机、加热系统和废气处理系统电性连接。
自动控制系统为集成控制系统，可控制进料时间间隔和进料量、加热时间间隔和加热时间、翻抛机正反向翻抛行走、曝气鼓风机的启停、气体净化系统中引风机的启停。
进料系统包括料斗2，通过运输皮带将粪便输送至料斗内，料斗将粪便送入发酵床的进料口中，粪便由进料口落入床体内。
可以使料斗能在料斗导轨3上移动，料斗导轨数值设置，料斗移动至料斗导轨底部时，将作为发酵原料的禽畜粪便装入料斗内，装好后料斗沿着料斗导轨向上移动至料斗导轨顶端，然后翻转料斗，将发酵原料倒入进料口。料斗、料斗导轨以及料斗在料斗导轨上的移动均为现有技术。
出料系统包括设置在出料口上的翻板和设置在出料口下方的传送带7，自动控制系统定时进行翻板，从而定时出料。
如图1、图2、图4所示翻抛系统包括设置在床体宽度方向两侧的翻抛机导轨4，翻抛机5移动设置在翻抛机导轨上。翻抛机上具有一个旋转翻耙，旋转翻耙与两侧的翻抛机导轨垂直，旋转翻耙上设置有若干个刀片，旋转翻耙转动，带动若干个刀片旋转，对位于翻抛机下方的禽畜粪便实施翻拌、蓬松、移堆，翻抛机还包括驱动旋转翻耙在翻抛机导轨上移动的驱动机构，旋转翻耙与驱动机构通过翻抛机连轴12连接，由驱动机构带动旋转翻耙转动。
如图1，2，图8所示，发酵床体顶盖上高有两道或多道长槽，用于翻抛机上的连轴通过顶盖，此长槽部位采用可卷的软板进行密封，且为了增加密封效果，密封板做成下凸形。当翻抛机从一端向另一端移动时，可卷板电机带动移动方向前部的软板卷收以及后部方向的软板释放，从而达到动态密封的效果。
随着翻抛机在翻抛机导轨上前进和倒退，对床体上的禽畜粪便都可进行翻拌、蓬松、移堆，每天翻抛次数1-5次，根据季节和发酵情况确定翻抛次数，翻抛机整体结构合理、受力平衡、结实、性能安全可靠、操控和维修保养简单方便。不但实现了物料发酵后期的破碎功能，还提高了粉碎的效率，降低了成本，尤其适合采用微生物发酵方式生产生物有机肥。附件部分包括翻抛机提升装置和电缆绞盘。翻抛机导轨为钢轨。
如图7所示：曝气系统包括与两侧翻抛机导轨平行设置的四根曝气干管8，曝气干管之间设置有若干个曝气支管9，曝气支管和翻抛机导轨垂直。
曝气支管上的开孔位于管道下半部分45°角斜向下，按曝气量为0.15m3/min∙m3 粪便进行开孔，鼓风机设置于床体外部，与曝气干管相接，采用卵石将曝气管道覆盖住，作为粪便的承托层，同时，防止粪便堵塞曝气孔。
加热系统可采用电加热、空气能加热以及燃油燃气锅炉等加热方式，位于进料区床体底部，类似地暖加热方式。使进入床体的物料温度在1天内升温至60℃。
床体宽度为6m，高度为2m，长度为45m，每6个小时进料一次，每次进料10 m3，加热长度为2m，每天出料4次。
本发明的工作方法如下
粪便进入发酵床后，由翻抛机从进料口向出料口进行翻抛，每进料一次，翻抛一次，翻抛机行走至出料口时自动出料，翻抛机停止行走，然后反向向进料口行走。通过翻抛机，实现物料的供氧和移动，进而实现连续进出料功能。
在进料后，加热系统同时启动，在6个小时内将10m3物料由初始温度加热至60℃，加热功率据此计算。
翻抛物料的同时，进行曝气，曝气管道位于发酵床底部内表面，均匀布置，设两干曝气干管，支管道垂直于干管均匀布置于两干管之间，管道用卵石覆盖，曝气量按0.15m3/min∙m3粪便设置曝气量大小。
封闭系统采用开孔板的形式进行床体覆盖，支撑翻抛机的部位进行开孔，耙齿与机架之间空隙部位采用开孔钢板或塑料板覆盖，开孔部位采用卷轴+软板的形式进行覆盖，分别设在翻抛机架两侧，翻抛机行走时，一侧的卷轴将软板卷起，另一侧的卷轴将软板释放，使翻抛机支撑开孔部位得以封闭。
在床体两侧顶部设有引风管，将翻抛发酵过程中产生的废气，首先引入原料池进行吸收后，再引出到废气处理系统，废气处理系统为湿式吸收净化系统，一方面可以给原料加温，另一方面减少臭气的排放。
以上系统的运行均采用自动控制系统进行控制运行。
本发明根据现有发酵床设备无法实现封闭而造成二次污染及散热严重、不能连续进出料而导致处理效率低下、发酵周期过长、需添加辅料进行发酵等弊端进行改进，而提出的封闭式连续进出料发酵床系统。
本发明彻底地解决了养殖业带来的水、气、固的污染问题，由于粪便水分在发酵翻抛过程中逐渐蒸发，不产生废水，粪便高温好氧发酵后不但使大分子有机物分解为小分子有机物，还使粪便中的致病菌在高温下被杀死，发酵后的粪便成为无害的有机肥料，而发酵过程中产生的废气由于是封闭系统，可以几乎全部被收集处理，真正实现了养殖粪污资源化、减量化和无害化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种封闭式连续进出料发酵装置，其特征在于：包括床体，该床体为长方形内腔体结构，沿床体长度方向的两端分别为进料端与出料端，其进料端处设有进料系统，床体上端面设有可沿床体长度方向往复移动的翻抛系统，所述的床体内腔体的底端设有加热系统及曝气系统；所述的床体与外部废气处理系统相连；通过自动控制系统进行控制；所述的床体与外部废气处理系统之间设有原料池；
所述的翻抛系统包括驱动系统和翻抛机；所述的床体的长方形内腔体的顶端设有发酵床顶盖，发酵床顶盖上开翻抛机长槽；驱动系统置于发酵床体外，翻抛机上的翻抛旋转转耙置于发酵床体内，驱动系统驱动翻抛机转动并带动翻抛机沿床体长度方向往复移动；
驱动系统包括翻抛机移动电机、翻耙翻转电机、卷板电机；
所述的翻抛机与翻抛旋转转耙之间通过两根或多根翻抛连轴连接，并穿过发酵床的顶盖的翻抛机长槽；翻抛旋转转耙上设有刀片， 翻耙翻转电机用于驱动翻抛旋转转耙旋转；
所述的床体的顶端沿宽度方向的两侧分别设有导轨；
所述的翻抛机上设有用于移动的滚轮，滚轮置于导轨上由翻抛机移动电机驱动运动；
所述的翻抛机上设有卷板电机，卷板电机的驱动端设有卷轴；所述的翻抛机长槽由翻卷的软板进行封闭，该软板由卷板电机控制其卷轴对软板卷放；
翻抛机长槽采用卷轴与软板的形式进行覆盖，卷轴分别设在翻抛机架沿床体长度方向上的两侧，翻抛机行走时，一侧的卷轴将软板卷起，另一侧的卷轴将软板释放，使翻抛机长槽得以封闭。
2.根据权利要求1所述的封闭式连续进出料发酵装置，其特征在于：所述的曝气系统由曝气干管，曝气支管组成；所述的曝气干管由床体的外部接入至床体的内腔内；曝气干管沿内腔内壁布置，曝气干管上并联若干根曝气支管，若干根所述的曝气支管分别平行于床体内腔的底面及床体内腔的内壁布置，沿床体内腔内壁的曝气支管的顶端还设有曝气干管；曝气干管与曝气支管形成曝气回路；所述的曝气干管与曝气支管相互垂直设置。
3.根据权利要求1所述的封闭式连续进出料发酵装置，其特征在于：所述的床体的出料端的下方设有传送带。
4.根据权利要求2所述的封闭式连续进出料发酵装置，其特征在于：所述的曝气干管及曝气支管上铺设覆盖层，该覆盖层由鹅卵石按级配组成。
5.根据上述权利要求1至4任意一项所述的封闭式连续进出料发酵装置的发酵方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一、进料系统向床体内填料，翻抛系统从进料端向出料端移动，其下端的刀片对填料进行翻抛；
步骤二、当翻抛系统对填料进行翻抛，其床体底部的曝气系统开始工作，进行曝气；加热系统开始工作，对填料进行升温；
步骤三、翻抛系统结束翻抛，填料由床体出料端出料；
步骤四、翻抛系统提升，返回进料口，重复上述步骤。
6.根据上述权利要求5所述的封闭式连续进出料发酵装置的发酵方法，其特征在于：所述步骤二中曝气系统的曝气量为0.15m3/min∙m3。
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