环流式腔式负压好氧发酵装置的制作方法

本发明涉及畜禽粪便有氧发酵领域，尤其涉及环流式腔式负压好氧发酵装置。

背景技术：

随着国民经济的不断发展，规模化养殖业发展迅速，养殖业的蓬勃发展，产生了大量的畜禽粪便等固体废弃物，超出了周边土地和环境的承纳能力。将畜禽粪便等固体废弃物资源化利用，既能缓解能源缺失的压力，又能在根本上解决畜禽粪便的污染问题。

好氧发酵是目前畜禽粪便较为安全有效的一种处理方法，通过有氧发酵，不仅可以使粪便废物中的有机物得到重新利用，具有发酵时间短、物质分解彻底、恶臭气体产生量少等优点，可以达到有机固体废物稳定化、无害化、减量化、资源化的目的。

好氧发酵是一种近些年成熟的固体有机物料发酵工艺，主要有条垛式、单槽式、发酵罐式和发酵箱等设备工艺形式，这些发酵工艺一般采用曝气方式给料堆供氧，即往发酵料堆里充入高压气体，为发酵料堆提供发酵过程所需的氧气，采用高压曝气供氧，容易出现曝气不均匀，导致堆体部分区域发生厌氧发酵，影响发酵效果；还需要定期翻堆以去除堆体内水分，由于翻堆，容易使堆体的热量损失，使得堆体温度较低，为此大部分发酵罐工艺采用了加热工艺，总体发酵设备复杂，设备成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种供氧均匀，温度控制好的环流式腔式负压好氧发酵装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

环流式腔式负压好氧发酵装置，包括罐体、喷水管、进气管、抽气管、回流管、排气管、负压动力设备、三通控制阀和控制器；

所述罐体顶部连接有可启闭的上盖，罐体内上部固定有气筛网，气筛网和上盖之间形成进气腔，罐体内下部固定有置物筛板，置物筛板和罐体底部之间形成抽气腔，气筛网和置物筛板之间形成物料堆放空间；

所述罐体外壁上设有与物料堆放空间连通的出料口，出料口上连接有出料阀；

所述罐体的底部连接有排水阀；

所述喷水管的喷水端与进气腔连通，喷水管的进水端连接至水源，喷水管上连接有流量控制阀；

所述进气管一端与进气腔连通，进气管另一端与空气连通，进气管上连接有风量控制阀；

所述抽气管的一端与抽气腔连通，抽气管另一端与负压动力设备的进口连接，负压动力设备的出口与三通控制阀的a端口连接，三通控制阀的b端口与排气管连接，三通控制阀的c端口与回流管的一端连接，回流管的另一端与进气腔连通；

所述物料堆放空间内设有温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器；

所述温度传感器、湿度传感器、氧浓度传感器、负压动力设备、三通控制阀、风量控制阀和流量控制阀分别与控制器电连接。

进一步的，所述气筛网上网孔的孔径由中心向外逐渐增大。

进一步的，所述置物筛板上各网孔的孔径均相同，且均匀分布。

进一步的，所述上盖上设有观察口。

进一步的，所述负压动力设备为抽风机。

本发明采用以上技术，具有以下有益效果：

（1）采用腔式负压技术，由外界氧气通过气筛网后均匀进入物料，使物料发酵堆体供氧均匀，能适时监测物料发酵过程中的各参数情况，保证物料在发酵过程保持较佳状态；

（2）采用环流结构，能够使发酵前期温度快速上升，无需另外的加热设备。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明的示意图；

图2为气筛网的示意图；

图3为置物筛板的示意图；

图4为本发明的控制框图。

具体实施方式

如图1-4之一所示，本发明环流式腔式负压好氧发酵装置，包括罐体1、喷水管16、进气管17、抽气管7、回流管19、排气管23、负压动力设备4、三通控制阀5和控制器14。

所述罐体1顶部连接有可启闭的上盖20，罐体1内上部固定有气筛网22，气筛网22和上盖20之间形成进气腔13，罐体1内下部固定有置物筛板3，置物筛板3和罐体1底部之间形成抽气腔8，气筛网22和置物筛板3之间形成物料堆放空间；

所述罐体1外壁上设有与物料堆放空间连通的出料口9，出料口9上连接有出料阀；

所述罐体1的底部连接有排水阀6；

所述喷水管16的喷水端与进气腔13连通，喷水管16的进水端连接至水源，喷水管16上连接有流量控制阀15；

所述进气管17一端与进气腔13连通，进气管17另一端与空气连通，进气管17上连接有风量控制阀18；

所述抽气管7的一端与抽气腔8连通，抽气管7另一端与负压动力设备4的进口连接，负压动力设备4的出口与三通控制阀5的a端口连接，三通控制阀5的b端口与排气管23连接，三通控制阀5的c端口与回流管19的一端连接，回流管19的另一端与进气腔13连通；其中，三通控制阀5可以分别控制a端口、b端口和c端口的开闭；

所述物料堆放空间内设有温度传感器10、湿度传感器11和氧浓度传感器12；

所述温度传感器10、湿度传感器11、氧浓度传感器12、负压动力设备4、三通控制阀5、风量控制阀18和流量控制阀15分别与控制器14电连接。

其中，本实施例中所采用的温度传感器10型号可以为ds18b20或pt100；湿度传感器11型号可以为zz-s-gth-c，氧浓度传感器12可以为jso-110或jxm-o2；所述的控制器为单片机，具体型号可以是stm32系列或80c51系列等。而温度传感器10、湿度传感器11和氧浓度传感器12与单片机的连接形式已是本领域的常规手段，便不一一赘述。

如图2所示，气筛网22上网孔的孔径由中心向外逐渐增大，用于改变进气气流的分布，使外界空气通过气筛网22后能较均匀到达料堆。

如图3所示，所述置物筛板3上各网孔的孔径均相同，且均匀分布，置物筛板3主要用于承放物料1，同时保证物料1不漏下去，同时又能使气流能顺畅通过。

上盖20上设有观察口21，用于观察物料的发酵情况。

本实施例中，负压动力设备4为抽风机。

本发明的工作原理：把含水量为70%左右的新鲜畜禽粪便从罐体1的上端加入发酵罐内，盖紧上盖20，启动负压动力设备4，打开进气管17上的风量控制阀18，由于抽气腔8中的气体被抽出，抽气腔8便产生了负压，致使外界的空气源源不断的从进气管17进入进气腔13，通过气筛网22后，均匀的进入料堆，为物料发酵提供氧气，负压动力设备4排出的热气体通过三通控制阀5分成两路：一路直接排出发酵罐外，一路返回进气腔13中，加速发酵堆温度的上升。

进气管17的进风量可通过风量控制阀18进行控制，通过调节回流气体和进风量的比例，能很好的解决发酵堆体供氧不均匀及温度难以控制等问题，发酵堆体中的传感器实时采集物料发酵过程的温度、湿度、氧浓度等参数，经控制器14数据处理后调节负压动力设备4改变抽气腔8中腔体压力，实时调节发酵堆的进风量，出风量及回流气体的比例，无需加热设备，能够使发酵体达到均匀供氧及发酵过程中所需的温度。如果料堆湿度过低，控制流量阀适当的喷水加湿，使发酵的前期保持一定的湿度，通过传感器的检测及控制器14对负压动力设备4及各阀门的控制，使物料发酵工作环境达到较佳状态，本发明具有成本低、可控、易操作、效果好等特点。

上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。