CN111454086A - 一种导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导轨车式厌氧‑好氧联合发酵堆肥装置，包括储液罐、密封的箱式壳体以及位于所述箱式壳体内的厌氧发酵装置和好氧发酵装置；所述箱式壳体内设有移动发酵槽，所述移动发酵槽具有位于厌氧发酵装置、好氧发酵装置内的第一、第二工作状态；所述厌氧发酵装置密封设置，其底部设有第一储液槽，其内侧顶部设有喷淋头；所述好氧发酵装置上设有臭气出气管以及从箱式壳体外延伸至好氧发酵装置的进气管，其底部设有第二储液槽；所述第一、第二储液槽的出液口与储液罐的进液口连接，所述储液罐的出液口与喷淋头连接。本发明适用于高效清洁堆肥处理和多元废弃物全组分高效利用，尤其适合县域或者村域范围为主的多元废弃物综合利用。

Description

一种导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置
技术领域
本发明涉及一种导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，属于农业机械技术领域。
背景技术
厌氧发酵是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体的过程。厌氧发酵完成后，大量的产物沼液、沼渣需要合理处理和利用，防止污染环境和资源浪费。
堆肥是一种清洁高效处理沼液和沼渣的方式，其利用依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。在堆肥化过程中，有机碳被微生物呼吸代谢因而降低碳氮比，所产生的热可使堆肥温度达到70℃以上，能杀灭病菌、虫卵及杂草种子。好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物对有机废弃物进行氧化、分解、吸收和转化的过程。影响堆肥发酵的因素很多，但堆肥的水分（水）、通透性（气）和温度（温）是其中的关键控制因素，通常把水、气、温称为堆肥三要素，三者相互影响，互为关联。
目前，以村域或者县域范围的多元废弃物（主要有作物秸秆、蔬菜秸秆、易腐垃圾、畜禽粪便、厕所粪污等，还有部分添加了菌菇渣、中草药渣等有机质）种类复杂、性状多样，首先，现有的厌氧装置和堆肥装置由于装置结构和工艺要求，通常只能处理其中部分的废弃物；其次，单一厌氧发酵方式会产生大量的沼液和沼渣，需要二次处理，单一好氧堆肥方式发酵周期长、腐熟程度较差、易产生渗滤液污染环境等。因此，将两者联合，采取先厌氧发酵后好氧堆肥的方式，不仅可以厌氧发酵可将有机质大分子转变成小分子，利于后续堆肥发酵、提高产物肥效；而且，厌氧发酵可以大大降低多元废弃物中渗滤液的COD值，在本装置中还可实现渗滤液的循环使用；另外，在通过厌氧发酵后进行好氧堆肥处理，需要将物料从厌氧发酵装置转移到好氧发酵装置，不但费时费力，造成了不必要的污染，而且降低了生产效率。
发明内容
本发明要解决技术问题是：提供一种高效地进行多元废弃物高效清洁资源化利用的装置。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，包括储液罐、密封的箱式壳体以及位于所述箱式壳体内的厌氧发酵装置和好氧发酵装置；
所述箱式壳体的底部内侧设有水平的第一导轨，所述第一导轨从厌氧发酵装置延伸至好氧发酵装置；
所述箱式壳体内设有顶部开口的移动发酵槽，所述移动发酵槽的底部设有与第一导轨相配合的滚轮，所述移动发酵槽通过电机驱动从而使所述移动发酵槽具有位于厌氧发酵装置内的第一工作状态以及位于好氧发酵装置内的第二工作状态，所述移动发酵槽的底部设有排水口；
所述厌氧发酵装置密封设置并设有伸出至箱式壳体外的沼气出气管；所述厌氧发酵装置的底部设有第一储液槽，其内侧顶部设有喷淋头，所述厌氧发酵装置靠近好氧发酵装置的一侧设有第一密封门，所述箱式壳体上远离厌氧发酵装置的一侧设有第二密封门；
所述好氧发酵装置的底部设有第二储液槽，所述箱式壳体上设有臭气出气管以及从箱式壳体外延伸至好氧发酵装置的进气管；所述第一储液槽、第二储液槽的出液口与储液罐的进液口连接，所述储液罐的出液口与喷淋头连接。
本发明在处理多元废弃物时，工艺流程如下：首先，打开第二密封门，将移动发酵槽移动至好氧发酵装置中，然后将多元废弃物作为原料置入移动发酵槽内，关闭第二密封门后将移动发酵槽移动至厌氧发酵装置内（处于第一工作状态）进行厌氧发酵，通过厌氧发酵不仅可大幅度降低粪污类有机废水的COD值（10000-20000降至1000-2000），还可破坏作物秸秆类的蜡质层表面结构，利于后续纤维素、半纤维素和木质素的高效降解，还可将有机质大分子转化成小分子，利于后续好氧堆肥降解，还有附加产物沼气的收获。随后，将移动发酵槽移动至好氧发酵装置内（处于第二工作状态）进行好氧堆肥，制成有机肥后出料，实现原料的全组分利用。
本发明通过将厌氧发酵装置和好氧发酵装置放置在同一个密封壳体内，将原料放置在一个通过移动发酵槽内，通过导轨带动移动发酵槽在厌氧发酵装置内进行厌氧发酵、在好氧发酵装置内进行好氧发酵，工作人员可根据工艺需要在壳体外部实现全程操作和运行，不但提升了工作人员的工作环境，也防止了污染外部环境。另外，由于在将厌氧发酵切换为好氧发酵时，只要将移动发酵槽进行整体移动即可完成，不需要将物料单独进行转移，提高了工作效率。
本发明适用于多元废弃物（作物秸秆、蔬菜秸秆、菌菇渣、中草药渣、易腐垃圾、畜禽粪便、厕所粪污等）资源化处理和全组分高效利用，尤其适合县域或者村域范围为主的多元废弃物处理。本发明的其他有益效果可参见具体实施方式部分。
由于进料时，物料在移动发酵槽内堆积不规则，为了保证物料在移动发酵槽内的均匀堆放，上述技术方案的进一步改进是：所述箱式壳体的顶部内侧设有第二导轨，所述第二导轨位于好氧发酵装置的正上方，所述第二导轨设有至少一个可沿第二导轨移动的耙式整料器；所述耙式整料器包括支架、液压缸和挤压板，所述支架由安装在箱式壳体上的传动机构驱动沿第二导轨移动，所述支架的顶部设有与第二导轨相配合的导槽，所述液压缸的缸体与支架固接，所述液压缸的活塞杆与挤压板固接，所述挤压板水平设置并设有向下延伸的耙状整料板，所述耙状整料板的横截面为V形。
上述技术方案的再进一步改进是：所述挤压板上安装有斜向下延伸的螺旋翻抛器，所述螺旋翻抛器由平行设置的成对搅龙构成，所述搅龙与竖直方向之间的夹角为20-30度。
耙式整料器可在移动发酵槽内移动，除了能够使物料在移动发酵槽内均匀堆放外，还具有以下效果：1）原料调质中的搅拌功能。制肥中，为调整原料碳氮比、酸碱度、 含水量等，必须添加一些辅料。按比例粗略堆置在一起的主要原料与各种辅料，可依靠耙式整料器中的螺旋翻抛器做搅拌作业，均匀混合，达到调质的目的。
2）调解原料堆的温度。耙式整料器作业中，原料团粒与空气充分接触、混合，料堆中可涵养大量新鲜空气，有助于好氧微生物活跃产生发酵热，堆温升高；当温度高了，新鲜空气的补充可使堆温降下来。形成中温-高温-中温-高温交替的状态，各种有益微生物菌在其适应的温度段快速成长繁殖。
3）改善原料堆的通透性。耙式整料器能把物料处理成小的团块，使质地粘稠、密实的原料堆变得蓬松、富有弹性，形成适宜的孔隙度。
4）调整原料堆的水分。原料发酵适宜的含水量在55%上下，成品有机肥水分标准在20%以下。发酵中，生化反应会生成新的水分，微生物对原料的消耗也会使水失去载体而游离出来。因此，随制肥进程及时缩减水分，除了靠热传导形成的蒸发，耙式整料器翻动原料会形成强制性水蒸气散发。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例中移动发酵槽的侧视示意图。
图3是本发明实施例中移动发酵槽的底板的示意图。
图4是耙式整料器的左视图。
图5是耙式整料器的主视图。
图6是耙式整料器的俯视图。
图7是耙式整料器的行走传动示意图。
附图标记：1-沼气储存罐，2-超声波流量计，3-沼气出气管，4-臭气储气罐，5-低温等离子废气净化装置，6-控制器，7-好氧发酵装置，8-氧气浓度传感器，9-温湿度传感器，10-第一密封门，11-第二导轨，12-耙式整料器，13-电机，14-限位器，15-第二密封门，16-排水口，17-第二储液槽，18-移动发酵槽，19-滚轮，20-第一导轨，23-电机，24-臭气出气管，27-喷淋头，28-进气管，29-厌氧发酵装置，30-第一储液槽，31-过滤器，32-防爆风机，33-氧气罐，34-污水离心泵，35-储液罐，36-循环泵，37-不锈钢网，38-侧板，39-侧部进气口，40-侧部集气腔，41-侧部集气板，42-底部进气口，43-底部集气板，45-底部集气腔，46-底板，48-滚珠，49-导槽，50-支架，51-连接件，52-联轴器，53-液压马达，54-螺旋翻抛器，55-挤压板，56-耙状整料板，57-液压缸，58-换向阀，59-传动轮，60-传动链，90-箱式壳体。
具体实施方式
实施例
本实施例的导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，如图1所示，包括储液罐35、密封的箱式壳体90以及位于箱式壳体90内的厌氧发酵装置29和好氧发酵装置7。
箱式壳体90的底部内侧设有水平的第一导轨20，第一导轨20从厌氧发酵装置29延伸至好氧发酵装置7。
箱式壳体90内设有顶部开口的移动发酵槽18，移动发酵槽18的底部设有与第一导轨20相配合的滚轮19，移动发酵槽18通过电机23驱动从而使移动发酵槽18具有位于厌氧发酵装置29内的第一工作状态以及位于好氧发酵装置7内的第二工作状态，移动发酵槽18的底部设有排水口16。
厌氧发酵装置29密封设置并设有伸出至箱式壳体90外的沼气出气管3，优选的，沼气出气管3与沼气储存罐1连接，沼气出气管3上设有超声波流量计2，用于计量产出的沼气量。
厌氧发酵装置29的底部设有第一储液槽30（用于储存厌氧发酵装置29的渗滤液），厌氧发酵装置29的内侧顶部设有喷淋头27，厌氧发酵装置29靠近好氧发酵装置7的一侧设有第一密封门10，箱式壳体90上远离厌氧发酵装置29的一侧设有第二密封门15。第一密封门10、第二密封门15均通过液压控制启闭。
好氧发酵装置7的底部设有第二储液槽17（用于储存好氧发酵装置7的渗滤液），箱式壳体90上设有臭气出气管24以及从箱式壳体90外延伸至好氧发酵装置7的进气管28，进气管28的进气口通过防爆风机32与环境空气或氧气罐33连接，进气管28的出气口朝向移动发酵槽18。臭气出气管24与臭气储气罐4连接，防止污染环境。当然也可以在臭气出气管24的管路上设置低温等离子废气净化装置5，因整套装备全密封，臭气集中处理达标后排放，这样不会存在有害气体泄露。
第一储液槽30、第二储液槽17的出液口通过污水离心泵34与储液罐35的进液口连接，储液罐35的出液口通过循环泵36与喷淋头27连接。第一储液槽30、第二储液槽17的出液口处均设有过滤器31，防止循环泵36与喷淋头27堵塞。
本实施例在使用时，混合多元物料经过粉碎机粉碎后，在粉碎机出口处采用一段软管与移动发酵槽的接口（本实施例优选将接口设置在第一密封门10上）相连接，并通过风机进行进料。为了方便操作，该软管两端为磁性接口，第一密封门10上的接口为磁力连接式进料口，方便进料时的快速拆装，可实现进料的机械化操作。
由于风机进料时，物料的不规则堆积，因此本实施例作以下改进：在移动发酵槽上方安装有升降式的耙式整料器，在槽内行走保证物料在槽内的均匀堆放，具体如下：
如图1所示，箱式壳体90的顶部内侧设有第二导轨11，第二导轨11沿好氧发酵装置的长度方向延伸，第二导轨11上设有至少一个可沿第二导轨11移动的耙式整料器12，耙式整料器12通过电机13驱动，并通过限位器14限制移动距离。
如图4-7所示，耙式整料器12包括支架50、液压缸57和挤压板55，支架50通过连接件51与传动链60固接，传动轮59驱动传动链60（传动轮59和传动链60构成的传动机构安装在箱式壳体90上）。支架50的顶部设有与第二导轨11相配合的导槽49，导槽49内设有滚珠48。液压缸57的缸体与支架50固接，液压缸57的活塞杆与挤压板55固接，挤压板55水平设置并设有向下延伸的耙状整料板56（其底部设有耙齿），耙状整料板56的横截面为V形。
在进料时，如物料发生不规则堆积时，可通过移动及升降耙式整料器12，通过耙状整料板56将物料整理平整。而且在厌氧干发酵完成后，开始进行好氧堆肥时，可通过降低耙式整料器12的高度，利用挤压板55挤压物料中的水分，除去湿基质中的水分，实现堆肥前预处理功能。
为了进一步提高好氧堆肥的效果，本实施例进一步改进如下：如图5所示，挤压板55上安装有斜向下的螺旋翻抛器54，螺旋翻抛器54由平行设置的成对搅龙（搅龙通过联轴器52安装在支架上，并通过液压马达53驱动旋转）构成，搅龙与竖直方向之间的夹角为20-30度，所述搅龙与耙状整料板保持一定距离20-30cm，成对搅龙旋转方向分别为顺时针和逆时针方向。螺旋翻抛器54为现有技术，通常设置在堆肥装置的底部，并向上翻抛物料，可参考相关文献，不再赘述。本发明创造性的将螺旋翻抛器54从上向下倾斜设置，在耙式整料器12的带动下，可以上下左右移动，并能够翻抛物料，可以使新鲜空气或氧气与物料充分接触，不仅为好氧微生物的生长繁殖和代谢活动提供氧气，还可在温度较高条件下通风进一步除去湿基质中的水分，这也是申请人对现有技术作出的贡献。
好氧堆肥过程，分为一次发酵阶段和二次陈化阶段。一次发酵周期一般15-20天，翻抛每天1次，通风速率0.05-0.1m3·min-1·kg-1; 一次发酵周期一般15-20天，翻抛每天1次，通风速率0.1-0.2m3·min-1·kg-1。
本实施例还可以作如下改进：
1）如图2所示，移动发酵槽18的底板46和侧板38上均设有若干通气孔；移动发酵槽18相对的两个侧板38上分别固接有向外突出并包围该侧板38上所有通气孔的侧部集气板41，侧板38与对应的侧部集气板41之间形成侧部集气腔40，侧部集气腔40上设有与进气管28的出口连接的侧部进气口39。移动发酵槽18相对的另外两个侧板也可以如上设置，本实施例直接采用不锈钢网37替代这两个侧板。
移动发酵槽18的底板46上固接有向下突出并包围底板46上所有通气孔的底部集气板43，底板46与底部集气板43之间形成底部集气腔45，底部集气腔45上设有与进气管28的出口连接的底部进气口42，排水口16设置在底部集气腔45的最下端。
在好氧堆肥阶段，移动发酵槽侧方和底部的通气孔作为气体导流分布器，根据槽内氧气浓度的不同，可选择通过新鲜空气和氧气储罐补充发酵过程中的氧源，新鲜空气或氧气与物料充分接触，不仅为好氧微生物的生长繁殖和代谢活动提供氧气，还可在温度较高条件下通风可以除去湿基质中的水分，空气被堆肥基质加热后，蒸发掉部分水分，使堆肥物料得到干化。
2）如图3所示，移动发酵槽的侧板38的所有通气孔中周边部分的通气孔小，中间部分的通气孔大，使得在使用过程中气体能够均匀地透过该侧板38。同样地，底板46也可如此设置，以保证气体能够均匀地透过底板46。
在厌氧发酵阶段，移动发酵槽侧方和底部的通气孔作为气体导流分布器，通过防爆风机将发酵槽周边气体抽出，然后通过顶部喷淋头释放回厌氧发酵装置内，实现库内气体的循环搅动，促进渗滤液在高密度物料中的均匀分布和微生物接种，大大提高物料降解率和产气率。
3）如图1所示，箱式壳体90内设有氧气浓度传感器8和温湿度传感器9，氧气浓度传感器8设置在好氧发酵装置7内，温湿度传感器9设置在好氧发酵装置7和厌氧发酵装置29内，氧气浓度传感器8和温湿度传感器9均与控制器6连接。
本实施例的堆肥装置相对于现有技术，具有以下优点：
1）原料适应性广，可实现农村多元废弃物（作物秸秆、蔬菜秸秆、菌菇渣、中草药渣、畜禽粪便、厕所粪污、易腐垃圾等）的综合处理。其中，秸秆类、菌菇渣、中草药渣仅需简单粉碎处理；畜禽粪便、厕所粪污类可通过污水泵进入发酵系统；易腐垃圾可直接进料。
2）整个联合处理工艺流程中，农村多元废弃物进料，最终可获得产物有机肥和沼气，无其他气、固、液体产物排出，过程清洁高效。气体：整套装备全密封，臭气集中处理达标后排放，无有害气体泄露；液体：厌氧发酵和好氧堆肥过程中的渗滤液，可实现内部循环使用，无二次污染，绿色环保；固体：整套工艺流程最终产物为有机肥，出料后可直接施用于大田农作物、果树、设施蔬菜等。
3）工艺流程智能化控制：整套装置可根据内置探头和控制系统，工作人员可在外部实现全程操作和运行。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，其特征在于：包括储液罐、密封的箱式壳体以及位于所述箱式壳体内的厌氧发酵装置和好氧发酵装置；
所述箱式壳体的底部内侧设有水平的第一导轨，所述第一导轨从厌氧发酵装置延伸至好氧发酵装置；所述箱式壳体内设有顶部开口的移动发酵槽，所述移动发酵槽的底部设有与第一导轨相配合的滚轮，所述移动发酵槽通过电机驱动从而使所述移动发酵槽具有位于厌氧发酵装置内的第一工作状态以及位于好氧发酵装置内的第二工作状态，所述移动发酵槽的底部设有排水口；
所述厌氧发酵装置密封设置并设有伸出至箱式壳体外的沼气出气管；所述厌氧发酵装置的底部设有第一储液槽，其内侧顶部设有喷淋头，所述厌氧发酵装置靠近好氧发酵装置的一侧设有第一密封门，所述箱式壳体上远离厌氧发酵装置的一侧设有第二密封门；
所述好氧发酵装置的底部设有第二储液槽，所述箱式壳体上设有臭气出气管以及从箱式壳体外延伸至好氧发酵装置的进气管；所述第一储液槽、第二储液槽的出液口与储液罐的进液口连接，所述储液罐的出液口与喷淋头连接。
2.根据权利要求1所述的导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，其特征在于：所述箱式壳体的顶部内侧设有第二导轨，所述第二导轨沿好氧发酵装置的长度方向延伸，所述第二导轨设有至少一个可沿第二导轨移动的耙式整料器；
所述耙式整料器包括支架、液压缸和挤压板，所述支架由安装在箱式壳体上的传动机构驱动沿第二导轨移动，所述支架的顶部设有与第二导轨相配合的导槽，所述液压缸的缸体与支架固接，所述液压缸的活塞杆与挤压板固接，所述挤压板水平设置并设有向下延伸的耙状整料板，所述耙状整料板的横截面为V形。
3.根据权利要求2所述的导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，其特征在于：所述挤压板上安装有斜向下延伸的螺旋翻抛器，所述螺旋翻抛器由平行设置的成对搅龙构成，所述搅龙与竖直方向之间的夹角为20-30度。
4.根据权利要求1所述的导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，其特征在于：所述移动发酵槽的底板和侧板上均设有若干通气孔；
所述移动发酵槽相对的两个侧板上分别固接有向外突出并包围该侧板上所有通气孔的侧部集气板，所述侧板与对应的侧部集气板之间形成侧部集气腔，所述侧部集气腔上设有与进气管的出口连接的侧部进气口；
所述移动发酵槽的底板上固接有向下突出并包围底板上所有通气孔的底部集气板，所述底板与底部集气板之间形成底部集气腔，所述底部集气腔上设有与进气管的出口连接的底部进气口，所述排水口设置在底部集气腔的最下端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，其特征在于：所述箱式壳体内设有氧气浓度传感器和温湿度传感器。
6.根据权利要求4所述的导轨车式厌氧-好氧联合发酵堆肥装置，其特征在于：所述移动发酵槽的底板或侧板上的所有通气孔中周边部分的通气孔小，中间部分的通气孔大。
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