卧式滚筒堆肥发酵装置的制作方法

1.本实用新型涉及好氧发酵设备技术领域，具体涉及一种卧式滚筒堆肥发酵装置。


背景技术：

2.城市化进程产生了很多大型的生活社区，每天都能集中产出大量生活垃圾，对这些生活垃圾集中处理成为城市管理的重要任务。卧式滚筒为一种好氧反应器，通过滚筒的转动实现物料、氧气、微生物的充分混合反应，提高传质效率，通过生物发酵的方式实现有机物的稳定、无害化处理(有机物降解率≥50％、虫卵死亡率》95％)，变有机固废为资源，无外加热源，低能耗，全密闭环境友好(系统100％全封闭，废气100％全收集处理，臭味可有效脱除)。卧式滚筒是一种密闭式堆肥发酵装置，其具有传质效率高、发酵时间短(高温发酵期7-10天)、密闭易于除臭、保温性好(发酵温度55-70℃)等优点，同时发酵滚筒由于内部无搅拌轴，可适应很宽粘度范围的发酵介质堆肥发酵，其发酵料与动力机构分离，因而系统运转稳定性较好。
3.卧式滚筒的发酵仓通常较大，目前最大容积可达到1500m3。为了保证曝气供氧的均匀度，通常需要在发酵仓内布置较长的供气管路(有些还设有供气支路)，迂回地铺设于发酵仓内的各部位，并在供气管路上设置若干曝气头，供气管路连接曝气风机(风机)。由于供气管路较长且在发酵过程中会有部分曝气头发生堵塞的情况，使气流阻力较大，因此生产中往往需要加大风量才能克服气流阻力而将空气送至供气管路末端。
4.短时间内大量曝气对于将氧送到供气管路远端虽然有利，但近端区域所供应的气体往往就超过了发酵仓内堆体所需耗氧量，直接散逸在仓内，造成氧气浪费和风机的功率损失，不利于节能；另一方面，由于卧式滚筒发酵为密闭堆肥，为了保证臭气不外溢，发酵仓内需维持微负压(抽臭气机的抽气速度略大于/等于曝气速度)，散逸的气体量大时就使得抽臭气机需要保持高速抽气的大功耗工作状态，进一步从抽气端造成能源浪费。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种卧式滚筒堆肥发酵装置，不仅可使发酵仓内达到更充分更均匀的曝气效果，还能够大幅地节省能耗，减少抽臭气机的空载时间，有利于发酵装置运行的稳定性。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
9.本实用新型提供一种卧式滚筒堆肥发酵装置，其包括卧式放置的发酵滚筒，所述发酵滚筒内部为发酵仓，所述发酵仓为生物质废料堆肥发酵的密闭发酵室；
10.沿所述发酵仓的长度方向将其分为两个或两个以上的发酵区段，每个发酵区段分别对应设有一套曝气装置，各所述曝气装置包含至少一台曝气风机和至少一条供气管道；所述供气管道铺设于相应的发酵区段内，其末端与所述曝气风机连接；所述发酵仓的曝气
装置交替轮流对发酵仓进行曝气。
11.根据本实用新型的较佳实施例，所述发酵滚筒以与地面呈一定倾斜角的方式放置。优选地，所述角度为1-10
°
,优选为2-5
°
。
12.根据本实用新型的较佳实施例，所述发酵仓的形状为圆柱形。
13.根据本实用新型的较佳实施例，所述发酵仓的曝气风机交替轮流曝气，并使所述发酵仓内处于持续曝气状态(通过控制各台曝气风机的曝气工作时长和歇停时长实现)。
14.根据本实用新型的较佳实施例，所述发酵仓的曝气风机交替轮流曝气，并使所述发酵仓内处于间歇式曝气状态(通过控制各台曝气风机的曝气工作时长和歇停时长实现)，所述间歇式曝气的歇停时间不超过5min。
15.根据本实用新型的较佳实施例，所述各发酵区段内的供气管道以s形铺设于所述发酵仓内；所述供气管道上间隔设置有若干曝气头。
16.根据本实用新型的较佳实施例，所述各发酵区段的供气管道包括2条以上支管，所述支管在所述发酵区段的宽度方向上分布，所述支管上设有若干曝气头；所述支管通过总管道共同连接该发酵区段对应的曝气风机上。
17.根据本实用新型的较佳实施例，各所述发酵区段的曝气风机位于该发酵区段的外部，且所述曝气风机与相应发酵区段的距离小于与其他发酵区段的距离；即每套曝气装置的曝气风机就近放置，以减小曝气阻力，降低曝气风机的风量配置要求，减少能耗。
18.根据本实用新型的较佳实施例，所述发酵仓按照其长度平均分为两个发酵区段，各发酵区段分别设一套所述曝气装置以曝气3-8min歇停8-12min的状态交替轮流曝气，其中一个发酵区段曝气的同时另一个发酵区段歇停。
19.根据本实用新型的较佳实施例，所述发酵仓的曝气装置交替轮流曝气，使每个发酵区段曝气5分钟、歇停10分钟。
20.具体地，两台曝气风机中第一台曝气风机先曝气5min再停歇10min；与此同时第二曝气风机先停歇10min再曝气5min；如此交替轮流曝气。
21.根据本实用新型的较佳实施例，所述曝气风机为3-10kpa的中压风机，优选为3-5kpa的中压风机。
22.(三)有益效果
23.(1)本实用新型将卧式滚筒的发酵仓沿其长度方向划分为多个发酵区段，在每个发酵区段内设置一套曝气装置，通过设置时序曝气，各曝气装置的曝气风机交替轮流曝气，可在降低曝气风机的曝气风量从而降低曝气风机的功率的同时大幅提高氧的利用率。
24.(2)本实用新型分区段配置曝气装置和依时序交替轮流曝气，当一个发酵区段的曝气风机曝气完成后停歇期间，另一个发酵区段的曝气风机开始工作，由于曝气风机的曝气功率下降，因此相应的维持微负压的抽臭气机的功率也相应降低。进一步地，抽臭气机的功率低，氧气抽吸速率降低，使得氧气在发酵仓内固体发酵物料的孔隙间停留、扩散、吸附及利用的时间更长，因此可提高氧的利用率和曝气风机的有效功率，同时降低抽臭气机的功耗和空载时间，减少运行成本。
25.(3)采用多发酵区段多曝气风机和供气管道的形式，由于供气管道缩短、风阻变小，同样的风量风机会更节能。
附图说明
26.图1为现有卧式滚筒装置的结构示意图。
27.图2为本实用新型实施例1的卧式滚筒装置的结构示意图。
28.图3为实施例1与现有卧式滚筒发酵仓中氧含量对比曲线。
29.图4为本实用新型的较佳实施例2的卧式滚筒装置的结构示意图。
30.图5为本实用新型的较佳实施例3的卧式滚筒装置的结构示意图。
31.图6本实用新型实施例4的卧式滚筒装置的结构示意图。
具体实施方式
32.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
33.本实用新型的整体构思为：对现有卧式滚筒堆肥发酵装置进行改进，沿发酵仓的长度方向将其分为两个或两个以上的发酵区段，每个发酵区段分别对应设有一套曝气装置，各所述曝气装置包含至少一台曝气风机；所述发酵仓的两个或两个以上的曝气风机依照设定时序，交替轮流对发酵仓进行曝气。本实用新型至少可达到四个方面的技术功效。一方面，可缩短曝气风机至发酵仓内各个位置的供气管道的长度，减小风阻，减小单台曝气风机的功率；第二方面，由于曝气风机为交替曝气，又单台曝气风机的功率较小，因此抽臭气机的功率也较小，节省抽臭气机的能耗。再一方面，由于抽臭气机功率下降，其抽臭气速度下降、避免将空气迅速抽至仓外，提供了发酵仓内空气在发酵堆体间渗透、溶解、扩散、吸附的时间，因而提高了氧利用率。最后，在一个发酵区段的曝气风机停止曝气的时段，空气正好可以在发酵仓的堆体孔隙中扩散，溶解于水并与发酵物料中的好氧菌发生反应，每个区段的物料都需要这样的一个反应时段，这个时段既是曝气停歇时段，同时也是反应时段。经过反应时段后堆体内含氧量开始下降时，恰好第二台曝气风机开始曝气，发酵仓内氧含量重新开始上升，因此能有效维持每个区段内发酵堆体内好氧菌处于高活性状态。
34.以下为本实用新型的具体实施例。
35.实施例1
36.如图2所示，为一种卧式滚筒堆肥发酵装置，其包括卧式放置的发酵滚筒2，为卧式发酵滚筒，其通过支架以与地面呈一定倾斜角的方式放置。优选地，该角度为1-10
°
,优选为2-5
°
。发酵滚筒内部为圆柱形发酵仓21。发酵仓21为生物质废料堆肥发酵的密闭发酵室。如图2所示，沿发酵仓21的长度方向将其分为两个发酵区段21a和21b，发酵区段21a设有一套曝气装置3a，发酵区段21b设有一套曝气装置3b。曝气装置3a由一台曝气风机31a和与曝气风机31a连接的供气管道32a组成，曝气装置3b由一台曝气风机31b和与曝气风机31b连接的供气管道32b组成。供气管道32a分布在发酵区段21a内，供气管道32b分布在发酵区段21b内；供气管道32a和32b上分别设有若干曝气头321。曝气风机31a位于发酵仓21的外部且正对发酵区段21a所在位置，其连接供气管道32a的中部，曝气风机31b位于发酵仓21的外部且正对发酵区段21b的所在位置，其连接供气管道32b的中部。
37.曝气风机31a和31b分别独立控制运转，且依照设定时序，交替轮流对发酵仓21进行曝气。曝气风机31a与发酵区段21a的距离小于曝气风机31a与发酵区段21b的距离；曝气风机31b与发酵区段21b的距离小于曝气风机31b与发酵区段21a的距离；即每套曝气装置的
曝气风机就近放置，以缩短供气管道的总长度，减小曝气阻力，降低曝气风机的风量配置要求，减少能耗。
38.现有卧式滚筒堆肥发酵装置如图1所示，相同规格的发酵滚筒2仅设置了一台曝气风机301，该曝气风机301通过供气管道302为整个发酵仓曝气。由于供气管道302总长度较长，供气阻力大，因而需要大风量大压力的曝气风机301才能保证有效曝气，并克服部分远端曝气头堵塞的问题。
39.为了比较图2和图1两种发酵装置对氧的利用效率，以下对两种发酵装置的曝气方式进行合理假设和比较。
40.假设图1所示的曝气风机301工作时，风量为30m3/min，其曝气5min停歇10min，则15分钟内总曝气量为5min*30m3/min＝150m3，每分钟平均曝气为10m3，可满足曝气要求。
41.假设图2所示两台曝气风机31a和31b中，每台曝气风机的工作时，风量为15m3/min，并按照如下时序进行交替轮流曝气。
[0042][0043]
则图2所示发酵装置中，15分钟内总曝气量为2*5min*15m3/min＝150m3，每分钟平均曝气为10m3，也可满足曝气要求。
[0044]
然而，对图2和图1所示发酵装置的发酵仓堆体内氧含量进行比较。如图3所示，用一台曝气风机301间歇式曝气时，第6分钟停止曝气，发酵仓堆体内空气中氧含量开始迅速下降，直至下一个周期，第16分钟重新开始曝气，氧含量才逐渐开始上升。用两台曝气风机31a和31b交替曝气，首先一台曝气风机31a曝气5min后，第6-10分钟氧含量下降，第11分钟另一台曝气风机31b开始工作，氧含量重新开始上升。由于两台曝气风机交替曝气，停歇的间隔时间缩短，供氧效率比1台曝气风机好。
[0045]
以上是假设两台曝气风机31a和31b交替轮流曝气，通过控制各台曝气风机的曝气工作时长和歇停时长，使间歇式曝气的歇停时间不超过5min。在其他实施例中，也可通过控制各台曝气风机的曝气工作时长和歇停时长，使发酵仓内处于持续曝气状态，即两台或多台曝气风机以接力形式交替轮流曝气。考虑到空气在堆体的孔隙内渗透、扩散和吸附需要一定时间完成，为了提高氧气利用效率和节省能耗，优选使两台或多台曝气风机交替轮流曝气的同时进行间歇曝气。
[0046]
两台曝气风机31a和31b除按照上述时序曝气5min停10min的状态交替轮流曝气外，还可设置先曝气3-8min再停8-12min的状态交替轮流曝气。各曝气风机的具体工作时序，可根据发酵仓的容积大小，曝气风机工作时的曝气风速和压力，抽臭气机的抽气速度等综合考虑，使满足曝气要求的同时尽可能提高发酵仓堆体内的氧含量和减少能源浪费为设置目标。
[0047]
如图1所示的现有发酵装置因只配有一套曝气装置，该曝气装置仅设有一台曝气风机301，一般选用6-10kpa的风机压力能满足曝气要求。但如图2所示的卧式滚筒堆肥发酵装置的曝气风机31a和31b，可在图1基础上降低1/2的风机压力，即选用3-5kpa的风机压力也能满足曝气要求。由此可见，在相同平均曝气量的情况下，本实用新型可以降低对曝气风机的风量要求。
[0048]
实施例2
[0049]
如图4所示，本实施例是在实施例1基础上，将发酵区段21a和21b内的供气管道32a和32b以s形铺设于发酵仓21内，管道上分布曝气口，有助于提高内径较大的发酵仓21在横向宽度上堆体各部分的曝气均匀度。
[0050]
实施例3
[0051]
如图5所示，本实施例是在实施例1基础上，将发酵区段21a和21b内的供气管道32a和32b分别设为由4条支管组成，支管在相应的发酵区段21a和21b的宽度方向上分布，支管上分布曝气口，有助于提高内径较大的发酵仓21在横向宽度上堆体各部分的曝气均匀度。
[0052]
实施例4
[0053]
如图6所示，本实施例是在实施例1基础上，将发酵仓21在长度方向上区分为三个发酵区段26、27、28，每个发酵区段内设有一套独立的曝气装置，且各曝气装置的曝气风机依照设定的时序对发酵仓21进行交替轮流曝气。
[0054]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。