一种蔬菜秸秆发酵处理装置及方法

本发明涉及生物处理，特别涉及一种蔬菜秸秆发酵处理装置及方法。

背景技术：

1、蔬菜种植和设施农业生产过程中会产生大量秸秆、藤蔓、叶片及根茎等有机废弃物。该类物料通常含水率较高、纤维含量较大，且形态蓬松、长度不一，部分藤蔓类秸秆容易缠绕设备。若直接堆放或露天弃置，不仅占用场地，而且容易腐败发臭、滋生蚊蝇，并产生渗滤液和有害气体，对周边土壤、水体及空气环境造成污染。目前，蔬菜秸秆通常采用粉碎堆肥、厌氧发酵或直接还田等方式处理。

2、但现有设备和工艺普遍存在以下问题：一是蔬菜秸秆含水率高、物料黏性大，常规破碎设备容易发生缠绕、堵塞，破碎效率及粒度均匀性较低；二是破碎后的物料缺少有效的脱水和压榨调节结构，难以稳定控制发酵所需含水率，导致发酵过程易产生积液、板结或缺氧现象；三是发酵过程中辅料、菌剂及水分混合不均，物料布料厚度难以控制，仓内通气和翻料不充分，影响发酵温度及有机物降解效率；四是压榨产生的渗滤液和发酵产生的臭气通常缺少完善的处理及回用措施，容易造成二次污染。因此，有必要提供一种集破碎、防缠绕、压榨脱液、调质混合、密闭发酵、渗滤液处理回配及尾气净化于一体的蔬菜秸秆发酵处理装置和方法。

技术实现思路

1、为解决现有蔬菜秸秆处理设备存在易缠绕堵塞、脱水调质不稳定、发酵不均匀以及渗滤液和臭气易造成二次污染的技术问题，本发明提供了一种蔬菜秸秆发酵处理装置及方法。

2、第一方面，本发明提供了一种蔬菜秸秆发酵处理装置，包括上料输送机、防缠绕破碎机、螺旋压榨机、调质混合机、密闭式发酵仓、出料输送机、渗滤液处理组件和控制器；

3、所述上料输送机的出料端位于所述防缠绕破碎机的进料口上方，所述防缠绕破碎机的出料口通过第一输送机与所述螺旋压榨机的进料口连接，所述螺旋压榨机的固体出料口通过第二输送机与所述调质混合机的进料口连接，所述调质混合机的出料口与所述密闭式发酵仓的进料口相连通，所述密闭式发酵仓的出料口与所述出料输送机连接；

4、所述螺旋压榨机的液体出料口通过第一导液管与所述渗滤液处理组件连接，所述渗滤液处理组件通过第二导液管与设置在所述调质混合机上方的第一喷淋管连通，并通过第三导液管与设置在所述密闭式发酵仓内的第二喷淋管连通；

5、所述调质混合机包括混合筒、设置于所述混合筒内的双轴搅拌组件、设置在所述混合筒上方的辅料加料斗以及菌剂喷淋管，所述菌剂喷淋管沿所述混合筒的长度方向设置并设有多个喷头；

6、所述密闭式发酵仓包括仓体、设置于仓体底部的曝气管网、设置于仓体上部的分层布料组件、设置于仓体内的翻料组件以及设置于仓体顶部的抽气管；

7、所述控制器分别与所述螺旋压榨机、双轴搅拌组件、第一喷淋管、菌剂喷淋管、第二喷淋管、曝气管网、翻料组件和抽气管上的抽风机电连接。

8、进一步的，所述防缠绕破碎机包括破碎箱、平行且间隔设置于所述破碎箱内的第一破碎轴和第二破碎轴、固定设置于第一破碎轴和第二破碎轴外周的多个刀盘、设置于相邻刀盘之间的刮料环以及固定设置于所述破碎箱内壁上的定刀；

9、所述第一破碎轴上的刀盘与所述第二破碎轴上的刀盘交错布置，所述刮料环套设于对应的第一破碎轴或第二破碎轴外侧，所述刮料环的外缘伸入相邻两个刀盘之间形成的间隙内。

10、进一步的，所述螺旋压榨机包括压榨筛筒、同轴设置于所述压榨筛筒内的螺旋轴、设置于所述压榨筛筒出料端的背压锥头以及背压调节机构；

11、所述压榨筛筒的筒壁上设有多个滤液孔，所述滤液孔的外侧设有与第一导液管连通的集液罩；

12、所述背压调节机构包括与所述背压锥头连接的丝杠和驱动所述丝杠移动的驱动件，所述背压锥头沿所述压榨筛筒的轴向移动。

13、进一步的，所述渗滤液处理组件包括依次通过管路连接的收集池、沉降池、过滤器、吸附罐和回配液储罐；

14、所述收集池与第一导液管连接，所述回配液储罐的出口经回配泵分别与第二导液管和第三导液管连接；

15、所述过滤器内设有滤网组件，所述吸附罐内填充有生物炭填料和沸石填料中的至少一种。

16、进一步的，所述分层布料组件包括设置于仓体顶部的行走轨道、与所述行走轨道滑动配合的布料小车、设置于所述布料小车底部的横向布料螺旋和设置于所述横向布料螺旋下方的可调节出料口；

17、所述翻料组件包括沿仓体长度方向移动的行走架、设置于所述行走架上的升降架和可转动地设置于所述升降架上的翻料滚筒，所述翻料滚筒的外周设有多个翻料齿；

18、所述抽气管依次与冷凝器、洗涤塔、生物滤池和活性炭吸附箱连接。

19、第二方面， 一种采用任一项所述蔬菜秸秆发酵处理装置的蔬菜秸秆发酵处理方法，包括以下步骤：

20、s1、将蔬菜秸秆经上料输送机送入防缠绕破碎机，利用第一破碎轴和第二破碎轴上的交错刀盘对蔬菜秸秆进行切割破碎，得到破碎物料；

21、s2、将所述破碎物料送入螺旋压榨机内，螺旋轴将破碎物料推送至背压锥头处进行挤压，压榨液经压榨筛筒上的滤液孔流入集液罩，压榨后的固体物料由螺旋压榨机的固体出料口排出；

22、s3、将压榨液依次通入收集池、沉降池、过滤器和吸附罐，处理后的液体储存在回配液储罐内；

23、s4、将压榨后的固体物料送入调质混合机，同时经辅料加料斗加入干辅料，经菌剂喷淋管加入菌剂液，经第一喷淋管加入回配液，在双轴搅拌组件的搅拌下获得调质物料；

24、s5、通过布料小车和横向布料螺旋将调质物料分层铺设于密闭式发酵仓内，并经第二喷淋管向调质物料喷洒回配液；

25、s6、向曝气管网通入空气，并通过翻料组件对仓体内的调质物料进行翻料，发酵产生的气体经抽气管引入冷凝器、洗涤塔、生物滤池和活性炭吸附箱；

26、s7、发酵完成后，通过密闭式发酵仓的出料口和出料输送机排出发酵产物。

27、进一步的，步骤s1中，破碎后的蔬菜秸秆长度为10 mm～80 mm；其中，藤蔓类蔬菜秸秆的破碎长度为30 mm～80 mm，叶菜类蔬菜秸秆的破碎长度为20 mm～50 mm。

28、进一步的，步骤s2中，通过背压调节机构带动背压锥头朝向压榨筛筒的出料端或进料端移动，使压榨后固体物料的含水率为55％～75％。

29、进一步的，步骤s4中，所述干辅料为粉碎秸秆、锯末、稻壳、玉米芯粉、生物炭和畜禽粪便中的一种或多种；

30、调质物料的含水率控制为55％～65％，碳氮比控制为20:1～35:1，ph值控制为5.5～7.5；

31、所述菌剂液包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、纤维素分解菌和木质素降解菌中的至少两种。

32、进一步的，根据权利要求6所述的蔬菜秸秆发酵处理方法，其特征在于，步骤s5和步骤s6中，调质物料按照20 cm～50 cm的单层厚度进行铺设；发酵初期每隔1天～2天通过翻料组件翻料一次，发酵中期每隔2天～4天通过翻料组件翻料一次；

33、发酵过程中，曝气管网输送空气，使仓体内调质物料的发酵温度保持在45℃～70℃、氧气浓度保持在8％～18％；高温发酵阶段的持续时间不少于5天。

34、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

35、与现有技术相比，本发明通过将蔬菜秸秆的破碎、压榨脱水、调质混合、密闭发酵、渗滤液处理回用及尾气净化等环节进行一体化设置，能够实现蔬菜秸秆的连续化、减量化、无害化和资源化处理。防缠绕破碎结构能够对藤蔓、叶片、根茎等不同形态的蔬菜残余物进行有效剪切和破碎，并及时清除缠绕于破碎轴、刀盘或传动部件上的纤维状物料，降低设备堵塞、卡滞和停机清理的概率，提高物料破碎的均匀性及装置连续运行的稳定性。

36、破碎后的物料经螺旋压榨组件进行输送和挤压，可将其中的部分游离水和渗出液分离出来，并通过背压调节结构控制压榨程度，使进入后续发酵环节的固体物料含水率保持在较适宜范围内。该方式既可减少高含水秸秆直接发酵时易出现的积液、板结、通气不畅和局部厌氧现象，又能够减小后续发酵仓的处理负荷，提高物料储运和投料过程的便利性。压榨液经集中收集后进入渗滤液处理单元，可避免液体无序流散，降低对作业场地及周边环境的污染风险。

37、本发明通过调质混合机构将压榨后的秸秆固体物料与干辅料、菌剂及经处理后的回配液进行充分混合，能够根据发酵需求调节物料含水率、碳氮比、孔隙度及微生物生长条件，使各组分分布更加均匀。经调质后的物料不易形成过湿结团或局部过干区域，有利于微生物与有机质充分接触，并为后续升温发酵、腐熟降解和产品品质稳定提供条件。

38、密闭式发酵仓配合均匀布料、曝气供氧和翻料混合结构，可改善仓内物料厚度不均、温度梯度过大、氧气供应不足及发酵死角较多的问题，使物料在发酵过程中保持较好的透气性和混合状态，从而提高发酵效率及腐熟均匀性。渗滤液经沉降、过滤、吸附等处理后可作为回配液循环使用，在满足调质用水需求的同时减少新鲜水消耗和废液外排量；发酵废气经冷凝、洗涤、生物过滤及吸附净化后排放，可有效降低水汽、粉尘和臭气对周边环境及操作人员的影响。由此，本发明能够提升蔬菜秸秆处理过程的自动化、环保化和资源循环利用水平。