CN112341257A - 地槽覆膜式连续发酵装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地槽覆膜式连续发酵装置及方法。发酵装置包括挖设于地面以下的发酵池,发酵池的上方通过骨架支撑依次覆盖有内保湿层及外保温层;发酵池内底部铺设有曝气管线;发酵池的前段为进料区,进料区设置有进料输送机构,进料输送机构连接进料仓,进料仓设置有喷淋机构;发酵池的尾段为出料区,出料区设置有集料输送机构,集料输送机构连接集料仓;发酵池的前段与尾段之间区域为发酵区,发酵区设置有双推进螺旋及温度传感器。本发明可以有效保证冬季高纬度地区有机物料的正常发酵作业,同时将有机物料的投入和发酵完成的出料实现连续化自动生产,相对传统槽式发酵节约时间20%和节约用地面积15%左右。
Description
技术领域
本发明属于发酵工艺技术领域,具体涉及一种地槽覆膜式连续发酵装置及方法。
背景技术
好氧堆肥是在通气条件好,氧气充足的条件下,好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解的过程。好氧微生物通过自身的生命活动,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,同时释放出可供微生物生长活动所需的能量,而另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁殖,产生出更多生物体。通常,好氧堆肥的堆温较高,一般宜在55-60℃时较好,所以好氧堆肥也称高温堆肥。
堆肥工艺流程主要包括如下工序:前处理~主发酵(一次发酵)~后发酵(二次发酵)~后处理~贮存。其中,原料的发酵阶段:我国大都采用一次发酵方式,周期长达30天,采用二次发酵方式,周期一般用20天。一次发酵是好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程,具体从发酵开始,经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程,一般需要10—12天,高温阶段持续时间较长。二次发酵指物料经过一次发酵后,还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在,需将其送到后发酵室,堆成1—2米高的堆垛进行二次发酵并腐熟。当温度稳定在40℃左右时即达腐熟,一般需20—30天。
目前常用的堆肥发酵装置通常为加工制作的密闭结构的发酵槽,现有的无论是何种结构的发酵槽,都存在如下技术问题:(1)由于槽体本身易散热及周围环境原因,都存在高纬度地区因为冬季气温低而无法正常进行有机物料有氧发酵的问题;(2)槽体为需要加工制作的外壳体,通常需要占用较大的用地面积;(3)传统的发酵槽无法实现投料与出料的连续式生产,每批次发酵完后需要清仓,不仅生产效率低,而且无法保持发酵槽内的基础温度;(4)发酵产生的气体不易集中处理,容易对周围环境产生影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够保证冬季高纬度地区有机物料的正常发酵且实现连续化生产、减少清仓的时间、能很好的保持发酵基础温度的地槽覆膜式连续发酵装置及方法。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:地槽覆膜式连续发酵装置,包括挖设于地面以下的发酵池,所述发酵池的上方通过骨架支撑依次覆盖有内保湿层及外保温层,所述发酵池通过内保湿层及外保温层形成密闭的发酵空间;所述发酵池内底部铺设有曝气管线,所述曝气管线连接曝气机;
所述发酵池的前段为进料区,所述进料区设置有进料输送机构,所述进料输送机构连接进料仓,所述进料仓位于发酵空间的外部,所述进料仓设置有用于喷淋液体发酵剂的喷淋机构;
所述发酵池的尾段为出料区,所述出料区设置有集料输送机构,所述集料输送机构连接集料仓,所述集料仓位于发酵空间的外部;
所述发酵池的前段与尾段之间区域为发酵区,所述发酵区设置有双推进螺旋及温度传感器,所述双推进螺旋的每根推进螺旋分别连接有驱动机构,所述驱动机构安装于发酵池相邻的设备池内。
作为优选的技术方案,所述发酵池的外侧四周及底部围筑有隔热腔室。
作为优选的技术方案,所述推进螺旋包括空心轴及螺旋推进叶片,所述空心轴上沿轴向分布有若干气孔,所述空心轴的端部设置有进气管,所述进气管连接所述曝气管线。
作为优选的技术方案,所述内保湿层为PE无滴膜。
作为优选的技术方案,所述外保温层为大棚保温被。
作为优选的技术方案,所述发酵池的尾段还安装有废气收集装置。
本发明还提供了采用以上所述的地槽覆膜式连续发酵装置发酵有机物料的方法,包括如下步骤:
步骤一、待发酵物料按照合适的碳氮比混合,水分控制在55~65%,加入进料仓,进行搅拌和喷淋发酵剂,混合完成后的物料通过进料输送机构输送到发酵池的前段进料区;
步骤二、随着发酵池进料区内物料的不断进入,双推进螺旋按照一定的频率启动,双推进螺旋既可用于物料的推进、也兼顾翻堆的作用;当发酵区内发酵温度上升到60摄氏度以上时,双推进螺旋转动,物料随之向前移动,同时曝气机工作,既能保证空气的进入,带入足够的氧气使物料中氧气含量升高,让发酵持续进行,又能及时将产生的热量和水分带出;
步骤三、发酵池中物料持续推进,物料在发酵池中发酵8~12天,发酵物料的持续升温结束,进入温度稳定阶段;发酵成熟的物料被推进至出料区,出料区内物料通过集料输送机构输送至集料仓;
步骤四、待发酵物料持续加入发酵池的进料区,发酵成熟的物料持续不断从出料区产出,当发酵一次完成后,发酵池中的温度相对稳定,有利于发酵的持续进行。
作为优选,步骤一中,待发酵物料按照碳氮比为20~35:1混合。
作为优选,步骤一中,发酵剂按照每吨原料喷淋1~1.5Kg。
作为优选,步骤三中,当有氧发酵进入持续升温阶段后,通气和翻动的时间频率控制在每天3~4次。
由于采用了上述技术方案,本发明具有以下有益效果:
(1)通过在地下部分进行挖槽、地上部分进行双层覆膜,可以有效提高发酵空间自然温度,有效保证冬季高纬度地区有机物料的正常发酵作业。
(2)双推进螺旋既可用于物料的推进、也兼顾翻堆的作用,双推进螺旋配合进料输送机构和集料输送机构将有机物料的投入和发酵完成的出料实现连续化自动生产,大大节约人工成本,提高单位面积的生产效率,相对传统槽式发酵节约时间20%和节约用地面积15%左右。螺旋推进式连续化生产不仅可以减少清仓的时间,并且能很好的保持发酵池内的基础温度,从而节约时间和用地。
(3)覆膜发酵可以很好的收集发酵产生的气体,解决发酵产生的气体收集的问题,便于对产生的气体集中处理,减少对周围环境的影响。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:
图1是本发明实施例发酵池的俯视结构示意图;
图2是本发明实施例的结构示意图;
图3是连续发酵物料时的物料走向示意图。
图中:10-发酵池;11-隔热腔室;12-进料区;13-发酵区;14-出料区;15-设备池;21-拱形骨架;22-内保湿层;23-外保温层;24-发酵空间;31-曝气管线;32-进气管;41-进料输送机构;42-进料仓;43-喷淋机构;51-集料输送机构;52-集料仓;61-推进螺旋;611-空心轴;612-螺旋推进叶片;613-气孔;62-驱动机构;70-废气收集装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,进一步阐述本发明。在下面的详细描述中,只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑,本领域的普通技术人员可以认识到,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,附图和描述在本质上是说明性的,而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1和图2所示,地槽覆膜式连续发酵装置,包括挖设于地面以下的发酵池10,发酵池10在地面以下深度为1.5米,宽度为5米,长度为50米;所述发酵池10的上方通过拱形骨架21支撑依次覆盖有内保湿层22及外保温层23,所述内保湿层22优选采用PE无滴膜,所述外保温层23优选采用大棚保温被,所述发酵池10通过内保湿层22及外保温层23形成密闭的发酵空间24;所述发酵池10内底部铺设有曝气管线31,所述曝气管线31连接曝气机(图中未示出);所述发酵池10的外侧四周及底部围筑有隔热腔室11;通过在地下部分进行挖槽并围筑隔热腔室11、地上部分进行双层覆膜,可以有效提高发酵空间24内自然温度,有效保证冬季高纬度地区有机物料的正常发酵作业。
参考图1,所述发酵池10的前段为进料区12,所述进料区12设置有进料输送机构41,所述进料输送机构41连接进料仓42,所述进料仓42位于发酵空间24的外部,所述进料仓42设置有用于喷淋液体发酵剂的喷淋机构43;
所述发酵池10的尾段为出料区14,所述出料区14设置有集料输送机构51,出料区14池底部具有一定坡度,便于物料向集料输送机构51集中,所述集料输送机构51连接集料仓52,所述集料仓52位于发酵空间24的外部;进料输送机构41和集料输送机构51均可以采用螺旋输送;
所述发酵池10的前段与尾段之间区域为发酵区13,所述发酵区13设置有双推进螺旋及温度传感器,能够及时了解发酵过程的升温情况,方便发酵过程控制;所述双推进螺旋包括两根推进方向相同的推进螺旋61,每根推进螺旋61分别连接有驱动机构62,所述驱动机构62安装于发酵池10相邻的设备池15内,便于安装、维护。
其中,所述推进螺旋61包括空心轴611及螺旋推进叶片612,所述空心轴611上沿轴向分布有若干气孔613,所述空心轴611的端部设置有进气管32,所述进气管32连接所述曝气管线31,采用上述结构,便于推送物料的同时带入足够的氧气,保证有氧发酵持续进行。
所述发酵池10的尾段还安装有废气收集装置70,通过引风机收集发酵产生的气体,对产生的气体集中处理,减少对周围环境的影响。
参考图1至图3,连续发酵方法包括如下步骤:
步骤一、待发酵物料按照碳氮比20~35:1混合,水分控制在55~65%,加入进料仓42,进行搅拌和喷淋发酵剂,发酵剂的用量大约按照每吨原料喷淋1~1.5Kg;混合完成后的物料通过进料输送机构41输送到发酵池10的前段进料区12;
步骤二、随着发酵池进料区12内物料的不断进入,双推进螺旋61按照一定的频率启动,平均每天推进5米,具体情况根据物料的发酵温度来定;双推进螺旋既可用于物料的推进、也兼顾翻堆的作用;当发酵区13内发酵温度上升到60摄氏度以上时,双推进螺旋转动,物料随之向前移动,同时曝气机工作,既能保证空气的进入,带入足够的氧气使物料中氧气含量升高,让发酵持续进行,又能及时将产生的热量和水分带出;一般情况下,当有氧发酵进入持续升温阶段后,通气和翻动的时间频率一般控制在每天3~4次,具体情况跟物料本身状态和发酵系统的实际情况来定;
步骤三、发酵池中物料持续推进,物料在发酵池中一般需要发酵10天左右,发酵基本完成,发酵物料的持续升温结束,进入温度稳定阶段,一般不会再超过50摄氏度;发酵成熟的物料可以通过外观(呈现深褐色、团粒疏松,伴有白色或者灰色的菌丝出现等)、气味(有明显的腐殖味,略带发霉的味道,无臭味,氨味)、水分含量(一般发酵完成,水分含量在40--45%)进行判断;发酵成熟的物料被推进至出料区14,出料区14内物料通过集料输送机构输送至集料仓;
步骤四、待发酵物料持续加入发酵池的进料区12,发酵成熟的物料持续不断从出料区14产出,当发酵一次完成后,发酵池中的温度相对稳定,有利于发酵的持续进行。
下面结合实际案例说明:
时间:2019年11月20日
气温:零下12℃
地点:黑龙江省齐齐哈尔市昂昂溪区顾店村
物料:粉碎水稻秸秆,牛粪,味精厂生产残渣
步骤:
1、水稻秸秆打碎成1cm内的短杆,与牛粪及味精残渣按照100:10:2的比例混合,进入发酵池中,喷洒秸秆腐熟剂(采购河南仰韶生物)。
2、第一次发酵升温较慢,物料第三天才开始缓慢升温,第四天第二次进料,物料推进1米,第二次进料升温两天,第三天开始再次进料,总体来说耗时24天完成,第一批物料出产。
3、发酵池中正常运行后基本进料控制在每天一次,如果升温变慢,可以适当延时一天,具体情况根据发酵温度来定。
4、成品出产情况正常,基本能达到要求(开始的几批次,从新掺入原料中二次发酵),其余都正常。
5、物料推进的同时通气和引风,周边气味基本无异常,而且保证了发酵的持续进行。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.地槽覆膜式连续发酵装置,其特征在于:包括挖设于地面以下的发酵池,所述发酵池的上方通过骨架支撑依次覆盖有内保湿层及外保温层,所述发酵池通过内保湿层及外保温层形成密闭的发酵空间;所述发酵池内底部铺设有曝气管线,所述曝气管线连接曝气机;
所述发酵池的前段为进料区,所述进料区设置有进料输送机构,所述进料输送机构连接进料仓,所述进料仓位于发酵空间的外部,所述进料仓设置有用于喷淋液体发酵剂的喷淋机构;
所述发酵池的尾段为出料区,所述出料区设置有集料输送机构,所述集料输送机构连接集料仓,所述集料仓位于发酵空间的外部;
所述发酵池的前段与尾段之间区域为发酵区,所述发酵区设置有双推进螺旋及温度传感器,所述双推进螺旋的每根推进螺旋分别连接有驱动机构,所述驱动机构安装于发酵池相邻的设备池内。
2.如权利要求1所述的地槽覆膜式连续发酵装置,其特征在于:所述发酵池的外侧四周及底部围筑有隔热腔室。
3.如权利要求1所述的地槽覆膜式连续发酵装置,其特征在于:所述推进螺旋包括空心轴及螺旋推进叶片,所述空心轴上沿轴向分布有若干气孔,所述空心轴的端部设置有进气管,所述进气管连接所述曝气管线。
4.如权利要求1所述的地槽覆膜式连续发酵装置,其特征在于:所述内保湿层为PE无滴膜。
5.如权利要求1所述的地槽覆膜式连续发酵装置,其特征在于:所述外保温层为大棚保温被。
6.如权利要求1所述的地槽覆膜式连续发酵装置,其特征在于:所述发酵池的尾段还安装有废气收集装置。
7.采用如权利要求1所述的地槽覆膜式连续发酵装置发酵有机物料的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、待发酵物料按照合适的碳氮比混合,水分控制在55~65%,加入进料仓,进行搅拌和喷淋发酵剂,混合完成后的物料通过进料输送机构输送到发酵池的前段进料区;
步骤二、随着发酵池进料区内物料的不断进入,双推进螺旋按照一定的频率启动,双推进螺旋既可用于物料的推进、也兼顾翻堆的作用;当发酵区内发酵温度上升到60摄氏度以上时,双推进螺旋转动,物料随之向前移动,同时曝气机工作,既能保证空气的进入,带入足够的氧气使物料中氧气含量升高,让发酵持续进行,又能及时将产生的热量和水分带出;
步骤三、发酵池中物料持续推进,物料在发酵池中发酵8~12天,发酵物料的持续升温结束,进入温度稳定阶段;发酵成熟的物料被推进至出料区,出料区内物料通过集料输送机构输送至集料仓;
步骤四、待发酵物料持续加入发酵池的进料区,发酵成熟的物料持续不断从出料区产出,当发酵一次完成后,发酵池中的温度相对稳定,有利于发酵的持续进行。
8.如权利要求7所述的地槽覆膜式连续发酵装置发酵有机物料的方法,其特征在于:步骤一中,待发酵物料按照碳氮比为20~35:1混合。
9.如权利要求7所述的地槽覆膜式连续发酵装置发酵有机物料的方法,其特征在于:步骤一中,发酵剂按照每吨原料喷淋1~1.5Kg。
10.如权利要求7所述的地槽覆膜式连续发酵装置发酵有机物料的方法,其特征在于:步骤三中,当有氧发酵进入持续升温阶段后,通气和翻动的时间频率控制在每天3~4次。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210209 |
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