一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备及方法。该设备包括机架、堆料发酵系统、通气加热系统以及控制系统。堆料发酵系统包括发酵仓、气动搅拌器、曝气管道、排气管道以及除臭装置。发酵罐用于容纳堆料，并为双层结构且夹层中放置有保温材料。气动搅拌器包括气缸、固定横板、转轴以及搅拌叶片。通气加热系统包括气泵、三通接口和加热箱。气泵通过三通接口产生独立的两条通气线路。加热箱用于接收和加热其中一条通气线路输送的气体，并将加热后的热气分散至发酵罐中。其中另一条通气线路用于通过气缸驱使转轴转动。控制系统包括检测装置以及发酵控制器。本发明专利技术有利于设备向小型化、高效化和操作简便化发展，提高发酵速率。

【技术实现步骤摘要】
一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备及方法
本专利技术涉及堆肥
的一种堆肥设备，尤其涉及一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，还涉及一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥方法。
技术介绍
中国畜牧业发展迅速，自20世纪60年代以来，我国畜禽养殖优势地区始终保持高速发展势头，畜禽存栏量逐年增加，随之而来的就是畜禽粪便产生量的快速增长。我国畜禽粪便主要以猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪为主，这四类粪便量占总量的90％以上。畜禽粪便污染问题始终困扰着养殖业发展，成为不可避免且急需处理的问题，当前畜禽养殖业所产生的废弃物已经赶超工业废弃物和城镇生活排污，成为不容忽视的重要环境污染源，但同时畜禽粪便又是有机肥源，其是一种具有巨大潜在价值的生物质资源，只是目前尚未被充分利用。解决畜禽粪便污染问题的关键在于对其进行无害化处理和资源化利用。传统处理方式包括直接还田、就地掩埋、排入河道、自然发酵堆肥等，但存在损害作物、污染土壤与水源、堆肥质量差等问题。其中，使用堆肥设备对其进行肥料化处理是最具经济效益、社会效益和生态效益的一种资源化利用方式，通过堆肥技术生产有机肥是联系种植业与养殖业的一条重要纽带，对我国农业可持续发展具有重要意义，改进堆肥设备、提高堆肥效率是加强种养结合的重要手段。但是，对于个体农牧户和小规模养殖场而言，目前存在分散化、管控难的问题，对其产出的畜禽粪污进行集中统一处理难度较大，同时让其使用大型自动化堆肥设备不切实际，因此市场上对小型、高效且操作简便的堆肥设备的需求在不断提升。对于畜禽粪便堆肥而言，采用高温好氧堆肥技术，定期通气与加热是有效促进粪便发酵的方法之一，有利于提高堆肥速率和有机肥质量。对畜禽粪便发酵过程的相关研究表明，依靠堆料自然发酵升温，其平均温度一般能够达到40℃～50℃，而在发酵过程中对有机质起主要分解作用的嗜热微生物的最佳活性温度范围在55℃～65℃之间。当堆料温度低于50℃时，有机质分解反应进行缓慢，导致堆肥时间延长，降低堆肥效率，并且在该温度下无法有效杀灭病原菌或使粪便中的植物种子灭活；当堆料温度高于70℃时，会使对发酵有促进作用的有益微生物大量死亡，从而降低发酵速率，影响堆肥效果。同时，自然发酵堆肥由于升温难、散热快、翻动差的问题，常常导致堆体四周温度远低于内部温度，而堆料又无法与氧气充分接触，使得整体发酵效果并不均匀，最终只有部分堆料腐熟成功。因此，现有的堆肥设备存在发酵速率慢、能耗成本高的问题。
技术实现思路
为解决现有的堆肥设备存在发酵速率慢、能耗成本高的技术问题，本专利技术提供一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备及方法。本专利技术采用以下技术方案实现：一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其包括：机架；堆料发酵系统，其包括发酵仓、气动搅拌器、曝气管道、排气管道以及除臭装置；所述发酵仓安装在所述机架上，且包括发酵罐；所述发酵罐用于容纳堆料，并为双层结构且夹层中放置有保温材料；所述发酵罐的侧壁上开设有进料口，底壁上开设有出料口；所述发酵罐的底部开设有进气口，顶部开设有排气口；所述气动搅拌器包括气缸、固定横板、转轴以及至少两组搅拌叶片；所述气缸安装在所述固定横板上，所述固定横板固定在所述发酵罐的顶端上；所述转轴的底端伸入到所述发酵罐中，顶端经所述气缸驱使而转动；每组搅拌叶片安装在所述转轴上，并位于所述发酵罐中；所述曝气管道位于所述发酵罐的内腔底部中，且位于所述搅拌叶片的下方，并具有多个曝气口；所述排气管道安装在所述发酵罐上，且一端与所述排气口连接；所述除臭装置与所述排气管道的另一端连接，并用于对所述发酵罐排出的臭气进行除臭；通气加热系统，其包括气泵、三通接口和加热箱；所述气泵安装在所述机架上，且通过所述三通接口产生独立的两条通气线路；所述加热箱安装在所述机架上，用于接收和加热其中一条通气线路输送的气体，并将加热后的热气通过多个曝气口分散至所述发酵罐中；其中另一条通气线路与所述气缸连接，并用于通过所述气缸驱使所述转轴转动；控制系统，其包括检测装置以及发酵控制器；所述检测装置包括温湿度传感器和氧气浓度传感器；所述温湿度传感器安装在所述发酵罐的内侧壁上，且位于所述堆料的中间位置，并用于采集所述堆料的温湿度信息；所述氧气浓度传感器安装在所述发酵罐的内侧壁上，且位于所述堆料的上方，并用于检测所述发酵罐中的含氧量；所述发酵控制器用于根据所述温湿度信息以及所述含氧量，基于预设的加热模式和通气模式对所述加热箱和所述气泵进行控制，实现不同堆肥阶段所述堆料的发酵条件控制。本专利技术通过堆料发酵系统中的气动搅拌器对发酵仓中的堆料进行搅拌，通过通气加热系统的气泵为加热箱和气动搅拌器一同提供气体，并且加热箱产生的加热气体通过曝气管道充分分散在发酵罐中，这样就将加热与搅拌结合，能够有效提高堆料发酵速率和堆肥质量，解决现有的堆肥设备存在发酵速率慢、能耗成本高的技术问题。而且，将传统通气装置、加热装置与搅拌装置结合并辅以控制系统，有利于堆肥设备向小型化、高效化和操作简便化发展，同时可以实现在堆肥过程中对堆料温度和发酵仓含氧量进行调控，以此提高发酵速率，缩短堆肥时间。另外，发酵罐的双层结构的夹层内放置保温材料，能够有效减少堆料热量损耗、延长保温时间。同时，本专利技术利用曝气管道的多个曝气口向堆料通气，能够使热空气更均匀地通入堆料内部且管道不易堵塞。本专利技术将气动式搅拌器与气泵结合，既简化了操作流程，又降低了能耗成本，并且通过改进的搅拌叶片搅动堆料，能够改善堆料径向流动性能，使其更充分地与热空气接触，提高发酵效果。作为上述方案的进一步改进，所述小型畜禽粪便堆肥设备还包括：电源系统，其包括电源控制器、至少一个蓄电池以及至少一块光伏板；所述电源控制器用于将所述光伏板转化产生的电能储存在所述蓄电池中或向所述小型畜禽粪便堆肥设备的其他用电器供电，还用于将所述蓄电池中的电能供给所述小型畜禽粪便堆肥设备的其他用电器。进一步地，所述堆料发酵系统还包括螺旋送料器、减速器以及驱动电机；所述螺旋送料器安装在所述机架上，且一端与所述出料口连通，另一端作为出料端；所述驱动电机和所述减速器均安装在所述机架上；所述驱动电机通过所述减速器驱使所述螺旋送料器的螺带式转轴转动，使从所述出料口落下的堆料从所述螺旋送料器的一端传输至另一端并排出。作为上述方案的进一步改进，所述气动搅拌器还包括至少两组紧固件；两组紧固件分别安装在所述固定横板的相对两侧上，并用于将所述固定横板锁定在所述发酵罐上。作为上述方案的进一步改进，每组搅拌叶片包括中间段和多个横向主桨叶和分别与多个横向主桨叶对应的多个副桨叶；所述中间段的中部固定在所述转轴上，多个横向主桨叶平行设置并固定在所述中间段上，多个副桨叶平行设置并固定在所述横向主桨叶上；其中，所述横向主桨叶与所述转轴的轴向的夹角为45度，每个横向主桨叶与对应的副桨叶之间的夹角为60度。进一步地，所述加热箱包括储气箱、进气管道、连接头、出气管道以及干烧电热管；所述储气箱安装在所述机架上；所述连接头的一端通过至少一根软管与所述气泵连通，另一端与所述进气管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，其包括：/n机架；/n堆料发酵系统，其包括发酵仓、气动搅拌器、曝气管道、排气管道以及除臭装置；所述发酵仓安装在所述机架上，且包括发酵罐；所述发酵罐用于容纳堆料，并为双层结构且夹层中放置有保温材料；所述发酵罐的侧壁上开设有进料口，底壁上开设有出料口；所述发酵罐的底部开设有进气口，顶部开设有排气口；所述气动搅拌器包括气缸、固定横板、转轴以及至少两组搅拌叶片；所述气缸安装在所述固定横板上，所述固定横板固定在所述发酵罐的顶端上；所述转轴的底端伸入到所述发酵罐中，顶端经所述气缸驱使而转动；每组搅拌叶片安装在所述转轴上，并位于所述发酵罐中；所述曝气管道位于所述发酵罐的内腔底部中，且位于所述搅拌叶片的下方，并具有多个曝气口；所述排气管道安装在所述发酵罐上，且一端与所述排气口连接；所述除臭装置与所述排气管道的另一端连接，并用于对所述发酵罐排出的臭气进行除臭；/n通气加热系统，其包括气泵、三通接口和加热箱；所述气泵安装在所述机架上，且通过所述三通接口产生独立的两条通气线路；所述加热箱安装在所述机架上，用于接收和加热其中一条通气线路输送的气体，并将加热后的热气通过多个曝气口分散至所述发酵罐中；其中另一条通气线路与所述气缸连接，并用于通过所述气缸驱使所述转轴转动；/n控制系统，其包括检测装置以及发酵控制器；所述检测装置包括温湿度传感器和氧气浓度传感器；所述温湿度传感器安装在所述发酵罐的内侧壁上，且位于所述堆料的中间位置，并用于采集所述堆料的温湿度信息；所述氧气浓度传感器安装在所述发酵罐的内侧壁上，且位于所述堆料的上方，并用于检测所述发酵罐中的含氧量；所述发酵控制器用于根据所述温湿度信息以及所述含氧量，基于预设的加热模式和通气模式对所述加热箱和所述气泵进行控制，实现不同堆肥阶段所述堆料的发酵条件控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，其包括：
机架；
堆料发酵系统，其包括发酵仓、气动搅拌器、曝气管道、排气管道以及除臭装置；所述发酵仓安装在所述机架上，且包括发酵罐；所述发酵罐用于容纳堆料，并为双层结构且夹层中放置有保温材料；所述发酵罐的侧壁上开设有进料口，底壁上开设有出料口；所述发酵罐的底部开设有进气口，顶部开设有排气口；所述气动搅拌器包括气缸、固定横板、转轴以及至少两组搅拌叶片；所述气缸安装在所述固定横板上，所述固定横板固定在所述发酵罐的顶端上；所述转轴的底端伸入到所述发酵罐中，顶端经所述气缸驱使而转动；每组搅拌叶片安装在所述转轴上，并位于所述发酵罐中；所述曝气管道位于所述发酵罐的内腔底部中，且位于所述搅拌叶片的下方，并具有多个曝气口；所述排气管道安装在所述发酵罐上，且一端与所述排气口连接；所述除臭装置与所述排气管道的另一端连接，并用于对所述发酵罐排出的臭气进行除臭；
通气加热系统，其包括气泵、三通接口和加热箱；所述气泵安装在所述机架上，且通过所述三通接口产生独立的两条通气线路；所述加热箱安装在所述机架上，用于接收和加热其中一条通气线路输送的气体，并将加热后的热气通过多个曝气口分散至所述发酵罐中；其中另一条通气线路与所述气缸连接，并用于通过所述气缸驱使所述转轴转动；
控制系统，其包括检测装置以及发酵控制器；所述检测装置包括温湿度传感器和氧气浓度传感器；所述温湿度传感器安装在所述发酵罐的内侧壁上，且位于所述堆料的中间位置，并用于采集所述堆料的温湿度信息；所述氧气浓度传感器安装在所述发酵罐的内侧壁上，且位于所述堆料的上方，并用于检测所述发酵罐中的含氧量；所述发酵控制器用于根据所述温湿度信息以及所述含氧量，基于预设的加热模式和通气模式对所述加热箱和所述气泵进行控制，实现不同堆肥阶段所述堆料的发酵条件控制。


2.如权利要求1所述的热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，所述小型畜禽粪便堆肥设备还包括：
电源系统，其包括电源控制器、至少一个蓄电池以及至少一块光伏板；所述电源控制器用于将所述光伏板转化产生的电能储存在所述蓄电池中或向所述小型畜禽粪便堆肥设备的其他用电器供电，还用于将所述蓄电池中的电能供给所述小型畜禽粪便堆肥设备的其他用电器。


3.如权利要求2所述的热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，所述堆料发酵系统还包括螺旋送料器、减速器以及驱动电机；所述螺旋送料器安装在所述机架上，且一端与所述出料口连通，另一端作为出料端；所述驱动电机和所述减速器均安装在所述机架上；所述驱动电机通过所述减速器驱使所述螺旋送料器的螺带式转轴转动，使从所述出料口落下的堆料从所述螺旋送料器的一端传输至另一端并排出。


4.如权利要求1所述的热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，所述气动搅拌器还包括至少两组紧固件；两组紧固件分别安装在所述固定横板的相对两侧上，并用于将所述固定横板锁定在所述发酵罐上。


5.如权利要求1所述的热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，每组搅拌叶片包括中间段和多个横向主桨叶和分别与多个横向主桨叶对应的多个副桨叶；所述中间段的中部固定在所述转轴上，多个横向主桨叶平行设置并固定在所述中间段上，多个副桨叶平行设置并固定在所述横向主桨叶上；其中，所述横向主桨叶与所述转轴的轴向的夹角为45度，每个横向主桨叶与对应的副桨叶之间的夹角为60度。


6.如权利要求3所述的热气加热且节能高效的小型畜禽粪便堆肥设备，其特征在于，所述加热箱包括储气箱、进气管道、连接头、出气管道以及干烧电热管；所述储气箱安装在所述机架上；所述连接头的一端通过至少一根软管与所述气泵连通，另一端与所述进气管道连接并连通；所述进气管道安装在所述储气箱的相对一侧上，并连通所述储气箱；所述出气管道的一端连接在所述储气箱的相对另一侧上并与所述储气箱连通，另一端与所述曝气管道连接；所述干烧电热管呈翅片形，且位于所述储气箱中，并用于加热从所述连接头进入的气体。


7.如权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，王烽，苏力德，巩彩丽，尹玉，丛日强，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15