一种高效、无异味的动物粪便发酵系统的制作方法

本实用新型属于发酵设备技术领域，特别涉及一种高效、无异味的动物粪便发酵系统。

背景技术：

随着经济的突飞猛进和人们生活品质的日益提升，大家对动物性用品和食品的需求会持续增高，动物性用品和食品在人们的生活中占据了越来越重要的地位。有关研究表明，近些年来，养殖业在全球范围内出现了空前的发展与扩大，这些发展的特点主要以是规模化、集约化经营。目前我国是畜禽养殖的大国之一，近年来，随着规模化畜禽养殖场的不断壮大，畜禽粪便任意排放所造成的污染已成为环境污染的重点源头。

有数据显示，在2003年的时候，我国畜禽粪便的排放量大约为32亿吨，远远超出了全年工业废弃物的总排放量10亿吨，到了2011年，我国畜禽粪便废弃物的总排放量将超过了46亿吨，养殖业污染已经成为我国重大污染源之一。

过量的禽畜粪便排泄物未经处理而直接排放到环境当中去，不但会造成对人类健康和生态环境的危害，还会对畜牧业的可持续发展产生影响，因此禽畜粪便污染的预防和治理已成为迫在眉睫的事情。禽畜粪便对环境的危害的表现为：

(1)水质的污染。

(2)空气的污染。在堆置和储存过程中，由于畜禽粪便中含水量较大，会产生很多恶臭气体（其中包括氨，硫化物和甲烷等），污染空气并对环境空气质量有影响。所有禽畜粪便中奶牛的恶臭气体最大，许多国家对排放恶臭气体都有严格的相关标准和规定，在日本的《恶臭法》中就有相关的规定，其中确定的8种恶臭物质奶牛业就占了6种之多，分别是三甲胺，甲基硫醇，二甲硫，硫化氢，氨和二硫化甲基，后来又新添加了4种低级脂肪酸（包括丙酸，正丁酸，正戊酸和异戊酸）。这些物质毒害人的呼吸中枢，刺激神经系统，最后使人致病，对禽畜的生长发育也有影响，同时也会使禽畜繁育能力下降。

(3)重金属的污染。畜禽饲料中添加微量金属元素添加剂（如铁、铜、锌和砷等），只有少量的这些微量元素能直接被消化吸收，大多数都随粪便直接排出体外了。有人推算一个饲养能力为十万只左右的肉鸡场如果连续十五年以上使用有机砷的生长剂，其附近周边地区土壤砷的含量会增加一倍之多。

(4)病源微生物的污染。很多致病微生物、寄生虫和虫卵存在于未经过处理的禽畜粪便中， 孳生的蚊蝇，造成寄生虫、传染病的蔓延。

(5)禽畜粪便任意排放，不仅污染环境，死亡淘汰率连年升高，也威胁着畜牧业自身持续、健康的发展。

(6)影响社会安定。未经处理的禽畜粪便直接排放到环境当中，对其周围的水域和农田污染严重，与周围的居民和农户冲突不断。

现有技术中通常通过发酵罐对动物粪便进行发酵以得到有机肥原料，并解决臭味、细菌和不易运输等问题。在发酵过程通常采用带有搅拌的发酵罐来实现。发酵系统通常设于养殖场内或周围。

申请人在采用常见的发酵系统发酵时，发现如下问题：

(1)通入发酵罐中的氧气不能均匀通入粪污中，导致发酵效率低，耗氧多，能耗大；

(2)养殖场会持续不停地产生粪污和尸体，现有的发酵设备发酵速度慢且不能连续发酵（连续进料和出料）；

(3)发酵后水分含量由60-70%降至30-40%，流动性降低，常见的发酵罐不易出料；

(4)发酵过程温度上升至60-70℃（甚至达到80℃）。粪便在高温和菌种的双重作用下，快速腐熟成有机肥粉末（水分含量由60-70%降至30-40%）。通常在发酵罐上部设有尾气出口，以排出发酵过程中产生的尾气，但是发酵过程产生的尾气成分复杂，不但其水分含量较高，且含有大量粉尘，同时尾气具有较刺鼻的气味（如氨气、硫化氢和其他有机臭味或有害分子），如果直接排放，不但影响养殖场环境（发酵系统通常设于养殖场内或周围），降低养殖人员的工作热情，还可能影响畜禽的生长发育；同时也会造成环境污染。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种高效、无异味的动物粪便发酵系统，通过将发酵罐由上至下依次分为快速搅拌进料区、中慢速发酵区和快速出料区，底层的搅拌叶片起搅拌和出料的作用；同时使气体通过均匀地从搅拌叶片中溢出，降低了通气能耗和提高了气体分散效果，提高了发酵效率，5-7天即可完全发酵（通常为7天，即每天都可以出料7天前的投料，操作简单且连续）。同时，该系统分别对水分、粉尘和臭味分子等进行处理，现场无粉尘和异味，排放的尾气符合环保标准；同时，通过将气水分离器、板式除尘器与旋风除尘器直接设于发酵罐上，不但减小了发酵系统的体积，还对分离的粉尘进行了回收。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种高效、无异味的动物粪便发酵系统，该系统包括尾气处理装置、发酵罐1、发酵罐1内的搅拌装置、发酵罐1下方用于驱动搅拌装置的动力装置2和与搅拌装置连通的鼓风机3；

其中，所述发酵罐1沿竖向设置，其上盖板4上设有进料结构5和排气口，其下盖板7上设有出料结构8。

其中，所述搅拌装置包括沿竖直方向贯穿发酵罐1的搅拌轴9和由上至下依次设于搅拌轴9上的6层搅拌叶片10；所述搅拌轴9为中空结构，其向下穿出下盖板7并与动力装置2传动连接，其下端通过轴承端盖和管路与鼓风机3连接；顶层与底层均设有3片搅拌叶片10，其他4层设有1片或2片搅拌叶片10，底层的搅拌叶片10位于下盖板7的相邻上方，除顶层以外的其他5层搅拌叶片10均为中空结构且其上设有通气孔12与搅拌轴9连通。

其中，所述尾气处理装置包括通过管路依次连接的气水分离器13、板式除尘器14、旋风除尘器15、引风机16、喷淋塔17和排空管11，所述气水分离器13、板式除尘器14和旋风除尘器15均设于上盖板4上，所述气水分离器13的进气口与上盖板4上的排气口连通，所述板式除尘器14的粉尘出口和旋风除尘器15的粉尘出口上均设有板阀且均与发酵罐1连通。

其中，本实用新型实施例中的鼓风机3、引风机16和喷淋塔17设于地面上且围绕发酵罐1设置，所述排空管11设于喷淋塔17顶部，所述发酵罐1通过支架6设于地面上，所述动力装置2设于支架6上。

优选地，本实用新型实施例中的发酵罐1上且位于进料结构5、气水分离器13、板式除尘器14和旋风除尘器15的正上方设有防雨棚。

优选地，本实用新型实施例中的发酵罐1顶部围绕上盖板4设有围栏，所述上盖板4与地面之间设有扶梯。

其中，本实用新型实施例中的进料结构5为设有板阀的进料斗，所述出料结构8为螺旋出料机。

优选地，本实用新型实施例中的搅拌轴9上由上至下分别设有3片搅拌叶片10、1片搅拌叶片10、2片搅拌叶片10、1片搅拌叶片10、1片搅拌叶片10和3片搅拌叶片10，同一层的搅拌叶片10均匀分布，由上至下相邻层搅拌叶片10的距离逐渐减小，相邻层的搅拌叶片10交错设置。

具体地，本实用新型实施例中的发酵罐1的直径为4.2-5.0m，高度为4.5-5.5mm，相邻层的搅拌叶片10的距离为0.65-0.90m，顶层的搅拌叶片10与上盖板4之间的距离为1.0-1.2m。

其中，本实用新型实施例中的发酵罐的罐体1为双层结构，内层为不锈钢板层，外层为铝板层，内层与外层之间的夹层设有保温层。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种高效、无异味的动物粪便发酵系统，通过将发酵罐由上至下依次分为快速搅拌进料区、中慢速发酵区和快速出料区，底层的搅拌叶片起搅拌和出料的作用；同时使气体通过均匀地从搅拌叶片中溢出，降低了通气能耗和提高了气体分散效果，提高了发酵效率，5-7天即可完全发酵（通常为7天，即每天都可以出料7天前的投料，操作简单且连续）。同时，该系统分别对水分、粉尘和臭味分子等进行处理，现场无粉尘和异味，排放的尾气符合环保标准；通过将气水分离器、板式除尘器与旋风除尘器直接设于发酵罐上，不但减小了发酵系统的体积，还对分离的粉尘进行了回收。更进一步地，本专利对搅拌叶片的分布进行了设计以最优化地对粪便进行搅拌，提升了效率和节约了能源。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的高效、无异味的动物粪便发酵系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的高效、无异味的动物粪便发酵系统的侧视图；

图3是本实用新型实施例提供的高效、无异味的动物粪便发酵系统的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的搅拌叶片的结构示意图。

图中：1发酵罐、2动力装置、3鼓风机、4上盖板、5进料结构、6支架、7下盖板、8出料结构、9搅拌轴、10搅拌叶片、11排空管、12通气孔、13气水分离器、14板式除尘器、15旋风除尘器、16引风机、17喷淋塔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1-4，本实用新型实施例提供了一种高效、无异味的动物粪便发酵系统，该系统包括尾气处理装置、发酵罐1、发酵罐1内的搅拌装置、发酵罐1下方用于驱动搅拌装置的动力装置2和与搅拌装置连通的鼓风机3等；尾气处理装置用于对发酵尾气进行处理，使其无尘、无味和无毒符合排放标准；发酵罐1用于对动物粪便进行发酵；搅拌装置用于对发酵罐1内的粪便进行搅拌并分散输入空气；动力装置2具体可以为电机驱动结构（通过减速机与齿轮）或气缸驱动结构（通过棘轮与棘爪）；鼓风机3通过转动密封结构与搅拌轴的下端转动且密封连接。

其中，本实施例中的发酵罐1沿竖向设置，其具体为圆柱状的密闭罐，其顶部与底部分别设有上盖板4和下盖板7，其上盖板4上设有进料结构5和排气口，其下盖板7上设有出料结构8。

其中，本实施例中的搅拌装置包括沿竖直方向贯穿发酵罐1轴线的搅拌轴9和由上至下依次设于搅拌轴9上的6层搅拌叶片10；搅拌轴9为中空结构，其向下穿出下盖板7并与动力装置2传动连接，其下端通过轴承端盖和管路与鼓风机3连接。具体地，搅拌轴9为圆柱状中空搅拌轴，搅拌叶片10沿搅拌轴9的径向设置。顶层与底层的搅拌叶片10均设有3片搅拌叶片10，以实现快速将进料打散和快速出料，其他4层设有1片或2片搅拌叶片10，顶层的搅拌叶片10与上盖板4之间具有一定距离以便于进料，底层的搅拌叶片10位于下盖板7的相邻上方以便于出料，除顶层以外的其他5层搅拌叶片10均为中空结构且其上设有通气孔12与搅拌轴9连通。其中，顶层搅拌叶片5可以为中空或实心，但其上不能设置通气孔12以防止气体从发酵物上层溢出，减轻尾气处理的压力和带走热量，通气孔12的孔径可以为0.5-2.0cm。

其中，本实施例中的尾气处理装置包括通过管路依次连接的气水分离器13、板式除尘器14、旋风除尘器15、引风机16、喷淋塔17和排空管11等，气水分离器13用于对尾气进行气水分离，具体为百叶窗式气水分离器；板式除尘器14用于除去粉尘，其具体可以为电气板式除尘器。旋风除尘器15用于进一步地除去粉尘使气体中基本无粉尘；喷淋塔17为水喷淋结构，经其处理后的气体无尘、无味、无毒可进行排放。气水分离器13、板式除尘器14和旋风除尘器15设于上盖板4上，气水分离器13的进气口与上盖板4上的排气口连通，板式除尘器14的粉尘出口和旋风除尘器15的粉尘出口上均设有板阀且均与发酵罐1（上盖板4）连通（根据需要可设置缓冲仓）。具体地，当分离的粉尘积累到一定数量后板阀打开分离的粉尘进入发酵罐1，其他状态关闭。

其中，参见图1-3，本实用新型实施例中的鼓风机3、引风机16和喷淋塔17设于地面上且围绕发酵罐1设置,排空管11设于喷淋塔17顶部，发酵罐1通过支架6设于地面上，动力装置2设于支架6或地面上上。

优选地，本实用新型实施例中的发酵罐1上且位于进料结构5、气水分离器13、板式除尘器14和旋风除尘器15的正上方设有防雨棚（通过几根支杆固定）。

优选地，本实用新型实施例中的发酵罐1顶部围绕上盖板4设有围栏，上盖板4与地面之间设有扶梯（此处围栏可设置缺口和可开闭的门）以便于操作工爬升至上盖板4上对气水分离器13、板式除尘器14和旋风除尘器15等进行操作和检修。

其中，本实用新型实施例中的进料结构5为设有板阀的进料斗，出料结构8为螺旋出料机。

其中，参见图4，本实用新型实施例中的搅拌叶片10的截面为三角形（钝角），其顶角朝向转动方向，其下侧的腰水平；通气孔12设于搅拌叶片10的底边。

优选地，参见图1，本实用新型实施例中的搅拌轴9上由上至下分别设有3片搅拌叶片10、1片搅拌叶片10、2片搅拌叶片10、1片搅拌叶片10、1片搅拌叶片10和3片搅拌叶片10，同一层的搅拌叶片10均匀分布，由上至下相邻层搅拌叶片10的距离逐渐减小，相邻层的搅拌叶片10交错设置。申请人发现：粪便连续投入后，发酵料温度上升至60-70℃，经过3-4天发酵基本完成，温度逐渐降低，到5-7天完全发酵，一层可对应一天，而随着发酵的进行，发酵物料的水分逐渐减少使体积减小。本专利根据发酵的实际情况最优化地涉及搅拌叶片和搅拌叶片的分布。

具体地，本实用新型实施例中的发酵罐1的直径为4.2-5.0m，高度为4.5-5.5mm，相邻层的搅拌叶片10的距离为0.65-0.90m，顶层的搅拌叶片10与上盖板4之间的距离为1.0-1.2m。该发酵罐的容积为60-100m³，发酵时间7天，日处理量10-15吨（含水量小于65%的粪污），日产有机肥4-6吨。

其中，本实用新型实施例中的发酵罐的罐体1为双层结构，内层为不锈钢板层，外层为铝板层，内层与外层之间的夹层设有保温层。

本实用新型实施例提供了一种高效、无异味的动物粪便发酵系统，通过将发酵罐由上至下依次分为快速搅拌进料区、中慢速发酵区和快速出料区，底层的搅拌叶片起搅拌和出料的作用；同时使气体通过均匀地从搅拌叶片中溢出，降低了通气能耗和提高了气体分散效果，提高了发酵效率，5-7天即可完全发酵（通常为7天，即每天都可以出料7天前的投料，操作简单且连续）。同时，该系统分别对水分、粉尘和臭味分子等进行处理，现场无粉尘和异味，排放的尾气符合环保标准；通过将气水分离器、板式除尘器与旋风除尘器直接设于发酵罐上，不但减小了发酵系统的体积，还对分离的粉尘进行了回收。更进一步地，本专利对搅拌叶片的分布进行了设计以最优化地对粪便进行搅拌，提升了效率和节约了能源。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。