一种有机肥发酵与分离一体化设备的制作方法

本实用新型涉及有机肥发酵与分离技术领域，特别地，涉及一种有机肥发酵与分离一体化设备。

背景技术：

茶油原产和主产地都在我国，是四大木本油料植物之一。但是，由于认知和技术落后的原因，油茶产品以茶油为主，茶油果壳和油茶籽榨油后的副产物茶油渣的利用一直没有得到重视。茶油壳和茶油渣富含各种有用物质(粗蛋白15％、糖类40％、皂素10-15％和有机质74.4％等)，其中有机质含量约是鸡粪中有机质含量的2倍。利用茶油壳和茶油渣制作有机肥，既可以改善土壤、培肥地力、又可以促进植物生长，发挥无机养分的速效性，且茶油壳和茶油渣中含有茶皂素对很多害虫有忌避作用，起到生物农药的效果。

利用茶油壳和茶油渣制作有机肥，需要采用发酵设备进行发酵。如今，扶贫项目深入开展，在越来越多的乡镇也有了自己的有机肥发酵厂，但茶油壳和茶油渣发酵过后的产品往往需要将固体与液体进行分离，如此之后才能有效利用，因此便需要购入多种设备来完成这个目的，这使得不但成本高，而且工作效率低。

因此，业内急需一种有机肥发酵与分离一体化设备的新型技术。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种有机肥发酵与分离一体化设备，实现了发酵装置与分离装置一体化，简化了设备，而且产物分离效率高，可以将很小的固体发酵产物与液体分离，提高了产率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种有机肥发酵与分离一体化设备，包括发酵罐、储料罐和位于发酵罐底部用于支撑发酵罐的底座支架，所述发酵罐上部设有进料口和溢流口，所述发酵罐内设有搅拌机构，所述发酵罐底部设有出料口和上部开口大下部开口小的锥形圆筒，所述锥形圆筒与发酵罐之间相连通且连通处设有调节阀，所述锥形圆筒下部设有底流口；所述储料罐与发酵罐上部侧壁上设置的分离入料口相连，所述分离入料口处设有增压泵；所述发酵罐的进料口、溢流口、出料口和分离入料口以及锥形圆筒的底流口均设有控制阀。

进一步的，所述锥形圆筒的锥角为15-30°。

进一步的，所述发酵罐内靠近底部的位置设有压力传感器。

进一步的，所述搅拌机构包括固定在发酵罐顶部的电机，与所述电机传动连接且伸入发酵罐内的搅拌轴，以及连接设置在所述搅拌轴上的可收缩叶片。

进一步的，所述发酵罐外壁设有外壳，所述发酵罐外壁与壳体之间的夹层内设有加热装置；所述加热装置为电加热管。

进一步的，所述发酵罐内设有温度传感器；所述发酵罐上部设有进气口和进水口，进气口和进水口处均设有控制阀。

进一步的，所述发酵罐和储料罐内均设有灭菌装置；所述灭菌装置为紫外灯。

进一步的，所述储料罐底部设有入水口，入水口与水泵相连。

进一步的，所述储料罐为倒圆底锥形，上部设有出口，下部设有入口；所述储料罐上部出口通过管道与发酵罐侧壁上设置的分离入料口连通，下部入口通过管道与发酵罐下部连通，且储料罐上部出口和下部入口处均设有控制阀。

进一步的，所述发酵罐、储料罐和锥形圆筒的材质均为不锈钢材质。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种有机肥发酵与分离一体化设备，通过发酵罐可以提供各种适合待发酵物料的发酵环境。同时，通过在发酵罐底部设置上部开口大下部开口小的锥形圆筒形成旋流腔(发酵罐与锥形圆筒形成类似于旋流分离器的结构)，在物料发酵之后，将固液混合的发酵产物从发酵罐转移到储料罐，再通过增压泵将固液混合的发酵产物循环抽入发酵罐中，同时利用流体压力产生旋转运动，根据颗粒大小不同所受离心力不同以及外部直径的减小反向运动形成内外旋流，将固体与液体分离，固体从底流口排出，液体从溢流口排出。另外，根据固体的颗粒大小，可以调节搅拌轴的转速或分离入料口液体的流速，达到不同的分离效果。该一体化设备不仅分离效率高，可以将很小的固体发酵产物与液体分离，提高了产率，同时实现了发酵反应与分离过程一体化，减少了中间环节杂菌的污染，提高了产品的质量。本实用新型提供的一种有机肥发酵与分离一体化设备，特别适用于利用茶油壳和茶油渣制作有机肥的小规模设备。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中可收缩叶片在分离过程中收缩时的状态图；

其中，1、发酵罐，2、储料罐，3、底座支架，4、锥形圆筒，5、进料口，6、溢流口，7、进水口，8、进气口，9、电机，10、搅拌轴，11、可收缩叶片，12、分离入料口，13、外壳，14、出料口，15、调节阀，16、水泵，17、控制阀门，18、减压抽液泵，19、压力传感器，20、底流口，21、电加热管，22、灭菌装置二，23、增压泵，24、灭菌装置一，25、温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种有机肥发酵与分离一体化设备，包括发酵罐1、储料罐2和位于发酵罐1底部用于支撑发酵罐1的底座支架3，所述发酵罐1上部设有进料口5和溢流口6，所述发酵罐1内设有搅拌机构。所述搅拌机构包括固定在发酵罐1顶部的电机9，与所述电机9传动连接且伸入发酵罐1内的搅拌轴10，以及连接设置在所述搅拌轴10上的可收缩叶片11(图中未将全部叶片画出)。所述可收缩叶片11上均匀分布有多个圆孔，在发酵过程中可收缩叶片11张开，通过多个圆孔可减少阻力，节约能源。在分离过程中，可收缩叶片11收缩(如图2所示)。所述发酵罐1底部设有出料口14和上部开口大下部开口小的锥形圆筒4，所述锥形圆筒4的锥角为15-30°。所述锥形圆筒4与发酵罐1之间相连通且连通处设有调节阀15，优选电磁调节阀。所述锥形圆筒4下部设有底流口20；所述储料罐2与发酵罐1上部侧壁上设置的分离入料口12相连，所述分离入料口12处设有增压泵23；所述发酵罐1的进料口5、溢流口6、出料口14和分离入料口12以及锥形圆筒4的底流口20处均设有控制阀，所述控制阀可以时电磁调节阀，也可以是手动调节阀。

所述发酵罐1内设有灭菌装置一24，所述储料罐2内设有灭菌装置二23，优选的，灭菌装置一和灭菌装置二均为紫外灯。通过先对发酵罐1和储料罐2进行灭菌处理，可以有效避免杂菌污染，减少对发酵产物的影响。

所述发酵罐1外壁设有外壳13，所述发酵罐1外壁与壳体之间的夹层内设有加热装置。所述加热装置为电加热管21。所述发酵罐1内设有温度传感器25，可用于发酵前灭菌后的控温和整个发酵过程中的控温。

所述发酵罐1上部设有进气口8和进水口7，且进气口8和进水口7均设有控制阀，所述控制阀可以是电磁调节阀，也可以是手动调节阀。所述进气口8与空气相连通，所述进水口7与水源相连通，用于为发酵罐1中的物料提供发酵过程中所需要的氧气和水分。另外，进水口7还可以用于有机肥发酵和分离处理完成后，方便快捷的对发酵罐1进行清洗，防止残余物腐蚀罐体。

所述发酵罐1内靠近底部的位置设有压力传感器19，可根据发酵产物中固液液面压力的变化控制发酵罐1底部出料口14处控制阀的开关。当发酵产物中固体产物含量较多时，可以先从发酵罐1的底部出料口14排出一部分。当发酵产物中大部分为固液混合浆料时，可以直接将固液混合浆料从发酵罐1转移到储料罐2中，进行下一步的分离过程。

在一个具体实施方式中，发酵罐1上部侧壁上以搅拌轴10为中心对称设置两个分离入料口12，发酵过程产生的固液混合浆料通过增压泵23排入发酵罐1，此时，发酵罐1和发酵罐1底部连通的上部开口大下部开口小的锥形圆筒4形成类似旋流分离器的结构，可以提高分离效率且节约能源。发酵罐1顶部两侧开均设有溢流口6，双溢流口设计可提高工作效率。发酵罐1的出料口14设置在底部正中心，用于排出发酵过程中沉积的大量固体沉淀。发酵罐1底部以中间的出料口14为中心对称设置两个锥形圆筒4。发酵罐1两侧对称设置两个储料罐2，作为连接发酵及分离于一体的媒介。所述储料罐2为倒圆底锥形，上部设有出口，下部设有入口。储料罐2上部出口通过管道与发酵罐1上部侧壁上设置的分离入料口12连通，储料罐2下部入口通过管道与发酵罐1下部连通，且储料罐2上部出口和下部入口处均设有控制阀。所述储料罐2呈倒圆底锥形且倾斜设置，可以防止固液沉积便于产物分离且清洗方便节能。储料罐2下部入口与发酵罐1下部之间设有减压抽液泵18，用于将发酵罐1里的固液混合料通过控制阀门17抽到储料罐2中。储料罐2上部出口与侧壁设置的分离入料口12之间设有增压泵23，用于将储料罐2里的固液混合料抽到发酵罐1中，同时给固液混合料一定的动力和速度，进行旋流分离。

所述储料罐2底部设有入水口，入水口与水泵16相连，通过水泵可以方便快捷的对储料罐2进行清洗，防止残余物腐蚀罐体。另外，所述发酵罐1、储料罐2和锥形圆筒4所使用的材料均为强度大轻便防腐蚀的不锈钢材料，可延长使用寿命。

本申请装置的工作过程为：

发酵过程：首先打开灭菌装置分别对发酵罐1和储料罐2进行发酵前灭菌，灭菌完成后，关闭溢流口6、出料口14和锥形圆筒4与发酵罐1之间的调节阀15，打开进料口5处的控制阀，向进料口5加入油茶渣油茶壳，之后通过进气口8和进水口7相发酵罐1通入适量的空气和水。物料添加完成后，关闭与发酵罐1连通的所有控制阀门，将可收缩叶片11伸展开，同时通过电机9带动搅拌轴10进行搅拌，同时打开加热装置，对发酵罐1进行加热，达到物料发酵的条件。经过规定时间发酵，待发酵完成后，停止搅拌和加热，静置一段时间后，受重力作用，下部为固态发酵物，上部为固液混合浆料。打开出料口14，将大部分固态发酵物排出，待固液混合浆料液面降至压力传感器19位置，压力传感器19传达命令，关闭出料口14。此时发酵罐1内为固液混合浆料，后续可对固液混合浆料进行分离。

分离过程：打开储料罐2下部入口与发酵罐1下部连通处的控制阀门17，经减压抽液泵18将发酵固液混合浆料流入储料罐2。待固液混合浆料全部排入储料罐2，关闭减压抽液泵18和控制阀17。然后将搅拌装置的可收缩叶片11收起，同时开启搅拌机构。关闭进料口5，打开调节阀15，打开底流口20，打开溢流口6，储料罐2中的固液混合浆料经增压泵23进入发酵罐1内壁，利用流体压力产生旋转运动。当料浆以一定的速度进入发酵罐1内壁，遇到内壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同，浆料中的固体粗颗粒受的离心力大，能够克服水力阻力向器壁运动，并且自身重力的共同作用下，沿着内壁螺旋向下运动，细而小的颗粒以及大部分水则因受离心力小，未及靠近内壁即随浆料做回旋运动。在后续给料的推动下，料浆继续做向下和回转运动，粗颗粒继续向周边浓集，而细小颗粒停留在中心区域，颗粒粒径由中心向内壁越来越大，形成分层排列。随着浆料从发酵罐1的柱体部分流向锥形圆筒4，流动断面越来越小，在外层料浆收缩压迫之下，含有大量细小颗粒的内层浆料不得不改变方向，转而向上运动，形成内旋流，自溢流口6排出，成为溢流，而粗大颗粒则沿着内壁向下运动，形成外旋流，最终由底流口20排出，成为分离后发酵产物，与第一次发酵结束后得到的大量固体发酵产物合并即为所得产物，实现固液分离。

分离结束，打开发酵罐的进水口和储料罐的进水口，通过高压水泵，经内部环流达到清洗装置目的。清洗完毕，关闭装置。

综上所述，本实用新型提供的一种有机肥发酵与分离一体化设备，通过发酵罐可以提供各种适合待发酵物料的发酵环境。同时，通过在发酵罐底部设置上部开口大下部开口小的锥形圆筒形成旋流腔，在物料发酵之后，将固液混合的发酵产物从发酵罐抽到储料罐，再通过增压泵将发酵产物循环抽入到发酵罐中，同时利用流体压力产生旋转运动，根据颗粒大小不同所受离心力不同以及外部直径的减小反向运动形成内外旋流，将固体与液体分离，固体从底流口排出，液体从溢流口排出。另外，根据固体的颗粒大小，可以调节搅拌轴的转速或液体的流速，达到不同的分离效果。该一体化设备不仅实现了发酵装置与分离装置一体化，简化了设备，而且分离效率高，可以将很小的固体发酵产物与液体分离，提高了产率，同时实现了发酵反应与分离过程一体化，减少了中间环节杂菌的污染，提高了产品的质量。

需要说明的是，本申请装置中电磁调节阀、温度传感器和压力传感器涉及的控制电路和程序、搅拌机构的控制电路和程序、加热机构的控制电路和程序、灭菌装置的控制电路和程序、增压泵的控制电路和程序和减压抽液泵的控制电路和程序均参照现有的电气控制程序。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。

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