CN111689665A - 胶囊式粪污厌氧干发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶囊式粪污厌氧干发酵装置，它包括破碎混料槽、容器支撑架、出料回流泵及回流管，所述柔性发酵囊设置在容器支撑架上，柔性发酵囊底部设有浪涌推流混料车，浪涌推流混料车上连接有驱动装置，所述浪涌推流混料车上设有支撑辊、车架及滚轮，支撑辊可转动地安装在车架顶部并撑在柔性发酵囊下方使柔性发酵囊底部发生形变；破碎混料槽及出料回流泵分置于柔性发酵囊两端，出料回流泵与破碎混料槽之间通过所述回流管连接。本发明得到的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，利用外置式浪涌推流混料车代替内置式桨叶搅拌装置，实现物料搅拌混合与搅拌装置的分离，简化设备构造，降低材质要求，且方便了日常维护。

Description

胶囊式粪污厌氧干发酵装置

技术领域

本发明涉及一种厌氧干发酵装置，特别是一种胶囊式粪污厌氧干发酵装置。

背景技术

根据发酵原料固体含量的不同，厌氧发酵主要分为湿式厌氧发酵和干式厌氧发酵。湿式厌氧发酵或湿发酵的固体含量一般在5％以下，物料呈液态，主要用于高浓度有机废水的处理。干式厌氧发酵装置内固体含量大于13％，物料呈固态或粥样，含水丰富，但没有或有少量自由流动水。

我国年产畜禽粪污约38 亿吨，40%以上未有效利用，严重威胁我国城乡环境。厌氧发酵是处理农业废弃物的重要技术路径，农业废弃物经过厌氧发酵处理后产生的发酵剩余物可用于生产有机肥料，同时产生的沼气燃烧后生成中性碳，是一种重要的清洁能源。

近年来，随着我国规模化养殖水平的提高，以畜禽粪便为主要原料的沼气工程的建设规模也随之增大。当前，全混式的湿法发酵工艺在我国大中型沼气工程中广泛应用。大量的实践表明，湿法发酵产生大量沼液，施用不当易造成二次污染。同时，使用农业废弃物为原料时，砂石、地膜、土块等杂质很容易对进料装置、搅拌装置等设备造成损坏，影响沼气工程的稳定运行。更关键问题是，我国规模化养殖场越来越多的采用干清粪工艺，这也导致养殖场所产生的粪便含固率增加，使用湿法发酵工艺需要消耗大量的水资源用于调节物料含水率，传统湿式发酵装置及配套搅拌设备无法适应高含固率粪污发酵，干式发酵内搅拌装置耗能大而且投资较高。近年来的研究与实践表明，干法厌氧发酵工艺具有更高的原料利用范围，发酵过程有机负荷高，工程占地少，更为重要的是沼液产生量少。同时，干法厌氧发酵所产生的剩余物含固率较高，经过好氧发酵稳定化处理后即可作为肥料施用于农田，但是传统干式发酵，由于物料的流动性较差，还常常具备腐蚀性，对发酵容器及设置在发酵容器内的搅拌装置的材质有较高要求，导致设备笨重、运输和维护困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种设备较轻、维护方便，对设备本身材质要求较低的胶囊式粪污厌氧干发酵装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，它包括破碎混料槽、容器支撑架、出料回流泵、回流管及柔性发酵囊，所述柔性发酵囊设置在容器支撑架上，所述柔性发酵囊底部设有浪涌推流混料车，所述浪涌推流混料车上连接有驱动装置，所述浪涌推流混料车上设有支撑辊、车架及滚轮，所述滚轮安装在车架底部并与容器支撑架滚动配合，所述支撑辊可转动地安装在车架顶部并撑在柔性发酵囊下方使柔性发酵囊底部发生形变；所述破碎混料槽及出料回流泵分置于柔性发酵囊两端，所述破碎混料槽与柔性发酵囊的底部通过进料管连接，在破碎混料槽内设有用于破碎进料的破碎搅拌装置，所述出料回流泵与柔性发酵囊底部通过出料管连接，出料回流泵与破碎混料槽之间通过所述回流管连接，所述浪涌推流混料车的高度为柔性发酵囊支撑在容器支撑架上后高度的1/4~2/3。

所述的柔性发酵囊，可以采用PVC、橡胶或涂覆防渗层的编织材料等具备耐腐蚀、耐日晒、高拉伸强度和耐磨损特性的柔性材料制作。

为了方便设备的安装使用，所述驱动装置为安装在车架上的内置电动机。

为了方便设备的维护使用，所述驱动装置包括卷扬机、与车架连接牵引绳以及用于调节牵引绳方向的滑轮，当使用本段所述的驱动装置时，通过牵引绳可以连接多台浪涌推流混料车，实现浪涌推流混料车的多组同时运行，满足大型设备的使用需要。

为稳定发酵囊内液位以及沼气输出压力，所述柔性发酵囊还连接有液位稳定槽，所述液位稳定槽的容积大于等于所述浪涌推流混料车的外廓体积。

为了提高发酵囊和推流混料车间的抗磨能力，延长发酵囊使用寿命，所述柔性发酵囊底部设有与支撑辊配合的耐磨层，所述支撑辊上包覆有用于减少支撑辊与柔性发酵囊之间摩擦阻力的减摩层；所述耐磨层材料可采用PVC、橡胶或聚四氟乙烯材料，通过粘接、缝合、焊接等方式固定；所述的减摩层可以采用涂装在支撑辊表面的聚四氟乙烯涂层、在支承辊表面衬塑或在支撑辊表面嵌装石墨块等形式。

为了方便对发酵后的废料进行处理，所述出料回流泵上连接有固液分离机，该设备用于分离产生沼气后的沼液及沼渣。

为了保证推流混料车的运动方向，所述容器支撑架上设有支撑轨及导向轨，所述滚轮与支撑轨滚动配合，在车架上设有导向轮，所述导向轮与导向轨配合。

为了提高冬季运行效率，所述容器支撑架上设有能够包覆柔性发酵囊的保温层。

本发明得到的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，利用外置式浪涌推流混料车代替内置式桨叶搅拌装置，实现物料搅拌混合与搅拌装置的分离，简化设备构造，降低材质要求，且方便了日常维护。

附图说明

图1是本发明胶囊式粪污厌氧干发酵装置实施例1的结构示意图；

图2是实施例1中浪涌推流混料车的结构示意图；

图3是本发明胶囊式粪污厌氧干发酵装置实施例2中柔性发酵囊底部有浪涌推流混料车时的截面图；

图4是实施例2的结构示意图；

图5是图4中A处的放大示意图；

图6是本发明胶囊式粪污厌氧干发酵装置实施例3的结构示意图；

图7是实施例3中浪涌推流混料车与容器支撑架的配合示意图；

图8是本发明胶囊式粪污厌氧干发酵装置实施例4的结构示意图；

图9是实施例4中柔性发酵囊底部没有浪涌推流混料车时的截面图。

图中：破碎混料槽1、柔性发酵囊2、浪涌推流混料车3、液位稳定槽4、出料回流泵5、固液分离机6、容器支撑架7、回流管8、内置电动机9、进料管10、出料管11、保温层12、耐磨层20、支撑辊30、车架31、滚轮32、减摩层33、导向轮34、牵引轴35、支撑轨70、导向轨71、卷扬机90、滑轮91、牵引绳92。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

本实施例描述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，如图1所示，它包括破碎混料槽1、容器支撑架7、出料回流泵5、回流管8及柔性发酵囊2，所述柔性发酵囊2设置在容器支撑架7上，所述柔性发酵囊2底部设有浪涌推流混料车3，所述浪涌推流混料车3上连接有驱动装置，如图2所示，所述浪涌推流混料车3上设有支撑辊30、车架31及滚轮32，所述滚轮32安装在车架31底部并与容器支撑架7滚动配合，所述支撑辊30可转动地安装在车架31顶部并撑在柔性发酵囊2下方使柔性发酵囊2底部发生形变；所述破碎混料槽1及出料回流泵5分置于柔性发酵囊2两端，所述破碎混料槽1与柔性发酵囊2的底部通过进料管10连接，在破碎混料槽1内设有用于破碎进料的破碎搅拌装置，所述的破碎搅拌装置包括设置在破碎混料槽1内的旋转刀片（图中未示出），所述出料回流泵5与柔性发酵囊2底部通过出料管11连接，出料回流泵5与破碎混料槽1之间通过所述回流管8连接，所述浪涌推流混料车3的高度为柔性发酵囊2支撑在容器支撑架7上后高度的1/4~2/3，在本实施例中，浪涌推流混料车3的高度设置为柔性发酵囊2支撑在容器支撑架7上后高度的1/3。

本实施例中，柔性发酵囊2材料采用PVC材料。

在实际工作过程中，本发酵装置的运转过程如下：

（1）利用提升机或铲车将粪污、秸秆或厨余垃圾等待发酵物料送入破碎混料槽1，在破碎混料槽1内，破碎搅拌装置将物料中体积较大的物块进行破碎，同时，出料回流泵5经回流管8向破碎混料槽1内输入部分已发酵物料，已发酵物料一般为待发酵物料进料量的100%-500%，在破碎搅拌装置的搅拌下，待发酵物料与已发酵物料混合均匀，实现厌氧发酵菌的接种；

（2）物料经由进料管10进入柔性发酵囊2内，此时驱动装置推动浪涌推流混料车3在柔性发酵囊2底部做往复运动，车架31上的支撑辊30如同擀面杖一样反复挤压柔性发酵囊2外层，抬高局部囊内液位形成液位差，使囊内的物料沿着浪涌推流混料车3前进方向形成浪涌，实现对柔性发酵囊2内部物料的搅拌混合，防止底部物料的沉积板结，依照发酵时装置所处环境、所使用物料的类型，控制物料在柔性发酵囊2内停留的时长，一般停留时间控制在15-30天，浪涌推流混料车3的行进速度可由驱动装置控制，一般控制在0.5-10米/分钟；

（3）在出料回流泵5启动时，可以同时利用浪涌推流混料车3向出料回流泵5所在的柔性发酵囊2一端推流，以辅助出料回流泵5转运物料；

（4）当柔性发酵囊2内部进行干式发酵时，囊内顶部积聚沼气，而物料则沉积在沼气下方，当沼气积聚后，可以通过另设与柔性发酵囊2顶部的集气管路排出，同时执行前述的第（1）步，继续向柔性发酵囊2内进料，同时排出囊内已经发酵完成的物料。

本实施例提供的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，利用外置式浪涌推流混料车3代替内置式桨叶搅拌装置，实现物料搅拌混合与搅拌装置的分离，简化设备构造，降低材质要求；同时，收集的沼气经过脱硫除水净化后，还可进入沼气发电机进行发电，沼气发电机的余热可以用于发酵囊沼液保温，提高冬季产沼能力。

实施例2：

本实施例描述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，如图3所示，除实施例1所述特征外，为了方便设备的安装使用，本实施例中的所述驱动装置为安装在车架31上的内置电动机9。

本实施例中，柔性发酵囊2材料采用PVC材料，所述浪涌推流混料车3的高度为柔性发酵囊2支撑在容器支撑架7上后高度的2/3。

为了提高发酵囊和推流混料车间的抗磨能力，延长发酵囊使用寿命，如图4、图5所示，所述柔性发酵囊2底部设有与支撑辊30配合的耐磨层20，所述支撑辊30上包覆有减摩层33；本实施例中，所述耐磨层20材料可同样采用PVC材料；所述的减摩层33是涂装在支撑辊30表面的聚四氟乙烯涂层。

为稳定发酵囊内液位以及沼气输出压力，如图4所示，所述柔性发酵囊2还连接有液位稳定槽4，所述液位稳定槽4的容积大于等于所述浪涌推流混料车3的外廓体积，本实施例中，所述液位稳定槽4与柔性发酵囊2通过出料管11的分支进行连接，应当理解的是，该方式仅是一种节省材料及管路排布空间的优选方式，液位稳定槽4当然可以使用其他管路单独连接在柔性发酵囊2上。

为了保证推流混料车的运动方向，如图3所示，所述容器支撑架7上设有支撑轨70及导向轨71，所述滚轮32与支撑轨70滚动配合，在车架31上设有导向轮34，所述导向轮34与导向轨71配合，在实际工作中，滚轮32及导向轮34分别沿着支撑轨70及导向轨71滚动。

本实施例中，所述内置电动机9与导向轮34传动连接，内置电动机驱动导向轮34沿导向轨71运动。

在实际工作过程当中，由于浪涌推流混料车3会挤压柔性发酵囊2，当浪涌推流混料车3高度较高时，其运动将引起柔性发酵囊2的容积发生明显的变化，从而导致沼气的输出压力变化，因此需要设置一液位稳定槽4，该液位稳定槽4被用于为柔性发酵囊2的容积变化提供缓冲空间。

本实施例提供的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，浪涌推流混料车3运转稳定，且沼气输出稳定。

实施例3：

本实施例描述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，如图6、图7所示，与实施例2不同在于，为了方便设备的维护使用，所述驱动装置包括卷扬机90、与车架31连接牵引绳92以及用于调节牵引绳92方向的滑轮91，本实施例中，所述车架31上设有牵引轴35，所述牵引轴35与牵引绳92连接固定。

本实施例中，柔性发酵囊2材料采用涂覆防渗层的编织材料，所述浪涌推流混料车3的高度为柔性发酵囊2支撑在容器支撑架7上后高度的1/2，所述耐磨层20材料可采用橡胶，缝合固定至柔性发酵囊2底部；所述的减摩层33为在支撑辊30表面的衬塑。

本实施例中，如图6所示，可在车架31两侧各安装一台卷扬机90，并通过牵引绳92与车架31连接，用以实现浪涌推流混料车3的往复运动，且可以理解的是，如图6中所示的卷扬机90、滑轮91的排布方式、数量均只是一种优选方案，根据场地不同，实施者完全可以采用其他方式安排滑轮91及卷扬机90的位置、数量。

为了方便对发酵后的废料进行处理，如图6所示，所述出料回流泵5上连接有固液分离机6，该设备用于分离产生沼气后的沼液及沼渣。

本实施例提供的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，采用外部牵引方式牵引混料车，对动力设备的维护方便，同时，能够对发酵后的沼液和沼渣进行分别回收、处理，其中沼渣可以作为有机肥的原料或可直接作为有机质肥，沼液可作为液肥还田或进入污水处理系统进行达标处理，以避免二次污染。

实施例4：

本实施例描述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，与实施例3不同在于，为了提高冬季运行效率，如图9所示，所述容器支撑架7上设有能够包覆柔性发酵囊2的保温层12，在图9中，所述的保温层12为吊挂在容器支撑架7上柔性材料，该保温层12从上方将柔性发酵囊2罩住，从而起到保温作用，而实际使用中，所述保温层12还可以采用直接固定在容器支撑架7上的隔热板等硬质材料。

此外，在本实施例中，如图8所示，柔性发酵囊2底部设有多台，如两台，并由牵引绳92相互连接的浪涌推流混料车3，其高度为柔性发酵囊2支撑在容器支撑架7上后高度的1/4。

本实施例中，柔性发酵囊2材料采用橡胶，所述耐磨层20材料可采用聚四氟乙烯，粘接固定至柔性发酵囊2底部；所述的减摩层33为在支撑辊30表面嵌装的石墨块。

本实施例中，通过设置保温层并设置多台浪涌推流混料车3，提高了设备的发酵效率。

Claims (8)

1.一种胶囊式粪污厌氧干发酵装置，它包括破碎混料槽（1）、容器支撑架（7）、出料回流泵（5）及回流管（8），其特征是所述胶囊式粪污厌氧干发酵装置还包括柔性发酵囊（2），所述柔性发酵囊（2）设置在容器支撑架（7）上，所述柔性发酵囊（2）底部设有浪涌推流混料车（3），所述浪涌推流混料车（3）上连接有驱动装置，所述浪涌推流混料车（3）上设有支撑辊（30）、车架（31）及滚轮（32），所述滚轮（32）安装在车架（31）底部并与容器支撑架（7）滚动配合，所述支撑辊（30）可转动地安装在车架（31）顶部并撑在柔性发酵囊（2）下方使柔性发酵囊（2）底部发生形变；所述破碎混料槽（1）及出料回流泵（5）分置于柔性发酵囊（2）两端，所述破碎混料槽（1）与柔性发酵囊（2）的底部通过进料管（10）连接，在破碎混料槽（1）内设有用于破碎进料的破碎搅拌装置，所述出料回流泵（5）与柔性发酵囊（2）底部通过出料管（11）连接，出料回流泵（5）与破碎混料槽（1）之间通过所述回流管（8）连接，所述浪涌推流混料车（3）的高度为柔性发酵囊（2）支撑在容器支撑架（7）上后高度的1/4~2/3。

2.根据权利要求1所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述驱动装置为安装在车架（31）上的内置电动机（9）。

3.根据权利要求1所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述驱动装置包括卷扬机（90）、与车架（31）连接的牵引绳（92）以及用于调节牵引绳（92）方向的滑轮（91）。

4.根据权利要求1或2或3所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述柔性发酵囊（2）还连接有液位稳定槽（4），所述液位稳定槽（4）的容积大于等于所述浪涌推流混料车（3）的外廓体积。

5.根据权利要求1或2或3所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述柔性发酵囊（2）底部设有与支撑辊（30）配合的耐磨层（20），所述支撑辊（30）上包覆有减摩层（33）。

6.根据权利要求1或2或3所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述出料回流泵（5）上连接有固液分离机（6）。

7.根据权利要求1或2或3所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述容器支撑架（70）上设有支撑轨（70）及导向轨（71），所述滚轮（32）与支撑轨（70）滚动配合，在车架（31）上设有导向轮（34），所述导向轮（34）与导向轨（71）配合。

8.根据权利要求1或2或3所述的胶囊式粪污厌氧干发酵装置，其特征是所述容器支撑架（7）上设有能够包覆柔性发酵囊（2）的保温层（12）。

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