一体化连续处理农业废弃物的干式厌氧发酵装置

技术领域

本发明涉及发酵设备技术领域，特别涉及涉及一种利用粪便、秸秆等生物质进行气肥联产的设备。

背景技术

我国是农业大国，农村承载着生态文明建设的重任，在过去几年内通过粪污处理处置中心、秸秆集中利用、农村污水治理、推广有机肥等各种工程型、产品型手段都起到很好的示范作用。但到目前为止，受工程项目的辐射范围、经济适用性影响，其推广速度仍相对缓慢。

同时，随着人民生活水平的不断提高，农村经济和能源供应的改善，农民对秸秆的燃烧利用大量减少，剩余农作废弃物越积越多，兼之受新农村建设需求，在未来很长一段时间，农村生态、农民就业都将面临着巨大的压力。

秸秆和粪便含有巨大的生物质能源，他们的资源化利用，对节约能源、培养地力均有巨大的潜能，对进行新农村建设，解决“生态农村”最后一公里有着重要意义。

而农牧业现有的技术多为好氧制取有机肥、化粪池类以及相对集中化的粪污处理中心等，这些技术多存在有运行成本高、进出料困难、运输成本高等一种或多种缺陷，以至在实践中较难推广。

为解决以上问题，现有技术公开了如下相关专利，它们的申请号为201921784810or 202011275453or 202210125573or 201810404060or 202011521250，这些技术在不同方向、不同程度的公开了应用于干发酵法的零排放技术、热交换技术、生物发酵技术、搅拌技术、喷淋技术中的一种或几种。

但以上所公开的技术，更多是以序批式的方式进行，产物质、量不稳定，不利于应用普及，在具体实践上也未能完全考虑干发酵系统的集约化、装置化与人机联动的可行性。

发明内容

本申请实施例通过提供一体化连续处理农业废弃物的干式厌氧发酵装置，用于实现发酵设备的连续作业方式，并且将进料、发酵、出料集中于同一设备上，提高了设备整体的集约化、装置化程度。

本申请实施例提供了一体化连续处理农业废弃物的干式厌氧发酵装置，包括：

进料单元，包括：

进料仓，所述进料仓设置有进料段与送料段，所述进料段的出料口延伸至所述进料仓的底部，所述送料段的进料口的高度高于所述进料段的出料口高度；

送料机构，所述送料机构设置于所述进料仓中并用于将物料运送至所述送料段的进料口中；

发酵单元，包括：

外壳，所述外壳与所述进料仓连接；

内壳，所述内壳沿自身轴线转动设置于所述外壳内部；

推料板，所述推料板有多块且沿所述内壳轴线依次间隔设置，并呈螺旋状环绕设置于所述内壳的内壁；

刮板，所述刮板设置于所述内壳中，所述刮板用于对所述内壳内壁上粘连的物料进行刮除；

驱动机构，所述驱动机构与所述内壳接触并用于驱动所述内壳转动；

出料单元，包括：

出料仓，所述出料仓相对于所述进料仓连接于所述外壳的另一端，所述出料仓具有与所述内壳连通的排气口与排料口。

上述实施例的有益效果在于：通过进料段与送料段的高度差设计，能够在进料仓中实现液封功能，从而降低沼气外泄的概率；通过送料机构在进料段与送料段之间送料，能够根据发酵要求，实现连续或者间隔送料的功能；通过设计可以沿轴线转动的内壳，使得物料可以在内壳中翻滚，翻转过程中，位于中部的物料被翻转出并暴露在发酵环境中，从而保证物料发酵的均匀性。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还可以做如下改进：

在本申请其中一个实施例中：所述送料机构为斗式提升机，所述斗式提升机沿竖向设置于所述进料仓中。

在本申请其中一个实施例中：所述内壳倾斜设置，并使得所述内壳靠近所述出料仓的端部高于所述内壳靠近所述进料仓的端部。本步的有益效果：倾斜设计的结构使得内壳中位置较低处可以保留一定量的液体，从而便于物料的发酵。

在本申请其中一个实施例中：所述发酵单元还包括：回流槽，所述回流槽连接于所述内壳位于所述出料仓一侧端部的下端，所述回流槽用于接收所述内壳在该侧端部溢出的液体；回流管，所述回流管的一端连接于所述回流槽中，另一端与所述进料仓连通。本步的有益效果：通过回流槽可以将多余的液体回流至进料仓中，从而对进料仓中的液体进行补充。

在本申请其中一个实施例中：所述发酵单元还包括：喷淋管，所述喷淋管沿所述内壳长度方向设置于所述内壳中，所述喷淋管下端沿长度方向依次开设有多个喷淋口。本步的有益效果：通过喷淋管对内壳中的物料补充液体，以此保证发酵环境的湿润性。

在本申请其中一个实施例中：所述驱动机构包括：导轨，所述导轨为套接于所述内壳外侧的环状结构；滚轮，所述滚轮转动设置于所述导轨下方并与所述导轨接触；驱动件，所述驱动件与所述滚轮连接并用于驱动所述滚轮转动。本步的有益效果：通过滚轮与导轨的配合去驱动内壳转动。

在本申请其中一个实施例中：所述出料单元还包括：固液分离机构，所述固液分离机构的进料口位于所述排料口的下方。

在本申请其中一个实施例中：所述发酵单元还包括：加热机构，所述加热机构设置于所述外壳与所述内壳之间，所述加热机构用于对所述内壳中物料进行加热作业。本步的有益效果：通过加热机构保持内壳中物料的发酵温度。

在本申请其中一个实施例中：所述外壳内侧具有保温层。本步的有益效果：通过保温层降低发酵环境热量的流失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为具体实施例的结构示意图；

图2为内壳与外壳连接处的结构放大图。

其中，1进料单元，101进料仓，102送料机构，103进料段，104送料段；

2发酵单元，201外壳，202内壳，203推料板，204刮板，205驱动机构，206轴承，207密封圈，208回流槽，209回流管，210过滤网，211喷淋管，212支架，213固定轴，214导轨，215滚轮，216驱动件；

3出料单元，301出料仓，302排气口，303排料口，304导料板，305固液分离机构。

具体实施方式

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语如安装、相连、连接、固定、固接等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，机械连接的方式可以在现有技术中选择合适的连接方式，如焊接、铆接、螺纹连接、粘接、销连接、键连接、弹性变形连接、卡扣连接、过盈连接、注塑成型的方式实现结构上的相连；也可以是电连接，通过电传递能源或者信号；可以是直接相连，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例

如图1所示，一体化连续处理农业废弃物的干式厌氧发酵装置，包括：进料单元1、发酵单元2、出料单元3，进料单元1位于发酵单元2的左侧，出料单元3位于发酵单元2的右侧，进料单元1、发酵单元2和出料单元3依次相互连接形成整体结构，进料单元1用于通入秸秆、粪便等生物质物料，发酵单元2用于对物料进行发酵作业，排料单元用于将发酵完成的气体、液体和固体分类排出。

如图1所示，进料单元1包括：进料仓101、送料机构102，进料仓101左侧设置有与外侧连通的进料段103、右侧设置有与发酵单元2连通的送料段104，进料段103的进料口与外部环境连通，进料段103的出料口伸入进料仓101的内部并向下延伸至进料仓101的底部，送料段104的进料口位于进料仓101的内部上端并使得该进料口的高度高于进料段103的出料口高度，这样设置的目的是使得进料段103的出料口与送料段104的进料口之间形成高度差，从而可以在进料仓101中通入液体，通过液体在进料仓101中形成液封结构，大大降低发酵单元2沼气的外泄量，并且液体可以对投入其中的物料加湿，便于后续物料发酵工作的进行。

如图1所示，送料机构102设置于进料仓101中并用于将物料运送至送料段104的进料口中，送料机构102为斗式提升机，斗式提升机沿竖向设置于进料仓101中，斗式提升机在左侧将物料提升起后运送至右侧，物料在右侧被甩出下落从而进入送料段104的进料口中，再由该进料口滑入发酵单元2中。

如图1、2所示，发酵单元2包括：外壳201、内壳202、推料板203、刮板204、驱动机构205，外壳201与进料仓101连接，内壳202沿自身轴线转动设置于外壳201内部，推料板203有多块且沿内壳202轴线依次间隔设置，并呈螺旋状环绕设置于内壳202的内壁，刮板204设置于内壳202中，刮板204用于对内壳202内壁上粘连的物料进行刮除，驱动机构205与内壳202接触并用于驱动内壳202转动。

如图1所示，外壳201沿横向设置并分别连接于两侧的进料单元1和出料单元3，具体采用密封连接方式，如直接满焊连接，或者采用螺栓连接并在连接部位垫设密封垫。

如图1、2所示，内壳202为一端敞口的筒状结构，敞口端位于出料单元3一侧，内壳202外壁与外壳201内壁之间具有间隙并沿横向转动连接于进料仓101，具体可以采用轴承206连接，如管道轴承，采用管道轴承时，管道轴承的内圈固定连接于进料仓101，管道轴承的外圈端面与内壳202的封闭端连接，封闭端对应内圈凸出部位开设有通孔，该通孔与凸出部位之间设置有密封圈207，送料段104通过这两个通孔后倾斜伸入内壳202中。

如图1所示，内壳202倾斜设置，并使得内壳202靠近出料仓301的端部高于内壳202靠近进料仓101的端部，从而使得内壳202中低处位置可以保持一定量的液体，从而有助于发酵作业的进行。

如图1所示，发酵单元2还包括：回流槽208、回流管209、过滤网210，回流槽208连接于内壳202位于出料仓301一侧端部的下端，回流槽208用于接收内壳202在该侧端部溢出的液体，内壳202前端对应回流槽208的位置开设有与回流槽208连通的溢流孔，溢流孔处设置有过滤网210，过滤网210用于降低杂质进入回流槽208中概率，发酵液可以通过溢流孔进入回流槽208中，回流管209的一端连接于回流槽208中，回流管209的管径应当大于过滤网210上网孔的孔径，从而使得通过过滤网210的杂质在进入回流管209后不会将过滤管堵塞，回流管209的另一端与进料仓101连通，回流管209整体折弯结构，与回流槽208连接的管体沿竖向设置并连接于回流槽208的槽底，与回流槽208连接的管体伸出至壳体下端外侧后朝向进料仓101的方向弯折，该弯折结构与水平面之间具有夹角，该夹角使得液体在管道中可以依靠重力流向进料仓101，回流管209伸入进料仓101中，从而可以将液体导入进料仓101中。

如图1所示，发酵单元2还包括：喷淋管211，喷淋管211沿内壳202长度方向设置于内壳202中的上端位置，喷淋管211一端与连接于管道轴承内圈的支架212连接，另一端固定于出料单元3并延伸至出料单元3外侧，喷淋管211下端沿长度方向依次开设有多个喷淋口，喷淋管211用于向内壳202中补充液体，以此使得内壳202中的物料处于湿润的发酵环境中。

如图2所示，发酵单元2还包括：固定轴213，固定轴213设置于内壳202中上端位置，固定轴213的一端连接于支架212，另一端连接于出料单元3，刮板204间隔设置并依次连接于固定轴213，刮板204的刃口朝向内壳202上端内壁设置并与内壁之间具有间隙，刮板204与竖直平面之间具有夹角a，夹角a为刮板204背离物料来向的表面与竖直平面之间的夹角，夹角a小于90°，夹角a使得刮板204对来向的物料具有导向作用，使得物料可以沿着刮板204表面朝向另一侧的推料板203滑移，刮板204下端朝向物料来向的一侧弯曲，该弧度对物料具有导向作用，降低物料撞击刮板204后直接掉落的概率，因为如果物料直接掉落，可能会掉落在两块推料板203之间的区域中，增加物料朝向另一侧推料板203运动的难度，设置弧度使得物料在掉落过程中会受到刮板204下端的导向，使物料呈一定的抛洒状态朝向另一侧的推料板203方向运动，以此便于物料朝向另一侧推料板203运动。

发酵单元2还包括：加热机构，加热机构设置于外壳201与内壳202之间，加热机构用于对内壳202中物料进行加热作业，加热机构具体可以采用电热丝、电热棒等机构，加热机构设置于内壳202与外壳201之间的空间中，外壳201内侧还具有保温层，通过保温层进行保温降低热量的散失，以此便于发酵单元2保持足够的发酵温度，保温层由敷设于外壳201内测的保温材料构成。

如图1所示，驱动机构205包括：导轨214、滚轮215、驱动件216，导轨214为套接于内壳202外侧的环状结构，导轨214有若干个且沿内壳202长度方向依次间隔设置，外壳201下端对应导轨214开设有条状孔，导轨214下端伸出至外壳201外侧并与设置于下方的滚轮215接触，条状孔的孔壁与导轨214外壁具有间隙，孔壁开设有环绕导轨214下端的凹槽，凹槽中填充有密封材料，如毛毡条、密封胶条等材料，凹槽由上至下有两道，上面一道填充有密封胶条，下面一道填充有毛毡条，密封胶条主要用于气体与液体的密封，毛毡条主要用于隔热，通过密封胶条与毛毡条的配合，同时实现了密封与隔热的功能，降低了沼气、沼液与热量的外泄量；滚轮215连接于支座，支座外侧设置有与外壳201连接的护罩，通过护罩与外壳201的配合，将条状孔密封在内部，从而进一步降低沼气、沼液与热量的泄漏量，驱动件216与其中一个滚轮215连接并用于驱动滚轮215转动，驱动件216采用电机，通过电机驱动滚轮215转动，从而驱动内壳202转动，滚轮215同时也起到支撑作用。

如图1所示，出料单元3包括：出料仓301，出料仓301相对于进料仓101连接于外壳201的另一端，出料仓301具有与内壳202连通的排气口302与排料口303，排气口302位于出料仓301的上端、排料口303位于出料仓301的下端，排料口303向上延伸有导料板304，导料板304延伸至内壳202端部的下方，导料板304将发酵完成的物料引导进入排料口303中。

如图1所示，出料单元3还包括：固液分离机构305，固液分离机构305的进料口位于排料口303的下方，具体的，固液分离机构305采用螺旋挤压机，通过螺旋挤压机将发酵后的物料脱水，使得物料中的液体被分离出，分离出的液体可以进一步通入发酵池中，从而可以将分离出的发酵液体作补充液体，再为喷淋管211和进料仓101供液。

该种一体化连续处理农业废弃物的干式厌氧发酵装置工作方式如下：

通过送料段104向进料仓101中投入由农业废物构成的生物质发酵材料，通过送料机构102将物料送入进料段103中，物料通过进料段103滑入内壳202中，内壳202在驱动机构205的驱动下发生转动，推料板203推动物料向前运动，该过程中，上方的喷淋管211向内壳202中补充发酵用的液体，物料持续向前运动，当物料运动至两块推料板203的缺口处时，由刮板204对粘附于内壳202内壁的物料进行刮除，从而将中间的物料铲起，便于中部积压的物料暴露出进行进一步发酵作业，物料通过内壳202另一端的开口处进入出料仓301的排料口303中并落入固液分离机构305中，将发酵完成的物料分离成固态物质部分与液态物质部分，内壳202中产生的沼气通过排气口302后通入沼气收集装置中，从而完成生物质物料的发酵作业。

该种一体化连续处理农业废弃物的干式厌氧发酵装置具有如下优点：

1、通过进料段103与送料段104的高度差设计，能够在进料仓101中实现液封功能，从而降低沼气外泄的概率；

2、通过斗式提升机在进料段103与送料段104之间送料，能够根据发酵要求，实现连续或者间隔送料的功能；

3、通过设计可以沿轴线转动的内壳202，使得物料可以在内壳202中翻滚，翻转过程中，位于中部的物料被翻转出并暴露在发酵环境中，从而保证物料发酵的均匀性；

4、通过设计刮板204，可以解决生物质物料沾黏在内壳202壁导致中部物料难以发酵的问题，以此提高物料的发酵效率和发酵的均匀性，并且刮板204还可以提高物料的输送效率。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。