CN115448771A - 一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置及其制备方法 - Google Patents

一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，包括：罐体，设置在罐体内部的若干用于放置混合物的分层架，设置在罐体外侧的自动增湿增氧件，自动增湿增氧组件包括：引射单元，与引射单元的主流道口连接的进水泵，以及与引射单元的次流道口连接的进气阀门；进水泵和进气阀门分别连接有供水单元和供氧单元；引射单元的输出端通过输水管连通罐体；输水管的长度上并联有若干支流管，支流管与分层架一一对应。通过引射单元将大量的氧气溶于水中，利用水流在混合物堆中的扩散作用，实现将氧气与混合物堆中的各个部位，使得氧气能够作用于微生物，使得微生物的扩繁速度增加，进一步提高发酵的质量和速率。

Description

一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业肥料制备技术领域，尤其涉及一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，畜禽产品需求不断增加，随着畜禽的粪便排放增加。畜禽粪便中的有机质和氮磷钾含量十分丰富，在经过有氧发酵之后制备的肥料，有很高的利用价值。
现有技术中存在利用畜禽的粪便制备有机肥的制备装置，一般通过将粪便和微生物直接导入到发酵罐中，并定期喷水提供湿度，这导致发酵罐中不同位置的发酵效率不均匀，导致难以统一调控湿度、氧气等发酵所必要需因素。
因此，有必要对现有技术中的有有机肥制备装置进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，包括：罐体，设置在所述罐体内部的若干用于放置混合物的分层架，设置在所述罐体外侧的自动增湿增氧件；
所述自动增湿增氧组件包括：引射单元，与所述引射单元的主流道口连接的进水泵，以及与所述引射单元的次流道口连接的进气阀门；所述进水泵和所述进气阀门分别连接有供水单元和供氧单元；所述引射单元的输出端通过输水管连通所述罐体；所述输水管的长度上并联有若干支流管，所述支流管与所述分层架一一对应；
每个所述分层架的上方均设置有一伸缩测量单元，用于伸入对应所述分层架上混合物的内部并检测混合物的湿度。
本发明一个较佳实施例中，所述伸缩测量单元固定与所述罐体的内腔，且所述伸缩测量单元与所述分层架平行设置。
本发明一个较佳实施例中，所述伸缩测量单元的顶部设置有湿度检测传感器。
本发明一个较佳实施例中，所述主流道口的水流供给速度大于所述次流道口的氧气供给速度，且所述主流道口的水流供给压力大于所述次流道口的氧气供给压力。
本发明一个较佳实施例中，所述引射单元沿水平方向依次连通设置的壳体、混合管和扩压管；所述壳体的一端设置有所述主流道口，所述壳体侧面相贯连接有所述次流道口，所述主流道口连通有一中央喷管。
本发明一个较佳实施例中，所述中央喷管形成有收缩的锥形结构。
本发明一个较佳实施例中，所述扩压管沿水平方向形成有渐扩截面的喇叭形结构。
本发明一个较佳实施例中，所述进水泵为变压进水泵，用于控制所述变压进水泵启动时和正常工作状态下的水压。
本发明提供了一种制备方法，采用上述所述的装置，包括：
将混合物和微生物菌液均匀混合后放置在分层架上；
伸缩测量单元伸入混合物的内部，检测混合物中心位置的湿度；
当湿度小于预定湿度时，进水泵以向引射单元的主流道口引入水，水在进入到引射单元内部时，引射来自进气阀门的氧气，使得水和氧气在引射单元的内部混合、传质和均压，使得大量氧气溶解于水中；
通过输水管和若干支流管，将水依次导入至混合物的内部，在水的扩散作用下，水中的氧气不断作用于微生物；
发酵一段时间后，即得到有机肥料。
本发明一个较佳实施例中，支流管在向对应分层架通入水时，引射单元连续向支流管通入不同压强的水，且第一次水的压强大于第二次水的压强。
本发明一个较佳实施例中，水和氧气在引入引射单元前的温度为3～5℃。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明提供了一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，该装置通过检测每个分层架上混合物堆中心位置的湿度，由此控制自动增湿增氧组件的增氧增湿强度，从而实现小堆量下的有机肥发酵湿度控制；通过引射单元将大量的氧气溶于水中，利用水流在混合物堆中的扩散作用，实现将氧气与混合物堆中的各个部位，使得氧气能够作用于微生物，使得微生物的扩繁速度增加，进一步提高发酵的质量和速率。
(2)本发明在向混合物堆导入水时，利用变压进水泵控制采用不同压强的水流，变压进水泵在刚启动时产生较大的水压，这使得支流管输出端的水流流量和压强更大，起到疏通支流管的作用；变压进水泵在正常工作时，压力调整受限于伸缩测量单元测量的湿度信号，实现对于小堆量下的有机肥发酵湿度的严格控制。
(3)本发明中将混合物堆通过分层架分割形成若干小堆量的混合物堆，通过检测混合物堆的中心部位的湿度，并向混合物堆的中心位置通入水，相对于现有技术中从混合物堆顶部喷洒水，本实施例水的扩散更加均匀，不会导致水难以扩散整个混合物堆的问题。
(4)本发明中混合物堆中均匀混合有好氧菌微生物，一方面提高好氧菌微生物与混合物的接触面积，提高发酵效率，另一方面，水的扩散作用，增加了水中的氧与好氧菌微生物的接触面积，在减少好氧菌微生物使用量的情况下，好氧菌微生物的扩繁效率提高，进一步提高发酵效率。
(5)本发明中氧气跟随水在混合管的内部进行均匀混合、均压；在这个过程中，一方面氧气和水充分接触，这使得氧气与水的接触面积变大，增加了水的溶氧量；另一方面，在均压的过程中，随着氧气的压力逐渐增加，这使得氧气在渗透入水的过程中遭遇的阻力变小，氧气融入水的能力更强。
(6)由于水的溶氧量是以4℃为界，当水的温度超过4℃，且温度越高，氧的溶解度越低；当水的温度小于4℃，且温度越低，氧的溶解度越低。本实施例中水和氧气在引入引射单元前的温度为4℃附近，使得在混合时温度总保持在4℃附近，进一步提高水的溶氧量。
(7)本发明通过在每个支流管与分层架的连接处设置流量阀门，进而控制不同水量从对应的支流管导出，实现了对同一罐体内不同分层中的混合物堆的不同湿度的控制，相对于现有技术中的同一湿度控制更加灵活，且湿度控制更加精准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的优选实施例的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的自动增湿增氧组件的结构示意图；
图3是本发明的优选实施例的一种制备方法的流程图；
图中：1、罐体；11、分层架；2、伸缩测量单元；3、输水管；4、支流管；5、引射单元；51、壳体；52、主流道口；53、次流道口；54、中央喷管；55、混合管；56、扩压管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明中利用畜禽的粪便进行有氧发酵制备有机化肥，下文中提及的混合物包括但不限于畜禽的粪便和好氧菌微生物的混合物，且混合物采用均匀混合的方式。
由于发酵过程产生臭气的主要成分为氨气和硫化氢，添加脱臭功能微生物可通过微生物新陈代谢或微生物间相互作用，抑制腐败菌的生长，因此混合物中可以适量添加包含白腐菌、假单胞菌、硝化细菌、芽孢杆菌在内的复合微生物可提升大分子有机物的转化效率，并抑制有害微生物、有毒重金属的活性，以缩短粪液的发酵周期。
本发明中混合物堆中均匀混合有好氧菌微生物，一方面提高好氧菌微生物与混合物的接触面积，提高发酵效率，另一方面，水的扩散作用，增加了水中的氧与好氧菌微生物的接触面积，在减少好氧菌微生物使用量的情况下，好氧菌微生物的扩繁效率提高，进一步提高发酵效率。
如图1所示，示出了本发明中的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置的结构示意图。该制备装置包括：罐体1，设置在罐体1内部的若干用于放置混合物的分层架11，设置在罐体1外侧的自动增湿增氧件。
本实施例中的分层架11为槽式结构，可以选择与罐体1可拆卸连接，在发酵前只需将分层架11与罐体1拆卸后，分层放置混合物后即可。
如图2所示，示出了本实施例中自动增湿增氧组件的结构示意图，该自动增湿增氧组件包括：引射单元5，与引射单元5的主流道口52连接的进水泵，以及与引射单元5的次流道口53连接的进气阀门。
进水泵和进气阀门分别连接有供水单元和供氧单元。这里的供水单元可以为制水终端或储水终端，包括但不限于水箱；供氧单元可以为制氧终端或储氧终端，包括但不限于氧气瓶，此处不做限定。
本实施例中的引射单元5沿水平方向依次连通设置的壳体51、混合管55和扩压管56；壳体51的一端设置有主流道口52，壳体51侧面相贯连接有次流道口53，主流道口52连通有一中央喷管54。其中，中央喷管54形成有收缩的锥形结构。扩压管56沿水平方向形成有渐扩截面的喇叭形结构。
本实施例中主流道口52的水流供给速度大于次流道口53的氧气供给速度，且主流道口52的水流供给压力大于次流道口53的氧气供给压力，这使得来自主流道口52的水通过中央喷管54向壳体51中心位置喷射时，会在中央喷管54附近形成一个负压区，从而卷吸来自次流道口53的氧气，氧气跟随水在混合管55的内部进行均匀混合、均压；在这个过程中，一方面氧气和水充分接触，这使得氧气与水的接触面积变大，增加了水的溶氧量；另一方面，在均压的过程中，随着氧气的压力逐渐增加，这使得氧气在渗透入水的过程中遭遇的阻力变小，氧气融入水的能力更强。
由于水的溶氧量是以4℃为界，当水的温度超过4℃，且温度越高，氧的溶解度越低；当水的温度小于4℃，且温度越低，氧的溶解度越低。本实施例中水和氧气在引入引射单元5前的温度为4℃附近，使得在混合时温度总保持在4℃附近，进一步提高水的溶氧量。
本实施例中水和氧气在混合后，从混合管55末端输出至扩压管56中，从扩压管56的输出端的水和氧气通过输水管3输送至罐体1内部。
输水管3的长度上并联有若干支流管4，支流管4与分层架11一一对应。支流管4可以埋设在混合物堆的中心位置。通过在每个支流管4与分层架11的连接处设置流量阀门，进而控制不同水量从对应的支流管4导出，实现了对同一罐体1内不同分层中的混合物堆的不同湿度的控制，相对于现有技术中的同一湿度控制更加灵活，且湿度控制更加精准。
本实施例中每个分层架11的上方均设置有一伸缩测量单元2，用于伸入对应分层架11上混合物的内部并检测混合物的湿度。
伸缩测量单元2固定与罐体1的内腔，且伸缩测量单元2与分层架11平行设置。伸缩测量单元2的顶部设置有湿度检测传感器。
本实施例通过检测混合物堆的中心部位的湿度，并向混合物堆的中心位置通入水，相对于现有技术中从混合物堆顶部喷洒水，本实施例水的扩散更加均匀，不会导致水难以扩散整个混合物堆的问题。
如图3所示，示出了本发明中一种制备方法的流程图。该制备方法包括以下步骤：
S1、将混合物和微生物菌液均匀混合后放置在分层架11上；
S2、伸缩测量单元2伸入混合物的内部，检测混合物中心位置的湿度；
S3、当湿度小于预定湿度时，进水泵以向引射单元5的主流道口52引入水，水在进入到引射单元5内部时，引射来自进气阀门的氧气，使得水和氧气在引射单元5的内部混合、传质和均压，使得大量氧气溶解于水中；
S4、通过输水管3和若干支流管4，将水依次导入至混合物的内部，在水的扩散作用下，水中的氧气不断作用于微生物；
S5、发酵一段时间后，即得到有机肥料。
在本实施例S3中，支流管4在向对应分层架11通入水时，引射单元5连续向支流管4通入不同压强的水，且第一次水的压强大于第二次水的压强。在向混合物堆导入水时，利用变压进水泵控制采用不同压强的水流，变压进水泵在刚启动时产生较大的水压，这使得支流管4输出端的水流流量和压强更大，起到疏通支流管4的作用；变压进水泵在正常工作时，压力调整受限于伸缩测量单元2测量的湿度信号，实现对于小堆量下的有机肥发酵湿度的严格控制。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，包括：罐体，设置在所述罐体内部的若干用于放置混合物的分层架，设置在所述罐体外侧的自动增湿增氧件，其特征在于，
所述自动增湿增氧组件包括：引射单元，与所述引射单元的主流道口连接的进水泵，以及与所述引射单元的次流道口连接的进气阀门；所述进水泵和所述进气阀门分别连接有供水单元和供氧单元；所述引射单元的输出端通过输水管连通所述罐体；所述输水管的长度上并联有若干支流管，所述支流管与所述分层架一一对应；
每个所述分层架的上方均设置有一伸缩测量单元，用于伸入对应所述分层架上混合物的内部并检测混合物的湿度。
2.根据权利要求1所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述伸缩测量单元固定与所述罐体的内腔，且所述伸缩测量单元与所述分层架平行设置。
3.根据权利要求1所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述伸缩测量单元的顶部设置有湿度检测传感器。
4.根据权利要求1所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述主流道口的水流供给速度大于所述次流道口的氧气供给速度，且所述主流道口的水流供给压力大于所述次流道口的氧气供给压力。
5.根据权利要求1所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述引射单元沿水平方向依次连通设置的壳体、混合管和扩压管；所述壳体的一端设置有所述主流道口，所述壳体侧面相贯连接有所述次流道口，所述主流道口连通有一中央喷管。
6.根据权利要求5所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述中央喷管形成有收缩的锥形结构。
7.根据权利要求5所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述扩压管沿水平方向形成有渐扩截面的喇叭形结构。
8.根据权利要求1所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：所述进水泵为变压进水泵，用于控制所述变压进水泵启动时和正常工作状态下的水压。
9.一种制备方法，采用权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，包括：
将混合物和微生物菌液均匀混合后放置在分层架上；
伸缩测量单元伸入混合物的内部，检测混合物中心位置的湿度；
当湿度小于预定湿度时，进水泵以向引射单元的主流道口引入水，水在进入到引射单元内部时，引射来自进气阀门的氧气，使得水和氧气在引射单元的内部混合、传质和均压，使得大量氧气溶解于水中；
通过输水管和若干支流管，将水依次导入至混合物的内部，在水的扩散作用下，水中的氧气不断作用于微生物；
发酵一段时间后，即得到有机肥料。
10.根据权利要求9所述的一种利用微生物有氧发酵制备有机肥的装置，其特征在于：支流管在向对应分层架通入水时，引射单元连续向支流管通入不同压强的水，且第一次水的压强大于第二次水的压强。
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