CN107986589A - 一种三段式牛场粪污有氧发酵装置及其发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三段式牛场粪污有氧发酵装置及其发酵方法，属于发酵设备技术领域。该装置包括水分调节仓、中温发酵仓、高温发酵仓、加菌器、供氧机和生物热收集器；水分调节仓、中温发酵仓和高温发酵仓相互连通且其中心轴位于同一水平线上；水分调节仓和中温发酵仓之间的连接段上设有加菌器；高温发酵仓与供氧机相连通；生物热收集器一端与高温发酵仓连接、另一端与水分调节仓相连通。该装置可实现发酵过程中不同发酵阶段的控制，有利于目标生物菌繁殖和发酵，有利于牛粪的分解，缩短发酵周期；同时本发明所有仓体均为FRP复合材料，更具有抗腐蚀、抗疲劳性，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，使用寿命更长。
Description
技术领域
本发明涉及一种三段式牛场粪污有氧发酵装置及其发酵方法，属于发酵设备技术领域。
背景技术
目前使用的粪污快速发酵反应器大体是塔式和卧式两种。塔式反应器虽物料在反应器内的移动可以靠重力来完成，相对节省运行费用、占地面积较少，但堆积高，物料呈压实状，通气性能差，全部物料重量靠发酵仓底部承担，对发酵仓底部的材料要求高，通风阻力大，能耗大，成本高。卧式推流式的发酵***虽通气阻力小但新旧物料容易混料，发酵不充分，容易产生压实现象，通气性能差，产品不易均质化。
另外，现有反应器中与粪污直接接触的罐体均采用金属材质，容易被腐蚀，不能在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，使用寿命较短。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种三段式牛场粪污有氧发酵装置，采用的技术方案如下：
本发明的目的在于提供一种三段式牛场粪污有氧发酵装置，该装置包括水分调节仓1、中温发酵仓2、高温发酵仓3、加菌器4、供氧机6和生物热收集器7；所述水分调节仓1、中温发酵仓2和高温发酵仓3相互连通且其中心轴位于同一水平线上；所述水分调节仓1和中温发酵仓2之间的连接段上设有加菌器4；所述高温发酵仓3与供氧机6相连通；所述生物热收集器7一端与高温发酵仓3连接、另一端与水分调节仓1相连通。
优选地，所述水分调节仓1、中温发酵仓2和高温发酵仓3仓体采用FRP复合材料。
优选地，所述高温发酵仓3内部设有第一带孔管道32和第二带孔管道33；所述第一带孔管道32位于高温发酵仓3内部上方、且通过封闭管道与生物热收集器7相连；所述第二带孔管道33位于高温发酵仓3内部底部、且通过封闭管道与供氧机6相连。
优选地，所述水分调节仓1内部设有沥水网8。
优选地，所述水分调节仓1为摆动式水分调节仓；所述中温发酵仓2可进行转鼓搅拌发酵。
更优选地，所述水分调节仓1的仓体外部设有摆动装置9；所述中温发酵仓2的仓体外部设有旋转装置10。
优选地，所述中温发酵仓2内部设有沥液槽22。
优选地，所述水分调节仓1和中温发酵仓2的下方设有集液池5；所述水分调节仓1和中温发酵仓2下方分别设有第一排液口13和第二排液口21；所述第一排液口13和第二排液口21排出的液体由集液池5收集。
更优选地，所述有氧发酵装置，包括水分调节仓1、中温发酵仓2、高温发酵仓3、加菌器4、集液池5、供氧机6和生物热收集器7；所述水分调节仓1、中温发酵仓2和高温发酵仓3相互连通且其中心轴位于同一水平线上；所述水分调节仓1上设有进料口11、进热口12和第一排液口13，内部设有沥水网8；所述水分调节仓1为摆动式水分调节仓；所述中温发酵仓2上设有第二排液口21、内壁设有沥液槽22；所述中温发酵仓2可进行转鼓搅拌发酵；所述水分调节仓1和中温发酵仓2之间的连接段上设有加菌器4；所述水分调节仓1和中温发酵仓2的下方设有集液池5；所述集液池5收集第一排液口13和第二排液口21排出的液体；所述高温发酵仓3设有出料口31；所述高温发酵仓3内部设有第一带孔管道32和第二带孔管道33；所述第一带孔管道32位于高温发酵仓3内部上方、且通过封闭管道与生物热收集器7相连；所述第二带孔管道33位于高温发酵仓3内部下方、且通过封闭管道与供氧机6相连；所述生物热收集器7另一端通过进热口12与水分调节仓1相连通。
本发明还提供了一种利用上述有氧发酵装置进行有氧发酵的方法，步骤如下：
步骤一、通过摆动水分调节仓1的仓体、同时利用生物热对物料水分进行调节，使含水量达到50-60％；
步骤二、将水分调节仓1处理好的物料移入中温发酵仓2，同时通过加菌器4接种菌种，并进行转鼓搅拌发酵；
步骤三、将中温发酵仓2发酵的物料移入高温发酵仓3进行静止发酵，进入高温发酵阶段，由自动供氧机6供氧，同时利用生物热收集器7将高温发酵仓3发酵产生的生物热收集处理并传输到水分调节仓1。
装置的功能：粪污进入水分调节仓进行调节后，经推料器推入中温发酵罐体中，同时接种菌种，并进行转鼓搅拌，当菌种与物料混伴均匀后静置，使微生物在适宜的条件下进行对数增殖和对物料进行部分分解；当温度升到45-50℃时，将物料推入高温发酵仓，静置发酵，在此期间进行自动供氧，物料在高温仓进一步发酵并产生大量的生物热，此热能一部分加速好氧发酵，同时杀死病原菌、虫卵等，另一部分由生物热收集器收集处理，传输到水分调节仓中，作为热源，达到能源再利用。
工作原理：微生物赖以生存和繁衍的条件包括适宜的氧气供给、温度、湿度、C/N比、PH值等。即在高温高湿和有氧条件下，经复合微生物菌群的作用，使粪污中的有机物可降解转化为稳定的无异味的腐殖质类物质，这是粪便中有机物、微生物、水分、氧气等诸因子相互作用的复杂过程。在这一过程中，微生物以粪污为营养生长繁殖、消耗氧气，主要产生二氧化碳、水及稳定程度高的腐殖质类物质，同时释放热量，使***内温度升高在45-55度，促进微生物的代谢，在55-70度可杀死粪便中的病原微生物、寄生虫卵和草籽等，三段式牛场粪污有氧发酵装置将从以上几个方面为微生物提供了适宜条件，使粪污在最短时间内达到无害化程度。
本发明装置的特点：
1)机身质量优势：主体材料选用FRP复合材料为主，具有抗腐蚀、抗疲劳性，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，可提高设备的使用寿命。
2)封闭式发酵：隔热处理，不受季节温度的影响,且无二次污染。
3)发酵效率高：发酵速度快，6天完成主发酵。
4)运行成本低：配有生物热收集器，可循环利用生物热能，减少其它能耗。
5)维持费用低：自动化程度高，用人少。
本发明有益效果：
本发明发酵装置采用卧式分隔式发酵***运行工艺，该工艺采用分仓处理的方式，简化了塔式发酵工艺的进料、布料、出料工序和设备，方便曝气通气；相对推流式旋转仓***分隔式发酵仓***的优点是产品均匀性更好，且安装了生物热收集装置和控制装置，可实现发酵过程中不同发酵阶段温度和湿度的控制，有利于目标生物菌繁殖和发酵，有利于牛粪的分解，缩短发酵周期。本发明的发酵装置中的所有仓体均为FRP复合材料，更具有抗腐蚀、抗疲劳性，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，使用寿命更长。
附图说明
图1为三段式牛场粪污有氧发酵装置结构示意图；
(1，水分调节仓；11，进料口；12，进热口；13，第一排液口；2，中温发酵仓；21，第二排液口；22，沥液槽；3，高温发酵仓；31，出料口；32，第一带孔管道；33，第二带孔管道；4，加菌器；5，集液池；6，供氧机；7，生物热收集器；8，沥水网；9，摆动装置；10，旋转装置)
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，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；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。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发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，一种三段式牛场粪污有氧发酵装置，该装置由三个工作仓组成，包括水分调节仓1、中温发酵仓2、高温发酵仓3、加菌器4、集液池5、供氧机6和生物热收集器7；水分调节仓1、中温发酵仓2和高温发酵仓3相互连通且其中心轴位于同一水平线上；水分调节仓1上方设有进料口11、侧方设有进热口12、底部设有第一排液口13，水分调节仓1内部设有沥水网8；水分调节仓1为摆动式水分调节仓；中温发酵仓2下方设有第二排液口21、中温发酵仓2内壁设有沥液槽22；中温发酵仓2可进行转鼓搅拌发酵；水分调节仓1和中温发酵仓2之间的连接段上设有加菌器4；水分调节仓1和中温发酵仓2的下方设有集液池5；集液池5收集第一排液口13和第二排液口21排出的液体；高温发酵仓3侧方设有出料口31；高温发酵仓3内部设有第一带孔管道32和第二带孔管道33；第一带孔管道32位于高温发酵仓3内部上方、且通过封闭管道与生物热收集器7相连；第二带孔管道33位于高温发酵仓3内部下方、且通过封闭管道与供氧机6相连；生物热收集器7另一端通过进热口12与水分调节仓1相连通。
水分调节仓1、中温发酵仓2和高温发酵仓3的仓体采用FRP复合材料。
水分调节仓1为摆动式水分调节仓；所述中温发酵仓2可进行转鼓搅拌发酵。水分调节仓1的仓体外部设有摆动装置9；中温发酵仓2的仓体外部设有转动装置10。
装置的功能：粪污进入水分调节仓进行调节后，经推料器推入中温发酵罐体中，同时接种菌种，并进行转鼓搅拌，当菌种与物料混伴均匀后静置，使微生物在适宜的条件下进行对数增殖和对物料进行部分分解；当温度升到45-50℃时，将物料推入高温发酵仓，静置发酵，在此期间进行自动供氧，物料在高温仓进一步发酵，并产生大量的生物热，此能热一部分加速好氧发酵，同时杀死病原菌、虫卵等。另一部分由生物热收集器回收处理，传输到水分调节仓中，作为热源，达到能源再利用。
工艺技术路线：(“物料”为牛场粪污)
利用本实施例提供的三段式牛场粪污有氧发酵装置进行有氧发酵的方法，采用分隔式运行工艺，步骤如下：
步骤一、水分调节仓1：通过摆动水分调节仓1的仓体、同时利用生物热对物料水份进行调节，使含水量达到50-60％(处理时间为每批6小时)；
步骤二、中温发酵仓2：将水分调节仓1处理好的物料移入中温发酵仓2，同时通过加菌器4接种复合微生物菌种，并进行转鼓搅拌发酵(发酵时间1天)；
步骤三、高温发酵仓3：将中温发酵仓2发酵的物料移入高温发酵仓3进行静止发酵(此时物料已进入高温发酵阶段)，发酵时间为5天，在此期间由自动供氧机供氧，同时利用生物热收集器将高温发酵仓3发酵产生的生物热收集并传输到水分调节仓1。
这样物料在发酵的不同阶段，从一个仓移入另一个仓，在不同的仓内，物料可进行不同时间、不同发酵条件的发酵；历经6天完成主发酵后从出料口排出。物料的移动通过多条传送带进行。该工艺采分仓处理的方式，简化了塔式发酵工艺的进料、布料、出料工序和设备，方便曝气通气。且相对推流式***分隔式的优点是产品均匀性更好。生物热收集装置和控制装置可实现发酵过程中不同发酵阶段温度和湿度的控制，即有利于目标生物菌繁殖和发酵，又有利于牛粪的分解，缩短发酵周期。
微生物赖以生存和繁衍的条件包括适宜的氧气供给、温度、湿度、C/N比、PH值等。即在高温高湿和有氧条件下，经复合微生物菌群的作用下，粪污中的有机物可降解转化为稳定的无异味的腐殖质类物质，这是粪便中有机物、微生物、水分、氧气等诸因子相互作用的复杂过程。在这一过程中，微生物以粪污为营养生长繁殖、消耗氧气，主要产生二氧化碳、水及稳定程度高的腐殖质类物质，同时释放热量，使***内温度升高在45-55度，促进微生物的代谢，在55-70度可杀死粪便中的病原微生物、寄生虫卵和草籽等，三段式牛场粪污有氧发酵装置将从以上几个方面为微生物提供了适宜条件，使粪污在最短时间内达到无害化程度。
经检验该装置发酵后的产物完全符合国家堆肥无害化卫生标准即粪大肠杆菌数量(个/g)≤100、蛔虫卵死亡率100％、种子发芽指数＞80％。可做牛舍的卧床垫料、生产有机肥、制作花卉营养土、苗床土、作为生产食用菌的基质等。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种三段式牛场粪污有氧发酵装置，其特征在于，包括水分调节仓(1)、中温发酵仓(2)、高温发酵仓(3)、加菌器(4)、供氧机(6)和生物热收集器(7)；所述水分调节仓(1)、中温发酵仓(2)和高温发酵仓(3)相互连通且其中心轴位于同一水平线上；所述水分调节仓(1)和中温发酵仓(2)之间的连接段上设有加菌器(4)；所述高温发酵仓(3)与供氧机(6)相连通；所述生物热收集器(7)一端与高温发酵仓(3)连接、另一端与水分调节仓(1)相连通。
2.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述水分调节仓(1)、中温发酵仓(2)和高温发酵仓(3)的仓体采用FRP复合材料。
3.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述高温发酵仓(3)内部设有第一带孔管道(32)和第二带孔管道(33)；所述第一带孔管道(32)位于高温发酵仓(3)内部上方、且通过封闭管道与生物热收集器(7)相连；所述第二带孔管道(33)位于高温发酵仓(3)内部底部、且通过封闭管道与供氧机(6)相连。
4.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述水分调节仓(1)内部设有沥水网(8)。
5.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述水分调节仓(1)为摆动式水分调节仓；所述中温发酵仓(2)可进行转鼓搅拌发酵。
6.根据权利要求5所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述水分调节仓(1)的仓体外部设有摆动装置(9)；所述中温发酵仓(2)的仓体外部设有旋转装置(10)。
7.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述中温发酵仓(2)内壁设有沥液槽(22)。
8.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，所述水分调节仓(1)和中温发酵仓(2)的下方设有集液池(5)；所述水分调节仓(1)和中温发酵仓(2)下方分别设有第一排液口(13)和第二排液口(21)；所述第一排液口(13)和第二排液口(21)排出的液体由集液池(5)收集。
9.根据权利要求1所述的有氧发酵装置，其特征在于，包括水分调节仓(1)、中温发酵仓(2)、高温发酵仓(3)、加菌器(4)、集液池(5)、供氧机(6)和生物热收集器(7)；所述水分调节仓(1)、中温发酵仓(2)和高温发酵仓(3)相互连通且其中心轴位于同一水平线上；所述水分调节仓(1)上设有进料口(11)、进热口(12)和第一排液口(13)，内部设有沥水网(8)；所述水分调节仓(1)为摆动式水分调节仓；所述中温发酵仓(2)上设有第二排液口(21)、内壁设有沥液槽(22)；所述中温发酵仓(2)可进行转鼓搅拌发酵；所述水分调节仓(1)和中温发酵仓(2)之间的连接段上设有加菌器(4)；所述水分调节仓(1)和中温发酵仓(2)的下方设有集液池(5)；所述集液池(5)收集第一排液口(13)和第二排液口(21)排出的液体；所述高温发酵仓(3)上设有出料口(31)；所述高温发酵仓(3)内部设有第一带孔管道(32)和第二带孔管道(33)；所述第一带孔管道(32)位于高温发酵仓(3)内部上方、且通过封闭管道与生物热收集器(7)相连；所述第二带孔管道(33)位于高温发酵仓(3)内部下方、且通过封闭管道与供氧机(6)相连；所述生物热收集器(7)另一端通过进热口(12)与水分调节仓(1)相连通。
10.一种利用权利要求1-9任一所述有氧发酵装置进行有氧发酵的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、通过摆动水分调节仓(1)的仓体、同时利用生物热对物料水份进行调节，使含水量达到50-60％；
步骤二、将水分调节仓(1)处理好的物料移入中温发酵仓(2)，同时通过加菌器(4)接种菌种，并进行转鼓搅拌发酵；
步骤三、将中温发酵仓(2)发酵的物料移入高温发酵仓(3)进行静止发酵，进入高温发酵阶段，由自动供氧机(6)供氧，同时利用生物热收集器(7)将高温发酵仓(3)发酵产生的生物热收集并传输到水分调节仓(1)。
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