一种植物垃圾需氧发酵装置的制作方法

本发明涉及环保处理装置，具体涉及一种植物垃圾需氧发酵装置。

背景技术：

随着人们环保意识的不断提高，人们对于资源的回收和利用有了更深的认识，“可持续发展”也成为了我国经济发展的必经之路。在这其中，对于植物垃圾的处理研究取得了不少进展。然而，现在对于植物垃圾的处理主要通过焚烧的方式，而在此过程中，在浪费植物中有机质的同时还产生大量的有毒气体及烟雾，对于人们赖以生存的空气质量带来了很大威胁，成为了制约我国生态建设的一大影响因素。

对于植物垃圾的处理，在传统上主要采用堆放或者加以翻抛的方式。在发酵过程中，通常采用自然通风和强制通风的方式。而翻抛主要通过人工作业，堆肥完成后通过机械输送设备运走。

尽管上述的传统堆肥方式简单、便于操作，但是存在以下问题：

1.温度和湿度控制存在缺陷，对于堆肥过程温度及湿度的控制仅通过通风来完成，无法实现较为准确的发酵条件控制，致使发酵时间大大延长。

2.物料的发酵程度不均匀，在堆肥过程中，为提高单位面积的利用率，通常都将物料堆置到较大高度，不及时的翻滚和搅拌，难以做到发酵程度均匀，造成发酵产品肥效下降，同时还延长了发酵周期。另外，在发酵物料的内部，气体得不到及时的排出，存在一定的安全隐患。

3.由于“扁平化”操作的特点，在整个堆肥过程中物料的转移、输送需要耗费大量的人力物力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种植物垃圾需氧发酵装置，该发酵装置具有物料混合充分均匀、物料不易堵塞、物料与空气接触充分、发酵条件自动控制等特点，能够大幅度提高物料发酵效率，缩短发酵周期，提高发酵产品肥效。

本发明技术方案如下。

一种植物垃圾需氧发酵装置，发酵内筒、发酵外筒、输送装置、密封盖、不锈钢条、滤水板、进气通道、出气通道、和出气风扇；

所述发酵外筒包括卡口、温度传感器和湿度传感器；所述进气通道包括进气风扇、喷雾头和输水管道；

所述发酵内筒设置于发酵外筒内部，且所述发酵内筒通过不锈钢条与发酵外筒连接，不锈钢条共两排，上下交错布置，所述密封盖设置于发酵外筒上方，所述输送装置与密封盖通过螺栓连接，所述输送装置包括传动马达、传动轴和螺杆叶片，其中传动马达设置于密封盖上方，所述传动马达与设置于发酵内筒内部的传动轴连接，所述传动轴表面设置有螺杆叶片；所述发酵外筒内底面焊有卡口，所述卡口内设置有滤水板，滤水板从卡口装入或取出；发酵外筒内壁上装有温度传感器和湿度传感器，发酵外筒焊有进气通道和出气通道，且所述进气通道和出气通道均与发酵外筒内部连通，进气通道中装有进气风扇，出气通道中装有出气风扇，进气通道内设置喷雾头，所述喷雾头通过输水管道与外部水源连接。

进一步地，本发明还包括支撑座、把手和密封盖扣；所述支撑座焊接于发酵外筒底部；所述把手设置于密封盖上表面；所述密封盖扣设置于密封盖的边缘，将密封盖扣住发酵外筒。

进一步地，本发明还包括电控阀门；所述电控阀门设置于输水管道上。

进一步地，本发明还包括控制器，所述温度传感器和湿度传感器分别与控制器连接，所述控制器与电控阀门连接；所述控制器与电控阀门、传动马达、进气风扇和出气风扇连接。

进一步地，所述发酵内筒为圆柱形，内筒上端为平滑突出形状，内筒底端距外筒底部存在空间。

进一步地，所述发酵外筒为圆台形，上端半径较大，下端半径较小，下端与卡口相连。

进一步地，所述输送装置为螺杆输送装置，螺杆叶片半径略小于内筒半径，螺杆下端略高于外筒底部，传动马达为可调转速马达，并有正反转功能；所述传动轴上开有螺纹，螺纹旋转方向与螺杆叶片旋转方向相反。

进一步地，所述不锈钢条为“l”字形不锈钢条，共有上下两排，为交错布置，钢条方向均为尖端在上，开口朝下，用以翻滚和混合物料。

进一步地，所述滤水板为圆形不锈钢过滤网。

进一步地，所述进气通道和出气通道均为矩形通道，进气通道内装有转速可调进气风扇，并且设置喷雾头，出气通道内装有转速可调出气风扇。

进一步地，所述传动马达、进气风扇、出气风扇、温度传感器、湿度传感器、电控阀门与自动控制系统连接，进行信号交换，温度传感器将温度信号传至自动控制系统，调节传动马达、进气风扇、出气风扇转速，湿度传感器将湿度信号传至自动控制系统，控制电控阀门的开关，进而调节喷雾头的开关。

通过以上技术方案，使本发明具备以下优点：

1.通过设置内外筒的结构，利用螺杆输送器将发酵物料在内外筒之间实现不断循环运动，发酵内筒设置为圆柱形利于物料向上输送，平滑突出形状利于物料从发酵内筒及时引出。

2.输送轴上开有螺纹，螺纹旋转方向与螺杆叶片旋转方向相反，能够有效防止物料在向上输送过程中纤维状物料缠绕在轴上，造成输送阻力增大甚至造成堵塞。

3.发酵外筒设置为上端较大、下端较小的圆台形利于物料向下流动汇集，同时为物料提供足够的与空气接触的时间。

4.内外筒之间设置不锈钢条，上下两排的交错布置、“l”字形钢条的选用、开口向下尖端向上的设置，提高了物料彼此之间的混合程度，有利于物料整体发酵的同步进行，进而提高产品质量。

5.上方进气风扇、下方出气风扇沿着切线方向的布置使气体进出发酵机都沿着筒壁切线方向，圆台形外筒的设计使空气在发酵内外筒之间形成螺旋向下的流向，为物料提供充分氧气，同时带走发酵过程中产生的热量。

6.以自动控制系统为中心，连接温度传感器与传动马达、进出气风扇，湿度传感器与电控阀门，实现发酵条件的自动控制，缩短发酵周期。

7.可拆式滤水板起到滤出发酵过程中多余水分的作用，同时方便出料。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明植物垃圾需氧发酵装置结构示意图；

图2是本发明装置的整体外观示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是发酵装置的内外筒结构图；

图5是传动轴细节图；

图6是密封盖与发酵外筒连接示意图；

图7是连接条形状示意图；

图8是外筒底部卡口示意图；

图9是发酵物料循环图；

图10是空气流向图；

图11是温度湿度自动控制示意图；

图中各个部件如下：

发酵内筒1、发酵外筒2、输送装置3、密封盖4、不锈钢条5、滤水板6、进气通道7、出气通道8、支撑座9、控制器10、卡口201、温度传感器202、湿度传感器203、传动马达301、传动轴302、螺杆叶片303、把手401、密封盖扣402、进气风扇701、喷雾头702、输水管道703、电控阀门704、出气风扇801。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当解释的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部分相互位置关系描述用词。

如图1至图4所示，一种植物垃圾需氧发酵装置，发酵内筒1、发酵外筒2、输送装置3、密封盖4、不锈钢条5、滤水板6、进气通道7、出气通道8、和出气风扇801；所述发酵外筒2包括卡口201、温度传感器202和湿度传感器203；所述进气通道7包括进气风扇701、喷雾头702和输水管道703；所述发酵内筒1设置于发酵外筒2内部，且所述发酵内筒1通过不锈钢条5与发酵外筒连接，所述密封盖4设置于发酵外筒2上方，所述输送装置3与密封盖4通过螺栓连接，所述输送装置3包括传动马达301、传动轴302和螺杆叶片303，其中传动马达301设置于密封盖4上方，所述传动马达301与设置于发酵内筒1内部的传动轴302连接，所述传动轴302表面设置有螺杆叶片303；所述发酵外筒2内底面焊有卡口201，所述卡口201内设置有滤水板6；发酵外筒2内壁上装有温度传感器202和湿度传感器203，发酵外筒2焊有进气通道7和出气通道8，且所述进气通道7和出气通道8均与发酵外筒2内部连通，进气通道7中装有进气风扇701，出气通道8中装有出气风扇801，进气通道7内设置喷雾头702，所述喷雾头702通过输水管道703与外部水源连接。本发明还包括支撑座9、把手401和密封盖扣402；所述支撑座9焊接于发酵外筒2底部；所述把手401设置于密封盖4上表面；所述密封盖扣402设置于密封盖扣402的边缘，将密封盖扣住发酵外筒2。本发明还包括电控阀门704；所述电控阀门704设置于输水管道703上。本发明还包括控制器10，所述温度传感器202和湿度传感器203分别与控制器10连接，所述控制器与电控阀门704连接；所述控制器10与电控阀门704、传动马达301、进气风扇701和出气风扇801连接。

本发明通过设置内外筒的结构，利用输送装置3将发酵物料实现不断循环流动，发酵内筒1设置为圆柱形利于物料向上输送，平滑突出形状利于物料从发酵内筒及时引出。传动轴302上开有螺纹，螺纹旋转方向与螺杆叶片旋转方向相反，有效防止物料在向上输送过程中纤维状物料缠绕在轴上而造成输送阻力增大甚至造成堵塞。发酵外筒2设置为上端较大，下端较小的圆台形利于物料向下流动汇集，同时为物料提供足够的与空气接触的时间。内外筒之间连接的不锈钢条5，上下两排的交错布置、“l”字形钢条的选用、开口向下尖端向上的设置，都是为了提高物料彼此之间的混合程度，有利于物料整体发酵的同步进行，进而提高产品质量。上方进气风扇701、下方排气风扇801实现气体进出发酵机都沿着筒壁切线方向，圆台形外筒的设计使气体在发酵内外筒之间形成螺旋向下的流向，为物料提供充分氧气，同时带走发酵过程中产生的热量。以控制器10为中心，连接温度传感器202与输送装置3电机、进出气风扇，湿度传感器203与电控阀门704，实现发酵条件的自动控制，缩短发酵周期。可拆式滤水板6起到滤出发酵过程中多余水分的作用，并且与输送装置的逆转相结合，方便出料。

其中，在本实施方式中，发酵内筒1为圆柱形，直径为200mm，长度为500mm，发酵外筒2为上端半径较大、下端半径较小的圆台形，上端直径为800mm，下端直径为200mm。输送装置3选用螺杆输送器（传动轴细节图见图5），螺杆叶片螺旋外径为180mm。投料体积为0.21m³（包括发酵剂0.01m³，与发酵物料一同加入），打开密封盖4，先将发酵物料均匀加到内外筒中间夹层，再将发酵剂均匀加入内外筒中间夹层，盖上密封盖4，接通输送装置3电源，5min后接通进气风扇701和801（此时间段为物料和发酵剂的混合时间）。发酵内筒1中的发酵物料在螺杆输送器的指定方向以150r/min转速带动下，运输至发酵内筒1的顶部，在顶部沿着光滑突出边沿向四周抛出，在下落过程中与内外筒之间形成的螺旋向下的空气气流（进气风扇和出气风扇转速都为1000r/min，空气流向见图10）接触，部分物料在下落过程中与不锈钢条5的上排钢条（共6根，均匀布置，形状见图7）尖端碰撞，向钢条两边分流，并和其他物料实现混合，物料继续下落至和上排钢条交错布置的下排钢条（共6根，均匀布置），相互之间进一步碰撞和混合，且与空气充分接触，同时带走热量。在落入滤水板6上后，物料中多余的水分被滤出，在输送装置3作用下物料再次进入发酵内筒1，进入下一次循环，物料循环见图9。

发酵工艺条件为温度70℃—75℃，湿度为60%—65%，温度传感器和湿度传感器探头设置在发酵外筒2下部内壁。在发酵过程中，由于发酵剧烈，温度上升至80℃，水分蒸发，湿度下降至50%。此时，温度传感器202将温度过高的信号传送至自动控制系统，与设定的参数值参考，增大传动马达301转速至200r/min，增大进气风扇701和出气风扇801转速至1100r/min，物料散热加快，温度降低，实现温度的调控，湿度传感器203将湿度过低的信号传送至自动控制系统，与设定的参数值参考，开启电控阀门704，喷雾头702喷出水雾，以螺旋向下的空气流为载体将水分带至物料，增大物料的湿度，实现湿度的调控。当温度传感器检测的温度值恢复至发酵工艺所需温度范围70℃—75℃时，传动马达301、进气风扇701及出气风扇801转速恢复为初始设定值，当湿度传感器202检测的湿度值恢复至发酵工艺所需湿度范围60%—65%时，电控阀门704关闭。温度湿度自动控制示意图见图11。

为防止发酵物料在装置底部与滤水板6接触时物料泄漏，通常应选择目数较大的滤网，如200目。

在实际使用中，根据不同物料的大小对物料进行适当的预处理，如粉碎、加湿等，还可根据不同物料的发酵条件设定相应的温度、湿度参数，以使发酵效率进一步提高。

为了尽可能减少发酵过程中发酵气体向周围排放，特别地，可将出气通道引至吸收槽或通过能有效吸收发酵气体的物质。

为减小物料在输送过程中的阻力，防止物料在输送过程中因纤维状物料缠绕在输送轴上造成物料输送困难甚至堵塞，特别优选地，传动轴上开有螺纹，螺纹旋转方向与螺旋叶片旋转方向相反。

为提高发酵后产品的排出速度，特别优选地，传动马达301具有正反转功能，可推动物料向下运输和排出。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。