一种具有搅拌装置的发酵设备的制作方法

本发明涉及有机肥发酵领域，更具体而言涉及一种用于处理畜禽粪便的具有搅拌装置的密闭式好氧发酵设备。

背景技术：

在中国，畜禽养殖业的快速发展对农村经济发展和农民增收发挥了重要作用，目前我国畜禽养殖企业进行无害化处理或资源化利用畜禽粪便的企业不足5％，大多数城市的畜禽养殖业已经对当地环境造成了污染，治理畜禽粪便的污染已经到了迫在眉睫的程度。目前国内处理畜禽粪便最常用的办法为：直接还田、晾晒、烘干进行处理。畜禽粪便直接施用的方法无需投资、简便易操作、易于农民利用，但是不便于大量施用，在使用上受到限制。这是目前处理畜禽粪污的主要办法，占处理方式的90％以上。另外有5％左右畜禽粪便采用微生物堆肥法，微生物堆肥法是通过人为控制堆肥所需条件，利用微生物对其进行腐化分解，生产出高效的有机肥料。处理畜禽粪便采用微生物发酵模式是国际处理畜禽粪便的通用办法，也是我国目前对畜禽粪便处理的强行要求。

封闭式高效畜禽粪便发酵装置是目前先进的畜禽粪便处理方式，这类发酵装置是把畜禽粪便处理后转化成有机肥的关键设备，其通过驱动系统的搅拌和通氧来对畜禽粪便进行好氧发酵，再把腐熟的有机物料通过蜗杆排料机排出。封闭式畜禽粪便发酵装置“一进一出”全封闭，无二次污染，发酵速度快，直接生产有机肥，运营成本低。

然而，目前市场上可获得的封闭式畜禽粪便发酵设备仍存发酵不充分、耗能大、发酵物料含水量高等问题。因此，本领域中需要一种在上述一个或多个方面进行改进的畜禽粪便处理装置。

技术实现要素：

本发明人意外地发现，通过合理地设计发酵设备中搅拌装置的搅拌臂的形状，任选地进一步配置搅拌装置中不同搅拌部件上的搅拌臂数目，可以解决现有的用于畜禽粪便处理的封闭式发酵设备中普遍存在的发酵不充分、耗能大、和/或发酵物料含水量高等问题。具体而言，本发明提供了一种具有搅拌装置的发酵设备，由此实现上述效果。

因此，在第一方面，本发明提供了一种发酵设备，所述发酵设备包括发酵罐体和搅拌装置，所述搅拌装置包括：纵向设置在所述发酵罐体中心处的搅拌轴、以及从下至上横向设置在所述搅拌轴上的均设有搅拌臂的腐熟层搅拌部件、发酵层搅拌部件和预热层搅拌部件，其特征在于，所述发酵层搅拌部件和所述预热层搅拌部件两者的搅拌臂的宽度从所述发酵罐体的中心至边缘逐渐变窄。

在一个实施方案中，所述腐熟层搅拌部件的搅拌臂数目多于或者等于所述发酵层搅拌部件的搅拌臂数目且多于或者等于所述预热层搅拌部件的搅拌臂数目。在一个进一步的实施方案中，所述腐熟层搅拌部件包括至少两个或者三个搅拌臂，例如两个、三个、四个或者五个搅拌臂，优选包括三个搅拌臂；所述发酵层搅拌部件和所述预热层搅拌部件各自包括至少一个搅拌臂，例如一个、两个、三个或者四个搅拌臂，但优选包括一个或两个搅拌臂。

在一个优选的实施方案中，所述腐熟层搅拌部件包括三个搅拌臂，所述发酵层搅拌部件包括两个搅拌臂，并且所述预热层搅拌部件包括两个搅拌臂。

在一个实施方案中，所述发酵层搅拌部件与所述腐熟层搅拌部件之间的距离小于或者等于所述发酵层搅拌部件与所述预热层搅拌部件之间的距离。该距离的大小可以根据实际情况来设置。在本发明发酵设备中的搅拌装置包括多个腐熟层搅拌部件、多个发酵层搅拌部件、和/或多个预热层搅拌部件的情况下，在此所提及的“所述发酵层搅拌部件与所述腐熟层搅拌部件之间的距离”是指相邻的发酵层搅拌部件与腐熟层搅拌部件之间的距离；类似地，在此所提及的“所述发酵层搅拌部件与所述预热层搅拌部件之间”是指相邻的发酵层搅拌部件与腐熟层搅拌部件之间的距离。

在一个实施方案中，所述腐熟层搅拌部件的搅拌臂的宽度大于所述发酵层搅拌部件的搅拌臂的宽度，且优选从所述发酵罐体的中心至边缘没有变化。在一个优选的实施方案中，所述发酵层搅拌部件的搅拌臂的宽度大于或等于所述预热层搅拌部件的搅拌臂的宽度。

在一个实施方案中，所述搅拌装置包括至少一个或者两个腐熟层搅拌部件，例如一个、两个、三个、四个或者五个腐熟层搅拌部件，优选包括两个腐熟层搅拌部件。在所述搅拌装置包括两个及两个以上腐熟层搅拌部件的情况下，相邻腐熟层搅拌部件之间的距离可以实际情况来设置。此时，各腐熟层搅拌部件的搅拌臂数目可以相同，也可不相同，但优选最下层腐熟层搅拌部件的搅拌臂数目多于其他的腐熟层搅拌部件的搅拌臂数目。例如，在所述搅拌装置包括两个腐熟层搅拌部件的情况下，下层腐熟层搅拌部件具有三个搅拌臂，上层腐熟层搅拌部件具有两个搅拌臂。

在一个实施方案中，所述搅拌装置包括至少一个发酵层搅拌部件，例如一个、两个或三个发酵层搅拌部件，优选包括一个发酵层搅拌部件。在所述搅拌装置包括两个及两个以上发酵层搅拌部件的情况下，相邻发酵层搅拌部件之间的距离可以根据实际情况来设置。此时，各发酵层搅拌部件的搅拌臂数目可以相同，也可不相同。

在一个实施方案中，所述搅拌装置包括至少一个预热层搅拌部件，例如一个、两个或三个预热层搅拌部件，优选包括一个预热层搅拌部件。在所述搅拌装置包括两个及两个以上预热层搅拌部件的情况下，相邻预热层搅拌部件之间的距离可以根据实际情况来设置。此时，各预热层搅拌部件的搅拌臂数目可以相同，也可不相同。

在一个实施方案中，所述搅拌装置内部设置有连通的气体通道，并且在所述腐熟层搅拌部件和所述发酵层搅拌部件两者的搅拌臂上设置有与所述气体通道连通的通气孔。在一个进一步的实施方案中，所述腐熟层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔数量多于所述发酵层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔数量。在又一个实施方案中，所述腐熟层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔孔径大于所述发酵层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔孔径。

在一个优选的实施方案中，所述腐熟层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔的直径是1.0-3.0cm，优选1.4-2.4cm，最优选1.4cm，每个搅拌臂上的通气孔数目以每米发酵罐体半径计为5-8个，优选以每米发酵罐体半径计为6-7个。

在一个优选的实施方案中，所述发酵层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔的直径是0.7-1.3cm，优选0.9-1.1cm，最优选1.0cm，每个搅拌臂上的通气孔数目以每米发酵罐体半径计3-6个，优选以每米发酵罐体半径计4-5个。

在本申请中，发明人从以下几方面对本发明发酵设备中的搅拌装置进行了改进：(1)各搅拌部件中的搅拌臂各自的宽度以及相对宽度；(2)各搅拌部件中搅拌臂的数目；(3)各搅拌部件之间的距离。

通过将发酵层搅拌部件和预热层搅拌部件中的搅拌臂宽度设置为从发酵罐体的中心至边缘逐渐减小，由此通过加强板结构可以更好地将搅拌臂相对更为牢固地固定于搅拌轴上。此外，由于宽度逐渐减小，搅拌臂与物料的接触面积更小，由此可以大大减少本发明发酵设备的搅拌装置在运行时遇到的阻力，进而大幅度降低能耗，如能耗可以降低高达35％。例如，对于一个载量为80吨的发酵设备，该结构改变可以使得液压搅拌电机的耗电量从11.5kw降低至7.5kw，一天节约大约100度电。

此外，预热层搅拌部件和/或发酵层搅拌部件中相对更少的搅拌臂数目进一步降低了本发明发酵设备的能耗。通过设置相对更多个腐熟层搅拌部件，和/或使每个腐熟层搅拌部件包含相对更多的搅拌臂，由此可以在腐熟层实现更为充分的翻动和搅拌。并且进一步地，在腐熟层搅拌部件的搅拌臂上设置有数目更多和/或孔径更大的通气孔，由此使得可以有充足的气体与腐熟物料进行充分的接触，带走其中的水分，从而使得最终的腐熟物料的含水量可以在35％左右。

附图说明

图1是本发明发酵设备的一个示例性实施方案的剖视透视图。

图2是进一步示出图1所示发酵设备的搅拌装置的一个示例性实施方案的结构示意图。

图3是示出本发明发酵设备中的搅拌装置的腐熟层搅拌部件的整体结构的示意图。

图4是示出本发明发酵设备中的搅拌装置的腐熟层搅拌部件的一部分结构的示意图。

图5为示出了本发明发酵设备中搅拌装置的发酵层搅拌部件的一部分结构的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明发酵设备的示例性实施方案进行详细描述。对示例性实施方案的描述仅仅是出于示例之目的，而无意于对本发明及其应用或用法作出限制。并且，图中各部件的尺寸和比例也仅仅是示意性的，并不严格对应于实际产品。

如上文所述，现有的用于畜禽粪便处理的设备耗能普遍较大。如何在实现充分搅拌、减少腐熟物料含水量的同时降低能耗一直以来是本领域技术人员极其关心的一个问题。本发明人意外地发现，通过合理地设计发酵设备中的搅拌装置的搅拌臂的形状，任选地进一步配置搅拌装置中各层搅拌部件的搅拌臂数目，可以解决现有的用于畜禽粪便处理的封闭式发酵设备中普遍存在的耗能大、发酵不充分、腐熟物料水分含量大等问题。

因此，本发明提供了一种发酵设备，所述发酵设备包括发酵罐体和搅拌装置，所述搅拌装置包括：纵向设置在所述发酵罐体中心处的搅拌轴、以及从下至上横向设置在所述搅拌轴上的均设有搅拌臂的腐熟层搅拌部件、发酵层搅拌部件和预热层搅拌部件，其特征在于，所述发酵层搅拌部件和所述预热层搅拌部件两者的搅拌臂的宽度从所述发酵罐体的中心至边缘逐渐变窄。

现参照本申请的说明书附图对本发明发酵设备的具体实施方案进行详细的描述。

图1是本发明发酵设备的一个示例性实施方案的剖视透视图。从该图中可以看出，发酵设备1包括发酵罐体11和搅拌装置12。

图2进一步示出了图1所示发酵设备1的搅拌装置12的结构。从该图中可以看出，搅拌装置12包括纵向设置在发酵罐体11中心处的搅拌轴120、以及从下至上横向设置在搅拌轴120上的腐熟层搅拌部件123、发酵层搅拌部件122和预热层搅拌部件121，腐熟层搅拌部件123包括三个搅拌臂1231，发酵层搅拌部件122包括一个搅拌臂1221，预热层搅拌部件121包括三个搅拌臂1211。应注意，图2所示搅拌装置12仅仅是示例性的，在满足腐熟层搅拌部件的搅拌臂数目多于或者等于发酵层搅拌部件的搅拌臂数目且多于或者等于预热层搅拌部件的搅拌臂数目的情况下，腐熟层搅拌部件、发酵层搅拌部件和预热层搅拌部件也可以包括其它数目的搅拌臂。例如，腐熟层搅拌部件123可以包括至少两个搅拌臂，例如两个、三个、四个或者五个搅拌臂，但优选包括三个搅拌臂；发酵层搅拌部件122和预热层搅拌部件121各自可以包括至少一个搅拌臂，例如一个、两个、三个或者四个搅拌臂，但优选各自包括一个或者两个搅拌臂。

发酵层搅拌部件122与腐熟层搅拌部件123之间的距离小于等于发酵层搅拌部件122与预热层搅拌部件121之间的距离。该距离的具体大小可以根据实际情况来设置。例如，发酵层搅拌部件与腐熟层搅拌部件之间的距离、以及发酵层搅拌部件与预热层搅拌部件之间的距离可以为50-70cm，优选55-65cm，最优选60cm。

图2所示搅拌装置12是仅包括一个腐熟层搅拌部件123、一个发酵层搅拌部件122和一个预热层搅拌部件121的实例。但是，本发明发酵设备中的搅拌装置也可以包括超过一个的腐熟层搅拌部件、发酵层搅拌部件和预热层搅拌部件。例如，本发明发酵设备可以包括：至少一个例如一个、两个、三个、四个或者五个腐熟层搅拌部件，优选包括两个腐熟层搅拌部件；至少一个发酵层搅拌部件例如一个、两个或三个发酵层搅拌部件，优选包括一个发酵层搅拌部件；以及至少一个例如一个、两个或三个预热层搅拌部件，优选包括一个预热层搅拌部件。

在本发明发酵设备中的搅拌装置包括超过一个的腐熟层搅拌部件、发酵层搅拌部件和预热层搅拌部件的情况下，各个腐熟层搅拌部件之间的距离、各个发酵层搅拌部件之间的距离、以及各个预热层搅拌部件之间的距离均可以根据实际情况来设置。例如，如果搅拌装置包括两个腐熟层搅拌部件、两个发酵层搅拌部件、以及两个预热层搅拌部件，则这两个腐熟层搅拌部件之间的距离可以为40-65cm，优选50-55cm，最优选50cm；这两个发酵层搅拌部件之间的距离可以为50-80cm，优选55-75cm，最优选60cm；这两个预热层搅拌部件之间的距离可以为50-80cm，优选60-70cm，最优选65cm。

此外，搅拌轴120、腐熟层搅拌部件123和发酵层搅拌部件122内部设置有连通的气体通道，并且在腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231和发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221上均设置有与所述气体通道连通的通风孔，由此可以实现对物料的充分通气和搅拌。预热层搅拌部件121的搅拌臂1211上既可以设置与所述气体通道连通的通风孔，也可以不设置与所述气体通道连通的通风孔。但出于节能之目的，优选地在所述预热层搅拌部件121的搅拌臂1211上不设置通风孔。

最后对各搅拌部件的具体结构进行更为详细的描述。

1.腐熟层搅拌部件：

如图3所示，腐熟层搅拌部件123上设置有三个搅拌臂1231，这三个搅拌臂1231两两之间间隔120度。但应注意，腐熟层搅拌部件上也可以设置其他数目的搅拌臂，例如可以设置两个、四个或者五个搅拌臂，并且各搅拌臂之间也可以间隔另外的度数。

图4是腐熟层搅拌部件123的一部分结构的示意图。如图所示，搅拌臂1231借助于加强板1232与搅拌轴120固定连接。具体地，加强板1232通过例如焊接等方式与搅拌轴120固定连接，搅拌臂1231也通过例如焊接等方式与加强板1232固定连接，由此实现搅拌臂1231与搅拌轴120更为稳定和牢固的连接。

腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231可以为任何适合的形状，在本申请中示例的是横截面为钝角等腰三角形的扁平搅拌臂。

腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231的宽度从发酵罐体11的中心至边缘没有变化，由此可以确保更为充分的搅拌。但是，腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231的宽度从发酵罐体11的中心至边缘逐渐变窄也是可以的。另外，如图2所示，腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231的宽度大于发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221的宽度，目的也是实现充分的翻动和搅拌。

在腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231下方分布有与搅拌装置12内的气体通道相连通的多个通气孔。作为示例，该通气孔的直径可以为1.0-3.0cm，优选为1.4-2.4cm，最优选为1.4cm。另外，每个搅拌臂上的通气孔数目以每米发酵罐体半径计可以为5-8个，优选以每米发酵罐体半径计为6-7个。

腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231可以制作为一体结构，但为方便运输之目的，也可以制作为几个部分，例如制作为两个、三个或者四个部分。在腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231被制作为几个部分的情况下，所述几个部分在组装时通过例如焊接等方式彼此固定连接，形成完整的搅拌臂。

此外，腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231上还设置有多个辅助搅拌件1233，以进一步辅助搅拌。辅助搅拌件1233可以具有任何适宜搅拌的形状，但是不设置辅助搅拌件1233也是可以的。在本申请中，辅助搅拌件1233为矩形沿长边对折成横截面呈三角形的形状，且开口朝向搅拌臂1231并且通过诸如焊接等方式固定于搅拌臂1231。

2.发酵层搅拌部件：

如图2所示，发酵层搅拌部件122上设置有一个搅拌臂1221。但应注意，发酵层搅拌部件上也可以设置其他数目的搅拌臂，例如可以设置两个、三个、四个或者五个搅拌臂。搅拌臂可以围绕搅拌轴120均匀地排布，也可以围绕搅拌轴120不均匀地排布。

图5是发酵层搅拌部件122的一部分结构的示意图。如图所示，发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221借助于加强板1222与搅拌轴120固定连接。设置在发酵层搅拌部件122上的搅拌臂1221与搅拌轴120的连接方式与设置在腐熟层搅拌部件123上的搅拌臂1231与搅拌轴120的连接方式是相同的，具体请参见上文小标题“腐熟层搅拌部件”中相关的描述。

同腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231一样，发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221也可以为任何适合的形状，在本申请中示例的是横截面为钝角等腰三角形的扁平搅拌臂。

如图5所示，发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221的宽度从发酵罐体11的中心至边缘逐渐变窄。发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221的宽度小于或者等于腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231的宽度，并且大于或者等于预热层搅拌部件121的搅拌臂1211的宽度。通过以上结构，可以有效地降低发酵设备的耗能，例如可以将耗能降低高达35％。例如，对于一个载量为80吨的发酵设备，该结构改变可以使得液压搅拌电机的耗电量从11.5kw降低至7.5kw，一天节约大约100度电。

在发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221下方分布有与搅拌装置12内的气体通道相连通的多个通气孔。与分布在腐熟层搅拌部件的搅拌臂上的通气孔相比，分布在发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221上的通气孔其数目更少，并且/或者其孔径更小。作为示例，所述通气孔的直径可以为0.7-1.3cm，优选为0.9-1.1cm，最优选为1.0cm。每个搅拌臂上的通气孔数目以每米发酵罐体半径计可以为3-6个，优选以每米发酵罐体半径计为4-5个。

与设置在腐熟层搅拌部件123上的搅拌臂1231一样，设置在发酵层搅拌部件122上的搅拌臂1221也可以制作为一体结构，或者制作为几个部分，具体参见上文小标题“腐熟层搅拌部件”中相关的描述。

同腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231一样，发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221也可以设置有多个辅助搅拌件1223，以进一步辅助搅拌，但是不设置辅助搅拌件1223也是可以的。更多的细节可以参见上文小标题“腐熟层搅拌部件”中相关的描述。

3.预热层搅拌部件：

如图2所示，预热层搅拌部件121上设置有三个搅拌臂1211，这三个搅拌臂两两之间相距120度。但应注意，预热层搅拌部件上也可以设置其他数目的搅拌臂，例如可以设置一个、两个、四个或者五个搅拌臂，并且各搅拌臂之间也可以间隔另外的度数。

同腐熟层搅拌部件123上的搅拌臂1231一样，预热层搅拌部件121上的搅拌臂1211也借助于加强板1212与搅拌轴120固定连接。更多的细节请参见上文小标题“腐熟层搅拌部件”中相关的描述。

同腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231一样，预热层搅拌部件121的搅拌臂1211也可以为任何适合的形状，在本申请中示例的是横截面为钝角等腰三角形的扁平搅拌臂。

如图2所示，预热层搅拌部件121的搅拌臂1211的宽度从发酵罐体11的中心至边缘逐渐变窄，但是该宽度从发酵罐体11的中心至边缘没有变化也是可以的，尽管不是优选的方式。另外，如图2所示，预热层搅拌部件121的搅拌臂1211的宽度小于或等于发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221的宽度，但是更优选小于发酵层搅拌部件122的搅拌臂1221的宽度。通过采用以上结构，可以有效地降低搅拌臂与物料的接触面积，由此减少阻力，进而减少耗能。

预热层搅拌部件121的搅拌臂1211上可以设置通气孔，但是优选不设置通气孔，以实现减少能耗之目的。

与设置在腐熟层搅拌部件123上的搅拌臂1231一样，设置在预热层搅拌部件121上的搅拌臂1211也可以制作为一体结构，或者制作为几个部分。更多的细节可以参见上文小标题“腐熟层搅拌部件”中相关的描述。

同腐熟层搅拌部件123的搅拌臂1231一样，预热层搅拌部件121的搅拌臂1211也可以设置多个辅助搅拌件，以进一步辅助搅拌，但是不设置该辅助搅拌件也是可以的。更多的细节可以参见上文小标题“腐熟层搅拌部件”中相关的描述。

通过采用具有本文所公开的搅拌装置的发酵设备，可以针对发酵设备的不同部位提供有针对性的且有效的搅拌和通气，由此提供实现更为充足的好氧发酵，有效减少耗能，并使得腐熟物料含有所需含水量例如35％。

另外，虽然本发明发酵设备的初始目的是为了处理畜禽粪便，但是其用用并不仅限于此。本发明发酵设备还可以用于其他腐料例如城市垃圾、落叶、农业垃圾等的发酵中。

在本说明书中，当提及“示例性实施方案”、“优选实施方案”、“一个实施方案”等时，意味着针对该实施方案描述的具体特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施方案中。这些用词在本说明书中不同地方的出现不一定都指代同一实施方案。此外，当针对任一实施方案/实施方案描述具体特征、结构或特点时，应当认为本领域技术人员也能够在所有所述实施方案中的其它实施方案中实现这种特征、结构或特点。以上详细描述了本发明的实施方案。然而，本发明的各个方面不限于上述实施方案。在不脱离本发明范围的情况下，各种改型和替换均可以应用到上述实施方案中。