CN109679830A - 一种农村生物质连续发酵系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种农村生物质连续发酵系统，属于发酵技术领域，该发酵系统包括：人类排泄物收集装置、畜禽粪便收集装置、秸秆粉碎机、物料传送装置、发酵装置、除臭装置、发酵物料收集装置；其中，人类排泄物收集装置、物料传送装置、除臭箱、曝气装置、发酵物料收集系统与发酵装置连接；畜禽粪便收集装置、秸秆粉碎机与物料传送装置连接；发酵装置包括发酵罐、温度监测及控制装置、湿度监测及控制装置、搅拌装置、进气口、排气口；其中，温度监测及控制装置、湿度监测及控制装置、搅拌装置分别设置于发酵罐体内部；除臭装置与发酵装置的排气口连接；曝气装置与发酵装置的进气口连接。该农村生物质发酵系统，可及时将农村生物质转化为有机肥料。

Description

一种农村生物质连续发酵系统

技术领域

本公开涉及发酵技术领域，具体而言，涉及一种农村生物质连续发酵系统。

背景技术

据统计，目前我国有将近14亿人口，约60％的人口属于农村户口，在农村生活的人口数量约为6.7亿。因此，我国农村每年产生的人类粪便、畜禽粪便和生物秸秆数量十分巨大。

目前，农村地区针对粪便、秸秆处理的技术主要存在以下问题：(1)粪便的自然堆肥技术耗时长，且在自然堆肥过程中会有污水渗入地下以及有臭气释放到大气中；(2)生物秸秆焚烧存在的问题主要是资源浪费和污染大气环境。

鉴于此，需要提供一种可以连续处理粪便、秸秆等农村生物质发酵系统。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种农村生物质连续发酵系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的生物制处理不集中、处理时间长、卫生差等问题。

根据本公开的一个方面，提供一种农村生物质连续发酵系统，包括：

人类粪便收集装置、畜禽粪便收集装置、秸秆粉碎机、物料传送装置、发酵装置、除臭装置、发酵物料收集装置；其中，人类排泄物收集装置、物料传送装置、除臭箱、曝气装置、发酵物料收集系统分别与发酵装置连接；畜禽粪便收集装置、秸秆粉碎机分别与所述物料传送装置连接；

所述发酵装置包括发酵罐、温度监测及控制装置、湿度监测及控制装置、搅拌装置、第一进料口、第二进料口、进气口以及排气口；其中，温度监测及控制装置、湿度监测及控制装置以及搅拌装置分别设置于所述发酵罐的罐体内部；

所述除臭装置与所述排气口连接；所述曝气装置与所述进气口连接；

所述物料输送装置、搅拌装置、曝气装置、除臭装置、温度控制装置、湿度控制装置分别与控制系统连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一进料口、第二进料口、排气口分别设置在所述发酵罐的罐体的顶部，所述进气口设置在发酵罐的侧面；

所述第一进料口通过提升泵与所述人类粪便收集装置连接；

所述第二进料口与所述物料传送装置连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述温度监测及控制装置通过温度传感器监测温度，通过加热棒加热温度；

所述湿度监测及控制装置通过湿度传感器监测湿度，通过与人类粪便提升泵和物料传输装置联动来调节发酵罐内湿度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述秸秆粉碎装置的出料口与所述物料传送装置连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述除臭装置包括离心风机和活性炭除臭箱。

在本公开的一种示例性实施例中，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴以及搅拌叶片；

其中，所述搅拌叶片为推进式搅拌叶片，并且以在所述搅拌轴上根据物料的量采用多层设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述曝气装置包括曝气风机、曝气管以及气体分散装置；其中，气体分散装置安装在发酵罐内部。

在本公开的一种示例性实施例中，所述控制系统包括电控柜以及程控装置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述发酵罐的罐体内的温度为60℃-70℃；

所述发酵罐的罐体内的湿度为50％-60％；

所述发酵罐的发酵周期为7天-10天。

在本公开的一种示例性实施例中，所述发酵罐的罐体为呈圆锥形，所述圆锥形的发酵罐的罐体的底部设有发酵物料排放口，所述发酵物料排放口与物料收集装置连接。

本发明一种农村生物质连续发酵系统，通过设置人类粪便收集装置、畜禽粪便收集装置以及秸秆粉碎及收集装置；然后将通过提升泵将人类粪便、通过物料传送装置将粉碎的生物秸秆和畜禽粪便投放至发酵装置中，再通过发酵罐中的搅拌装置充分搅拌后发酵，通过曝气装置输入氧气，并通过温度监测控制装置以及湿度监测控制装置使得发酵罐的罐体内的温度以及湿度控制在适宜的范围内，实现粪便以及粉碎秸秆的充分发酵，再通过除臭装置对发酵过程中产生的臭气进行处理；一方面，解决了了现有技术中通过自然发酵对粪便进行堆肥处理，此过程耗时长且在发酵过程中会有污水渗入地下以及有臭气释放到大气中，导致卫生较差的问题且对水源造成污染以及对空气造成污染的问题；另一方面，解决了由于生物秸秆焚烧造成的资源浪费和污染大气环境的问题，使得秸秆可以生成堆肥进行二次利用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出根据本发明示例实施例的一种农村生物质连续发酵系统框图。

图2示意性示出根据本发明示例实施例的另一种农村生物质连续发酵系统框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

目前，我国农村产生的大量生物质基本上得不到有效的利用。一方面，大量的农村粪便(人粪和畜禽粪)得不到及时的处理，既污染了环境又浪费了资源。粪便经过简单的发酵处理，可以转化为高效的有机肥料，这些肥料的使用，可以大大减少化肥的使用，为农村绿色种植提供保障。目前，农村的粪便大多采取自然堆肥的方法进行处理。然而，自然堆肥不仅耗时长，而且在漫长的堆肥过程中产生的污水和臭气严重污染了农村环境。另一方面，我国是一个农业大国，拥有54.31％的农村人口，每年秸秆产量近7亿吨。生物秸秆也是一种非常重要的生物质资源。然而，目前大部分农村生物秸秆基本上采用焚烧的办法处理。采用焚烧处理产生的烟气既浪费了生物质资源又污染了农村大气环境。

我国农村关于粪便和生物秸秆的处理技术分别如下：一方面，大部分农村的厕所是旱厕，设置在住房的外部。农民对旱厕中的粪便定期清掏，并将其与土壤混合进行自然堆肥，经过6个月-1年的时间自然发酵，制成有机肥；畜禽粪便也基本采用类似方法进行处理；另一方面，每年农村产生的大量秸秆，90％以上采取焚烧的办法处理，而且是无组织焚烧。仅小部分利用生物发酵技术来生产生物乙醇。

本示例实施方式中首先提供了一种农村生物质连续发酵系统。参考图1所示，该发酵系统可以包括人类粪便收集装置110、畜禽粪便收集装置120、秸秆粉碎机及收集装置130、物料传送装置140、发酵装置150、除臭装置160、发酵物料收集装置170、控制装置180。

在本示例实施方式中，发酵装置150可以包括发酵罐151、温度监测及控制装置152、湿度监测及控制装置153、搅拌装置154以及曝气装置155；其中，温度监测及控制装置152、湿度监测及控制装置153以及搅拌装置154可以分别设置于发酵罐151内部，曝气装置155可以与发酵罐151的进气口1511连接；除臭装置160可以与发酵罐151的排气口1512连接。

在本示例实施方式中，参考图2所示，发酵罐151还可以包括第一进料口1513、第二进料口1514以及发酵物料排放口1515；其中，第一进料口1513、第二进料口1514分别依次设置于所述发酵罐151的顶部；第一进料口1513与人类粪便收集装置110连接；第二进料口1514通过物料传送装置140与所述秸秆粉碎及收集装置130连接；通过将第一进料口1513、第二进料口1514将粪便(人类和畜禽)和秸秆投放至发酵罐151中，再通过搅拌装置154充分搅拌均匀。进一步的，发酵罐151可以呈圆锥形的发酵罐，该发酵罐可以设置于一三脚架上进行固定；然后在罐体的锥形底部设置一个发酵物料排放口1515，该发酵物料排放口可以采用卡扣式密封设计，既方便出料又能很好地起到密封的作用。

在本示例实施方式中，秸秆粉碎及收集装置130可以包括秸秆粉碎机、秸秆收集箱；其中，秸秆粉碎机的出料口与所述秸秆收集箱连接；进一步的，通过将秸秆进行粉碎处理得到秸秆沫，然后通过物料传送装置140投放至发酵罐151中发酵，发酵好的物料通过发酵物料排放口1515排放至发酵物料收集装置170中，整个过程可通过控制装置180进行控制，实现自动连续运行。

在本示例实施方式中，搅拌装置154可以包括电机、搅拌轴以及搅拌叶片；其中，所述搅拌叶片为推进式搅拌叶片，并且以在所述搅拌轴上根据物料的量采用多层设置。

在本示例实施方式中，曝气装置155可以包括曝气风机、曝气管以及气体分散器；具体的，曝气装置通过风机吸收空气然后通过曝气管将空气曝至气体分散器中，进而送到发酵罐内，以使得发酵罐内进行好氧发酵；进一步的，为了防止发酵物料堵塞气体分散器，发酵罐内还应尽量将发酵物料和气体分散器隔开。

在本示例实施方式中，温度监测及控制装置152可以包括温度监测电极以及温度加热棒；进一步的，温度监测装置152通过温度加热棒控制发酵罐151内的温度为60℃-70℃之内；并在温度低于60℃时，通过加热棒进行加热，提高发酵罐内的温度；在温度高于70℃时，启动曝气装置将冷空气输入发酵装置内降温。

在本示例实施方式中，湿度监测及控制装置153可以包括湿度监测电极以及湿度控制模块；进一步的，湿度监测及控制装置153通过湿度监测电极和控制模块将发酵罐151内的湿度控制在50％-60％；并在湿度低于50％或者高于60％时，通过湿度控制模块启动人类粪便进料，再湿度高于60％时，启动生物秸秆或畜禽粪便进料进行调节。

进一步的，通过将发酵装置内的温度控制在60℃-70℃之内，并将发酵装置内的湿度控制在50％-60％，人类粪便、畜禽粪便、生物秸秆的物料比例为4：3：3，发酵周期控制在7-10天(具体的可以根据发酵罐内的粪便以及秸秆沫的数量来定)，并在发酵过程中应每天充分搅拌一次，搅拌装置的转速可以控制在10-50r/min左右，搅拌时即开启曝气装置输入氧气，保证发酵罐内的粪便以及秸秆沫在好氧条件下得到充分的发酵，制成优质的有机肥料。

在本公开的另一种示例实施方式中，上述发酵装置还可以包括除臭装置160；其中，该除臭装置与发酵罐151的排气口1512连接，可以间歇性的启动该除臭装置，将发酵罐151启动初期的臭气通过排气口1512抽送至该除臭装置，进一步的，该除臭装置为活性炭除臭装置。

上述发酵系统中，一方面，解决了了现有技术中通过自然发酵对粪便进行堆肥处理，此过程耗时长且在发酵过程中会有污水渗入地下以及有臭气释放到大气中，导致卫生较差的问题；另一方面，解决了由于生物秸秆焚烧造成的资源浪费和污染大气环境的问题，使得秸秆可以发酵成有机肥进行二次利用。

下面，将结合图2，对上述发酵系统的工作过程进行进一步的解释以及说明。

首先，参考图2所示，该发酵系统可以包括：人类粪便收集装置110、畜禽粪便收集装置120、秸秆粉碎机及收集装置130、物料传送装置140、发酵装置150、除臭装置160、发酵物料收集装置170、控制系统180。

其中，发酵装置150可以包括发酵罐151、温度监测及控制装置152、湿度监测及控制装置153、搅拌装置154以及曝气装置155；其中，温度监测及控制装置152、湿度监测及控制装置153以及搅拌装置154可以分别设置于发酵罐151内部，曝气装置155可以与发酵罐151的进气口1511连接；除臭装置160可以与发酵罐151的排气口1512连接。

发酵罐151还可以包括第一进料口1513、第二进料口1514以及发酵物料排放口1515；其中，第一进料口1513、第二进料口1514分别依次设置于所述发酵罐151的顶部；第一进料口1513与人类粪便收集装置110连接；第二进料口1514通过物料传送装置140与所述秸秆粉碎及收集装置130连接；通过将第一进料口1513、第二进料口1514将粪便(人类和畜禽)和秸秆投放至发酵罐151中，再通过搅拌装置154充分搅拌均匀。进一步的，发酵罐151可以呈圆锥形的发酵罐，该发酵罐可以设置于一三脚架上进行固定；然后在罐体的锥形底部设置一个发酵物料排放口1515，该发酵物料排放口可以采用卡扣式密封设计，既方便出料又能很好地起到密封的作用。

秸秆粉碎及收集装置130可以包括秸秆粉碎机、秸秆收集箱；其中，秸秆粉碎机的出料口与所述秸秆收集箱连接；进一步的，通过将秸秆进行粉碎处理得到秸秆沫，然后通过物料传送装置140投放至发酵罐151中发酵；

曝气装置155可以包括曝气风机、曝气管及气体分散器；

温度监测及控制装置152可以包括温度监测电极以及温度加热棒；湿度监测及控制装置153可以包括湿度监测电极以及湿度控制模块。

控制装置180可以包括电控柜、程控装置。

譬如，首先，可以启动控制装置180，使得人类粪便收集装置110、畜禽粪便收集装置120、秸秆粉碎机及收集装置130、物料传送装置140、发酵装置151、温度检测装置152、湿度检测装置153、搅拌装置154、曝气装置155以及除臭装置160可以开始正常工作；

其次，可以将部分秸秆沫和微生物菌剂通过物料传送装置140经由第二进料口1514投入发酵罐151中；

然后，将人类粪便收集装置110中的粪便经由第一进料口1413投入发酵罐151中，再启动搅拌装置154进行充分搅拌并通过曝气装置155输送氧气，搅拌均匀后停止搅拌和曝气。

进一步的，在发酵过程中可以通过温度监测及控制装置152以及湿度监测及控制装置153自动检测物料含水率和温度，水分监测电极用于监测罐体内物料的含水率，温度监测电极用于监测罐体内发酵物料的温度，发酵物料的温度可以通过温控模块的加热棒加热或引入冷空气进行调节，直至发酵罐内温度为60℃-70℃；发酵物料的含水率可以通过物料传送装置140打入秸秆沫进行调节，直至发酵物料含水率达到50-60％后停止加入秸秆沫或者停止投放污水。在发酵过程中，每天搅拌一次并曝气一次，直至物料完全腐熟为止，腐熟的物料从物料排放口1515排到物料收集装置170中。

更进一步的，对于本发明运行过程中产生的臭气问题，通过除臭装置156解决。除臭装置可以采用柱状活性炭吸附臭气，最大程度确保整个系统在发酵过程中气味排放方面的环境友好。

进一步的，譬如，首先，针对农村厕所进行改造，可以为农民安装蹲便或坐便式厕所装置，并在每户的房子后面增设一个粪便地埋式储存罐。改造后的农村厕所，可实现人类粪便的封闭储存，并定期通过吸粪车抽到本发酵系统中处理。另外，在农村以村为单位安装数个畜禽粪便收集筒，实现对农村畜禽粪便的有效收集。定期通过粪便收集车收集每户产生的畜禽粪便，然后将其运送到村里设置的本发酵系统进行处理。

进一步的，针对于秸秆粉碎及收集装置，可以将农村产生的生物秸秆运送到村里设置的本发酵系统进行粉碎处理后，和粪便一起进行好氧发酵处理。

最后，针对于整个农村生物质连续发酵系统，可以在农村建设成套的生物质资源化工厂对农村产生的人类粪便、畜禽粪便和生物秸秆进行发酵处理，其中人类粪便、畜禽粪便和生物秸秆的比例为4：3：3。发酵过程中产生的臭气通过除臭装置进行净化。

进一步的，首先，对农村厕所进行改造，可以为农民安装蹲便或坐便式厕所装置，并在每户的房子后面增设一个粪便地埋式储存罐。改造后的农村厕所，可实现人类粪便的封闭储存，并定期通过吸粪车抽到本发酵系统中处理。另外，在农村以村为单位安装数个畜禽粪便收集筒，实现对农村畜禽粪便的有效收集。定期通过粪便收集车收集每户产生的畜禽粪便，然后将其运送到村里设置的本发酵系统进行处理；更进一步的，人类粪便、畜禽粪便和生物秸秆按照4：3：3比例混合，发酵罐中进行发酵处理，生产有机肥。

通过使用上述技术方案，一方面，跟传统的自然发酵相比，本技术的农村粪便发酵时间缩短为7天-10天，提高了生产有机肥生产效率；另一方面，跟传统的生物秸秆焚烧处理相比，本技术将其资源化，避免了浪费和污染环境。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种农村生物质连续发酵系统，其特征在于，包括：

人类粪便收集装置、畜禽粪便收集装置、秸秆粉碎机、物料传送装置、发酵装置、除臭装置、发酵物料收集装置；其中，人类排泄物收集装置、物料传送装置、除臭箱、曝气装置、发酵物料收集系统分别与发酵装置连接；畜禽粪便收集装置、秸秆粉碎机分别与所述物料传送装置连接；

所述发酵装置包括发酵罐、温度监测及控制装置、湿度监测及控制装置、搅拌装置、第一进料口、第二进料口、进气口以及排气口；其中，温度监测及控制装置、湿度监测及控制装置以及搅拌装置分别设置于所述发酵罐的罐体内部；

所述除臭装置与所述排气口连接；所述曝气装置与所述进气口连接；

所述物料输送装置、搅拌装置、曝气装置、除臭装置、温度控制装置、湿度控制装置分别与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述第一进料口、第二进料口、排气口分别设置在所述发酵罐的罐体的顶部，所述进气口设置在发酵罐的侧面；

所述第一进料口通过提升泵与所述人类粪便收集装置连接；

所述第二进料口与所述物料传送装置连接。

3.根据权利要求2所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述温度监测及控制装置通过温度传感器监测温度，通过加热棒加热温度；

所述湿度监测及控制装置通过湿度传感器监测湿度，通过与人类粪便提升泵和物料传输装置联动来调节发酵罐内湿度。

4.根据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述秸秆粉碎装置的出料口与所述物料传送装置连接。

5.根据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述除臭装置包括离心风机和活性炭除臭箱。

6.根据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述搅拌装置包括电机、搅拌轴以及搅拌叶片；

其中，所述搅拌叶片为推进式搅拌叶片，并且以在所述搅拌轴上根据物料的量采用多层设置。

7.据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述曝气装置包括曝气风机、曝气管以及气体分散装置；其中，气体分散装置安装在发酵罐内部。

8.根据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述控制系统包括电控柜以及程控装置。

9.根据权利要求1所述的农村生物质连续发酵系统，其特征在于，所述发酵罐的罐体内的温度为60℃-70℃；

所述发酵罐的罐体内的湿度为50％-60％；

所述发酵罐的发酵周期为7天-10天。

10.根据权利要求1-9任一项所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵罐的罐体为呈圆锥形，所述圆锥形的发酵罐的罐体的底部设有发酵物料排放口，所述发酵物料排放口与物料收集装置连接。