一种曝气自动化粪液微生物快速发酵系统及其发酵工艺

技术领域

本发明涉及粪液发酵设备的技术领域，尤其涉及一种曝气自动化粪液微生物快速发酵系统及其发酵工艺。

背景技术

现代禽畜养殖过程中会产生大量的粪液粪污，未处理的粪液对环境存在一定的污染性，通常采用高温密封发酵罐进行发酵处理，用以制备有机肥等资源，达到能源的回收利用，现有企业多采用搅拌器进行搅拌翻转以及气泵曝气的方式进行增氧，同时对发酵罐进行加热以达到加速粪液发酵的目的。

现有技术中粪液发酵用的曝气自动化装置存在以下问题：1、曝气以及混合搅拌需要借助机械装置进行，存在能源的浪费；2、粪液发酵产生的恶臭气体需要经过净化器多次净化；3、高温发酵需要在罐体周向设置加热元件，增加成本的同时耗费电能。

因此，有必要对现有技术中的曝气自动化系统和方法进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种曝气自动化粪液微生物快速发酵系统及其发酵工艺，旨在解决现有技术中如何减少机械装置的使用以及加热元件的设置，进而降低成本并减少能量资源消耗的问题，同时在减少恶臭气体的产生，减少净化器的耗材使用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种曝气自动化粪液微生物快速发酵工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、密封球预制：将过氧化钠粉末或颗粒储存在密封膜中，避免与水和空气接触；

S2、物料排列：均匀分布在粪液中并进行搅拌混合，便于过氧化钠粉末或颗粒与粪液中的物质接触反应，再将密封球与粪液的混合物进行密封发酵；

S3、曝气反应：①密封球中的过氧化钠与粪液中的水分反应，局部产生热能并释放处氧气；②过氧化钠与空气中的二氧化碳反应，产生大量热量并释放氧气；③过氧化钠与发酵过程中产生的部分具有恶臭气味的气体反应，消耗所述具有恶臭气味的气体并产生混合气体。

本发明中产生的多种化学反应分别为：

①2Na

②2Na

③2Na

④2Na

需要说明的是，反应①和反应②均放出热量；反应④的反应条件为加热，因此会在局部温度较高时才会产生反应④。

本发明一个较佳实施例中，所述密封膜具有溶水性，且溶水速率可调，溶水膜便于控制密封球内的反应物与粪液接触的时间，使得不同的反应对应不同的发酵阶段。

本发明中还提供了一种曝气自动化粪液微生物快速发酵系统，包括发酵罐以及安装在所述发酵罐内部的反应架，其特征在于，

所述发酵罐包括：设置在所述发酵罐两侧的进料口、出料口、排气口以及若干取样口；

所述反应架包括：固定框架以及设置在所述固定框架上的若干反应单元，且所述反应架为拆卸式，并与所述发酵罐为滑动连接。

本发明一个较佳实施例中，所述反应架设置在所述排气口和所述进料口之间，在不影响粪液输入进发酵罐的同时，使得在发酵过程中产生的气体可以经由反应架反应后上升至发酵罐顶部，再由排气口排出，此过程可以提前处理气体，减少净化器的耗材以及使用。

本发明一个较佳实施例中，所述进料口上方还设有一安装孔，且所述安装孔上设有密封圈以及锁紧元件，安装孔用于取出反应架，对反应架上的反应单元进行更换，同时密封圈和锁紧元件可以确保发酵罐在发酵过程中处于密封环境。

本发明一个较佳实施例中，所述发酵罐内部水平设有若干滑轨，且所述滑轨与所述安装孔连接，滑轨便于反应架的取出和放置。

本发明一个较佳实施例中，所述取样口沿竖直方向分布，且相邻取样口间距不同，用于取样不同深度的样品进行检测。

本发明一个较佳实施例中，所述进料口、所述出料口、所述排气口以及若干所述取样口均设有密封阀门，用于确保发酵罐的密封性。

本发明一个较佳实施例中，若干所述反应单元以线性排列的方式分布在所述固定框架中，且相邻所述反应单元间留有间隙，反应单元设有反应物质，间隙用于透过气体，使气体与反应物质接触。

本发明一个较佳实施例中，所述发酵罐为圆筒状，水平放置且底部设有固定底座。

需要说明的是，本发明中的水溶膜为采用聚乙烯醇材料制成的塑料薄膜，其溶水速率根据需求可进行调整；密封球的制备方法为：将水溶膜制成半开口状，将过氧化钠颗粒或粉末装入其中，再将开口以热熔的方式封口。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明中通过一系列不同的化学反应，为粪液发酵提供所需的氧气，当氧气以及其他气体从粪液中向上溢出时，由于气泡大小以及上升速率不同，会带动上升路径周边的粪液有机物进行局部的移动，从而达到翻搅的效果，解决了现有技术中曝气以及混合搅拌需要借助机械装置进行，存在能源浪费的问题。

(2)本发明中提供的发酵工艺在发酵过程中会产生热量，提高了粪液发酵的温度，提高了发酵速率，同时发酵罐处于密封环境并消耗水分，可以使粪液快速达到成品所需的含水量，进一步加快了发酵进程，解决了现有技术中高温发酵需要在罐体周向设置加热元件，增加成本的同时耗费电能的问题。

(3)本发明在发酵过程中对产物中的恶臭气体提前进行净化处理，便于气体的排放，减少了净化器的使用或净化材料的消耗，同时反应过程中的产物可用作酸碱调节剂以及元素补充剂，调整土壤的酸碱度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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是本发明的优选实施例的立体结构图；

图2是本发明的优选实施例的反应架部分结构图；

图3是本发明的优选实施例的密封球部分结构示意图；

图中：1、反应架；2、锁紧元件；3、安装孔；4、密封圈；5、进料口；6、固定底座；7、发酵罐；8、取样口；9、密封阀门；10、排气口；11、固定框架；12、反应单元；13、支架；14、水溶膜；15、反应物质；16、出料口；17、滑轨。

具体实施方式

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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1和图2所示，一种曝气自动化粪液微生物快速发酵系统的立体结构图和反应架部分结构图，包括：发酵罐7以及安装在发酵罐7内部的反应架1，其特征在于，

发酵罐包7包括：设置在发酵罐7两侧的进料口5、出料口16、排气口10以及若干取样口8；进料口5、出料口16、排气口10以及若干取样口8均设有密封阀门9；进料口5上方还设有一安装孔3，且安装孔3上设有密封圈4以及锁紧元件2；发酵罐7为圆筒状，水平放置且底部设有固定底座6，内部水平设有若干滑轨17，且滑轨17与安装孔3连接。

发酵罐7若干取样口8沿竖直方向分布，且相邻取样口间距不同。

反应架1包括：固定框架11以及通过支架13设置在固定框架11上的若干反应单元12，且反应架1为拆卸式，并与发酵罐7为滑动连接，反应架1设置在排气口10和进料口5之间。

若干反应单元12以线性排列的方式分布在固定框架11中，且相邻反应单元12间留有间隙，反应单元12设有反应物质15。

如图3所示，一种曝气自动化粪液微生物快速发酵系统的密封球结构示意图，密封球由水溶膜14和反应物质15构成。

本发明中还提供了一种曝气自动化粪液微生物快速发酵工艺，包括以下步骤：

S1、密封球预制：将过氧化钠粉末或颗粒储存在密封膜中，避免与水和空气接触；

S2、物料排列：均匀分布在粪液中并进行搅拌混合，便于过氧化钠粉末或颗粒与粪液中的物质接触反应，再将密封球与粪液的混合物进行密封发酵；

S3、曝气反应：①密封球中的过氧化钠与粪液中的水分反应，局部产生热能并释放处氧气；②过氧化钠与空气中的二氧化碳反应，产生大量热量并释放氧气；③过氧化钠与发酵过程中产生的部分具有恶臭气味的气体反应，消耗所述具有恶臭气味的气体并产生混合气体。

需要说明的是，本发明中在发酵开始前，可以根据需要在粪液中添加所需的合适物质。

反应过程一：

2Na

反应过程二：

2Na

反应过程三：

2Na

反应过程四：

2Na

本发明使用时，通过一系列不同的化学反应，为粪液发酵提供所需的氧气，当氧气以及其他气体从粪液中向上溢出时，由于气泡大小以及上升速率不同，会带动上升路径周边的粪液有机物进行局部的移动，从而达到翻搅的效果，解决了现有技术中曝气以及混合搅拌需要借助机械装置进行，存在能源浪费的问题；在发酵过程中会产生热量，提高了粪液发酵的温度，提高了发酵速率，同时发酵罐处于密封环境并消耗水分，可以使粪液快速达到成品所需的含水量，进一步加快了发酵进程，解决了现有技术中高温发酵需要在罐体周向设置加热元件，增加成本的同时耗费电能的问题；本发明在发酵过程中对产物中的恶臭气体提前进行净化处理，便于气体的排放，减少了净化器的使用或净化材料的消耗，同时反应过程中的产物可用作酸碱调节剂以及元素补充剂，调整土壤的酸碱度。

本发明在实际使用时，先将排列好反应单元的反应架通过安装孔放入发酵罐内部，并由锁紧元件和密封阀门进行密封；再将密封球投入粪液中混合，经由进料口输入至发酵罐中，关闭进料口处的密封阀门进行密封发酵。在发酵过程中，水溶膜逐渐溶于水释放出内部的过氧化钠粉末或颗粒，过氧化钠与粪液中的水分反应，释放出氧气用于发酵使用，同时释放出热量形成高温密闭环境，加快发酵进程；发酵罐上层空气中的二氧化碳与反应架上的反应单元反应生成氧气，为粪液表面发酵提供氧气；发酵过程中产生的具有恶臭气味的气体，如氨气，上升至发酵罐顶部时，与反应单元中的反应物质反应，可以提前净化气体，减少气体对环境的污染以及净化器的使用；由于本发明中的发酵罐保持密封状态，发酵过程中产生的气体会使得发酵罐内部压力增大，形成高压环境，同时伴随反应产生的热量，使得粪液发酵处于高温高压环境，在短时间内连续不断地氧化分解有机物，可以达到较好的粪液处理效果。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。