一种发酵罐及其发酵方法和用途与流程

本发明属于生物发酵技术领域，特别是涉及一种发酵罐及其发酵方法和用途。

背景技术：

对于有机肥的发酵，传统方法往往是自然发酵，自然发酵是一种静态发酵过程，并且存在菌群不明、发酵启动困难、发酵异常中止、发酵不彻底、易产生杂菌发酵产物等缺陷。并且，自然发酵的发酵时间长、效果差。近年来，为了满足人们生活中越来越多的对于生物发酵产品的需求，开始出现越来越多提高缩短发酵时间、提高发酵效果的装置。

CN105084695A公开了一种有机肥发酵罐，其包括提升机、搅拌装置、气缸传动装置，所述提升机包括支撑框架、上料斗、提开电机，所述搅拌装置包括发酵罐体、滚轴、搅拌桨、传动装置，所述气缸传动装置包括液压气缸组、刹车组、从动齿轮。其通过机械搅拌的方式提高发酵过程的反应效率、减少环境污染。

CN204824656U公开了一种有机肥发酵罐，其属于卧式罐体，包括一个呈筒状的、封闭的、水平放置的罐体，罐体上开有进料口和出料口，罐体底部设有至少一对托轮，罐体外部径向环绕有与罐体固接的传动齿；传动齿与电机输出轴上的传动轮齿轮连接；罐体内部焊接有中心轴，中心轴上焊接有搅拌叶。其通过罐体的旋转提高物料与氧气的接触面积，罐体内无死角，加快物料的降解，取得较好的发酵效果。

CN2186753Y公开了一种多功能发酵罐，其包括罐主体、搅拌装置、测温装置和进出料口。还设置有恒温调节装置，匀洒装置、氧氨比例调节装置以及恒温恒压调节接口。其搅拌装置采用螺旋绞龙式结构，大大提高翻动搅拌效果，缩短发酵时间，提高产品质量。

CN104529675A公开了一种有机肥发酵方法，包括：(1)原材料处理：将收集到的秸杆晒干后粉碎，获得秸杆粉料；将收集到的畜禽粪便晒干，获得干燥粪便；将收集到的中药粉碎，获得中药渣；(2)物料混合搅拌；(3)发酵：开始发酵，保持两天，再进行翻堆，连续进行3次，直到发酵充分均匀；(4)发酵完成：物料颜色变为黑褐色，体积变小物料逢松，无恶臭味，表面有菌丝。然而，其发酵过程仍然为自然发酵，使得发酵时间长、过程慢。

CN104261918A公开了一种有机肥发酵方法，采取池式好氧连续发酵，具体包括步骤：A、将固体有机废弃物、微生物发酵菌剂和辅料按照预定比例进行混匀，得到发酵原料；其中，所述固体有机废弃物、微生物发酵菌剂和比例为70-75：29.99-24.99：0.01，使得所述发酵原料中的碳氮比为25-30：1；B、使所述发酵原料在温度不低于55℃下进行不少于7天的第一次好氧发酵，得到一次发酵产物；C、将所述一次发酵产物在常温下进行第二次发酵，10-15天得到二次发酵产物；D、将所述二次发酵产物经干燥处理得到有机肥。可见，其同样属于自然发酵，仍然在在发酵时间长、过程慢等缺陷。

现有的有机肥发酵过程多为自然发酵，并且由于发酵罐罐体容积较大，尤其有机肥发酵过程中，现有发酵装置均不能实现物料的均匀和/或充分搅拌，搅拌叶之间及罐体弯折处附近仍然会存在相对固定的死角区域，由此使得现有发酵装置在发酵时间、发酵效果、以及产品质量方面仍然存在进一步提高的需求。同时，现有发酵方法对于原材料选择不够精细，使得发酵过程无法进行的充分、彻底，并且发酵、储存、反应阶段对于罐体要求不同，需要分别使用不同的罐体，导致制作标准复杂且为适应工艺需要使用罐体较多，造成成本和工艺上的浪费。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种发酵速度快且无搅拌死角的发酵罐及其发酵方法和用途。

为实现上述目的，本发明提供一种发酵罐，包括罐体，在所述罐体内设置有至少一个搅流管道，所述搅流管道的一端伸出所述罐体，另一端延伸至所述罐体中，用于抽、放所述罐体中的物料；在所述罐体内设置有至少一个鼓气管道，所述鼓气管道的一端伸出所述罐体，另一端延伸至罐体中；所述罐体中还设置有搅拌装置，用于搅拌所述罐体中的物料。

其中，所述鼓气管道和所述搅流管道均为多个时，各所述鼓气管道和各所述导流管道沿所述罐体周向穿插布置。

其中，所述搅拌装置包括竖直设置的转轴，在所述转轴上沿轴向间隔设置有多个搅拌部。

其中，所述罐体为一端敞口一端封闭结构，在所述罐体的敞口端设置有支撑架，所述转轴的一端与所述支撑架可转动地连接。

其中，在所述支撑架上设置有与所述转轴的一端连接的驱动装置。

其中，所述罐体为两端封闭结构，所述转轴的一端与所述罐体的端盖可转动地连接。

其中，在所述端盖上设置有与所述转轴的一端连接的驱动装置。

其中，所述罐体的罐壁包括由不锈钢材料制成的内、外层，以及设置在所述内、外层之间的内衬，所述内衬通过金属紧箍件与所述内、外层连接。

其中，在所述罐体中设置有检测装置，用于监测物料发酵状态。

其中，在所述搅流管道的管口设置有过滤网。

其中，所述罐体的底部为倒锥形结构。

一种发酵罐的发酵方法，其特征在于，包括：

通过鼓气管道向罐体内的物料中通入气体，并通过搅拌装置对物料进行搅拌；

通过搅流管道对罐体内的物料进行往复抽、放，使物料搅拌均匀并与气体均匀接触；

鼓气管道持续通入气体，搅流管道持续往复抽、放物料，直到物料发酵完成。

一种发酵罐的用途，其特征在于，所述发酵罐作为储存罐和/或反应釜使用。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明装置由于在罐体内设置有搅拌装置和搅流管道，搅拌装置可以沿周向对物料进行搅拌，搅流管道可通过对物料的抽、放实现物料的上下翻动，通过两者结合实现了发酵过程中罐体内部无死角的搅拌和发酵，有效提高了发酵时间。2、本发明装置由于在罐体内设置有鼓气管道，且鼓气管道与搅流管道沿罐体周向均布，因此有效提高了物料与气体的接触范围，缩短了鼓气时间。3、本发明装置针对发酵量大的有机肥具备操作简单、发酵时间短、效果好的优势。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的搅拌装置的结构示意图；

图4为本发明的鼓气管道的结构示意图；

图5为本发明的搅流管道的结构示意图；

图6为本发明的搅流管道的安装示意图；

图7为本发明的鼓气管道的安装示意图；

图8为本发明的发酵方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部”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发明的简化描述，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发明的限制。

如图1、图2所示，本发明装置包括竖直放置的罐体1，在罐体1的内侧罐壁上设置有至少一个搅流管道2，搅流管道2的一端伸出罐体1与外部设备连接，搅流管道2的另一端延伸至罐体1中，用于抽、放罐体1中的物料；在罐体1的内侧罐壁上还设置有至少一个鼓气管道3，鼓气管道3的一端伸出罐体1与外部设备连接，鼓气管道3的另一端延伸至罐体1中，用于向罐体1中通入气体；在罐体1中还设置有用于搅拌罐体1内物料的搅拌装置4。

需要说明的是，搅流管道2和鼓气管道3的另一端可根据工作情况调节，延伸至罐体1的上部、中部、底部或任意位置。

如图3所示，搅拌装置4包括竖直设置的转轴41，在转轴41上沿轴向间隔设置有多个搅拌部42，搅拌部42可采用杆状、螺旋状、扇叶状等现有技术中的任意形状的叶片，能有效的实现物料搅拌即可；同时，还可采用在转轴41上间隔设置多个搅拌杆，在各搅拌杆上设置搅拌部42的方式，以便使搅拌效果更好。

在一个优选实施例中，罐体1为一端敞口一端封闭的结构，在罐体1的敞口端设置有水平布置的支撑架5，转轴41的一端贯穿支撑架5并与支撑架5可转动地连接，在支撑架5上设置有与转轴41连接的驱动装置6，用于驱动转轴41转动，进而实现搅拌装置4搅拌物料。其中，为了使物料搅拌更均匀，转轴41的一端与支撑架5的中心连接，以保证所有物料均能搅拌到。

其中，为了使支撑架5与罐体1连接更为牢固，可在罐体1上沿周向水平设置一环形支撑平台(图中未示出)，支撑架5的四周与支撑平台紧固连接。

在一个优选实施例中，罐体1为两端封闭的结构，转轴41的一端贯穿罐体1的端盖并与其可转动地连接，在罐体1的端盖上设置有与转轴41连接的驱动装置6。

在一个优选的实施例中，鼓气管道3至少为两个，各鼓气管道3和搅流管道2沿罐体1的周向等间隔布置，且搅流管道2位于鼓气管道3之间，以便于使物料发酵和搅拌更加均匀，提高发酵效率。

为了使搅流管道2更高效的抽、放罐体1中的物料，可将罐体1的底部设置为倒锥形结构，且搅流管道2的另一端延伸至倒锥形底部的中心，用于使物料能够集中到罐体1的底部便于收集和搅流管道2的完全抽、放。

其中，罐体1的底部并不限于倒锥形结构，还可采用倾斜底面结构，搅流管道2的另一端延伸至倾斜底面的最底处即可。需要说明的是，罐体1的底面只要能够达到物料集中到罐体1中便于搅流管道2抽、放即可。

如图4所示，各鼓气管道3伸出罐体1的一端设置有法兰7，法兰7与空压机连接(图中未示出)，用于向各鼓气管道3中通入气体，使物料进行发酵。

如图5所示，搅流管道2伸出罐体1的一端设置有法兰7，法兰7与耐腐蚀泵连接(图中未示出)，用于使罐体1内的物料通过耐腐蚀泵从搅流管道2中进、出，以实现发酵过程中物料的翻动和发酵过程结束后抽去底部沉淀的物料。

如图6、图7所示，为了防止搅流管道2和鼓气管道3在工作时干涉物料搅拌和发酵，同时防止搅流管道2和鼓气管道3损坏或腐蚀，可将搅流管道2和鼓气管道3预埋在罐体1的罐壁中，避免裸露。

上述实施例中，鼓气管道3和搅流管道2可以预埋在罐体1的罐壁中，也可以沿内侧罐壁贴合延伸至罐体1的底部，或与内侧罐壁留有间隔设置。

上述实施例中，罐体1的罐壁包括涂覆不锈钢的内、外层，以及由金属紧箍件制成的强化内衬(图中未示出)，用于提高罐体1的强度及耐腐蚀性，其中内衬设置在内、外层之间。

上述实施例中，在搅流管道2的管口设置有过滤网(图中未示出)，过滤网用于过滤物料，其中，过滤网的网孔直径在0.2cm-0.5cm之间。

上述实施例中，在罐体1中设置有检测装置，包括温度传感器、液位传感器等，用于检测罐体1内物料的发酵情况。

上述实施例中，驱动装置6可采用电机、液压缸、气缸等。

上述实施例中，搅流管道2的管径大于鼓气管道3的管径。

下面通过一个具体实施例说明本发明装置的技术效果。

实施例

罐体1采用内径为135cm，罐身高40cm，倒锥形底部深为40cm，总容量约为12.2立方的罐体，使用时将罐体1埋入地下，且上部露出地面，以便于上料和观察操作。

本实施例装置在工作时，罐体1中加入物料后，启动驱动装置6驱动搅拌装置4的转轴41带动搅拌部42转动，从而实现物料的搅拌，并通过鼓气管道3向罐内通入气体使物料发酵，然后，启动与搅流管道2连接的泵，驱动搅流管道2对罐体1中的物料进行往复的抽、放运动，更进一步使物料搅拌均匀，使物料与气体充分接触。

如图8所示，本发明还包括一种基于上述装置的发酵方法，其包括以下步骤：

1)对物料进行预处理

将预发酵的有机肥原料粉碎、筛选，得到颗粒粒径不大于0.5cm的原材料供发酵过程使用；

2)设备检查

将罐体1清理干净，保证发酵过程能够顺利进行；

检查搅流管道2、鼓气管道3的通畅性；

检查过滤网的堵塞情况，必要时进行更换；

检查搅拌装置4、检测装置是否工作正常；

3)按照配比将物料加入罐体1中，启动搅拌装置4搅拌至物料混合均匀；

4)启动空压机，通过鼓气管道3向罐体1内通入足够量的气体以保证发酵过程的正常进行，开始发酵过程；

5)发酵监测

发酵过程中监控温度传感器显示的温度值，温度值随发酵过程的进行逐渐上升，在发酵过程达峰值后，温度值下降，待温度值下降至低于40℃时，视发酵程度向罐体1内补加适量发酵菌剂；再启动搅拌装置4使物料混合均匀；

6)启动泵，通过搅流管道2使物料通过搅流管道2进行往复抽、放，使物料搅拌均匀并与气体均匀接触，持续时间10-40min；

7)根据物料发酵情况重复上述步骤4)-6)，直到物料发酵完成。

本发明还包括基于上述装置和方法的用途：

当不工作时，本发明装置可作为储存罐使用；

当发酵结束后，可通过搅流管道2将不溶于液体的物料抽出，使本发明装置作为反应釜使用。

本发明装置还可作为发酵系统使用，即将多个罐体1串联使用，包括将罐体1根据企业产能的需要串联配置，分别作为发酵罐、储存罐、和/或反应釜，罐体1、储存罐和/或反应釜亦可根据企业产能及工艺需要随时转换。

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，可轻易想到其各种变化或替换，这些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。