CN102443537B - 有机废弃物好氧发酵装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有机废弃物好氧发酵装置及方法。属废弃物处理领域。该装置包括：滚筒、前、后密封罩、滚圈式支撑装置、驱动装置、传动部件和进料装置，还包括尾气回用管道、凝水器、风机、加热器和穿孔布气管；所述尾气回用管道一端经滚筒的后密封罩与滚筒内连通，尾气回用管道另一端依次经凝水器、风机、加热器与穿孔布气管连接，穿孔布气管穿过滚筒的前密封罩伸入至所述滚筒内。该装置由于还设置由尾气回用管道、凝水器、风机、加热器和穿孔布气管构成的尾气回用通道，可以将尾气回用至滚筒中，减少臭气排放，并保证滚筒内的物料发酵环境，缩短发酵周期，可实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

Description

有机废弃物好氧发酵装置及方法

技术领域

本发明涉及城市有机废弃物处理领域，尤其是涉及一种对城市污水处理厂脱水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾等城市有机废弃物进行处理的有机废弃物好氧发酵处理装置及方法。

背景技术

随着我国经济和城市化进程的加快，城市产生了大量的城市有机废弃物，如城市污水处理厂脱水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾、园林垃圾等，已经造成了“垃圾围城”、“污泥乱倒”等现象。据不完全统计，仅2010年就产生了10000万吨生活垃圾(其中6000万吨餐厨垃圾)、3000万吨脱水污泥。这些污染物中有机物含量高，含有寄生虫卵、病原微生物、重金属等，如得不到妥善处理会造成严重的环境污染及公共卫生事故等。而另一方面，由于这些城市污染物中含有大量的有机物、营养元素，如不善加利用会破坏地球物质循环系统，又造成资源浪费等。

目前，我国常用的城市有机废弃物处理处置技术有填埋、好氧发酵、厌氧消化、焚烧等。其中，好氧发酵技术可以充分利用有机废弃物中有机物成分含量高并且含有大量N、P等营养元素和部分植物生长所必需的微量元素，在无害化、减量化、稳定化前提下，突出资源化特点，而且具有技术门槛和经济门槛较低、适用范围广阔等特点，越来越受到人们的关注，尤其是在经济发达国家得到了广泛的应用。好氧发酵技术的核心装置是发酵装置，根据形状可以分为：立式多段发酵槽、筒仓式发酵槽、卧式敞口发酵槽和卧式旋转发酵滚筒。而立式多段发酵槽虽处理量大、占地较小，但物料混合不均匀、设备投资高；筒仓式发酵槽由于物料层高加大，易发生压实现象，产生部分厌氧状态及发出恶臭；卧式敞口发酵槽虽设备价格低、易于操作，但臭气控制较差。只有卧式旋转发酵滚筒具有可操作性较强、能耗较低、发酵条件易于控制、臭气排放较少等优点，但现有结构的卧式旋转发酵滚筒由于尾气直接向外部排放，存在废气处理及综合利用能力较差、滚筒内物料温度极易受外界环境温度影响，导致发酵周期较长，以及筒体前端进料难、控制条件及反馈不畅等问题。

发明内容

本发明实施方式提供一种有机废弃物好氧发酵处理装置及方法，可解决现有结构的卧式旋转发酵滚筒尾气直接向外部排放，存在废气处理及综合利用能力较差、滚筒内物料温度极易受外界环境温度影响，导致发酵周期较长的问题；可减小尾气排放对环境的污染，并且可大大缩短好氧发酵周期，实现有机废弃物无害化及资源化处理。

解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明实施方式提供一种有机废弃物好氧发酵装置，该装置包括：

滚筒、滚圈式支撑装置、驱动装置、传动部件、进料装置、尾气回用管道、凝水器、风机、加热器和穿孔布气管；其中，

所述滚筒设置在滚圈式支撑装置上，能在所述滚圈式支撑装置上作回转运动，驱动装置经传动部件与所述滚筒连接，驱动所述滚筒回转；所述滚筒前、后端分别设有密封滚筒开口的前、后密封罩，前密封罩上设有进料装置；

所述尾气回用管道一端经滚筒后端的后密封罩与滚筒内连通，尾气回用管道另一端依次经凝水器、风机、加热器与穿孔布气管连接，穿孔布气管穿过滚筒前端的前密封罩伸入至所述滚筒内。

本发明实施方式提供一种有机废弃物好氧发酵方法，该方法包括：

采用上述的有机废弃物好氧发酵装置；

将与发酵辅料或部分发酵产品充分混合后的有机废弃物，加入到滚筒前端内进行发酵；

滚筒回转发酵过程中，利用尾气回用管道将滚筒内产生的尾气经凝水器、风机和加热器处理后，经穿孔布气管回送至滚筒前端内，调节滚筒内对有机废弃物的发酵条件，使有机废弃物在好氧发酵条件下，完成发酵处理。

通过上述技术方案可以看出，通过在有机废弃物好氧发酵装置的滚筒的后端与前端之间设置由尾气回用管道、凝水器、风机、空气加热器和穿孔布气管形成的回用尾气的通道，从而使滚筒内发酵物料产生的尾气不会直接向外排入，避免污染环境。并且，尾气回用至滚筒前端内，使滚筒内可形成较高温度的好氧环境，使得该装置可以大大缩短对有机废弃物的发酵周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例种有机废弃物好氧发酵装置的结构示意图；

图1中各标号对应的部件名称为：1-滚筒；2-驱动装置；3-凝水器；4-空气调节阀；5-风机；6-加热器；7-穿孔布气管；8-尾气回用管道；9-进料装置；10-前密封罩；11-滚圈式支撑装置；12-传动部件；13-后密封罩；14-导流板；15-抄板；16-温度仪；17-氧气检测仪。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种有机废弃物好氧发酵装置，该装置如图1所示，包括滚筒1、滚圈式支撑装置11、驱动装置2、传动部件12、进料装置9、尾气回用管道8、凝水器3、风机5、加热器6和穿孔布气管7；

其中，滚筒1设置在滚圈式支撑装置11上，能在滚圈式支撑装置11上作回转运动，驱动装置2(可采用电动机)经传动部件12(可采用驱动齿轮)与滚筒1连接，驱动滚筒1在滚圈式支撑装置11上回转；滚筒1前、后端分别设有密封滚筒1开口的前、后密封罩10、13，前密封罩10上设有进料装置9，尾气回用管道8一端经滚筒后端的后密封罩13与滚筒1内连通(可通过滚筒1后端设置在后密封罩13上的尾气排气口)，尾气回用管道8另一端依次经凝水器3、风机5、加热器6(可采用空气加热器)与穿孔布气管7连接，穿孔布气管7穿过滚筒前端的前密封罩10伸入至滚筒1内。这样，该装置中由尾气回用管道8与凝水器3、风机5、加热器6和穿孔布气管7构成的对滚筒1后端排出的尾气进行回用的通道，可有效减少了尾气的处理量，并用回用并处理后尾气提升了滚筒内有机废弃物发酵的条件(温度、氧含量等)，大大缩短对有机废弃物的发酵周期，一般可缩短至3～5天。并且其操作与条件便于控制，可实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

上述好氧发酵装置还可以在滚筒1上设置温度仪16和氧气检测仪17，可设置在滚筒1外壁上，它们的检测端分别与滚筒1内连通，测试滚筒1内的温度及氧含量。

进一步，在好氧发酵装置上还可以设置空气调节阀4，设置在凝水器3与风机5之间的尾气回用管道8上，用以调节风机5加入到尾气回用管道中的空气，如可以根据氧气检测仪17的反馈来调节空气或滚筒内经凝水器处理后的尾气的比例。

上述好氧发酵装置还可以设置控制装置(图中未示出)，控制装置的信号输入端分别与温度仪和氧气检测仪的信号输出端连接，控制装置的控制端分别与凝水器、风机和加热器连接，控制装置可以根据温度仪和氧气检测仪输出的信号，控制凝水器、风机和加热器的工作状态。

所述的控制装置的控制端还可与设置在凝水器与风机之间的尾气回用管道上的空气调节阀连接，以根据温度仪和氧气检测仪输出的信号，控制该空气调节阀的工作状态。

上述控制装置可采用PLC、单片机等电路构成，能实现上述控制并方便操作即可。通过控制装置与温度仪和氧气检测仪配合，根据滚筒内物料的发酵状态，自动控制凝水器、空气调节阀、风机和加热器等部件的工作状态，将滚筒内发酵物料时产生的尾气，经尾气回用管道、凝水器、空气调节阀、风机、加热器和穿孔布气管等部件处理后，实现在自动控制方式进行回用，既减少了尾气排放，又以自动控制方式保证了滚筒内对物料的好氧发酵环境。

上述好氧发酵装置中的滚筒可采用内径是异径的外旋转式滚筒，滚筒前端的内径大于后端筒体的内径，可设置滚筒前端按总长度1/5～1/7部分筒体的内径是后面剩余部分的筒体(即按滚筒筒体总长度4/5～6/7长度筒体的部分)的内径的1.25～1.5倍；滚筒由于前端内径加大，从而可以保证进入物料的顺畅，避免内径一致的发酵装置物料易阻塞的问题。

上述好氧发酵装置的滚筒的筒体上设有保温层，滚筒内壁设有导流板和与导流板连接的螺旋布置的抄板，便于滚筒内的保温，以及便物料从滚筒前端向后端运行顺畅。

上述好氧发酵装置中设置的穿孔布气管的前密封罩，为固定状态，不随滚筒旋转(如可设置在支撑装置上)，这样可避免穿孔布气管受滚筒旋转影响，穿孔布气管固定于前密封罩上且埋于滚筒内的物料中，穿孔布气管上可设置多个通孔，多个通孔可等距分布在穿孔布气管管体上，且通孔的孔眼在管壁上呈45°角(即在穿孔布气管水平设置时，孔眼与铅垂线呈45°角)。

利用上述有机废弃物好氧发酵装置，对机废弃物好氧进行发酵的方法具体包括以下步骤：

将与发酵辅料或部分发酵物料充分混合后的有机废弃物，通过滚筒前端的进料装置进入滚筒内的前端内；滚筒回转发酵过程中，利用尾气回用管道将滚筒内产生的尾气经凝水器、风机和加热器处理后，经穿孔布气管回送至滚筒前端内，调节滚筒内对有机废弃物的发酵条件，使有机废弃物在好氧发酵条件下，完成发酵处理。

尾气的具体回用过程为：利用风机5将空气或滚筒内经凝水器3处理后的尾气按需通过尾气回用管道8和穿孔布气管7被送入滚筒1(异径外旋转式滚筒)前端，同时加热器6(可用空气加热器)根据温度仪16反馈对气体进行加热，即可使滚筒内形成较高温度的好氧环境。在此条件下，有机废弃物在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵，于5～7天内完成高温发酵。

该装置实现有机废弃物的无害化、稳定化处理。同时，由于对发酵过程中的尾气进行处理后回收利用，大大减少了发酵处理有机废弃物时臭气的外排量，避免了二次污染；利用回收尾气中的热量，促进发酵进程及缩短发酵时间，并且在尾气回用管道上设置空气加热器，可以快速提高滚筒1前端物料的温度，达到快速升温的效果，且为该装置冬季运行提供了保障。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种有机废弃物好氧发酵装置，可对城市生活污水处理厂产生的脱水污泥进行处理，使处理后的污泥满足稳定化要求。

如图1所示，该系统包括：滚筒1(采用异径外旋转式滚筒)、凝水器3、空气调节阀4、风机5、加热器6(采用空气加热器)、穿孔布气管7、尾气回用管道8、温度仪16和氧气检测仪17；

其中，异径外旋转式滚筒1尾部排气口通过尾气回用管道8依次与凝水器3、空气调节阀4、风机5、空气加热器6、穿孔布气管7连接；

温度仪16和氧气检测仪17安装于滚筒1外壁上；

穿孔布气管7固定于滚筒1前端非旋转的前密封罩10上；

上述装置滚筒1是前后同轴不同径的外旋转式干燥器(即异径外旋转式滚筒)，其按筒体总长度前部1/5部分的内径是后部剩余部分内径(后部按长度4/5部分的筒体)的1.5倍，异径外旋转式滚筒整体进行保温处理，保温层厚度不小于100mm，异径外旋转式滚筒内壁设置了导流板14和螺旋布置的抄板15。

风机5将空气或滚筒内经凝水器3处理后的尾气通过尾气回用管道8和穿孔布气管7送入滚筒1前端，对物料进行充氧及加热；

空气调节阀4可以根据氧气检测仪17的反馈来调节经风机进入的空气或滚筒1内经凝水器3处理后的尾气的比例；

空气加热器6根据温度仪16反馈对气体进行加热，近而控制滚筒1前端物料的温度，来保证物料于滚筒1内快速发酵；

穿孔布气管7固定于滚筒1前端的非旋转前密封罩10上，且埋于物料中；穿孔布气管7上设置有等距小孔，孔径为1.5mm，且孔眼与铅垂线呈45°；

利用上述的发酵装置对污泥进行好氧发酵时，将与发酵辅料或部分发酵物料充分混合后的污泥，通过作为滚筒1的异径外旋转式滚筒的进料装置9进入异径外旋转式滚筒内径较大的前端；接着利用风机5将空气或滚筒1内经凝水器3处理后的尾气按需求通过尾气回用管道8和穿孔布气管7送入异径外旋转式滚筒前端，同时空气加热器6根据温度仪16反馈当环境温度低于0℃时对气体进行加热(正常情况下可利用微生物的自身发热能力进行发酵)，即可于滚筒1前端形成较高温度(40～50℃)的好氧环境；在此条件下，污泥在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵(55～65℃)，于3～5天内完成高温发酵，实现污泥的无害化、稳定化处理。同时，该装置由于对滚筒内发酵过程中的尾气进行处理后回收利用，大大减少了臭气的产生量，避免了二次污染；该装置中由于设置空气加热器6，可以快速提高异径外旋转式滚筒前端物料的温度，达到了快速升温的效果，且为设备冬季运行提供了保障。

经过上述系统处理后污泥的性状如下：含水率45～60％；有机物降含量＞200g/kg干污泥，蠕虫卵死亡率＞95％，粪大肠菌群菌值＞0.01，出料粒径平均＜3mm，满足《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GB/T 24600-2009)、《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》(GB/T 23486-2009)的相关要求。

该装置可以大大缩短对有机废弃物的发酵周期至3～5天，确保了物料投加及推进畅通，易于操作与条件控制，减少了尾气的处理量，可实现对污泥的无害化及资源化处理。

实施例二

本实施例提供一种有机废弃物好氧发酵装置，可对城市生活垃圾进行处理，使处理后的产品满足稳定化要求。

该系统结构与图1基本一致，不同的是该装置采用异径外旋转式滚筒的滚筒1前部1/7部分的内径是后部6/7部分直径的1.25倍，异径外旋转式滚筒1整体进行保温处理，保温层厚度不小于100mm。

利用上述好氧发酵装置对城市生活垃圾进行发酵处理，将与发酵辅料或部分发酵物料充分混合后的城市生活垃圾，通过异径外旋转式滚筒的进料装置9进入异径外旋转式滚筒内径较大的前端；接着利用风机5将空气或异径外旋转式滚筒内经凝水器3处理后的尾气按需求通过尾气回用管道8和穿孔布气管7被送入异径外旋转式滚筒前端，同时空气加热器6根据温度仪16反馈对气体进行加热，即可于异径外旋转式滚筒前端形成较高温度(40～50℃)的好氧环境。在此条件下，垃圾在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵(50～60℃)，于5～7天内完成高温发酵，实现垃圾的无害化、稳定化处理。同时，系统利用对发酵过程中的尾气进行处理后回收利用，大大减少了臭气的产生量，避免了二次污染；该装置还增加空气加热器6以快速提高异径外旋转式滚筒1前端物料的温度，达到了快速升温的效果，且为该装置冬季运行提供了保障。

经过上述系统处理后城市生活垃圾的性状如下：含水率45～60％；有机物降含量＞200g/kg干污泥，蠕虫卵死亡率＞95％，粪大肠菌群菌值＞0.01，满足《城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程》的相关要求。

该发酵装置可以大大缩短对城市生活垃圾的发酵周期至3～5天，确保了城市生活垃圾的投加及推进畅通，易于操作与条件控制，减少了尾气的处理量，最终实现了生活垃圾的无害化及资源化。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，该装置包括：

滚筒、滚圈式支撑装置、驱动装置、传动部件、进料装置、尾气回用管道、凝水器、风机、加热器和穿孔布气管；其中，

所述滚筒设置在滚圈式支撑装置上，能在所述滚圈式支撑装置上作回转运动，驱动装置经传动部件与所述滚筒连接，驱动所述滚筒回转；所述滚筒前、后端分别设有密封滚筒开口的前、后密封罩，前密封罩上设有进料装置；

所述尾气回用管道一端经滚筒后端的后密封罩与滚筒内连通，尾气回用管道另一端依次经凝水器、风机、加热器与穿孔布气管连接，穿孔布气管穿过滚筒前端的前密封罩伸入至所述滚筒内。

2.如权利要求1所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，还包括：设置在所述滚筒上的温度仪和氧气检测仪，分别与所述滚筒内连通。

3.如权利要求1或2所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，还包括：空气调节阀，设置在凝水器与风机之间的尾气回用管道上。

4.如权利要求3所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，还包括：控制装置，分别与所述温度仪和氧气检测仪的信号输出端连接，控制端分别与所述凝水器、风机和加热器连接，以根据温度仪和氧气检测仪输出的信号，控制凝水器、风机和加热器的工作状态。

5.如权利要求4所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述控制装置的控制端与设置在凝水器与风机之间的尾气回用管道上的空气调节阀连接，以根据温度仪和氧气检测仪输出的信号，控制该空气调节阀的工作状态。

6.如权利要求1或2所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述滚筒为内径是异径的外旋转式滚筒，滚筒前端的内径大于后端筒体的内径。

7.如权利要求6所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述滚筒前端按总长度1/5～1/7部分筒体的内径是后面剩余部分的筒体的内径的1.25～1.5倍；滚筒的筒体上设置有保温层，滚筒内壁设有导流板和与导流板连接的螺旋布置的抄板。

8.如权利要求1所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述穿孔布气管上设有多个通孔，且通孔的孔眼在管壁上呈45°角。

9.如权利要求8所述的有机废弃物好氧发酵装置，其特征在于，所述多个通孔等距分布在穿孔布气管上。

10.一种有机废弃物好氧发酵方法，其特征在于，该方法包括：

采用上述权利要求1～9任一项所述的有机废弃物好氧发酵装置；

将与发酵辅料或部分发酵产品充分混合后的有机废弃物，加入到滚筒前端内进行发酵；

滚筒回转发酵过程中，利用尾气回用管道将滚筒内产生的尾气经凝水器、风机和加热器处理后，经穿孔布气管回送至滚筒前端内，调节滚筒内对有机废弃物的发酵条件，使有机废弃物在好氧发酵条件下，完成发酵处理。

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