CN112624544B - 卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备及其使用方法，属于有机固体废弃物资源化利用技术领域，包括发酵系统、除渣系统以及太阳能增温系统，所述发酵系统包括钢制罐体、进料口、进料泵、进料箱、溢流管、出料池、出气管、水封阀、搅拌轴、搅拌叶片、螺旋叶片、搅拌电机、检修口以及观察口，所述除渣系统包括除渣螺旋、排渣口、除渣电机以及高压水管，所述太阳能增温系统包括排水口、蓄热换热水箱、换热管、膨胀水箱、太阳能换热器、太阳能换热器出水口以及太阳能换热器进水口，本发明充分利用太阳能为厌氧发酵提供热量，节约了常规能源；还能够在不调整浓度的情况下连续处理畜禽粪便，既节约建设成本，又能提高粪便的处理效率。
Description
技术领域
本发明属于有机固体废弃物资源化利用技术领域，特别是涉及到一种卧式搅拌立式罐畜禽粪便高浓度厌氧发酵设备及其使用方法。
背景技术
目前畜禽粪便产出量巨大，环境污染严重，亟待处理和解决，厌氧发酵技术是解决该问题最为有效、合理的途径。现有湿法厌氧发酵技术处理畜禽粪便时需加入大量的水稀释，耗能大，产生大量的沼液难以消化。规模化干法厌氧发酵技术处理畜禽粪便时需加入秸秆等调节剂用来调节浓度和透气性，秸秆粉粹是产生大量的粉尘，造成环境污染，运行成本较高。集装箱式高浓度厌氧发酵反应装置的单体体积不易放大，在大规模处理畜禽粪便时存在反应器建设成本高，管理运行繁琐等缺点。
因此，现有技术中亟需一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有的耗能大、沼液消化难、运行成本高等问题，提供一种卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备及其使用方法，能够在不调整浓度的情况下连续处理畜禽粪便。
卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备，其特征是：包括发酵系统、除渣系统以及太阳能增温系统，
所述发酵系统包括钢制罐体、进料口、进料泵、进料箱、溢流管、出料池、出气管、水封阀、搅拌轴、搅拌叶片、螺旋叶片、搅拌电机、检修口以及观察口，所述钢制罐体为圆柱体，顶部为锥台形，钢制罐体设置有出气管；以钢制罐体的正面朝向为正东方向，所述进料口焊接设置在钢制罐体的东偏南40°～50°位置，进料口的管口通过进料泵与进料箱连接；所述溢流管主体直立焊接设置在钢制罐体的西偏北40°～50°位置；所述出料池设置在溢流管的下部，与管口位置对应；所述水封阀一端通过管道与钢制罐体的顶部连通，另一端设置在钢制罐体的外部，与大气连通；所述检修口为两个，其中一个设置在钢制罐体的西偏北20°～25°位置处，另一个设置在东偏南20°～25°位置处，检修口下沿距离地面的高度不高于500mm；所述观察口设置在钢制罐体上西偏北40°～50°位置处，观察口中心距离地面的高度为罐体高度的4/5；
所述搅拌轴为三根，由钢制罐体中心伸向罐体外侧，互成120°分布，搅拌轴一端与罐体中柱通过轴承连接，另一端伸向罐体外侧端部与搅拌电机连接；所述搅拌叶片呈螺旋分布安装在搅拌轴上；所述螺旋叶片呈螺旋形状，焊接在搅拌叶片的叶翅上；
所述除渣系统包括除渣螺旋、排渣口、除渣电机以及高压水管，所述除渣螺旋设置为两个，沿罐体直径按照西偏南-东偏北40°～50°方向安装在钢制罐体的底部，除渣螺旋一端安装在罐体外侧地面的轴承座上，与除渣螺旋电机联接，另一端延伸至罐体内部中柱；所述的排渣口设置在除渣螺旋在罐体外侧位置上，呈45°向斜下方设置；所述的高压水管设置为12根，垂直于除渣螺旋轴向方向，沿钢制罐体圆周两侧各均匀布置6根；
所述太阳能增温系统包括排水口、蓄热换热水箱、换热管、膨胀水箱、太阳能换热器、太阳能换热器出水口以及太阳能换热器进水口，所述蓄热换热水箱平铺设置在钢制罐体的内部底面上，蓄热换热水箱的一侧设置有排水口，排水口的出水口端设置在钢制罐体外部；所述膨胀水箱设置在钢制罐体的外侧壁上，通过管路与蓄热换热水箱连接；所述换热管一端与蓄热换热水箱连接，换热管沿钢制罐体罐壁盘旋向上至罐壁上部，另一端与太阳能换热器进水口连接；所述太阳能换热器进水口与太阳能换热器连接，太阳能换热器出水口设置在太阳能换热器的下部，通过管路与蓄热换热水箱连接。
所述钢制罐体的外表面设置有聚氨酯层。
所述蓄热换热水箱与太阳能换热器之间依次设置有单向阀、循环泵以及过滤器。
卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备使用方法，其特征是：应用所述的卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备，包括以下步骤且以下步骤顺次进行，
步骤一、在凌晨或傍晚环境温度较低时，向太阳能换热器内注水；
步骤二、向进料箱内投入物料，通过进料泵将物料送至钢制罐体，开启搅拌电机，至料液到达溢流管高度，钢制罐体内部物料体积达到罐体体积的80％，并在厌氧发酵过程中每天定时开启搅拌电机；
步骤三、打开太阳能换热器与蓄热换热水箱连接管路上的循环泵，循环泵的工作时间根据太阳能换热器的水温和钢制罐体内的料温确定；
步骤四、将通气管上的水封阀注满水，封闭钢质槽体使内部物料进行厌氧发酵活动,并保证钢制槽体的物料温度增至35℃以上；
步骤五、调整水封阀，将杂气排出，至钢制罐体内部沼气中甲烷含量达到50％以上，重新向水封阀注水封阀；
步骤六、根据处理量要求定期向钢制罐体内部投入定量的物料，通过搅拌轴均质后，多余物料从溢流管溢出，进入出料池；
步骤七、厌氧发酵设备长时间运行，蓄热换热水箱上表面被淤泥状物料覆盖后，将钢制罐体内物料排出；打开高压水管，开启除渣电机，在高压水管和除渣螺旋的作用下，将钢制罐体底部蓄热换热水箱上表面的杂物清除；
步骤八、经所述步骤七杂物清除后，重复进行步骤二到步骤七的操作过程，持续进行厌氧发酵处理。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备及其使用方法，解决了现有技术中耗能大、发酵效率低、维护复杂、运行成本高等问题；同时充分利用太阳能为厌氧发酵提供热量，节约了常规能源；还能够在不调整浓度的情况下连续处理畜禽粪便，既节约建设成本，又能提高粪便的处理效率。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备结构示意图Ⅰ。
图2为本发明卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备结构示意图Ⅱ。
图3为本发明卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备结构示意图Ⅲ。
图中1-水封阀、2-钢制罐体、3-出气管、4-聚氨酯层、5-进料箱、6-进料泵、7-进料口、8-溢流管、9-出料池、10-除渣电机、11-排渣口、12-除渣螺旋、13-搅拌电机、14-检修口、15-高压水管、16-观察口、17-搅拌轴、18-螺旋叶片、19-搅拌叶片、20-太阳能换热器进水口、21-膨胀水箱、22-排水口、23-换热管、24-蓄热换热水箱、25-单向阀、26-循环泵、27-过滤器、28-太阳能换热器出水口、29-太阳能换热器。
具体实施方式
卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备，如图1～图3所示，包括发酵系统、除渣系统以及太阳能增温系统，
所述发酵系统包括钢制罐体2、进料口7、进料泵6、进料箱5、溢流管8、出料池9、出气管、水封阀1、搅拌轴17、搅拌叶片19、螺旋叶片18、搅拌电机13、检修口14以及观察口16，
所述钢制罐体2设计成矮胖圆柱体、顶部为锥台的结构，是发酵系统主体部分，圆柱形罐体结构受力更均匀，顶部的锥台结构能承受较大的风载和雪载，钢制罐体2外表面喷涂有聚氨酯层4；所述进料口7焊接在钢制罐体2的东南方向，通过进料泵6与进料箱5联通；所述溢流管8主体直立焊接于钢制罐体2的西北方向；出料池9在溢流管8出口的正下方；所述检修口14有2个，分别焊接在钢制罐体2的西北偏西和东南偏东方向，检修口14下沿距离地面的高度不高于500mm，方便检修人员进入；所述的观察口16焊接于西北方向，中心距离地面的高度为罐体高度的4/5，便于实时观察物料的发酵情况；所述出气管3焊接于钢制罐体2顶部；所述水封阀1一端通过管道连通至钢制罐体2顶部，一端连通至大气；
所述搅拌轴17有三根，由钢制罐体2中心伸向罐体外侧，互成120°分布，同时开启时能保证物料沿钢制罐体2圆周方向均质，搅拌轴17一端与罐体中柱安装的轴承联接，另一端与罐体外侧的搅拌电机13联接；所述搅拌叶片19呈螺旋分布安装在搅拌轴17上，能保证物料的上下传质；所述螺旋叶片18呈螺旋形状，焊接在搅拌叶片19的叶翅上，保证物料沿罐体径向传质；所述搅拌轴电机13设置在罐体外部，与搅拌轴17联接；
所述除渣系统包括除渣螺旋12、排渣口11、除渣电机10以及高压水管15，所述除渣螺旋12有2个，沿罐体直径按照西南-东北方向安装在钢制罐体2的底部，除渣螺旋12一端安装在罐体外侧地面的轴承座上，与除渣螺旋电机10联接，另一端延伸至罐体内部中柱；所述排渣口11设置在除渣螺旋12在罐体外侧的部分上，呈45°向斜下方设置；所述除渣螺旋电机10设置在罐体外部地面上，通过联轴器与除渣螺旋12联接；所述高压水管15有12根，垂直于除渣螺旋12轴向方向，沿钢制罐体2圆周两侧各均匀布置6根，水管中心略高于蓄热换热水箱24上表面；
所述太阳能增温系统包括排水口22、蓄热换热水箱24、换热管23、膨胀水箱21、太阳能换热器29、太阳能换热器出水口28以及太阳能换热器进水口20，所述蓄热换热水箱24平铺在钢制罐体2内部底面上，蓄热换热水箱24的一端焊接有排水口22，并伸出至钢制罐体2外面，用于冬季停产时排空循环管路内的水；所述太阳能换热器出水口28通过管路与蓄热换热水箱24连接；所述的换热管23的进水口焊接在蓄热换热水箱24的出水端，换热管23主体沿罐壁盘旋向上，换热管23尾端延伸至罐壁上方，通过管路与太阳能换热器进水口20连接；所述太阳能换热器进水口20与太阳能换热器29连接，太阳能换热器出水口28设置在太阳能换热器29的下部，通过管路与蓄热换热水箱24连接，所述蓄热换热水箱24与太阳能换热器29之间依次设置有单向阀25、循环泵26以及过滤器27；所述膨胀水箱21由钢板焊接而成，下端通过管路连接在蓄热换热水箱24上。
卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备使用方法，包括以下步骤且以下步骤顺次进行，
步骤一、向太阳能换热器29内注水，为防止太阳能换热器29内热空气和冷水互相作用导致事故，本步骤需在凌晨和傍晚环境温度较低时进行；
步骤二、向进料箱5内投入物料，通过进料泵6将物料从进料箱5进入钢制罐体2，同时开启搅拌电机13，直到料液到达溢流管8高度，此时钢制罐体2内部物料体积达到罐体体积的80％，并在厌氧发酵过程中每天定时开启搅拌电机13；
步骤三、打开太阳能换热器29与蓄热换热水箱24连接管路上的循环泵26；工作人员根据太阳能换热器29的水温和钢质槽体2内的料温决定接下来循环泵26的工作时间；
步骤四、将通气管上的水封阀1注满水，封闭钢质槽体2使内部物料进行厌氧发酵活动,并保证钢制槽体2的物料温度增至35℃以上；
步骤五、工作人员调整水封阀1，将杂气排出，直到经工作人员检测产生的沼气中甲烷含量达到50％以上，重新注水封闭1水封阀；
步骤六、根据处理量要求定期向钢制罐体2内部投入定量的物料，通过搅拌系统均质后，多余物料会从溢流管8溢出，进入出料池9；
步骤七、在厌氧发酵设备长时间运行后，在蓄热换热水箱24上表面会被一层淤泥状物料覆盖，严重影响蓄热换热水箱24的传热效果，这时需要将管内物料排出后进行钢制罐体2底部清淤工作；打开高压水管15，同时开启除渣电机10，在高压水管15和除渣螺旋12的作用下，将钢制罐体2底部的杂物清除；
步骤八、经所述步骤七杂物清除后，重复进行步骤二到步骤七的操作过程，持续进行厌氧发酵处理。
Claims (1)
1.卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备使用方法，采用的卧式搅拌立式罐畜禽粪便厌氧发酵设备，包括发酵系统、除渣系统以及太阳能增温系统，
所述发酵系统包括钢制罐体(2)、进料口(7)、进料泵(6)、进料箱(5)、溢流管(8)、出料池(9)、出气管(3)、水封阀(1)、搅拌轴(17)、搅拌叶片(19)、螺旋叶片(18)、搅拌电机(13)、检修口(14)以及观察口(16)，所述钢制罐体(2)为圆柱体，顶部为锥台形，钢制罐体(2)设置有出气管(3)；以钢制罐体(2)的正面朝向为正东方向，所述进料口(7)焊接设置在钢制罐体(2)的东偏南40°～50°位置，进料口(7)的管口通过进料泵(6)与进料箱(5)连接；所述溢流管(8)主体直立焊接设置在钢制罐体(2)的西偏北40°～50°位置；所述出料池(9)设置在溢流管(8)的下部，与管口位置对应；所述水封阀(1)一端通过管道与钢制罐体(2)的顶部连通，另一端设置在钢制罐体(2)的外部，与大气连通；所述检修口(14)为两个，其中一个设置在钢制罐体(2)的西偏北20°～25°位置处，另一个设置在东偏南20°～25°位置处，检修口(14)下沿距离地面的高度不高于500mm；所述观察口(16)设置在钢制罐体(2)上西偏北40°～50°位置处，观察口(16)中心距离地面的高度为罐体高度的4/5；
所述搅拌轴(17)为三根，由钢制罐体(2)中心伸向罐体外侧，互成120°分布，搅拌轴(17)一端与罐体中柱通过轴承连接，另一端伸向罐体外侧端部与搅拌电机(13)连接；所述搅拌叶片(19)呈螺旋分布安装在搅拌轴(17)上；所述螺旋叶片(18)呈螺旋形状，焊接在搅拌叶片(19)的叶翅上；
所述除渣系统包括除渣螺旋(12)、排渣口(11)、除渣电机(10)以及高压水管(15)，所述除渣螺旋(12)设置为两个，沿罐体直径按照西偏南-东偏北40°～50°方向安装在钢制罐体(2)的底部，除渣螺旋(12)一端安装在罐体外侧地面的轴承座上，与除渣电机(10)联接，另一端延伸至罐体内部中柱；所述的排渣口(11)设置在除渣螺旋(12)在罐体外侧位置上，呈45°向斜下方设置；所述的高压水管(15)设置为12根，垂直于除渣螺旋(12)轴向方向，沿钢制罐体(2)圆周两侧各均匀布置6根；
所述太阳能增温系统包括排水口(22)、蓄热换热水箱(24)、换热管(23)、膨胀水箱(21)、太阳能换热器(29)、太阳能换热器出水口(28)以及太阳能换热器进水口(20)，所述蓄热换热水箱(24)平铺设置在钢制罐体(2)的内部底面上，蓄热换热水箱(24)的一侧设置有排水口(22)，排水口(22)的出水口端设置在钢制罐体(2)外部；所述膨胀水箱(21)设置在钢制罐体(2)的外侧壁上，通过管路与蓄热换热水箱(24)连接；所述换热管(23)一端与蓄热换热水箱(24)连接，换热管(23)沿钢制罐体(2)罐壁盘旋向上至罐壁上部，另一端与太阳能换热器进水口(20)连接；所述太阳能换热器进水口(20)与太阳能换热器(29)连接，太阳能换热器出水口(28)设置在太阳能换热器(29)的下部，通过管路与蓄热换热水箱(24)连接；
所述钢制罐体(2)的外表面设置有聚氨酯层(4)；
所述蓄热换热水箱(24)与太阳能换热器(29)之间依次设置有单向阀(25)、循环泵(26)以及过滤器(27)；
其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、在凌晨或傍晚环境温度较低时，向太阳能换热器(29)内注水；
步骤二、向进料箱(5)内投入物料，通过进料泵(6)将物料送至钢制罐体(2)，开启搅拌电机(13)，至料液到达溢流管(8)高度，钢制罐体(2)内部物料体积达到罐体体积的80％，并在厌氧发酵过程中每天定时开启搅拌电机(13)；
步骤三、打开太阳能换热器(29)与蓄热换热水箱(24)连接管路上的循环泵(26)，循环泵(26)的工作时间根据太阳能换热器(29)的水温和钢制罐体(2)内的料温确定；
步骤四、将通气管上的水封阀(1)注满水，封闭钢制罐体(2)使内部物料进行厌氧发酵活动,并保证钢制罐体(2)的物料温度增至35℃以上；
步骤五、调整水封阀(1)，将杂气排出，至钢制罐体(2)内部沼气中甲烷含量达到50％以上，重新向水封阀(1)注水封阀；
步骤六、根据处理量要求定期向钢制罐体(2)内部投入定量的物料，通过搅拌轴(17)均质后，多余物料从溢流管(8)溢出，进入出料池(9)；
步骤七、厌氧发酵设备长时间运行，蓄热换热水箱(24)上表面被淤泥状物料覆盖后，将钢制罐体(2)内物料排出；打开高压水管(15)，开启除渣电机(10)，在高压水管(15)和除渣螺旋(12)的作用下，将钢制罐体(2)底部蓄热换热水箱(24)上表面的杂物清除；
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2020
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Patent Citations (5)
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