CN102311282B - 高温好氧发酵方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温好氧发酵方法及装置,其将物料在高度方向上进行多层布置,由上到下进行逐层逐级发酵,每层采用低堆料高度,所述低堆料高度以物料自压实不明显且具有透气性为准。所述每层物料设计为多个并列的条堆,相邻所述条堆之间设有用于空气、发酵产生的废气和物料层间的流通的间隙。由于采用了将物料分为多层,每层较低的堆料高度,改善了物料的透气性,分层发酵缩短了发酵时间,增加了单位面积的使用效率;本装置将托料板设计为长条形,使得物料在其上形成条堆状,有利于气体和水分扩散;多层而堆高较小的设计,使得物料采用或不采用翻推设备都能够很方便地实现物料的移动,降低了能耗。

Description

高温好氧发酵方法及装置
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种采用多层托料板式的堆肥方法及装置。
背景技术
[0002] 废弃物,如垃圾、污泥的高温好氧发酵,常用的方法和形式一般为条堆型堆肥堆或发酵仓(槽)式。
[0003] 这两种方法中,物料采用静置或辅以翻抛作业,发酵过程中通过自然通风或通过强制通风向系统供氧。在堆肥过程中,通常翻抛作业采用固定式翻抛(物料不随翻抛作业产生明显的位移)或移位翻抛作业,移位翻抛作业中,每翻抛一次,物料在设定的发酵区或者槽内向出料的方向被移动数米,空出来的地方,以新料补充,被移送出来的物料作为出料用铲车或辅以输送设备(通常输送皮带)输走。在固定式翻抛或者没有翻抛作业的堆肥过程中,发酵后的物料需要在发酵区或槽、仓内被清空,然后再布上新料。
[0004] 上述方法普遍存在以下问题
[0005] 1、处理时间长,作业量大,厂内物料输送量大;
[0006] 2、物料的堆高与透气性始终是矛盾的,为了提高单位面积的处理能力,人们希望物料堆得更高,但由于物料的自压实,特备是对于含水率较高的物料,堆高增加同时带来了透气性差和通风阻力增加的问题,特别是在处理含水率较高的物料,如污泥堆肥,物料的自压实严重,使得堆体密实,透气性差,从而产生供氧不足、臭气严重以及停留时间过长(处理能力下降)等;
[0007] 3、在物料含水率较高、发酵初始阶段,翻抛作业会造成物料在机械力的作用下反而会使物料更加密实,除此之外,翻抛同`时是一个高耗能并且造成臭气发生和排放的过程;
[0008] 4、物料进料通产采用铲车、装载车,或者输送、布料设备,前者在处理量较大的堆肥厂会造成车辆作业过高,后者设备复杂,维护要求高。
发明内容
[0009] 为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种高温好氧发酵方法及装置,能够显著地提高发酵效率。
[0010] 本发明所采用的主要的技术方案是:
[0011] 一种高温好氧发酵方法,在高度方向上进行多层堆料布置,物料由上到下进行多层的堆料发酵,每层采用低堆料高度,所述低堆料高度以料堆自压实不明显且具有透气性为准。
[0012] 通常,所述每层物料设计为多个并列的条堆,相邻所述条堆之间设有用于物料在层间转移时穿过的间隙,从外部通入的空气和发酵产生的废气向上流动,与料堆和/或下移过程中的物料进行热交换以加热低温物料。
[0013] 优选地,相邻层的所述间隙交错设置,在布料时,通过一次作业完成对最上面一层或两层所述条堆的布料。
[0014] 可以根据实际需要和可能,对用于堆料的长条形托料板,托料板可沿轴向翻转或不翻转,可翻转的托料板通过翻转完成物料的下落,固定式的托料板可通过翻堆机使物料从托料板与托料板之间的间隙处落至下一层托料板上。。
[0015] 所述托料板的托料面均可以优选为平面。
[0016] 所述可翻转的托料板采用中心对称结构,可以设有或也可以不设有用于在其翻转时形成托料板重心偏移的平衡装置,通过平衡装置的设置,可以在需要翻转卸料时通过平衡装置的重心移动形成托料板总体的重心偏移,以自动实现托料板翻转或在一个较小的扭矩下就可以实现托料板的翻转。
[0017] 所述翻推机可以在不采用托料板翻转的情况下将物料从所述托料板之间的间隙处推落以实现物料由上层向下层的移送。根据实际需要,所述翻推机可以对被移送物料进行翻抛和/或破碎,也可以对被移送物料进行翻抛和/或破碎。
[0018] 一种采用上述各方法的高温好氧发酵装置,其设有上下分布的多层托料板,所述每层托料板的数量为多个,相互平行设置,同层的相邻托料板之间留有间隙,相邻层的托料板以及托料板之间的间隙交错分布。
[0019] 通常,所述托料板可以呈矩形,优选长条状,所述同层的各托料板的长度和宽度一般应相等,以便于进行推/翻料作业,实现均匀发酵,并避免死角。所述不同层的各托料板长度通常可以相等,而宽度可以根据实际需要相等或者不相等,以适应不同层物料量(体积、质量和/或物质量)的变换和对料堆大小与高度等的不同要求。
[0020] 通常,可以采用下列任意一种卸料方式:
[0021] 卸料方式1:所述各层托料板均为可以转动卸料的托料板,所述可以转动卸料的托料板配有带动其转动的翻转传动装置,所述可以转动卸料的托料板的托料面为平面;
[0022] 卸料方式2:位于最下部的一层或多层托料板为可以转动卸料的托料板,所述可以转动卸料的托料板配有带动其转动的翻转传动装置,所述可以转动卸料的托料板的托料面为平面,其余一层或多层的托料板为固定式的托料板,所述固定式的托料板的托料面为平面,每层固定式的托料板配有一个或多个平移式翻推机,所述平移式翻推机设有平移驱动装置;
[0023] 卸料方式3:所述各层的托料板均为固定式的托料板,所述固定式的托料板的托料面为平面,每层固定式的托料板配有一个或多个平移式翻推机,所述平移式翻推机设有平移驱动装置。
[0024] 根据料堆大小、物料特性和发酵要求,所述平移式翻推机可以设有平推装置,也可以设有平推和翻抛破碎装置。
[0025]优选地,所述平推装置为:包括一层或多层竖截面呈斜直线形、折线形和弧线形的长条状推板,通常可以不设翻抛和/或破碎装置,所述推板的下边缘在该推板的推料方向上超前于该推板的上边缘,所述多层推板在同一推料方向上的各推板由下至上依次错后;通常,对于单向的平推装置,只设有针对一个推料方向的长条状推板,而对于双向的平推装置,则需要设置针对两个推料方向的长条状推板,通常的设置方式:最下层的长条状推板为一个,该长条状推板的下部分叉形成分别朝向两个方向的两个下边缘,其他层的长条状推板则设置两个,每个对应于一个推料方向,当然,位于最下层的长条状推板也可以依此方式设置为两个。对于下面所述的平推和翻抛破碎装置中的长条状推板也可以采用与此相同或相仿的方式设置。
[0026] 优选地,所述平推和翻抛破碎装置为:包括一层或多层竖截面呈斜直线形、折线形和弧线形的长条状的推板,所述推板的下边缘在该推板的推料方向上超前于该推板的上边缘,所述多层推板在同一推料方向上的各推板由下至上依次错后,所述部分或全部推板设有与其配套的用于翻抛或破碎的转辊,所述转辊位于相应推板的前方,转辊的侧面上分布有若干用于翻抛和/或破碎的齿条和/或板条。
[0027] 通常,所述平推装置可以为单向平推装置或双向平推装置,分别设有一个推料方向或两个推料方向,所述平推和翻抛破碎装置可以为单向平推和翻抛破碎装置或双向平推和翻抛破碎装置,分别设有一个推料方向或两个推料方向。
[0028] 所述各层托料板之间的层间距可以相等,也可以下面的层间距小于上面的层间距。
[0029] 所述各托料板上可以分别设有用于向位于该托料板上的料堆供风的通风管,通常,同一层的所述各托料板上的通风管通过一主风管与同一鼓风机相连或者所述各托料板上的通风管各自连接不同的鼓风机,或者相邻的两个或更多个托料板上的通风管公用一个风机。
[0030] 所述相邻各层托料板之间以及最上层托料板的上方可以分别设有一个或多个用于从所述料堆上方抽吸气体的引风管,所述引风管连接同一主引风管道或者分别连接不同的引风机。
[0031] 每层的一个或者几个所述条堆堆体内设有用于进行氧气、温度检测的传感器,所述各传感器设有数据传输线路,所述数据传输线路连接控制装置,所述控制装置设有用于控制通风和/或抽风量的控制线路,根据每层条堆堆体内空气中的氧气含量和温度的测定结果来对所述通风和抽风装置的风速/风量进行控制。由此实现各层发酵的优化,使各层均达到各自所需的工艺参数。
[0032] 本高温好氧发酵装置的顶层可以布置有多层进料皮带,上层皮带为固定式安装,中间层、下层皮带为带有导轨的双向皮带,可逆转和平移,实现物料在不同长度条堆的均匀布料,所述多层进料皮带有平移驱动装置。
[0033] 本发明的有益效果:
[0034] 由于采用了将物料分为多层,每层设置较低的堆料高度,改善了物料的透气性,分层发酵缩短了发酵时间,增加了单位面积的利用效率;由于托料板可以设计为条形,使得物料在其上形成条堆状,有利于气体和水分扩散;多层而堆高较小的设计,使得物料可以采用翻推设备实现物料在层间的移送,也可以采用托料板在较小的转矩下实现物料在层间的移送,由此降低了能耗,简化了动力设备;由于可翻转的托料板采用中心对称结构,特别是还可以设有平衡装置,进一步减小了所需的扭矩小;由于采用交错的托料板设置,上层物料可以直接落入下层的托料板,方便了层间布料过程,同时在物料跌落的过程中,可以实现物料同上升气流的混合,并可以在一定程度上自动实现物料的破碎、混合和翻料,减少了翻抛要求,改善了发酵效果;并且上升的气流可将新进的、基础温度较低的物料进行预热,加快降解速率,而上层的物料作为滤料,对因翻料产出的废气起到净化和进一步降解的作用;由于可以采用简单的平移式翻推机就可以将物料从上层推落到下层,并且还可以在平移式翻推机上设置简单的转辊实现对物料的进一步破碎和翻抛,简化了设备结构,减少了故障率,提高了倒料效果;由于顶部采用了多层进料皮带的优化布料方式,由此不仅减轻的布料的作业强度,简化了布料过程,而且还可以更好地实现了布料的均匀性。
附图说明
[0035] 图1为本发明的内部结构示意图;
[0036] 图2为与图1对应的俯视示意图;
[0037] 图3为本发明涉及的设有单向平推和翻抛破碎装置的平移式翻推机在工作状态下的结构示意图;
[0038] 图4为本发明涉及的设有双向平推装置的平移式翻推机在工作状态下的结构示意图。
具体实施方式
[0039] 一种高温好氧发酵方法,将物料在高度方向上进行多层布置,由上到下进行逐层逐级发酵,每层采用低堆料高度,所述低堆料高度以物料自压实不明显且具有透气性为准,通常可以根据不同物料的不同发酵要求,确定能够实现其透气性要求的最大高度,并以此为限。采用本方法进行发酵、堆肥有效的提高了单位空间的利用率,改善了物料的透气性,加快了发酵速度。根据物料的不同所述堆高也不尽相同,根据申请人的大量实验,对于一般物料而言,每层物料的高度应介于0.4-0.6米为佳,常规堆肥堆高在1.4-1.8米时,主发酵时间为约20-30天,当堆高降至0.6以下如同上述物料堆状并辅以优化控制时,主发酵时间可减少到3-6天以内。
[0040] 所述每层优选将物料设计为多个并列的条堆,这样保留了条堆堆肥的优点,比如物料堆体比表面积大,有利于气体和水分的扩散,相邻所述条堆之间设有用于空气、发酵产生的废气和物料层间的流通的间隙,不同层的所述间隙的尺寸可以根据需要进行设置,例如相邻层下层的间隙小于上层的间隙。所述物料向下流动,所述废气向上流动,与温度较低的新料发生热交换,相互之间进行热交换,起到一定的预热效果。
[0041] 通常,可以设置若干层托料板,将物料堆放在托料板上,形成所需的料堆。当托料板为固定式的时,同一层的多个托料板相互之间留有间隙,以通过这些间隙将物料由上层推落到下层,即使对于可翻转的托料板,通常也应设置一定的间隙,以实现气体流通并便于翻转。
[0042] 相邻层的所述间隙优选交错设置,这样在对顶层进行布料的时候,部分物料通过这层的间隙可以落入下层,在布料时,通过一次作业完成对最上面两层所述条堆的布料。
[0043] 每层可 采用可翻转的托料板自翻转的方式让物料下落,或者采用固定式的托料板配以辅助设备(推料机)将物料推入下一层,在实际操作中,可以全部采用可翻转的托料板,也可以全部采用固定式的托料板配以辅助设备工作,还可以部分层采用可翻转的托料板部分层采用固定式的托料板工作,例如在顶层和第二层采用固定式的托料板,利用辅助设备将物料推入下一层,并可以在推料过程中进行一定的翻抛和破碎,以适应发酵程度较低的物料质量和粘度大的特点,在剩下的层采用可翻转的托料板工作,以简化设备结构,降低动力消耗。[0044] 因为每层物料高度低,所述可翻转的托料板通常可以采用中心对称结构,这样不需外力帮助其锁定,托料面设计为平面。所述可翻转的托料板还设有平衡装置,托料板翻转卸料时,平衡装置的重力块或其他配重件等平移,致使托料板(含物料)的重心偏移,故翻转时,同样不需大扭矩。
[0045] 用于推料的辅助设备通常为翻推机,所述翻推机将物料翻抛、破碎并将其从所述间隙处推入下一层,由于每层物料的堆料高度低,采用翻抛机不会使物料更加密实,相反翻抛机将物料破碎后再落入下一层,减轻了每个单体物料的重量,在物料下落到下一层时,其自压实更加小,透气性反而增加。
[0046] 可以采取对上下两层同时布料的技术,顶层进料底层出料,在作业上存在较大的优化空间,所以在翻推作业时优选采取自下而上的顺序逐层进行的原则,也可以根据过程经验和参数以及不同来料特性变换作业模式。
[0047] 每层均可设置一个或多个通风装置,用于为每层的物料通风,可以在每层设置温氧传感器或其他设备配合通风装置工作,根据温氧传感器传回对每层的一个或者几个所述条堆进行氧气、温度,以及每层空气中的氧气温度含量的测定结果来对所述通风装置的风速进行控制,做到对每层的物料进行单独调节,利于发酵反应的进行。
[0048] 图1-2给出了采用上述方法的高温好氧发酵装置的实施例,该装置内水平设有多层托料板所述每层托料板I的数量为多个,相互平行设置,同层的相邻托料板之间留有间隙2,相邻层的托料板以及托料板之间的间隙交错分布。
[0049] 在顶层设有进料口以进行布料,布料后物料在多层托料板逐层进行发酵完成后,从底部出料口通过输送设备运出,考虑到物料的堆高不宜过高使得物料的透气性变差和翻推设备的空间需求,层间距根据经验值优选为1-2米。另外,考虑到物料在发酵处理过程中的减量,并且湿度和粘性下降,因此可以减小下层托料板的层高,以减小设备的体积。
[0050] 其壳体顶部设有引风口,每个托料板设有一根或多根引风管,所有的所述引风管通过主管道与所述引风口连接,管道汇集前可以分别安装阀门用于优化控制不用区域的引风。
[0051] 所述间隙还有利于废气的流通,与温度较低的新料发生热交换,起到一定的预热效果。
[0052] 卸料方式和相应的设备可以是多种多样的,例如可以采用以下其中任一一种形式:
[0053] 卸料方式1:所述各层托料板均为可以转动卸料的托料板(可翻转的托料板),所述可以转动卸料的托料板配有带动其转动的翻转传动装置,所述可以转动卸料的托料板的托料面为平面;
[0054] 卸料方式2:位于最下部的一层或多层托料板为可以转动卸料的托料板,所述可以转动卸料的托料板配有带动其转动的翻转传动装置,所述可以转动卸料的托料板的托料面为平面,其余一层或多层的托料板为固定式的托料板,所述固定式的托料板的托料面为平面,每层固定式的托料板配有一个或多个平移式翻推机,所述平移式翻推机设有平移驱动装置;
[0055] 卸料方式3:所述各层的托料板均为固定式的托料板,所述固定式的托料板的托料面为平面,每层固定式 的托料板配有一个或多个平移式翻推机,所述平移式翻推机设有平移驱动装置。
[0056] 每层根据需要可以自行判断采用翻转形式或翻推形式或其他形式让物料下落。
[0057] 所述每层可以设有一根或多根用于给物料供风的通风管,其上开有一个或多个与所述条形托料板位置相应的风嘴,每层所有所述通风管可以集中外接一个供风装置集中调节供风,或分别外连单独的供风装置单独进行调节。可以设置一些温氧传感器采集料堆中的温度/含氧量,根据温氧传感器所测得温度和氧气数据可以更好的配合供风装置进行智能风速调节。
[0058] 所述进料口和出料口可以配合传送带或输送设备将进出料实现自动化,机械化,这样在整个发酵过程中不需要人工操作,全部实现机械自动化。
[0059] 图3和图4给出了两种翻推机的实施例,其中图1所示的设有单向平推和翻抛破碎装置3的平移式翻推机,其设有上、中、下三层推板,上层的推板位于最前面,下层的推板位于最后面,各层推板均配套设有转辊,所述转辊上根据物料特性和发酵要求布满齿条和/或板条,转辊转动时通过齿条可以进行大块物料的破碎,通过板条可以进行物料的翻抛和一定的破碎,其中一种优选的设置方式是交替设有齿条和板条,其中齿条的延伸长度大于板条的延伸长度,将大块或固结在一起的物料先通过齿条进行一定的破碎,然后通过板条铲起翻抛,进过破碎和翻抛的松散物料由推板向前推,直至到达托料板之间的间隙后自动下落。
[0060] 图4给出的是一种设有双向平推装置的平移式翻推机,该翻推机只设置三层推板4,不设其中专门用于翻抛和/或破碎的装置,由于这种翻推机可以双向使用,有两个推料方向,因此其推板也是双向设置的,对于最下层的推板,其下部可以分叉呈“人”字形,有两个方向的延伸部分以替代两个推板,同时,其他推板也可以设置呈“人”字形,既便于设备的加工,又有利于提闻翻推效果。
[0061]可以设置与所述平推式翻推机配套的导轨或轨道槽,并在翻推机上设置轮子等,以利于翻推机的移动。
[0062] 通常,在设备的顶部设置自动布料装置。例如,为便于布料均匀,可以采用多层结构的传送带布料,上层皮带为固定式安装,中间层、下层皮带为带有导轨的双向皮带,可逆转和平移,实现物料在不同长度条堆的均匀布料,所述多层进料皮带有平移驱动装置。

Claims (8)

1.一种高温好氧发酵方法,其特征在于在高度方向上进行多层堆料布置,物料由上到下进行多层的堆料发酵,每层采用低堆料高度,所述低堆料高度以料堆自压实不明显且具有透气性为准,所述每层物料设计为多个并列的条堆,相邻所述条堆之间设有用于物料在层间转移时穿过的间隙,从外部通入的空气和发酵产生的废气向上流动,与料堆和/或下移过程中的物料进行热交换以加热低温物料,上层的物料作为滤料,对因翻料产出的废气起到净化和进一步降解的作用,相邻层的所述间隙交错设置,在布料时,通过一次作业完成对最上面一层或两层所述条堆的布料。
2.如权利要求1所述的高温好氧发酵方法,其特征在于对用于堆料的长条形托料板,托料板可沿轴向翻转或不翻转,可翻转的托料板通过翻转完成物料的下落,固定式的托料板可通过翻堆机使物料从托料板与托料板之间的间隙处落至下一层托料板上。
3.如权利要求2所述的高温好氧发酵方法,其特征在于所述托料板的托料面均为平面,所述可翻转的托料板采用中心对称结构,设有或不设有用于在其翻转时形成托料板重心偏移的平衡装 置,所述翻推机在不采用托料板翻转的情况下将物料从所述托料板之间的间隙处推落以实现物料由上层向下层的移送,所述翻推机对被移送物料进行或不进行翻抛和/或破碎。
4.一种采用权利要求1-3中任一权利要求所述方法的高温好氧发酵装置,其特征在于设有上下分布的多层托料板,所述每层托料板的数量为多个,相互平行设置,同层的相邻托料板之间留有用于物料在层间转移时穿过的间隙,相邻层的托料板以及托料板之间的间隙交错分布,外部通入的空气和发酵产生的废气向上流动,与料堆和/或下移过程中的物料进行热交换以加热低温物料,上层的物料作为滤料,对因翻料产出的废气起到净化和进一步降解的作用,在布料时,通过一次作业完成对最上面一层或两层所述条堆的布料。
5.如权利要求4所述的高温好氧发酵装置,其特征在于采用下列任意一种卸料方式: 卸料方式1:所述各层托料板均为可以转动卸料的托料板,所述可以转动卸料的托料板配有带动其转动的翻转传动装置,所述可以转动卸料的托料板的托料面为平面; 卸料方式2:位于最下部的一层或多层托料板为可以转动卸料的托料板,所述可以转动卸料的托料板配有带动其转动的翻转传动装置,所述可以转动卸料的托料板的托料面为平面,其余一层或多层的托料板为固定式的托料板,所述固定式的托料板的托料面为平面,每层固定式的托料板配有一个或多个平移式翻推机,所述平移式翻推机设有平移驱动装置; 卸料方式3:所述各层的托料板均为固定式的托料板,所述固定式的托料板的托料面为平面,每层固定式的托料板配有一个或多个平移式翻推机,所述平移式翻推机设有平移驱动装置。
6.如权利要求5所述的高温好氧发酵装置,其特征在于所述平移式翻推机设有平推装置或者设有平推和翻抛破碎装置,所述平推装置为:包括一层或多层竖截面呈斜直线形、折线形和弧线形的长条状推板,所述推板的下边缘在该推板的推料方向上超前于该推板的上边缘,所述多层推板在同一推料方向上的各推板由下至上依次错后;所述平推和翻抛破碎装置为:包括一层或多层竖截面呈斜直线形、折线形和弧线形的长条状的推板,所述推板的下边缘在该推板的推料方向上超前于该推板的上边缘,所述多层推板在同一推料方向上的各推板由下至上依次错后,所述部分或全部推板设有与其配套的用于翻抛或破碎的转辊,所述转辊位于相应推板的前方,转辊的侧面上分布有若干用于翻抛和/或破碎的齿条和/或板条,所述平推装置为单向平推装置或双向平推装置,分别设有一个推料方向或两个推料方向,所述平推和翻抛破碎装置为单向平推和翻抛破碎装置或双向平推和翻抛破碎装置,分别设有一个推料方向或两个推料方向。
7.如权利要求5或6所述的高温好氧发酵装置,其特征在于所述各层托料板之间的层间距相等或者下面的层间距小于上面的层间距,所述各托料板上分别设有用于向位于该托料板上的料堆供风的通风管,同一层的所述各托料板上的通风管通过一主风管与同一鼓风机相连或者所述各托料板上的通风管各自连接不同的鼓风机,或者相邻的两个或更多个托料板上的通风管公用一个风机,所述相邻各层托料板之间以及最上层托料板的上方分别设有一个或多个用于从所述料堆上方抽吸气体的引风管,所述引风管连接同一主引风管道或者分别连接不同的引风机,每层的一个或者几个所述条堆堆体内设有用于进行氧气、温度检测的传感器,所述各传感器设有数据传输线路,所述数据传输线路连接控制装置,所述控制装置设有用于控制通风和/或抽风量的控制线路,根据每层条堆堆体内空气中的氧气含量和温度的测定结果来对所述通风和抽风装置的风速/风量进行控制。
8.如权利要求7所述的高温好氧发酵装置,其特征在于顶层布置有多层进料皮带,上层皮带为固定式安装,中间层、下层皮带为带有导轨的双向皮带,可逆转和平移,实现物料在不同长度条堆的均匀布料`,所述多层进料皮带有平移驱动装置。
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