一种用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备及方法与流程

1.本发明涉及发酵相关技术领域，具体是一种用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备及方法。


背景技术：

2.好氧发酵可分为快速堆肥和熟化两个阶段，其中仓内堆肥和条垛堆肥作为快速堆肥阶段。条垛式设备简单，但堆高较低，占地面积较大。由于供氧受到一定限制，发酵周期较长，堆体表面温度低，不宜达到无害化要求，卫生条件较差。
3.仓内堆肥可采用机械水平翻垛的矩形槽、机械圆周翻垛的圆形槽、“达诺”转筒等形式，现有技术缺点如下：1、好氧发酵处理污泥通常需要稻草、秸秆等干燥辅料调节系统内含水率、碳氮比等参数，而此类辅料的供应具有季节性；2、物料在装置内需停留较长的时间（一般为8-15天）才能充分好氧发酵，影响装置处理能力及产量。好氧发酵过程中监控系统不完善，导致品控流程滞后；3、好氧发酵过程中添加的微生物菌剂极大地增加了运行成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备，包括：支撑架及安装在所述支撑架上的多个支腿；还包括发酵筒，所述发酵筒的两端分别转动安装有第一侧板及第二侧板，所述第一侧板铰接在所述支撑架上，第二侧板在所述发酵筒处于水平放置状态时与所述支撑架抵接且通过锁止件固定，所述发酵筒由安装在所述支撑架上的驱动件驱动转动；所述支腿上安装有转动驱动机构，所述转动驱动机构与转动安装在所述发酵筒外侧的承接环连接，用于驱动所述发酵筒转动；所述发酵筒的内侧安装有多组抄板件，且相邻两组的抄板件高度不同，位于所述发酵筒内侧两端的位置处分别设置有螺旋条板，且两个螺旋条板的螺旋方向相反。
6.作为本发明进一步的方案：所述发酵筒上设置有两个关于所述发酵筒中垂线对称的环形抵接槽，在所述发酵筒处于水平放置状态时，所述环形抵接槽与安装在所述支撑架上的滚动件抵接，其中，所述滚动件包括转动安装在支撑架上的两个抵接轮，两个所述抵接轮之间的距离小于所述发酵筒的直径。
7.作为本发明再进一步的方案：所述驱动件包括安装在所述支撑架上的第一电机，所述第一电机的输出轴上安装有驱动齿轮，当所述发酵筒处于水平放置状态时，所述驱动
齿轮与固定在所述发酵筒中间位置处的环形齿啮合。
8.作为本发明再进一步的方案：所述用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备还包括温控模块，所述温控模块包括嵌入在所述发酵筒内的温度传感器及与所述温度传感器建立通讯的风机，所述风机的出风口通过导管与设置在所述第二侧板上的进气孔连通，所述第一侧板上设置有用于气体排放的出气孔。
9.作为本发明再进一步的方案：所述转动驱动机构包括转动安装在所述支腿上且与所述支撑架长度方向平行的螺纹杆，且所述螺纹杆的一端由第二电机驱动转动；还包括位于所述螺纹杆两侧的两个与所述支腿固定的导向杆，所述导向杆的长度方向与所述螺纹杆的轴向平行；所述螺纹杆上螺纹连接有活动块，其所述活动块与两个所述导向杆滑动配合，所述活动块远离所述螺纹杆的一端铰接有连接杆，所述连接杆远离所述活动块的一端与所述承接环铰接。
10.作为本发明再进一步的方案：所述转动驱动机构包括铰接在其中一个所述支腿上的至少两个液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的活动端与铰接承接环铰接。
11.作为本发明再进一步的方案：所述第二侧板上设置有连通所述发酵筒内外侧的通槽，所述通槽通过端盖封堵，所述端盖远离所述发酵筒的一侧固定有输送管，所述输送管由安装在所述第二侧板上的电动伸缩杆驱动插入所述发酵筒内或从所述发酵筒内拉出；所述输送管的内侧转动安装有驱动轴，所述驱动轴上安装有螺旋叶片，且所述驱动轴贯穿所述输送管的端部且与安装在所述输送管上的第三电机的输出轴固定连接。
12.作为本发明再进一步的方案：所述第一侧板上设置有进料孔，且所述进料孔连通所述发酵筒的内外侧，所述进料孔内转动安装有进料斗。
13.一种用于低含水率污泥高温好氧发酵方法，包括以下步骤：将含水率40%-60%的污泥及新鲜牧草作为原料，加入到发酵筒内；启动驱动件带动发酵筒转动，使得原料在发酵筒内翻动，并通过设置的抄板件和螺旋条板进行原料扰动；温度传感器检测发酵筒内温度，并控制风机自动启停，以对发酵筒内温度实时监测并控制；当需要出料时，启动转动驱动机构带动发酵筒转动到倾斜状态，以实现出料，完成发酵。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用含水率40%-60%的污泥及新鲜牧草作为原料，除满足饲料需求外，还可用于污泥好氧堆肥，突破了秸秆及稻草等辅料的季节局限性，将物料含水率控制在50-60%之间，碳氮比为20-30，堆温即可顺利快速上升；好氧发酵集成装备内环境是一种非线性、强耦合性、多干扰性、时滞性的动态环境系统。温度、湿度、氧含量等环境因子与细菌数量、堆体温度、反应物碳氮比等生物条件因子形成强耦合，因此，实现在不同温湿度、不同反应物条件下的高效、节能控制是一个多目标优化的复杂控制过程；将风机设置在发酵筒的进料端，空气的流动方向和原料运动方向相反。靠近滚筒的出料端，堆肥由新鲜空气冷却；在滚筒的中部，气流温度升高且堆肥速度加快；采用纯自然过程进行工艺好氧发酵，无需辅助反应热源及外加微生物菌剂；
采用变频式电机以调节罐体不同的运转速度，在进料期间可加快发酵筒运转实现快速铺料，避免布料不均影响机器翻转，物料好氧发酵期间可降低发酵筒运转速率以维持高温期。
附图说明
15.图1为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备的轴测图。
16.图2为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备的结构示意图。
17.图3为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备另一角度的结构示意图。
18.图4为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备中输送管与第二侧板的连接状态示意图的结构示意图。
19.图5为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备中发酵筒的结构示意图。
20.图6为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备中发酵筒的内部结构示意图。
21.图7为用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备中进料斗的结构示意图。
22.图中：1、支撑架；2、支腿；3、发酵筒；4、环形齿；5、承接环；6、环形抵接槽；7、第一侧板；8、进料斗；9、第二侧板；10、抵接轮；11、第一电机；12、驱动齿轮；13、第二电机；14、螺纹杆；15、导向杆；16、活动块；17、连接杆；18、第三电机；19、输送管；20、电动伸缩杆；21、螺旋叶片；22、出料头；23、通槽；24、进气孔；25、环形槽；26、出气孔；27、环形滑块；28、螺旋条板；29、混料抄板。
具体实施方式
23.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。
24.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
25.请参阅图1~7，本发明实施例中，一种用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备，包括：支撑架1及安装在所述支撑架1上的多个支腿2，所述支撑架1呈矩形框架结构设置，多个支腿2固定在支撑架1的下端部，且支腿2呈类“工”型结构设置，在具体实施过程中，还可在支腿2上安装滚轮，从而方便整个装置的移动，当然，滚轮上设置有刹车件，用于在该装置使用时保持稳定状态。
26.还包括发酵筒3，所述发酵筒3的外侧端固定有至少两个筒体加强圈4，从而确保发酵筒3在使用过程中的牢固性，所述发酵筒3的两端分别转动安装有第一侧板7及第二侧板9，具体来说，所述第一侧板7及第二侧板9朝向所述发酵筒3的一侧均设置有环形槽25，所述环形槽25与固定在所述发酵筒3端部的环形滑块27滑动配合，从而使得第一侧板7及第二侧板9对发酵筒3的承接，且不影响发酵筒3的转动。
27.所述第一侧板7铰接在所述支撑架1上，第二侧板9在所述发酵筒3处于水平放置状
态时与所述支撑架1抵接且通过锁止件（采用现有的固定件即可，本技术对此不作具体限定）固定，所述第一侧板7上设置有进料孔，且所述进料孔连通所述发酵筒3的内外侧，所述进料孔内转动安装有进料斗8，所述发酵筒3由安装在所述支撑架1上的驱动件驱动转动，设置的驱动件带动发酵筒3转动，从而使得发酵筒3内的发酵物料可充分混合，以提高发酵效率，优选的，所述发酵筒3的外侧还设置有保温层，保温层的设置主要是为了防止发酵筒3内发酵过程中产生的温度通过发酵筒3快速导热散发，影响发酵效果。
28.其中，所述驱动件包括安装在所述支撑架1上的第一电机11，所述第一电机11的输出轴上安装有驱动齿轮12，当所述发酵筒3处于水平放置状态时，所述驱动齿轮12与固定在所述发酵筒3中间位置处的环形齿4啮合，设置的第一电机11工作时带动驱动齿轮12转动，当驱动齿轮12转动时通过环形齿4的作用带动发酵筒3转动，从而将发酵筒3内的物料进行翻动，提高发酵效果，优选的，所述第一电机11为变频式电机，采用变频式电机以调节发酵筒3不同的运转速度，在进料期间可加快发酵筒3运转实现快速铺料，避免布料不均影响机器翻转，物料好氧发酵期间可降低发酵筒3运转速率以维持高温期。
29.需要说明的是，所述驱动齿轮12位于所述发酵筒3的侧端，使得在发酵筒3倾斜转动时，驱动齿轮12不会对其造成干涉。
30.优选的，所述发酵筒3的内侧安装有多组抄板件，且相邻两组的抄板件高度不同，位于所述发酵筒3内侧两端的位置处分别设置有螺旋条板28，且两个螺旋条板28的螺旋方向相反，当发酵筒3转动时通过设置在其内侧的螺旋条板28将接近发酵筒3内壁的物料向中间输送，从而提高物料的翻动效果，设置的抄板件可对发酵筒3中间的物料进行拨动，其中，所述抄板件包括多个固定在所述发酵筒3内壁上的混料抄板29，且多个混料抄板29呈周向设置，由于相邻两组抄板件的高度不同，从而在对物料进行拨动时可提高拨动效果。
31.需要说明的是，本发明还配备有在线监测平台，从而实现对发酵筒3内的工艺指标进行实时监控，把控好氧发酵工艺过程中部分检测参数，可实现预先评估快速堆肥化产物的品质，并在过程控品确保工艺参数的可靠性，监测模块属于常用的技术手段，本发明对此不再进行赘述。
32.进一步来说，所述发酵筒3上设置有两个关于所述发酵筒3中垂线对称的环形抵接槽6，在所述发酵筒3处于水平放置状态时，所述环形抵接槽6与安装在所述支撑架1上的滚动件抵接，其中，所述滚动件包括转动安装在支撑架1上的两个抵接轮10，两个所述抵接轮10之间的距离小于所述发酵筒3的直径，所述滚动件包括通过支架转动安装在所述支撑架1上的抵接轮10，所述抵接轮10的外侧套设有橡胶套，抵接轮10处于自由转动的转动，从而在对发酵筒3进行支撑时确保发酵筒3的流畅转动。
33.上述所述的环形抵接槽6内嵌于发酵筒3的外壁上，且抵接轮10抵接于环形抵接槽6内，且通过抵接轮10对发酵筒3的轴向进行限位，确保发酵筒3在转动过程中的稳定性。
34.进一步来说，所述支腿2上安装有转动驱动机构，所述转动驱动机构与转动安装在所述发酵筒3外侧的承接环5连接，用于驱动所述发酵筒3转动，其中，所述转动驱动机构包括转动安装在所述支腿2上且与所述支撑架1长度方向平行的螺纹杆14，且所述螺纹杆14的一端由第二电机13驱动转动；还包括位于所述螺纹杆14两侧的两个与所述支腿2固定的导向杆15，所述导向杆15的长度方向与所述螺纹杆14的轴向平行；所述螺纹杆14上螺纹连接有活动块16，其所述活动块16与两个所述导向杆15滑动配合，所述活动块16远离所述螺纹
杆14的一端铰接有连接杆17，所述连接杆17远离所述活动块16的一端与所述承接环5铰接。
35.设置的第二电机13工作时带动螺纹杆14转动，当螺纹杆14转动时配合导向杆15的导向作用带动活动块16沿螺纹杆14的轴向移动，当活动块16移动时通过连接杆17的作用带动发酵筒3沿第一侧板7与支撑架1连接的转轴转动，从而使得发酵筒3由水平放置状态转动到倾斜状态，从而方便进行出料。
36.优选的，所述活动块16朝向所述螺纹杆14的一侧固定有螺纹套筒，所述螺纹套筒套设在所述螺纹杆14上且与所述螺纹杆14螺纹连接，所述活动块16上还固定有与所述导向杆15滑动卡合的卡合件，从而实现活动块16的定向移动。
37.作为本发明的一种可替换的实施例，所述转动驱动机构包括铰接在其中一个所述支腿2上的至少两个液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的活动端与铰接承接环5铰接，设置的液压伸缩杆伸缩运动时带动发酵筒3转动到倾斜状态，或从倾斜状态转动到水平状态。
38.所述用于低含水率污泥高温好氧发酵的集成装备还包括温控模块，所述温控模块包括嵌入在所述发酵筒3内的温度传感器及与所述温度传感器建立通讯的风机，所述风机的出风口通过导管与设置在所述第二侧板9上的进气孔24连通，所述第一侧板7上设置有用于气体排放的出气孔26。
39.通过设置的温度传感器检测发酵筒3内的温度，当发酵筒3内的温度高于所需发酵温度时，风机启动，通过导管及进气孔24向发酵筒3内吹气，以实现降温，发酵筒3内多余的气体通过出气孔26排出，实现换热，且确保发酵筒3内的压强恒定，当温度传感器检测发酵筒3内温度低于设定值时，发送信号到风机，风机自动停止工作。
40.优选的，所述第二侧板9上设置有连通所述发酵筒3内外侧的通槽23，所述通槽23通过端盖封堵，所述端盖远离所述发酵筒3的一侧固定有输送管19，所述输送管19由安装在所述第二侧板9上的电动伸缩杆20驱动插入所述发酵筒3内或从所述发酵筒3内拉出；所述输送管19的内侧转动安装有驱动轴，所述驱动轴上安装有螺旋叶片21，且所述驱动轴贯穿所述输送管19的端部且与安装在所述输送管19上的第三电机18的输出轴固定连接。
41.需补充说明的是，所述输送管19上安装有用于物料排出的出料头22，且输送管19插入发酵筒3内的部分设置有缺口，缺口的设置主要是为了方便发酵筒3内的物料进入到输送管19内。
42.当需要进行出料操作时，电动伸缩杆20工作将输送管19及安装在输送管19上的整体向发酵筒3内输送，且输送到输送管19长度的一半后停止，配合发酵筒3转动到倾斜状态以实现处理，同时为了防止输送管19封堵，设置的第三电机18工作时带动驱动轴转动，驱动轴带动螺旋叶片21转动，以使得发酵筒3内的物料在螺旋叶片21的作用下向外输送。
43.作为本发明的一种实施例，一种用于低含水率污泥高温好氧发酵方法，包括以下步骤：将含水率40%-60%的污泥及新鲜牧草作为原料，加入到发酵筒3内；启动驱动件带动发酵筒3转动，使得原料在发酵筒3内翻动，并通过设置的抄板件和螺旋条板28进行原料扰动；温度传感器检测发酵筒3内温度，并控制风机自动启停，以对发酵筒3内温度实时监测并控制；当需要出料时，启动转动驱动机构带动发酵筒3转动到倾斜状态，以实现出料，完
成发酵。
44.综上所述，本发明的工作原理如下：将进料斗8打开，将原料通过进料斗8置于发酵筒3内，随后关闭进料斗8，启动驱动齿轮12转动时通过环形齿4的作用带动发酵筒3转动，从而将发酵筒3内的物料进行翻动，通过设置的温度传感器检测发酵筒3内的温度，当发酵筒3内的温度高于所需发酵温度时，风机启动，通过导管及进气孔24向发酵筒3内吹气，以实现降温，发酵筒3内多余的气体通过出气孔26排出，实现换热，且确保发酵筒3内的压强恒定，当温度传感器检测发酵筒3内温度低于设定值时，发送信号到风机，风机自动停止工作，当完成发酵需要排料时，电动伸缩杆20工作将输送管19及安装在输送管19上的整体向发酵筒3内输送，且输送到输送管19长度的一半后停止，第二电机13工作时带动螺纹杆14转动，当螺纹杆14转动时配合导向杆15的导向作用带动活动块16沿螺纹杆14的轴向移动，当活动块16移动时通过连接杆17的作用带动发酵筒3沿第一侧板7与支撑架1连接的转轴转动，从而使得发酵筒3由水平放置状态转动到倾斜状态，第三电机18工作时带动驱动轴转动，驱动轴带动螺旋叶片21转动，以使得发酵筒3内的物料在螺旋叶片21的作用下向外输送。
45.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
46.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。