好氧发酵系统的制作方法

本发明涉及好氧发酵领域，尤其涉及一种好氧发酵系统。

背景技术：

随着我国城市化的发展，污水的排放量越来越大，导致城市污泥越来越多，污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌、菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。原有污泥的处理方法有焚烧，掩埋，填海等，这样不仅污染生活环境，在一定程度上也造成了资源的浪费。

污泥处理常常采用工艺之一是发酵堆肥处理，但是在发酵过程中，会产生很多远高于常温气体的并带有大量水蒸气的废气，现有技术中对于废气的处理往往是直接排到大气中或者收集后通过滤池进行二次处理。这样废气中的热量没有充分利用，水蒸气也未得到有效去除及回收，不仅有可能延长发酵周期或影响发酵效果，而且排放气体还有可能污染环境。

部分发酵、堆肥处理都是在露天的场合进行，这样不仅影响周边环境，而且会导致环境或人为等因素引起的发酵物料温度变化幅度较大，影响发酵效果。

技术实现要素：

本发明提供一种好氧发酵系统，以解决现有技术中发酵过程中发酵过程中供氧温度低引起的发酵效率低，产生的废气、冷凝水没有有效收集处理或利用的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种好氧发酵系统，其中设有好氧发酵装置，在所述好氧发酵装置的上方还设有集气装置和冷凝水收集部；所述集气装置通过管路与所述好氧发酵装置的曝气设备相连通；所述冷凝水收集部包括收集装置和降温装置，所述收集装置内形成有收集腔，所述降温装置设置在所述收集腔内；所述管路中还设有抽风设备；所述抽风设备的进风口与所述集气装置相连通，所述抽风设备的出风口与所述曝气设备相连通；所述管路上设有除湿设备和加热设备中的至少一个。

可选地，所述好氧发酵系统还包括温度传感器和控制设备，所述温度传感器与所述控制设备相连接，所述温度传感器设置在所述抽风设备的下游并检测所述管路中的空气温度，所述控制设备获取所述温度传感器检测的温度，并根据温度值控制所述加热设备调整所述管路内的空气的温度。

可选地，所述管路上还设有氧气浓度监测装置和空气湿度监测装置，所述氧气浓度监测装置和所述空气湿度监测装置设置在所述抽风设备的下游，所述氧气浓度监测装置检测氧气含量、所述空气湿度监测装置检测空气湿度，所述控制设备获取所述氧气浓度监测装置检测的所述氧气含量以及所述空气湿度监测装置检测的所述空气湿度，并根据所述氧气含量以及所述空气湿度控制给氧设备补氧以及所述除湿设备的开关。

可选地，所述收集装置包括第一侧板和第二侧板，所述收集腔位于所述第一侧板和所述第二侧板之间，所述第二侧板的远离所述收集腔的一侧的侧壁上设有收集部，在靠近所述收集部的底部，所述第二侧板上设有连通所述收集部和所述收集腔的通孔。

可选地，所述集气装置与降温装置的降温回路相连通；其中，所述降温回路设置在第一侧板靠近所述收集腔的一侧，或，所述降温回路设置在第二侧板靠近所述收集腔的一侧，或，所述降温回路设置在收集腔中间其它位置。

可选地，所述曝气设备为内部具有至少两个独立曝气腔的板状结构，所述曝气设备至少沿高度方向开设有多个第一曝气孔，所述第一曝气孔开设在所述曝气设备的表面并与所述曝气腔相连通；或者，所述曝气设备为至少一列曝气管，所述第一曝气孔开设在所述曝气管的表面。

可选地，位于不同高度的所述第一曝气孔的曝气压力不相同。

可选地，所述除湿设备和加热设备中的至少一个设置在所述抽风设备的上游或下游。

可选地，所述好氧发酵装置底部设有进气通道，所述进气通道上开设有多个第二曝气孔。

可选地，所述好氧发酵装置还包括发酵仓，所述发酵仓内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴和搅拌叶，所述搅拌叶沿着所述搅拌轴的轴向和/或周向间隔设置。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明实施例提供的好氧发酵系统通过在容置结构内设置集气装置和冷凝水收集部，可收集发酵物发酵时产生的废气和冷凝水，降低了热量损失；通过管路连接集气装置和曝气设备，减少或避免了新增废气处理设施，达到了废气利用的目的，利用蒸汽内剩余热量，提高发酵效率，有效地降低了发酵时的能耗；通过收集冷凝水，达到了废水利用的目的，有效地节约了资源。

附图说明

图1为本发明实施例提供的好氧发酵系统的示意性结构图；

图2为本发明实施例提供的冷凝水收集部的示意性结构图；

图3为本发明实施例提供的曝气设备的示意性结构图。

附图标记说明：

1、集气装置；2、冷凝水收集部；21、收集装置；211、第一侧板；212、第二侧板；213、收集部；214、通孔；22、降温装置；23、收集腔；3、管路；4、曝气设备；41、曝气孔；5、抽风设备；6、除湿设备；7、加热设备；8、搅拌装置；9、温度传感器；10、氧气浓度监测装置；11、空气湿度监测装置；12、进气通道。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明实施例的示例性实施例。

本发明的实施例提供一种好氧发酵系统。好氧发酵系统中设有好氧发酵装置，在好氧发酵装置的上方还设有集气装置1和冷凝水收集部2；集气装置1通过管路3与好氧发酵装置的曝气设备4相连通；冷凝水收集部2包括收集装置21和降温装置22，收集装置21内形成有收集腔23，降温装置22设置在收集腔23内；管路3中还设有抽风设备5；抽风设备5的进风口与集气装置1相连通，抽风设备5的出风口与曝气设备4相连通；管路3中还设有除湿设备6和加热设备7中的至少一个。

本发明实施例提供的好氧发酵系统通过设置集气装置1和冷凝水收集部2，可收集发酵物发酵时产生的废气和冷凝水，充分利用系统内的热量，同时实现废气和冷凝水的资源化利用；通过管路连接集气装置1和曝气设备4，达到了废气利用的目的。

需要说明的是，该好氧发酵系统并未是完全密封的空间，只是相对密封的一个空间，通过集气装置1使得该好氧发酵系统内形成相对的负压环境，避免了好氧发酵过程中，臭气的外泄，同时保证了外界对该好氧发酵系统及时补充新鲜空气，保证氧气含量。

具体地，如图1所示，集气装置1设置在好氧发酵装置的上方，这样设置的原因在于发酵物在好氧发酵过程中产生的温度高于常温气体的废气的密度往往低于空气的密度，因此，发酵物在好氧发酵过程中产生的废气会上升至好氧发酵装置的上部。集气装置1一方面可以收集发酵物在好氧发酵过程中产生的废气，另一方面可以收集好氧发酵装置内的空气，并将收集到的气体经过管路3引入曝气设备4中用以曝气，有效地降低了废气对环境的污染并降低了曝气所消耗的能耗。

在集气装置1的出气端和/或曝气设备4的进气端和/或管路3的中间段设置有抽风设备5。增设抽风设备5的目的在于为了增强集气装置1收集到的热气体进入曝气设备4中的转换效率，进而提高发酵物的好氧发酵效率、缩短发酵物的好氧发酵周期。具体地，抽风设备5的设置方法为抽风设备5的进气端至出气端均按照顺着气体的流向的方向设置。

设置除湿设备6的目的在于可以除去管路3中的水分，避免好氧发酵过程中脱除的水分再次进入物料，影响好氧发酵的效果。设置加热设备7的目的在于可以对管路3中的空气进行加热，以保证物料好氧发酵时所需要的温度。当然，当好氧发酵装置中的温度不低于物料好氧发酵所需要的温度时，可不开启加热设备7。优选的，管路3中设置有除湿设备6和加热设备7。

优选地，除湿设备6和加热设备7中的至少一个设置在抽风设备5的上游或下游。

将除湿设备6设置在抽风设备5的上游的目的在于防止未经过除湿处理的空气进入抽风设备5中，影响抽风设备5的使用寿命或者引起其他问题；将加热设备7设置在抽风设备5的上游的目的在于使得抽风设备5的出风端能够吹出具有一定温度的气体，保证物料好氧发酵时所需要的温度。

优选地，为了保证管路3中的气体不会在流通过程中温度降低，在管路3的外侧还包裹有保温材料。

优选地，好氧发酵系统还包括温度传感器9和控制设备，温度传感器9与控制设备相连接，温度传感器设置在抽风设备5的下游，温度传感器9用以检测管路3中的空气温度，控制设备获取温度传感器9检测的温度，并根据温度值控制加热设备7调整管路3中空气的温度，以满足物料好氧发酵的温度需求；所述管路3上还设有氧气浓度监测装置10和空气湿度监测装置11，所述氧气浓度监测装置10和所述空气湿度监测装置11设置在所述抽风设备5的下游，所述氧气浓度监测装置10检测氧气含量、所述空气湿度监测装置11检测空气湿度，所述控制设备获取所述氧气浓度监测装置10检测的所述氧气含量以及所述空气湿度监测装置11检测的所述空气湿度，并根据所述氧气含量以及所述空气湿度控制给氧设备补氧以及所述除湿设备6的开关。

例如，用于控制温度、湿度和氧气含量控制设备可以是plc控制系统，该plc控制系统中的plc控制单元与好氧发酵设备中的传感设备(如温度传感器9、氧气浓度监测装置10和空气湿度监测装置11等)以及相关操作设备(例如控制搅拌装置8转动的动力设备等)连接，以能够根据plc控制单元自动实时控制该好氧发酵系统的工作状态。例如，当温度传感器9检测到管路3中的空气温度过低时，控制设备会控制加热设备7对管路3内的空气进行加热；当温度传感器9检测到管路3中的空气温度过高时，控制设备会控制加热设备7停止对管路3内的空气加热，并适当地调整抽风设备5加大转速，以提高空气的流速。当好氧发酵系统内的湿度过低或过高时也可以通过控制除湿设备5的开启或关闭以达到调节好氧发酵系统内湿度的目的。当好氧发酵系统内氧气含量不高时，通过控制连接于曝气设备4的给氧设备进行补氧，来调整氧气的供应量，并通过曝气设备4对物料进行补氧。这样一来，便可极大地提高了本发明实施例提供的好氧发酵系统的自动化程度。

如图2所示，冷凝水收集部2同样设置在好氧发酵装置的上方。这样设置的原因在于通过引风系统导流，可使发酵空间内的高温饱和水蒸气导流至顶部，好氧发酵所产生的水蒸气会凝集在好氧发酵装置的上方形成冷凝水，增加冷凝水收集部2可实现饱和水蒸气中水分的快速收集，同时也能防止冷凝水掉落至好氧发酵系统中影响发酵效果。

冷凝水收集部2主要由收集装置21和降温装置22组成，收集装置21内的收集腔23用以收集冷凝水，降温装置22用以降温水蒸气，降温装置22设置在收集腔23内以便于将收集腔23内的水蒸气转化成冷凝水，降温装置22可以是现有的任何可以起到降温水蒸气作用的装置。

可选地，收集装置21包括第一侧板211和第二侧板212，收集腔23位于第一侧板211和第二侧板212之间，第二侧板212的远离收集腔23的一侧的侧壁上设有收集部213，在靠近收集部213的底部，第二侧板212上设有连通收集部213和收集腔23的通孔214。

具体地，第一侧板211和第二侧板212形成收集腔23，在第一侧板211和/或第二侧板212上还可开设用以导流的导流部和/或排出冷凝水的排水部。其中，第一侧板211朝向远离好氧发酵系统内部空间的方向，第二侧板212朝向靠近好氧发酵系统内部空间的方向，在第二侧板212朝向好氧发酵系统内部空间一侧的侧壁上还设置有用以收集冷凝水的收集部213。收集部213可以是凸出于第二侧板212的表面且斜向上的板状结构或者槽状结构等，具体的倾斜角度可以根据实际需要来确定。倾斜向上设置在第二侧板212上的收集部213不仅能够对形成在第二侧板212上的水分及时阻挡、收集，还可以通过相邻的收集部213收集形成在收集部213下表面上的回滴的水，并快速通过通孔214与收集腔23连通的通孔214回流到收集腔23中，这样一来就使得收集部213对回滴水分的吸收更加充分。第二侧板212与收集部213可以是焊接，也可以是铰链连接等可实现的方式。当收集腔23内的水分通过通孔214掉落下来时，收集部213可以重新接受这些水分，使其回流到收集部213中，再通过收集槽底部的通孔214将水分回流到收集腔23中，避免了水分回滴到待蒸发物料中。同时，水蒸气也可以在一个收集部213的下表面上冷凝，冷凝后的水分在重力的作用下向下流至下方的收集部213内，并通过通孔214将水分回流到收集腔23中，从而进一步避免了水分回滴到待蒸发物料中。

可选地，集气装置与降温装置22的降温回路相连通；其中，降温回路设置在第一侧板211靠近收集腔23的一侧，或，降温回路设置在第二侧板靠近收集腔23的一侧，或，降温回路设置在收集腔23中间其它位置。

具体地，降温回路设置在收集腔23内，具体地可以设置在第一侧板211上，也可以设置在第二侧板212上。降温回路对进入到收集腔23内的水蒸气进行降温，水蒸气被降温冷凝成水滴聚集在收集腔23中，最终经过收集腔23底部的导流部流入到收集腔23外部的排水部中。

可选地，供氧设备设置在抽风设备5上游或下游。

在本实施例中，供氧设备相对于抽风设备5的位置可以灵活地设置，但需要说明的是，在优选地实施例中，供氧设备设置于除湿设备6的下游，这样可保证供氧设备所提供的氧气不会被含有水分的空气污染，保证了物料好氧发酵过程中氧气的纯度。

可选地，如图3所示，好氧发酵装置还包括发酵仓，曝气设备4设置在发酵仓的底壁上并向上方延伸；曝气设备4可以为设置在发酵仓底部的出气孔，出气孔与抽风设备5相连通。

在优选的实施方式中，曝气设备4为内部具有至少两个独立曝气腔的板状结构，第一曝气孔41开设在曝气设备4的表面并与曝气腔相连通；或者，曝气设备4还可以为为至少一列曝气管，第一曝气孔41开设在曝气管的表面。

具体地，在一种实施方式中，曝气设备4为设置在底壁上的曝气板，曝气板为一垂直于底壁的板状结构。曝气板内部具有多个独立的曝气腔，每个曝气腔与不同的送风设备(如风机等)连接，用以为不同高度的第一曝气孔41提供不同的曝气压力，充分保证不同高度的物料的得到有效供氧，同时防止气体从压力较低的上方曝气孔集中排出。优选地，为了防止第一曝气孔41被物料堵塞，第一曝气孔41可采用一字形长孔，这样的孔状具有良好的可张性和瞬时闭合性。当然，第一曝气孔41也可采用其他形状，或者在第一曝气孔41上设置防倒吸装置以防止物料进入曝气板内。在实际应用过程中，曝气板并不限于矩形，也可以是梯形等形状。优选的形状为梯形，即，曝气板的底部的宽度大于曝气板的顶部的宽度。这样更利于气体与发酵物料的充分接触。

在另外一种实施方式中，至少一列曝气管可沿着发酵仓的长度和/或宽度方向设置。优选地，在发酵仓内设置有多列曝气管，多列曝气管间隔均匀地设置。在每根曝气管上均设置有多个第一曝气孔41。相应的，第一曝气孔41也可采用一字形长孔或者采用其它形状，也可在每个第一曝气孔41上设置防倒吸装置。

优选地，在上述两种实施方式中，位于不同高度的第一曝气孔41的曝气压力不相同。例如，可使曝气设备4中的各独立的曝气腔可沿着曝气设备4的高度方向均匀设置，每个独立的曝气腔分别与不同的送风设备连通，位于相同高度的曝气腔可与同一台送风设备连通，即节省了成本，又保证了位于相同高度的第一曝气孔41的曝气压力相同。优选地，不同送风设备之间的送风压力不同，这样就保证了不同高度的第一曝气孔41的曝气压力不同，进一步地满足了发酵仓内不同高度的物料的压力差，并使得不同高度的物料均能得到与之所需好氧发酵量相适应的氧气供应，有效地保证了发酵仓内物料发酵的效率。例如，可将位于低处的第一曝气孔41的曝气压力设置地大于位于高处的第一曝气孔41的曝气压力。这样可使得位于低处的物料获得更好的曝气效果，使得位于高处的物料在第一曝气孔41和空气中的氧气的共同作用下实现好氧发酵，有效地节约了供氧量。

优选地，好氧发酵装置底部设有进气通道12，进气通道12上开设有多个第二曝气孔。这样可以进一步提高物料好氧发酵的效率。

优选地，好氧发酵装置还包括设置在发酵仓内的搅拌装置8。

设置在发酵仓内的搅拌装置8一方面可以将发酵仓内的物料进行疏松，另一方面也可满足发酵仓的进出料需求。在优选地实施方式中，搅拌装置8采用可移动式的，这样可以使得操作人员根据发酵仓内物料堆积的具体情况，灵活地移动搅拌装置8对物料进行搅拌、疏松以及进出料。

在一种实施方式中，搅拌装置8可以设置成搅拌轴和搅拌桨组合的形式，多个搅拌桨沿着搅拌轴的轴向和/或径向均匀地设置。搅拌桨的动力可由电机提供。例如，搅拌桨可通过齿轮组和减速机与电机连接。在其他的一些实施方式中，搅拌装置8也可设置成如叶片等其他形式。

优选地，在发酵仓内设置有多组搅拌装置8，这样能够更好地对发酵仓内的物料进行有效地的搅拌、疏松。

优选地，操作人员可根据实际的情况灵活地选择每组搅拌装置8同步和/或不同步的动作，以灵活地适应发酵仓内堆积程度不同的物料。

可选地，好氧发酵系统还包括开闭的门和/或窗。通过设置可开闭的门和/或窗，可使得操作人员方便地观察好氧发酵系统内物料的情况，以便及时调整物料的进出料速度、好氧发酵系统内温度等参数。

本发明具有如下有益效果：

本发明实施例提供的好氧发酵系统通过在好氧发酵系统内设置集气装置和冷凝水收集部，可收集发酵物好氧发酵时产生的废气和冷凝水，降低了热量损失；通过管路连接集气装置和曝气设备，达到了废气利用的目的，有效地降低了物料好氧发酵时的能耗；通过收集冷凝水达到了废水利用的目的，节约了资源。通过设置除湿设备可以除去管路中的水分，避免好氧发酵过程中脱除的水分再次进入物料，影响好氧发酵的效果。通过设置加热设备，可以对管路中的空气进行加热，以保证物料好氧发酵时所需要的温度。通过设置搅拌设备，可以将发酵仓内的物料进行疏松，另一方面也可满足发酵仓的进出料需求。通过设置温度传感器和控制设备，极大地提高了本发明实施例提供的好氧发酵系统的自动化程度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。