一种连续式超高温好氧发酵装置及发酵工艺

技术领域

本发明提供一种连续式超高温好氧发酵装置及发酵工艺，属于肥料生产技术领域。

背景技术

堆肥就是利用依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程，按发酵过程的需氧量程度，堆肥可分为好氧堆肥和厌氧堆肥

一般地，好氧堆肥需要经历4个阶段：升温阶段、高温阶段、降温阶段、腐熟阶段，每一个阶段对发酵的条件要求都较为严格，若达不到要求则严重影响物料好氧发酵的进程，轻则加长发酵周期，重则造成好氧发酵停止，改为厌氧发酵，降低堆肥品质。

现有的好氧发酵方式通常为断续生产方式，一个发酵阶段完成后，再转移进入下一个发酵阶段，因此需要对发酵物料进行转移，这种发酵方式不利于大规模连续化生产，且不能根据堆肥状态对发酵过程进行精准调控，很难保障稳定的发酵过程，进而容易影响堆肥质量和堆肥周期。

发明内容

针对背景技术提到的问题，本发明的目的是提供一种连续式超高温好氧发酵装置及发酵工艺，在实现大规模连续化生产的前提下，能够保障堆肥质量并缩短堆肥周期。

本发明通过以下技术方案实现：

一种连续式超高温好氧发酵装置，包括封闭式外壳体，外壳体内部呈长条状腔体，长条状腔体沿进料端至出料端方向被多个电动门隔离分成多个独立的发酵室，每个发酵室内分别设有用于传输物料的运输机构，相邻两个发酵室内的运输机构首尾贴近，在长条状腔体的进料端设有进料斗，在长条状腔体的出料端设有出料斗，从进料斗排出的物料顺序经所有发酵室内的运输机构，最终进入出料斗，相邻两个发酵室之间设置的电动门根据需要选择开启或关闭；每个发酵室配备有用于控温、控氧、控氮、控湿的辅助机构。

优选地，所有运输机构呈阶梯状排列。

优选地，所述长条状腔体沿进料端至出料端方向至少被分隔成三个发酵室，分别为发酵室一、发酵室二、发酵室，三个发酵室分别用于物料的升温与保温、物料的降温以及物料的腐熟。

优选地，所述控温、控氧、控氮、控湿的辅助机构包括氧浓度探头、检修门、通风机构、喷淋机构。

优选地，所述封闭式外壳体具有保温层，起到保温作用。

优选地，所述运输机构的上方安装有加热及翻拌机构。所述加热及翻拌机构由多个并列排布的单根加热翻拌单元与汇集拉杆连接构成，单根加热翻拌单元包括拉杆、与拉杆连接的管道以及固定安装在管道外侧的翻拌片，翻拌片呈倒三角片状，所述拉杆通过转轴与汇集拉杆活动连接，所述管道的两端通过热水进口、冷水出口分别与外部的热循环系统连接。

一种连续式超高温好氧发酵工艺，方法如下：待发酵物料按批次顺序经由所有运输机构并实现连续传输，物料到达相应发酵室时，通过封堵传输通道使该发酵室被隔离成封闭单元，并执行相应的温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度的控制，在完成该发酵室的发酵过程后，打开传输通道，通过运输机构运输至下一发酵室，继续下一发酵室的发酵过程，以此类堆，直至待发酵物料完成所有发酵过程，最终排出。

一种连续式超高温好氧发酵工艺，具体包括以下步骤：

a)进料：第一批次待发酵物料经进料斗进入发酵室一并落于第一运输机构上，准备进入升温和高温阶段；

b)升温、高温阶段：在发酵室一内，启动加热及翻拌机构、通风机构、喷淋机构，分别控制温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度，此时第一电动门呈关闭状态，当发酵室一内物料最高温度达到75-85℃时，进入超高温阶段，在该温度下维持一段时间；

c)超高温阶段结束后，打开第一电动门，发酵室一内的第一运输机构和发酵室二内的第二运输机构开始运行，第一运输机构上尾端的物料步进方式逐渐落入至第二运输机构上；待物料完全移入至第二运输机构后，关闭第一电动门，同时停止运行第二运输机构、关闭第二电动门，进入下一步骤降温阶段；此时，第二批次物料经进料斗进入发酵室一，重复步骤a)和步骤b)进入升温、高温阶段；

d)降温阶段：第一批次物料到达发酵室二后，在发酵室二内启动通风机构、喷淋机构，分别控制温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度，当达到目标温度、湿度及氧浓度时，降温阶段结束；

e)降温阶段结束后，打开第二电动门，发酵室二内的第二运输机构和发酵室三内的第三运输机构开始运行，第二运输机构上尾端的物料步进方式逐渐落入至第三运输机构上；待物料完全移入至第三运输机构后，关闭第二电动门，同时停止运行第三运输机构，进入下一步骤腐熟阶段；此时，完成升温、高温阶段的第二批次物料进入发酵室二，重复步骤d)进入降温阶段；

f)腐熟阶段：第一批次物料到达发酵室三后，在发酵室三内启动通风机构、喷淋机构，分别控制温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度，当达到目标温度、湿度及氧浓度时，维持一段时间，完成腐熟阶段；

g)出料：腐熟阶段完成后，运行发酵室三内的第三运输机构，第三运输机构上尾端的物料步进方式逐渐落入至出料斗内；此时完成降温阶段的第二批次物料准备进入发酵室三，重复步骤f)进入腐熟阶段；

h)以此类推，带发酵物料以连续生产的模式按批次顺序经过各个发酵室进行相应的发酵过程，完成所有发酵过程的物料，最终经出料斗排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明在实施时，在装置一端进料，同时可在装置另一端出料，进料和出料同时进行，可实现连续生产；

2、本发明中，将装置内的堆肥过程隔离分成多个单元，每个单元对应不同的发酵过程，互不影响，通过对每个单元进行对应的控温、控氧、控氮、控湿处理，实现了好氧堆肥过程的量化及数字化，最大程度减少了堆肥时间，并提高肥效；

3、本发明设计采用的加热及翻拌机构，兼具加热和翻拌的功能，汇集拉杆左右拉动拉杆，翻拌片的可翻拌行程为90°，起到翻拌物料的作用，加热及翻拌机构中的管道与外部太阳能热水系统连接，可在翻拌过程中对物料进行均匀加热；

4、采用本发明，能够大大缩短好氧发酵周期，较同种设备堆肥减少3-5天，发酵周期缩短为6-7天，大大提升了发酵效率和堆肥品质。

附图说明

下面，参考附图，以示例的方式更详细地描述本发明，附图中：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明加热及翻拌机构的状态示意图一；

图3为本发明加热及翻拌机构的状态示意图二；

图4为本发明单根加热翻拌单元的结构示意图；

图中各个标号意义为：

外壳体1；发酵室一2；发酵室二3；发酵室三4；进料斗5；出料斗6；第一电动们7；第二电动门8；第一传输机构11；第二传输机构12；第三传输机构13；加热及翻拌机构14；氧浓度探头15；检修门16；通风机构17；喷淋机构18；

汇集拉杆14-1；拉杆14-2；翻拌片14-3；单根加热翻拌单元14-4；热水进口14-5；冷水出口14-6；管道14-7；转轴14-8。

具体实施方式

实施例一

如图1所示的一种连续式超高温好氧发酵装置，包括封闭式外壳体1，封闭式外壳体1具有保温层，外壳体1内部呈长条状腔体，长条状腔体沿进料端至出料端方向被多个电动门隔离分成多个独立的发酵室，每个发酵室内分别设有用于传输物料的运输机构，所有运输机构呈阶梯状排列，相邻两个发酵室内的运输机构首尾贴近，在长条状腔体的进料端设有进料斗5，在长条状腔体的出料端设有出料斗6，从进料斗5排出的物料顺序经所有发酵室内的运输机构，最终进入出料斗6，相邻两个发酵室之间设置的电动门根据需要选择开启或关闭；每个发酵室配备有用于控温、控氧、控氮、控湿的辅助机构。

进一步地，所述长条状腔体沿进料端至出料端方向被分隔成三个发酵室，分别为发酵室一4、发酵室二5、发酵室6，发酵室一4用于物料的升温与保温，发酵室二5用于物料的降温，发酵室6用于物料的腐熟。

进一步地，所述控温、控氧、控氮、控湿的辅助机构包括氧浓度探头15、检修门16、通风机构17、喷淋机构18。

进一步地，所述运输机构的上方安装有加热及翻拌机构14。如图2至图4所示，所述加热及翻拌机构14由多个并列排布的单根加热翻拌单元14-4与汇集拉杆14-1连接构成，单根加热翻拌单元14-4包括拉杆14-2、与拉杆14-2连接的管道14-7以及固定安装在管道14-7外侧的翻拌片14-3，翻拌片14-3呈倒三角片状，所述拉杆14-2通过转轴14-8与汇集拉杆14-1活动连接，汇集拉杆14-1左右拉动，单根加热翻拌单元14-4的可翻拌行程为90°，达到翻拌目的。所述管道14-7内部为热水，管道14-7的两端通过热水进口14-5、冷水出口14-6分别与外部的热循环系统连接，外部的热循环系统可采用太阳能热水循环系统。

实施例二

一种连续式超高温好氧发酵工艺，具体包括以下步骤：

a进料：第一批次待发酵物料经进料斗5进入发酵室一2并落于第一运输机构11上，准备进入升温和高温阶段；

b升温、高温阶段：在发酵室一2内，启动加热及翻拌机构14、通风机构17、喷淋机构18，分别控制温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度，此时第一电动门7呈关闭状态，当发酵室一2内物料最高温度达到75-85℃时，进入超高温阶段，在该温度下维持一段时间；

c超高温阶段结束后，打开第一电动门7，发酵室一2内的第一运输机构11和发酵室二3内的第二运输机构12开始运行，第一运输机构11上尾端的物料步进方式逐渐落入至第二运输机构12上；待物料完全移入至第二运输机构12后，关闭第一电动门7，同时停止运行第二运输机构12、关闭第二电动门8，进入下一步骤降温阶段；此时，第二批次物料经进料斗5进入发酵室一2，重复步骤a和步骤b进入升温、高温阶段；

d降温阶段：第一批次物料到达发酵室二3后，在发酵室二3内启动通风机构17、喷淋机构18，分别控制温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度，当达到目标温度、湿度及氧浓度时，降温阶段结束；

e降温阶段结束后，打开第二电动门8，发酵室二3内的第二运输机构12和发酵室三4内的第三运输机构13开始运行，第二运输机构12上尾端的物料步进方式逐渐落入至第三运输机构13上；待物料完全移入至第三运输机构13后，关闭第二电动门8，同时停止运行第三运输机构13，进入下一步骤腐熟阶段；此时，完成升温、高温阶段的第二批次物料进入发酵室二3，重复步骤d进入降温阶段；

f腐熟阶段：第一批次物料到达发酵室三4后，在发酵室三4内启动通风机构17、喷淋机构18，分别控制温度、氧气通入量、氮气通入量以及湿度，当达到目标温度、湿度及氧浓度时，维持一段时间，完成腐熟阶段；

g出料：腐熟阶段完成后，运行发酵室三4内的第三运输机构13，第三运输机构13上尾端的物料步进方式逐渐落入至出料斗6内；此时完成降温阶段的第二批次物料准备进入发酵室三4，重复步骤f进入腐熟阶段；

h以此类推，带发酵物料以连续生产的模式按批次顺序经过各个发酵室进行相应的发酵过程，完成所有发酵过程的物料，最终经出料斗6排出。