CN120624166A - 一种土壤微生物发酵装置及发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤微生物发酵装置及发酵方法，涉及微生物发酵领域。一种土壤微生物发酵装置，包括发酵罐，还包括：盖板，拆卸连接在所述发酵罐的上端部；位于发酵罐内的输料筒，转动连接在所述盖板上；转动套，套接在所述输料筒上，其中，所述转动套上固定连接有拨杆；本发明通过电机驱动锥齿轮传动，联动输料筒、旋转轴转动，配合电动伸缩杆带动转动套往复运动，实现拨杆立体搅拌与螺旋叶片循环输料，形成多维搅拌模式，提升物料混合均匀度，促进微生物与营养物质充分接触，提高发酵效率与质量，同时，弹性拨杆配配重球可随转速自适应调节搅拌范围，消除搅拌死角，加速发酵进程，缩短周期、降低成本，进一步优化发酵效果与产品品质。

Description

一种土壤微生物发酵装置及发酵方法

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体地说，涉及一种土壤微生物发酵装置及发酵方法。

背景技术

土壤微生物发酵技术对于改善土壤结构、提升肥力、降解污染物等具有关键作用，高质量的发酵过程能显著提高微生物制剂活性，增强其在农业生产和环境修复中的应用效果。

目前，土壤微生物发酵多依赖传统发酵设备，这些设备通常采用单一搅拌桨叶在发酵罐内旋转搅拌，或通过简单的气体通入实现物料翻动，部分设备虽具备输送功能，但搅拌与输送相互独立，难以协同作业，在实际操作中，操作人员将物料和菌种加入罐体后，启动搅拌装置和输送装置，通过持续搅拌与间歇性输送完成发酵过程；

然而，现有的发酵设备，在实际使用过程中，单一的搅拌方式容易导致物料在发酵罐内混合不均，使得不同高度、区域的物料难以充分接触，导致微生物与营养物质分布失衡，影响发酵反应的充分性，鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种土壤微生物发酵装置及发酵方法。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种土壤微生物发酵装置，包括发酵罐，还包括：盖板，拆卸连接在所述发酵罐的上端部；位于发酵罐内的输料筒，转动连接在所述盖板上；转动套，套接在所述输料筒上，其中，所述转动套上固定连接有拨杆，所述输料筒外壁开设有导向槽，所述转动套内壁固定连接有滑块，所述滑块滑动连接在导向槽中；转动环，与所述转动套的上端部转动连接；驱动部，设置在所述盖板上，且用于驱动转动环带动跟随输料筒同步转动的转动套在罐内上下往复运动；位于输料筒内的旋转轴，转动连接在所述盖板上，其中，所述旋转轴上固定连接有螺旋叶片，所述输料筒的下端部侧壁设置有进料口、上端部侧壁设置有出料口。

优选地，所述拨杆采用弹性杆，所述拨杆远离转动套的一端固定连接有配重球。

优选地，所述驱动部包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆固定安装在盖板的下端面上，所述转动环与电动伸缩杆的伸缩端固定连接。

为了驱动输料筒、旋转轴同步转动，优选地，所述盖板上固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有锥齿轮一，所述输料筒上固定连接有锥齿轮二，所述旋转轴上固定连接有锥齿轮三，所述锥齿轮二、锥齿轮三均与锥齿轮一啮合连接。

为了对经过空气净化罐的气体进行过滤、净化，优选地，还包括空气净化箱以及固定安装在所述空气净化箱上的气体循环泵，所述气体循环泵的输入端通过输气管一贯穿盖板与发酵罐相连通、输出端与空气净化箱相连通，所述发酵罐的下端部内外壁之间开设有中空腔，所述发酵罐内壁圆周等距设置有多个倾斜向上设置的喷气嘴，所述空气净化箱通过输气管二与中空腔相连通。

为了便于对活性炭滤芯进行拆卸更换，进一步地，所述空气净化箱内等距插接有多个用于对气体进行过滤、净化的活性炭滤芯。

为了便于盖板的拆装，优选地，所述盖板通过固定螺栓与发酵罐的上端部拆卸连接。

为了增加盖板与发酵罐连接处的密封性，进一步地，所述盖板上固定连接有密封环，所述密封环的外壁设置有密封圈，所述密封圈与发酵罐内壁相贴合。

为了便于将发酵完成后的物料排出发酵罐，优选地，所述发酵罐的底部内壁呈锥形设置，所述发酵罐的底部固定连通有排料管，所述排料管上设置有阀门开关。

土壤微生物的发酵方法，包括以下操作步骤：

步骤一：将固态、液态或固液混合态的发酵物料及菌种通过发酵罐顶部开口加入罐内，安装盖板并以固定螺栓紧固；

步骤二：开启电机，通过锥齿轮一、锥齿轮二、锥齿轮三的啮合传动，同步驱动输料筒与旋转轴转动；

步骤三：启动电动伸缩杆，带动转动环与转动套在输料筒上做上下往复运动，使转动套上的拨杆对不同高度层物料进行立体搅拌；

步骤四：旋转轴上的螺旋叶片将发酵罐底部物料从进料口吸入，经输料筒从出料口排出，实现物料由下至上的循环混合；

步骤五：若拨杆为弹性杆并连接配重球，其随转动套转速变化产生弹性形变，自适应扩大搅拌范围，覆盖高层及边缘物料；

步骤六：启动气体循环泵，将罐内气体抽入空气净化箱，经活性炭滤芯过滤后，净化气体通过中空腔、喷气嘴喷入罐体，供氧并辅助物料混合；

步骤七：发酵完成后，打开排料管阀门，利用罐体底部锥形结构使物料在重力作用下汇集排出。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明，通过电机驱动锥齿轮传动系统，同步实现输料筒与旋转轴转动，并配合电动伸缩杆带动转动套上下往复运动，使拨杆对不同高度层物料进行立体搅拌，结合螺旋叶片的物料循环输送功能，形成多维搅拌模式，提高了物料混合均匀性，确保土壤微生物与营养物质充分接触，促进发酵反应更充分，提升发酵效率与质量；

拨杆采用弹性杆并连接配重球，其弹性形变可随转动套转速自动调节搅拌范围，实现发酵罐内全区域物料的全方位搅拌，有效消除搅拌死角，加速微生物与营养物质接触，缩短发酵周期，降低成本，提升发酵效率与产品质量。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

在附图中：

图1是本发明发酵罐、输料筒、转动套的剖视图；

图2是本发明的结构示意图一；

图3是本发明的结构示意图二；

图4是本发明的部分结构示意图；

图5是本发明空气净化箱、活性炭滤芯的结构示意图；

图6是本发明图1中A部分的放大图；

图7是本发明图1中B部分的放大图。

图中：1、发酵罐；101、盖板；102、固定螺栓；103、排料管；2、空气净化箱；201、活性炭滤芯；202、气体循环泵；203、输气管一；204、输气管二；205、中空腔；206、喷气嘴；3、输料筒；301、旋转轴；302、螺旋叶片；303、进料口；304、出料口；4、密封环；401、密封圈；5、转动套；501、转动环；502、导向槽；503、拨杆；504、配重球；505、电动伸缩杆；6、电机；601、锥齿轮一；602、锥齿轮二；603、锥齿轮三。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：参照图1、图4、图6，一种土壤微生物发酵装置，包括发酵罐1，还包括：盖板101，拆卸连接在发酵罐1的上端部；位于发酵罐1内的输料筒3，转动连接在盖板101上；转动套5，套接在输料筒3上，其中，转动套5上固定连接有拨杆503，输料筒3外壁开设有导向槽502，转动套5内壁固定连接有滑块，滑块滑动连接在导向槽502中；转动环501，与转动套5的上端部转动连接；驱动部，设置在盖板101上，且用于驱动转动环501带动跟随输料筒3同步转动的转动套5在罐内上下往复运动；位于输料筒3内的旋转轴301，转动连接在盖板101上，其中，旋转轴301上固定连接有螺旋叶片302，输料筒3的下端部侧壁设置有进料口303、上端部侧壁设置有出料口304。

驱动部包括电动伸缩杆505，电动伸缩杆505固定安装在盖板101的下端面上，转动环501与电动伸缩杆505的伸缩端固定连接。

盖板101上固定连接有电机6，电机6的输出端固定连接有锥齿轮一601，输料筒3上固定连接有锥齿轮二602，旋转轴301上固定连接有锥齿轮三603，锥齿轮二602、锥齿轮三603均与锥齿轮一601啮合连接。

在土壤微生物发酵过程中，操作人员首先通过发酵罐1上端部的开口将土壤微生物发酵所需的物料和菌种放入罐体内，添加的物料形态可以是固态如土壤、农作物秸秆等粉碎后的物料、液态如营养液、微生物菌液等，也可以是固液混合态，随后，操作人员将用于闭合罐体开口的盖板101安装至发酵罐1上，确保密封良好；

接着，启动电机6，电机6输出轴带动锥齿轮一601转动，锥齿轮一601同时与锥齿轮二602和锥齿轮三603啮合，使锥齿轮二602带动输料筒3转动，锥齿轮三603带动旋转轴301转动，同时，启动电动伸缩杆505，电动伸缩杆505按照设定的频率和行程进行伸缩运动，其伸缩端带动转动环501上下运动，转动环501进而带动转动套5在输料筒3上上下往复运动；

输料筒3转动时，转动套5在滑块的限位下跟随输料筒3转动，转动套5带动拨杆503转动，使得转动的拨杆503对物料进行初步混合，当转动套5上下往复运动时，转动的拨杆503能够对不同高度层的物料进行更加均匀的混合；

与此同时，旋转轴301带动螺旋叶片302在输料筒3中运转，此时，沉积在发酵罐1内部的物料通过进料口303进入输料筒3中，在螺旋叶片302的推动下，物料向上运动并通过输料筒3上端部的出料口304排出，如此由下至上循环对物料进行更加充分的混合，进一步提高了物料混合的均匀性。

综上，通过电机6驱动的锥齿轮传动系统，同时实现输料筒3和旋转轴301的转动，配合电动伸缩杆505带动转动套5的上下往复运动，使拨杆503能够对不同高度层的物料进行搅拌，结合螺旋叶片302的物料循环输送功能，形成了多维、立体的搅拌模式，提高了物料混合的均匀性，此种高效的混合方式确保了土壤微生物与营养物质充分接触，促进发酵反应更充分进行，提高发酵效率和质量。

实施例2：参照图1、图4，一种土壤微生物发酵装置，与实施例1基本相同，更进一步的是，拨杆503采用弹性杆，拨杆503远离转动套5的一端固定连接有配重球504。

在对物料进行混合的过程中，转动套5在电机6和电动伸缩杆505的驱动下开始转动并上下往复运动，在转动套5转速较低时，拨杆503在配重球504的重力作用下基本保持伸直状态，此时拨杆503主要对发酵罐1中层区域的物料进行搅拌，随着转动套5转速的提高，离心力逐渐增大，拨杆503在离心力和配重球504惯性力的共同作用下发生弹性形变，向外弯曲并向上扬起，此种形变使得拨杆503的有效搅拌范围扩大，能够触及到发酵罐1内更高层和更边缘区域的物料；

当转动套5上下往复运动时，处于不同形变状态的拨杆503能够对不同高度层的物料进行更加均匀的混合，对于固态物料，拨杆503的弯曲和摆动能够有效打散团聚的颗粒，使其分布更加均匀，对于液态或固液混合态物料，拨杆503的高速运动能够产生涡流，增强物料的对流和扩散，促进微生物与营养物质的充分接触。

综上，拨杆503的弹性形变能够根据转动套5的转速自动调节搅拌范围，在低转速时覆盖中层区域，高转速时扩展到高层和边缘区域，实现了对发酵罐1内不同高度层和位置物料的全方位搅拌，有效消除搅拌死角，提高了物料混合的均匀性，其中，对于固态物料，拨杆503的弹性摆动能够有效打散团聚的颗粒，促进物料的分散，对于液态或固液混合态物料，其产生的涡流能够增强物料的对流和扩散，使微生物与营养物质充分接触，加速发酵反应的进行，提高发酵效率和产品质量，缩短发酵周期，降低生产成本。

实施例3：参照图1、图2、图3、图5，一种土壤微生物发酵装置，与实施例1基本相同，更进一步的是，还包括空气净化箱2以及固定安装在空气净化箱2上的气体循环泵202，气体循环泵202的输入端通过输气管一203贯穿盖板101与发酵罐1相连通、输出端与空气净化箱2相连通，发酵罐1的下端部内外壁之间开设有中空腔205，发酵罐1内壁圆周等距设置有多个倾斜向上设置的喷气嘴206，空气净化箱2通过输气管二204与中空腔205相连通。

空气净化箱2内等距插接有多个用于对气体进行过滤、净化的活性炭滤芯201。

当发酵过程开始时，气体循环泵202同步启动，将发酵罐1内的气体通过输气管一203抽出，送入空气净化箱2，气体在空气净化箱2内横向流动，依次通过多个活性炭滤芯201，在通过每个滤芯时，气体中的颗粒杂质、异味物质和有害气体被活性炭吸附截留；

净化后的气体通过输气管二204进入发酵罐1下端部的中空腔205，在中空腔205内形成环形气流，然后，气体通过倾斜向上设置的喷气嘴206以一定的速度和角度喷入发酵罐1内部，喷入的气体在上升过程中与物料充分接触，一方面为微生物提供氧气，另一方面带动物料运动，促进物料的混合和均匀分布；

随着气体不断循环，发酵罐1内的气体持续得到净化和更新，形成一个封闭的气体循环系统，在发酵过程中，可根据发酵阶段和微生物代谢需求，通过调节气体循环泵202的转速来控制气体循环流量，确保微生物始终处于良好的气体环境中，减少有害气体对微生物代谢的抑制作用，促进发酵过程的顺利进行，其中，喷气嘴206倾斜向上的角度设计和环形分布，使气体喷入后形成向上的气流，与拨杆503和螺旋叶片302的机械搅拌作用相结合，形成多维搅拌模式，此种复合搅拌方式能够有效提高物料的混合均匀性，特别是对于粘性较大的物料，气体的扰动作用能够打破物料的团聚，使微生物与营养物质更充分地接触，提高发酵效率。

实施例4：参照图1，一种土壤微生物发酵装置，与实施例1基本相同，更进一步的是，发酵罐1的底部内壁呈锥形设置，发酵罐1的底部固定连通有排料管103，排料管103上设置有阀门开关；

当土壤微生物发酵过程完成后，操作人员首先停止电机6和电动伸缩杆505的运行，使搅拌系统停止工作，然后，缓慢打开排料管103上的阀门开关，发酵完成的物料在自身重力作用下沿锥形底部内壁向排料管103汇集，由于锥形结构的引导作用，物料能够快速、顺畅地流入排料管103，并通过排料管103排出发酵罐1；

对于粘性较大的物料，可在排料前短暂启动电机6，使拨杆503和螺旋叶片302进行低速搅拌，辅助物料向排料口流动，在排料过程中，可通过调节阀门开关的开度控制排料速度，确保物料平稳排出，排料完成后，关闭阀门开关，可通过盖板101的拆卸接口对发酵罐1内部进行清洗和消毒，为下一次发酵做准备。

实施例5：参照图1、图7，一种土壤微生物发酵装置，与实施例1基本相同，更进一步的是，盖板101通过固定螺栓102与发酵罐1的上端部拆卸连接；

通过固定螺栓102实现盖板101与发酵罐1的可拆卸连接，方便操作人员对发酵罐1内部进行各种操作，如添加物料、清理罐体、检查和维修内部部件等，同时，此种连接方式能保证装置在正常运行时的密封性，维持发酵罐1内的气体环境稳定，防止气体泄漏影响发酵过程，也能避免外界杂菌、灰尘等进入发酵罐1内，污染发酵物料，保证发酵过程的顺利进行和发酵产品的质量。

需要补充说明的是，输气管一203采用的是可拉伸收缩的软管，因此，输气管一203不会对盖板101的拆装造成干涉。

盖板101上固定连接有密封环4，密封环4的外壁设置有密封圈401，密封圈401与发酵罐1内壁相贴合；

当盖板101安装在发酵罐1上端部并拧紧固定螺栓102时，密封环4和密封圈401随着盖板101向下运动，密封圈401与发酵罐1内壁紧密贴合，填充盖板101与发酵罐1之间的微小间隙，增强了发酵罐1的密封性，不仅能够阻止气体泄漏，维持罐内气体压力和成分稳定，为土壤微生物发酵提供稳定的环境，同时能防止外界杂菌、灰尘等污染物进入发酵罐1内，避免对发酵物料造成污染，保证发酵过程的正常进行和发酵产品的质量，其中，良好的密封性还有助于减少发酵过程中营养物质的挥发损失，提高发酵效率。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。

Claims (10)

1.一种土壤微生物发酵装置，包括发酵罐(1)，其特征在于，还包括：

盖板(101)，拆卸连接在所述发酵罐(1)的上端部；

位于发酵罐(1)内的输料筒(3)，转动连接在所述盖板(101)上；

转动套(5)，套接在所述输料筒(3)上，其中，所述转动套(5)上固定连接有拨杆(503)，所述输料筒(3)外壁开设有导向槽(502)，所述转动套(5)内壁固定连接有滑块，所述滑块滑动连接在导向槽(502)中；

转动环(501)，与所述转动套(5)的上端部转动连接；

驱动部，设置在所述盖板(101)上，且用于驱动转动环(501)带动跟随输料筒(3)同步转动的转动套(5)在罐内上下往复运动；

位于输料筒(3)内的旋转轴(301)，转动连接在所述盖板(101)上，其中，所述旋转轴(301)上固定连接有螺旋叶片(302)，所述输料筒(3)的下端部侧壁设置有进料口(303)、上端部侧壁设置有出料口(304)。

2.根据权利要求1所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述拨杆(503)采用弹性杆，所述拨杆(503)远离转动套(5)的一端固定连接有配重球(504)。

3.根据权利要求1所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述驱动部包括电动伸缩杆(505)，所述电动伸缩杆(505)固定安装在盖板(101)的下端面上，所述转动环(501)与电动伸缩杆(505)的伸缩端固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述盖板(101)上固定连接有电机(6)，所述电机(6)的输出端固定连接有锥齿轮一(601)，所述输料筒(3)上固定连接有锥齿轮二(602)，所述旋转轴(301)上固定连接有锥齿轮三(603)，所述锥齿轮二(602)、锥齿轮三(603)均与锥齿轮一(601)啮合连接。

5.根据权利要求1所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，还包括空气净化箱(2)以及固定安装在所述空气净化箱(2)上的气体循环泵(202)，所述气体循环泵(202)的输入端通过输气管一(203)贯穿盖板(101)与发酵罐(1)相连通、输出端与空气净化箱(2)相连通，所述发酵罐(1)的下端部内外壁之间开设有中空腔(205)，所述发酵罐(1)内壁圆周等距设置有多个倾斜向上设置的喷气嘴(206)，所述空气净化箱(2)通过输气管二(204)与中空腔(205)相连通。

6.根据权利要求5所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述空气净化箱(2)内等距插接有多个用于对气体进行过滤、净化的活性炭滤芯(201)。

7.根据权利要求1所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述盖板(101)通过固定螺栓(102)与发酵罐(1)的上端部拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述盖板(101)上固定连接有密封环(4)，所述密封环(4)的外壁设置有密封圈(401)，所述密封圈(401)与发酵罐(1)内壁相贴合。

9.根据权利要求1所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，所述发酵罐(1)的底部内壁呈锥形设置，所述发酵罐(1)的底部固定连通有排料管(103)，所述排料管(103)上设置有阀门开关。

10.土壤微生物的发酵方法，采用权利要求1-9任一项所述的一种土壤微生物发酵装置，其特征在于，包括以下操作步骤：

步骤一：将固态、液态或固液混合态的发酵物料及菌种通过发酵罐(1)顶部开口加入罐内，安装盖板(101)并以固定螺栓(102)紧固；

步骤二：开启电机(6)，通过锥齿轮一(601)、锥齿轮二(602)、锥齿轮三(603)的啮合传动，同步驱动输料筒(3)与旋转轴(301)转动；

步骤三：启动电动伸缩杆(505)，带动转动环(501)与转动套(5)在输料筒(3)上做上下往复运动，使转动套(5)上的拨杆(503)对不同高度层物料进行立体搅拌；

步骤四：旋转轴(301)上的螺旋叶片(302)将发酵罐(1)底部物料从进料口(303)吸入，经输料筒(3)从出料口(304)排出，实现物料由下至上的循环混合；

步骤五：若拨杆(503)为弹性杆并连接配重球(504)，其随转动套(5)转速变化产生弹性形变，自适应扩大搅拌范围，覆盖高层及边缘物料；

步骤六：启动气体循环泵(202)，将罐内气体抽入空气净化箱(2)，经活性炭滤芯(201)过滤后，净化气体通过中空腔(205)、喷气嘴(206)喷入罐体，供氧并辅助物料混合；

步骤七：发酵完成后，打开排料管(103)阀门，利用罐体底部锥形结构使物料在重力作用下汇集排出。