CN223793040U - 粪污发酵装置及粪污处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发酵技术领域，提供一种粪污发酵装置及粪污处理系统。粪污发酵装置包括：发酵罐、多个第一搅拌器和第二搅拌器，多个第一搅拌器沿发酵罐的周向间隔设于发酵罐的下部侧壁，每个第一搅拌器伸入发酵罐内，多个第一搅拌器的安装高度相同；第二搅拌器设于发酵罐的顶部侧壁，第二搅拌器伸入发酵罐内；第二搅拌器位于相邻两个第一搅拌器之间，第二搅拌器与第一搅拌器形成的投影夹角为70‑110°。本实用新型通过能够使刚进入发酵罐内的粪污快速与原有的粪污混合，防止粪污沉积；还能够防止粪污中的纤维在顶部出现浮渣层，有助于发酵罐内的气体释放。

Description

粪污发酵装置及粪污处理系统

技术领域

本实用新型涉及发酵技术领域，尤其涉及一种粪污发酵装置及粪污处理系统。

背景技术

在养殖行业，粪污处理是一项至关重要的环境管理和资源回收利用环节，特别是对于国内外大中型规模的奶牛养殖场而言，其粪污处理效率与效果直接关系到养殖场的可持续发展及周边环境的生态平衡。目前，这些养殖场普遍采用厌氧发酵工艺作为粪污处理的主要手段，该工艺通过微生物在无氧条件下的分解作用，将粪污转化为生物气（主要为甲烷）和稳定的有机残留物，既实现了废弃物的减量化、无害化，又促进了资源的循环利用。

厌氧发酵工艺的核心设备是厌氧发酵罐，而在众多类型的发酵罐中，全混式厌氧发酵罐因其结构简单、操作灵活等特点而被广泛应用。全混式厌氧发酵罐过持续搅拌，确保发酵物料在罐内均匀分布，这对于提高发酵效率、维持稳定的发酵环境至关重要。搅拌效果的好坏直接影响到微生物与底物的接触效率、发酵产物的生成速率以及系统的整体性能。

然而，当前国内养殖场在采用全混式厌氧发酵罐进行厌氧发酵时，发酵液在罐体内分布不均，底部区域容易形成沉积物，影响微生物活性，而顶部则常出现浮渣层，阻碍了气体的有效释放。

实用新型内容

本实用新型提供一种粪污发酵装置及粪污处理系统，用以解决现有技术中粪污发酵装置发酵液在罐体内分布不均，稳定性差的问题。

本实用新型提供一种粪污发酵装置，包括：发酵罐；多个第一搅拌器，多个所述第一搅拌器沿所述发酵罐的周向间隔设于所述发酵罐的下部侧壁，每个所述第一搅拌器伸入所述发酵罐内，多个所述第一搅拌器的安装高度相同；第二搅拌器，所述第二搅拌器设于所述发酵罐的顶部侧壁，所述第二搅拌器伸入所述发酵罐内；所述第二搅拌器位于相邻两个所述第一搅拌器之间，所述第二搅拌器与所述第一搅拌器形成的投影夹角为70-110°。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，所述第二搅拌器包括搅拌轴，所述搅拌轴与所述发酵罐内的液面之间的夹角为0-20°。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，所述第一搅拌器和所述第二搅拌器均还包括多个桨叶和搅拌轴，所述多个桨叶与所述搅拌轴螺旋连接；所述桨叶相对所述搅拌轴的螺旋角度为30-60°；每个所述桨叶焊接于所述搅拌轴，焊缝长度与对应所述桨叶的最大宽度比为0.35-0.75。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，还包括加热件和控制器，所述加热件设于所述发酵罐内，位于所述发酵罐的下部；多个所述第一搅拌器、所述第二搅拌器、所述加热件均与所述控制器电连接。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，还包括设于所述发酵罐内的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设于所述发酵罐的下部，所述第二温度传感器设于所述发酵罐的中部，所述第三温度传感器设于所述发酵罐的顶部；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器分别与所述控制器电连接。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，还包括液位传感器，所述液位传感器设于所述发酵罐内，所述液位传感器与所述控制器电连接；和/或，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述发酵罐内的顶部，所述压力传感器与所述控制器电连接。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，所述发酵罐还设有进液口和出液口，所述进液口设于所述发酵罐的下部，用于与粪污收集装置连通，所述出液口用于与出料池连通；所述发酵罐的顶部设有出气口，所述出气口用于与沼气处理装置连通；和/或，所述发酵罐的顶部还设有观察口。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，所述发酵罐的侧壁还设有第一取样口、第二取样口和第三取样口，所述第一取样口设于所述发酵罐的下部，所述第二取样口设于所述发酵罐的中部，所述第三取样口设于所述发酵罐的顶部。

根据本实用新型提供的一种粪污发酵装置，还包括保温件，所述保温件覆盖设于所述发酵罐的外壁面。

本实用新型还提供一种粪污处理系统，包括如上述任一项所述的粪污发酵装置，还包括粪污收集装置和出料池；所述粪污收集装置包括粪污池，所述粪污池的出口与所述发酵罐的进液口连通；所述发酵罐的出液口与所述出料池的进口连通。

本实用新型提供的粪污发酵装置及粪污处理系统，通过在发酵罐的下部设置多个第一搅拌器，多个第一搅拌器的高度相等，使刚进入发酵罐内的粪污快速与原有的粪污混合，防止粪污沉积；通过在发酵罐的顶部设置第二搅拌器，第二搅拌器位于相邻两个第一搅拌器之间，第二搅拌器与第一搅拌器形成的投影角度为70-110°，增大发酵罐内粪污的流动，发酵罐内的温度均匀，防止粪污中的纤维在顶部出现浮渣层，有助于发酵罐内的气体释放。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型提供的粪污处理系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的粪污发酵装置的俯视图；

图3是本实用新型提供的第一搅拌器和第二搅拌器中桨叶的示意图；

图4是本实用新型中第一搅拌器和第二搅拌器中的结构示意图；

图5是现有技术中搅拌器中桨叶2#的示意图；

图6是现有技术中搅拌器中桨叶3#的示意图；

附图标记：

10、粪污发酵装置；11、发酵罐；111、进液口；112、出液口；113、出气口；114、第一取样口；115、第二取样口；116、第三取样口；117、观察口；12、第一搅拌器；13、第二搅拌器；14、加热件；15、第一温度传感器；16、第二温度传感器；17、第三温度传感器；18、液位传感器；19、压力传感器；

20、粪污收集装置；21、粪污池；22、粪污泵；23、第一液位计；24、第四温度传感器；

30、出料池；31、沼液泵；32、第二液位计。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。

下面结合图1-图4描述本实用新型的粪污发酵装置及粪污处理系统。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的粪污发酵装置10，包括：发酵罐11、多个第一搅拌器12和第二搅拌器13。发酵罐11具有容纳腔，用于实现有机废弃物的快速降解和转化，而且有效降低了粪便的体积和重量，便于后续处理和利用。发酵罐11设有进液口111和出液口112，进液口111设于发酵罐11的下部侧壁，通过进料管与粪污收集装置20连通，粪污收集装置20内的粪污经进液口111进入到发酵罐11内进行发酵。出液口112可通过管路与发酵罐11内的最高液面连通，通过出料管与出料池30连通，在发酵罐11内的液面升高至出液口112处时，发酵罐11内的液体经管路、出液口112、出料管进入到出料池30内，可实现自动出料。发酵罐11的顶部还设有出气口113，出气口113通过沼气管与沼气处理装置连通，发酵罐11内发酵产生的沼气，经出气口113、沼气管进入沼气处理装置进行处理。

第一搅拌器12为多个，可选的，第一搅拌器12为2个、3个、4个、6个等。多个第一搅拌器12沿发酵罐11的周向间隔设置在发酵罐11的下部侧壁，每个第一搅拌器12伸入发酵罐11内，粪污从发酵罐11的进液口111进入发酵罐11内，多个第一搅拌器12用于搅拌发酵罐11内粪污，使其与发酵罐11内原有的粪污充分混合。进一步地，多个第一搅拌器12的安装高度相同，即多个第一搅拌器12的搅拌轴处于同一平面内，使刚进入发酵罐11内的粪污快速与原有的粪污混合，效率高，防止粪污沉积。

随着粪污的持续加入，多个第一搅拌器12的持续搅拌，发酵罐11内的液面高度升高。本实用新型实施例通过在发酵罐11的顶部设置第二搅拌器13，第二搅拌器13设于发酵罐11的顶部侧壁，第二搅拌器13伸入发酵罐11内对发酵罐11顶部的粪污进行搅拌，防止粪污中的纤维在顶部出现浮渣层，有助于发酵罐11内的气体的释放。第一搅拌器12位于相邻两个第一搅拌器12之间，增大发酵罐11内粪污的流动，发酵罐11内的温度均匀。如图2所示，第二搅拌器13与第一搅拌器12形成的投影夹角为70-110°，可选的，投影夹角为70°、80°、83°、90°、95°、100°、110°。

需要说明的是，发酵罐11沿高度方向分为三部分，下部、中部和顶部，其中下部靠近发酵罐11的罐底高度为1-1.5m，发酵罐11的顶部低于发酵罐11最高液面，可位于发酵罐11最高液面1-1.5m；发酵罐11的中部位于发酵罐11的底部和顶部之间。

本实用新型实施例提供的粪污发酵装置10，通过在发酵罐11的下部设置多个第一搅拌器12，多个第一搅拌器12的高度相等，使刚进入发酵罐11内的粪污快速与原有的粪污混合，防止粪污沉积；通过在发酵罐11的顶部设置第二搅拌器13，第二搅拌器13位于相邻两个第一搅拌器12之间，第二搅拌器13与第一搅拌器12形成的投影角度为70-110°，增大发酵罐11内粪污的流动，发酵罐11内的温度均匀，防止粪污中的纤维在顶部出现浮渣层，有助于发酵罐11内的气体释放。

本实用新型实施例中的第二搅拌器包括搅拌轴，搅拌轴与发酵罐11内液面的夹角为0°-20°，可选的，0°（搅拌轴与发酵罐11内液面平行）、5°、10°、15°、20°。搅拌轴可相对发酵罐11内的液面向上转动，也可向下转动，转动范围为0-20°，以使发酵罐11内顶部液面破壳，防止结壳影响发酵罐11内的气体释放。

如图3所示，每个第一搅拌器12和第二搅拌器13均包括多个桨叶和搅拌轴，桨叶为旋桨式桨叶，如图3所示，多个桨叶与搅拌轴螺旋连接，桨叶相对搅拌轴的螺旋角度为30-60°，如图4所示；可选的，螺旋角度为30°、40°、45°、50°、60°等。

每个桨叶与搅拌轴焊接，桨叶与搅拌轴之间形成焊缝，焊缝长度与对应桨叶的最大宽度比为0.35-0.75，可选的，0.35、0.38、0.40、0.53、0.60、0.70、0.73、0.75等。

本实用新型实施例提供的粪污发酵装置10还包括加热件14和控制器，加热件14设于发酵罐11内，加热件14位于发酵罐11的下部，用于给经发酵罐11的进液口111进入的新粪污进行加热，同时维持发酵罐11内的温度均衡。在一个实施例中，加热件14包括加热盘管，加热盘内设有加热介质，加热介质包括水。进一步地，多个第一搅拌器12、第二搅拌器13和加热件14均与控制器电连接，控制器用于控制第一搅拌器12、第二搅拌器13和加热件14的运行。

粪污发酵装置10还包括第一温度传感器15、第二温度传感器16和第三温度传感器17，第一温度传感器15、第二温度传感器16和第三温度传感器17沿发酵罐11的高度方向分设在发酵罐11内，用于检测发酵罐11内的温度。具体的，第一温度传感器15设于发酵罐11的下部，用于监测发酵罐11下部的温度。第二温度传感器16设于发酵罐11的中部，用于监测发酵罐11中部的温度。第三温度传感器17设于发酵罐11的顶部，用于检测发酵罐11顶部的温度。

进一步地，第一温度传感器15、第二温度传感器16和第三温度传感器17均与控制器连接，控制器获取发酵罐11下部、中部和顶部的温度分布，以确定第一搅拌器12和第二搅拌器13的搅拌效果，控制器可基于当前情况，控制第一搅拌器12、第二搅拌器13和加热件14的运行。

本实用新型实施例提供的粪污发酵装置10还包括液位传感器18，液位传感器18设于发酵罐11内，用于获取发酵罐11内的液位信息，控制器可基于当前液位信息，向粪污收集装置20发出信号，在液位高度达到第一预设值的情况下，粪污收集装置20停止向发酵罐11内输入粪污，在液位高度低于第二预设值的情况下，粪污收集装置20向发酵罐11内输入粪污；第一预设值大于第二预设值。液位传感器18包括雷达液位传感器18。液位传感器18可设于发酵罐11的下部。

粪污发酵装置10还包括压力传感器19，压力传感器19设于发酵罐11的顶部，用于实时监测发酵罐11内液面以上气室的压力。发酵罐11的顶部出气口113处设有控制阀，控制阀和压力传感器19均与控制器电连接，控制器基于压力传感器19的压力信息，控制控制阀的打开与关闭，避免气室内的压力过大。

发酵罐11的顶部还是设有观察口117，工作人员可通过观察口117观察发酵罐11的内部情况。需要说明的是，观察口117处设有盖板，盖板可盖合于观察口117，观察发酵罐11的情况时，打开盖板。

发酵罐11的侧壁还设有第一取样口114、第二取样口115和第三取样口116，第一取样口114设于发酵罐11的下部，工作人员可通过第一取样口114取样，以检测发酵罐11下部的浓度。第二取样口115设于发酵罐11的中部，工作人员可通过第二取样口115取样，以检测发酵罐11中部的浓度。第三取样口116设于发酵罐11的顶部，工作人员可通过第三取样口116取样，以检测发酵罐11顶部的浓度。工作人员可通过发酵罐11内不同位置的浓度，判断第一搅拌器12、第二搅拌器13的搅拌情况，进而通过控制器控制第一搅拌器12、第二搅拌器13的运行。

进一步地，第一取样口114处设有第一开关阀，以控制第一取样口114的打开与关闭。第二取样口115处设有第二开关阀，以控制第二取样口115的打开与关闭。第三取样口116处设有第三开关阀，以控制第三取样口116的打开与关闭。

本实用新型实施例发酵罐11的外壁面（外壁面至少包括侧壁和顶壁）还设有保温件，对发酵罐11内的发酵原料进行保温，减少发酵罐11内的温度散失。

如图1所示，本实用新型实施例还提供一种粪污处理系统，包括如上述任一实施例中的粪污发酵装置10，还包括粪污收集装置20和出料池30。粪污收集装置20的出口与发酵罐11的进液口111连通，发酵罐11的出液口112与出料池30的进口连通。

粪污收集装置20包括粪污池21和粪污泵22，粪污池21的出口通过进料管与发酵罐11的进液口111连通。粪污泵22的进口设于粪污池21内，与粪污池21内的粪污接触，粪污泵22的出口与发酵罐11的进液口111连通，用于将粪污池21内的粪污泵22输送至发酵池内发酵。粪污池21内还设有第四温度传感器24，第四温度传感器24用于获取粪污池21内的当前温度，了解粪污进入发酵罐11内的初始温度。粪污池21内还设有第一液位计23，第一液位计23用于获取粪污池21内的液位高度。进一步地，第四温度传感器24、第一液位计23和粪污泵22均与控制器连接，实现粪污收集装置20与粪污发酵装置10的联动。

出料池30内还设有沼液泵31，沼液泵31的进口设于出料池30内，与出料池30内的沼液接触，沼液泵31的出口用于与外界设备连通。出料池30内还设有第二液位计32，第二液位计32用于检测出料池30内的液位高度。进一步地，第二液位计32和沼液泵31均与控制器电连接，实现出料池30与发酵罐11的联动。

在一个实施例中，粪污池为钢筋混凝土结构，池型为圆形或八角形，池深4米（保证池内有效水深），停留时间大于4个小时（保证后续工艺设备连续稳定运行）。粪污泵22采用潜水型污水泵，型号为80QW60-20-7.5（流量60m³/h、扬程20m、功率7.5KW），采用大通道单叶片坑堵塞叶轮、坑堵塞防缠绕，桨叶附有硬质合金刀头，可切割撕裂大颗粒和长纤维杂物。

发酵罐11采用搪瓷拼装或碳钢防腐材质，粪污发酵时间（HTR）为15-20天，保证粪污发酵完全。发酵罐11的外壁（包括侧壁和顶面）配置有保温件。第一搅拌器12为两台，两台第一搅拌器12的安装高度一致，安装高度为1.0-1.5m，距发酵罐11的底面的距离为1.0-1.5m，型号为YB-11KW/FAF87/FHXL-800；搅拌轴的长度3m，材质为304不锈钢；电机功率为11kW；桨叶的材质304不锈钢，旋转直径800mm，转速202rpm；桨叶根据原料特性进行特殊设计；可在线快速更换检修机械密封的功能，无需卸料和停工。第二搅拌器13为一台，第二搅拌器13设于两个第一搅拌器12之间，第二搅拌器13与第一搅拌器12的投影夹角为90°。第二搅拌器13安装在距离液面下1.5m处，型号为YB-11KW/FAF87/FHXL-800/KTSX；搅拌轴的长度3m，材质为304不锈钢；电机功率为11kW；桨叶的材质304不锈钢，旋转直径800mm，转速202rpm；顶部可摆式破壳搅拌器，具备带料更换检修的功能；自带旋转偏摆机械结构，可对不同方向的浮渣起到破壳打散的功能。

出料池30为钢筋混凝土结构，池型为圆形或八角形（与沼渣沼液池合建），池深5米（保证池内有效水深），停留时间大于4个小时（保证后续工艺设备连续稳定运行）。

沼液泵31采用潜水型污水泵，型号为100QW60-12-3.7（流量60m³/h、扬程12m、功率3.7KW），采用大通道单叶片坑堵塞叶轮、坑堵塞防缠绕，桨叶附有硬质合金刀头，可切割撕裂大颗粒和长纤维杂物。

下面采用本实用新型中的桨叶1#（图3）和现有技术中的桨叶2#（图5）和桨叶3#（图6）进行搅拌时间，每种样式桨叶实验时间均为天（连续运行），实验数据详见下表1：

表1数据说明：桨叶1#连续运行条件下，发酵罐顶部温度为42.10℃，发酵罐中部温度为41.90℃，发酵罐下部温度为41.60℃，顶部和中部粪污温度偏差为0.2℃，偏差率=（42.10-41.90）/42.10=0.48%；顶部和下部粪污温度偏差为0.5℃，偏差率=（42.10-41.60）/42.10=1.19%。

表1发酵罐温度实验数据表

桨叶2#连续运行条件下，发酵罐顶部温度为42.10℃，发酵罐中部温度为41.80℃，发酵罐下部温度为41.10℃，顶部和中部粪污温度偏差为0.3℃，偏差率=（42.10-41.80）/42.10=0.71%；顶部和下部粪污温度偏差为1.0℃，偏差率=（42.10-41.10）/42.10=2.38%。

桨叶3#连续运行条件下，发酵罐顶部温度为42.10℃，发酵罐中部温度为41.80℃，发酵罐下部温度为41.30℃，顶部和中部粪污温度偏差为0.3℃，偏差率=（42.10-41.80）/42.10=0.71%；顶部和下部粪污温度偏差为0.8℃，偏差率=（42.10-41.30）/42.10=1.90%；

根据上述数据对比可证明：桨叶1#连续运行条件下，顶部与中部、顶部与下部的温度偏差率最小，搅拌效果最佳。桨叶3#连续运行条件下，顶部与中部、顶部与下部的温度偏差率比桨叶1#稍大，搅拌效果比桨叶1#稍差。桨叶2#连续运行条件下，顶部与中部、顶部与下部的温度偏差率比桨叶3#稍大，搅拌效果比桨叶3#稍差。

表2数据说明：桨叶1#连续运行条件下，发酵罐顶部粪污浓度TS=8.85%，发酵罐中部粪污浓度TS=8.89%，发酵罐下部粪污浓度TS=9.15%，顶部和中部粪污浓度偏差为0.04%，偏差率=（8.89-8.85）/8.85=0.45%；顶部和下部粪污浓度偏差为0.30%，偏差率=（9.15-8.85）/8.85=3.39%。

桨叶2#连续运行条件下，发酵罐顶部粪污浓度TS=8.01%，发酵罐中部粪污浓度TS=8.95%，发酵罐下部粪污浓度TS=10.05%，顶部和中部粪污浓度偏差为0.94%，偏差率=（8.95-8.01）/8.01=11.73%；顶部和下部粪污浓度偏差为2.04%，偏差率=（10.05-8.01）/8.01=25.68%。

桨叶3#连续运行条件下，发酵罐顶部粪污浓度TS=8.52%，发酵罐中部粪污浓度TS=8.81%，发酵罐下部粪污浓度TS=9.57%，顶部和中部粪污浓度偏差为0.29%，偏差率=（8.81-8.52）/8.52=3.40%；顶部和下部粪污浓度偏差为1.05%，偏差率=（9.57-8.52）/8.52=12.32%。

表-2发酵罐浓度实验数据表

根据上述数据对比可证明：桨叶1#连续运行条件下，顶部与中部、顶部与下部的浓度偏差率最小，搅拌效果最佳。

桨叶3#连续运行条件下，顶部与中部、顶部与下部的浓度偏差率比桨叶1#稍大，搅拌效果比桨叶1#稍差。桨叶2#连续运行条件下，顶部与中部、顶部与下部的浓度偏差率比桨叶3#稍大，搅拌效果比桨叶3#稍差。综上，第一搅拌器和第二搅拌器的桨叶形式采用桨叶1#时，搅拌效果最佳。

进一步地，对桨叶1#的桨叶与搅拌轴的设计角度进行验证，表3为桨叶1#桨叶与轴的设计参数。

表3桨叶1#桨叶与轴的设计参数

表4数据说明：桨叶1#的桨叶按照方案1进行改进后，搅拌器配置电动机功率为7.5Kw，在现场连续运行条件下，发酵罐顶部温度为42.10℃，发酵罐中部温度为41.60℃，发酵罐下部温度为41.05℃，顶部和中部粪污温度偏差为0.5℃，偏差率=（42.10-41.60）/42.10=1.19%；顶部和下部粪污温度偏差为1.05℃，偏差率=（42.10-41.05）/42.10=2.49%。

表-4发酵罐温度实验数据表

桨叶1#的桨叶按照方案2进行改进后，搅拌器配置电动机功率为11Kw，在现场连续运行条件下，发酵罐顶部温度为42.10℃，发酵罐中部温度为41.90℃，发酵罐下部温度为41.60℃，顶部和中部粪污温度偏差为0.2℃，偏差率=（42.10-41.90）/42.10=0.48%；顶部和下部粪污温度偏差为0.5℃，偏差率=（42.10-41.60）/42.10=1.19%。

桨叶1#的桨叶按照方案2进行改进后，搅拌器配置电动机功率为15Kw，在现场连续运行条件下，发酵罐顶部温度为42.10℃，发酵罐中部温度为41.91℃，发酵罐下部温度为41.62℃，顶部和中部粪污温度偏差为0.19℃，偏差率=（42.10-41.91）/42.10=0.45%；顶部和下部粪污温度偏差为0.48℃，偏差率=（42.10-41.62）/42.10=1.14%。

根据上述数据对比可证明：

方案3：顶部与中部、顶部与下部的温度偏差率最小，搅拌效果最佳。

方案2：顶部与中部、顶部与下部的温度偏差率比方案3稍大，搅拌效果比方案3稍差。

方案1：顶部与中部、顶部与下部的温度偏差率比方案2稍大，搅拌效果比方案3稍差。

表5数据说明：桨叶1#的桨叶按照方案1进行改进后，搅拌器配置电动机功率为7.5Kw，在现场连续运行条件下，发酵罐顶部粪污浓度TS=8.61%，发酵罐中部粪污浓度TS=8.85%，发酵罐下部粪污浓度TS=9.59%，顶部和中部粪污浓度偏差为0.24，偏差率=（8.85-8.61）/8.61=2.79%；顶部和下部粪浓度偏差为0.98%，偏差率=（9.59-8.61）/8.61=11.38%。

表-5发酵罐浓度实验数据表

桨叶1#的桨叶按照方案2进行改进后，搅拌器配置电动机功率为11Kw，在现场连续运行条件下，发酵罐顶部粪污浓度TS=8.85%，发酵罐中部粪污浓度TS=8.89%，发酵罐下部粪污浓度TS=9.15%，顶部和中部粪污浓度偏差为0.04%，偏差率=（8.89-8.85）/8.85=0.45%；顶部和下部粪污浓度偏差为0.3%，偏差率=（9.15-8.85）/8.85=3.34%。

桨叶1#的桨叶按照方案2进行改进后，搅拌器配置电动机功率为15Kw，在现场连续运行条件下，发酵罐顶部粪污浓度TS=8.86%，发酵罐中部粪污浓度TS=8.89%，发酵罐下部粪污浓度TS=9.12%，顶部和中部粪污浓度偏差为0.03%，偏差率=（8.89-8.86）/8.86=0.34%；顶部和下部粪污浓度偏差为0.26，偏差率=（9.12-8.86）/8.86=2.93%。

根据上述数据对比可证明：方案3：顶部与中部、顶部与下部的浓度偏差率最小，搅拌效果最佳。方案2：顶部与中部、顶部与下部的浓度偏差率比方案3稍大，搅拌效果比方案3稍差。方案1：顶部与中部、顶部与下部的浓度偏差率比方案2稍大，搅拌效果比方案3稍差。

搅拌器的桨叶与搅拌轴的偏转就角度按照方案3设计时，搅拌效果最佳；方案3与方案2的搅拌效果偏差不大，且方案2的温度、浓度分布情况可以满足工艺要求。方案3采用15Kw电动机，方案2采用11Kw电动机，考虑方案的经济性，本实验确定方案2为最佳方案。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种粪污发酵装置，其特征在于，包括：

发酵罐；

多个第一搅拌器，多个所述第一搅拌器沿所述发酵罐的周向间隔设于所述发酵罐的下部侧壁，每个所述第一搅拌器伸入所述发酵罐内，多个所述第一搅拌器的安装高度相同；

第二搅拌器，所述第二搅拌器设于所述发酵罐的顶部侧壁，所述第二搅拌器伸入所述发酵罐内；

所述第二搅拌器位于相邻两个所述第一搅拌器之间，所述第二搅拌器与所述第一搅拌器形成的投影夹角为70-110°。

2.根据权利要求1所述的粪污发酵装置，其特征在于，所述第二搅拌器包括搅拌轴，所述搅拌轴与所述发酵罐内液面之间的夹角为0-20°。

3.根据权利要求1所述的粪污发酵装置，其特征在于，所述第一搅拌器和所述第二搅拌器均还包括多个桨叶和搅拌轴，所述多个桨叶与所述搅拌轴螺旋连接；

所述桨叶相对所述搅拌轴的螺旋角度为30-60°；每个所述桨叶焊接于所述搅拌轴，焊缝长度与对应所述桨叶的最大宽度比为0.35-0.75。

4.根据权利要求1所述的粪污发酵装置，其特征在于，还包括加热件和控制器，所述加热件设于所述发酵罐内，位于所述发酵罐的下部；

多个所述第一搅拌器、所述第二搅拌器、所述加热件均与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的粪污发酵装置，其特征在于，还包括设于所述发酵罐内的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设于所述发酵罐的下部，所述第二温度传感器设于所述发酵罐的中部，所述第三温度传感器设于所述发酵罐的顶部；

所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器分别与所述控制器电连接。

6.根据权利要求4所述的粪污发酵装置，其特征在于，还包括液位传感器，所述液位传感器设于所述发酵罐内，所述液位传感器与所述控制器电连接；

和/或，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述发酵罐内的顶部，所述压力传感器与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的粪污发酵装置，其特征在于，所述发酵罐还设有进液口和出液口，所述进液口设于所述发酵罐的下部，用于与粪污收集装置连通，所述出液口用于与出料池连通；所述发酵罐的顶部设有出气口，所述出气口用于与沼气处理装置连通；

和/或，所述发酵罐的顶部还设有观察口。

8.根据权利要求1所述的粪污发酵装置，其特征在于，所述发酵罐的侧壁还设有第一取样口、第二取样口和第三取样口，所述第一取样口设于所述发酵罐的下部，所述第二取样口设于所述发酵罐的中部，所述第三取样口设于所述发酵罐的顶部。

9.根据权利要求1所述的粪污发酵装置，其特征在于，还包括保温件，所述保温件覆盖设于所述发酵罐的外壁面。

10.一种粪污处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的粪污发酵装置，还包括粪污收集装置和出料池；

所述粪污收集装置包括粪污池，所述粪污池的出口与所述发酵罐的进液口连通；所述发酵罐的出液口与所述出料池的进口连通。