CN102557764A - 一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法 - Google Patents

Abstract

一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法，属于生活垃圾处理领域。对进排风进行在线调节气体流量和频次，并对进风空气进行除湿加热，管道上设置监测仪表实时监测空气温、湿度，压力等参数；干化产生的臭气集中收集统一处理；通过PLC工控机上位组态界面设定和调整翻堆频率，加速物料的干化；定期采集不同层次、不同深度物料的温度、水分数据，定期监测渗滤液产生量及成分；采用自动控制和手动控制两种控制方式，通过上位组态控制和监控设备仪表的运行。本发明不受天气气候的影响，反应周期短，渗滤液产生量少，生物稳定性好，能耗及成本低，环境污染得到有效控制，能够在线调节工艺参数，实时监测，安全可靠。

Description

一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法，用来实现城市生活垃圾水分减量和生物稳定的装置，属于生活垃圾处理领域。

背景技术

我国生活垃圾含水率较高，这与居民生活习惯、地域、人口组成等都有密切的关系，高含水率垃圾若不进行前处理将水分降下来，则对后续填埋、焚烧处理等有很大的负面影响，因此降低生活垃圾含水率是提高分选性能及可资源利用的关键。

现有的技术中，城市生活垃圾的稳定多采用好氧堆肥工艺，此技术可以实现垃圾中水分的降低，但主要目的是以有机物稳定与腐熟为主，且堆肥周期较长，一般多为20d～30d。

此外，热干化处理脱水效果较好，能将含水率降至10％以下，处理周期短，最短的为1～2h即可完成；但是该技术的劣势在于需要提供外在蒸汽热源，投资大，能耗高，且存在爆炸的隐患，最终产物生物质量差，在生活垃圾处理领域应用受到限制。

近年来从国外引进了一种“生物干化”处理技术，充分利用微生物好氧发酵产热来蒸发水分，除了强制通风所需的电耗外，不用外加热源。理论上是一种经济节能的干化技术。但是该技术在国内主要应用于污泥处理领域，生活垃圾处理领域至今只有同济大学进行了初步的小型实验室研究，中型和大型工程项目还未有研究。

生活垃圾生物干化过程受到微生物好氧发酵和强制通风两个因素的共同影响，主要是和温度、湿度及通风量有着密切关系；在垃圾生物处理装置中涉及对温度、水分、氧含量等参数研究的较少。

韩竞耀等人研究了通风量和翻堆次数对生活垃圾生物干化效果的影响，研究结论表明，好氧生物干化可有效降低生活垃圾含水率，且不产生渗滤液；通风量对好氧生物干化有双向性影响，通风量增大，导致干化温度降低，不利于水分蒸发，但可以提高对水蒸气携带容量；翻堆使垃圾空间分布和物料层气流分布均匀，改善其干化效果，但该研究只处于实验室阶段。

中国专利(CN2253347Y、CN101200386A、CN 101372427A等)都已经开发不同类型的生活垃圾好氧堆肥装置，这些专利共同点在于只针对解决堆肥过程中的某一个因素，如通风供氧或翻堆或传感器等。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种生物干化反应器及垃圾生物干化方法，既解决了好氧堆肥过程堆肥周期长，渗滤液产生量大；热干化处理中热源投资大、能耗高的缺点；又吸取现有生物干化的优点，在生活垃圾领域集成一种新型生物干化处理装置，能够实时监测通风系统及堆体内部环境，在线调整通风流量频次及翻堆次数，设备的启停、运行均采用PLC自动控制，通过上位组态实现控制参数的预设和调整。

本发明提供的生活垃圾生物干化反应器，包括上箱体、下箱体，上箱体分为自控室和翻堆室，下箱体分为通风室和生物干化室；

上箱体和下箱体两个箱体拼接倒扣在一起；

所述生物干化室内设置有干化箱，

所述通风室内设置有与所述生物干化室连通的送风装置和排风装置，所述送风装置包括送风机、除湿器和加热器，

所述翻堆室位于所述生物干化室上方，所述翻堆室安装立式螺旋翻堆机、行走轨道和关联的控制电缆。

以下为可以采用的具体设置方式。

所述送风装置按照以下方式设置：送风机连接通风管道，通风管道的一端连接第一电动调节阀；第一电动调节阀通过管道连接除湿器，除湿器通过管道连接加热器；加热器的另一端连接的管道上连接有第一流量计、第一温湿度传感器和压力传感器；加热器的另一端连接的管道通向生物干化室。

所述排风装置包括排风机、第二温湿度传感器、第二流量计及第二电动调节阀，生物干化室的排风管道上连接第二温湿度传感器、第二流量计及第二电动调节阀；第二电动调节阀的另一端通过风道管与排风机连接。

所述行走轨道为两维行走机构，供翻堆机在横向和纵向方向移动。

干化箱内部设有通风廊道，在通风廊道上开有一定数量的风孔。

在干化箱和下箱体的箱壁上开孔安装了水分、温度传感器，在干化箱底部设置了渗滤液收集口。

该生物干化反应器内部装有保温材料。

本发明提供的垃圾生物干化方法含有以下步骤：

将两个箱体倒扣拼装在一起，为垃圾生物干化提供密闭空间，箱体兼具进出料功能，内部设有通风除湿加热、翻堆、监测、除臭系统；

对进排风进行在线调节气体流量和频次，并对进风空气进行除湿加热，管道上设置监测仪表实时监测空气温、湿度及压力等参数；空气经过快速接头连接的软管进入生物干化箱干化垃圾；干化产生的臭气集中收集进行统一处理；

通过PLC工控机上位组态界面设定和调整翻堆频率，加速物料的干化；

定期采集不同层次、不同深度物料的温度、水分数据，定期监测渗滤液产生量及成分；

上述反应器运行采用自动控制和手动控制两种控制方法，通过上位组态控制和监控设备仪表的运行。

作为一种较佳实施方式，包括以下步骤：

将空气经过送风机鼓入通风管道，途经除湿器对空气进行除湿，将空气中的水分降低，同时可以降低进风携带的水分对后续堆体生物干化的影响；

除湿后的气体经过加热器对空气进行加热，一方面可再次降低空气中水分的含量，另外空气被加热到一定温度，可为堆体生物干化提供能量，加快堆体内水分的蒸发；通风系统须保证生物干化室呈微负压，以便排风机能顺利将恶臭气体抽出进行统一处理；

通过控制电动调节阀的开度，在线实现通风流量的调整；温湿度传感器和压力传感器实时监测显示空气的温湿度及压力值；根据仪表的显示可反馈到PLC控制柜，远程控制相关设备的运行；

根据工艺需求调整风机的启停以及运行时间，目的是加快生物降解速率，提高生物干化水分减量效果；

采集垃圾堆体内部不同层次、不同深度、不同阶段生物干化的数据，在线收集渗滤液并对其产生量及成分进行定期检测。

作为另一种较佳实施方式，包括以下步骤：

将物料提升起一定高度，保证物料恢复孔隙度，增大微生物与有机质的接触表面积，提高降解速率；将物料翻堆改善通风气流的分布，提高通风对物料层内水蒸气携带的效率；

将相关检测参数反馈到PLC控制系统中，完成对生活垃圾生物干化过程的控制功能，同时通过上位机组态界面可监控各个设备的运行情况；

控制的小部分进风排放到自控室，起到正压防腐的功能。

本发明的有益效果是：该反应器能很好实现物料干化，不受天气气候的影响，水分减量明显，反应周期短，渗滤液产生量少，生物稳定性好，能耗及成本低，环境污染得到有效控制，电气自动化控制水平高，能够在线调节工艺参数，实时监测，安全可靠，易维护，此装置可以在大型工程项目中推广使用。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为本发明箱体外部示意图；

图2为本发明箱体内部示意图。

下面结合附图和实施例对本技术方案做进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

参照图1和图2，对本发明的实施例进行说明。该反应器包括上箱体1、下箱体2，上箱体1分为自控室3和翻堆室4，下箱体2分为通风室5和生物干化室6。

反应器由上箱体1和下箱体2两个箱体拼接倒扣在一起，可控制干化产生的气体不外逸，将恶臭气体有序的收集后进行集中处理；也可作为垃圾生物干化翻堆机构的支撑，在无人值守前提下可保证设备的安全运行，同时避免外部环境条件变化对垃圾干化过程的影响。

生物干化室6主要为干化箱18提供完成周期性生物干化的场所。通过装载机或者其他输送装置将物料装到干化箱18后，由配套的小车将其箱子移到生物干化室6内进行干化。

通风室5主要包括送风机7、电动调节阀8、除湿器9、加热器10、第一流量计11、第一温湿度传感器12、压力传感器13、排风机17及风管。

送风机7连接通风管道，通风管道的一端连接第一电动调节阀8；第一电动调节阀8通过管道连接除湿器9，除湿器9通过管道连接加热器10；加热器10的另一端连接的管道上连接有第一流量计11、第一温湿度传感器12和压力传感器13；加热器10的另一端连接的管道通向生物干化室6；

生物干化室6的排风管道上连接第二温湿度传感器14、第二流量计15及第二电动调节阀16；第二电动调节阀16的另一端通过风道管与排风机17连接；

大气中的空气经过送风机7鼓入通风管道，途经除湿器9对空气进行除湿，将空气中的水分降低，同时可以降低进风携带的水分对后续堆体生物干化的影响；除湿后的气体经过加热器10对空气进行加热，一方面可再次降低空气中水分的含量，另外空气被加热到一定温度，可为堆体生物干化提供能量，加快堆体内水分的蒸发；通风系统须保证生物干化室6呈微负压，以便排风机17能顺利将恶臭气体抽出进行统一处理。

在送风管道中设置第一电动调节阀8、第一流量计11、第一温湿度传感器12和压力传感器13。通过控制第一电动调节阀8的开度，在线实现流量的调整；第一温湿度传感器12和压力传感器13实时监测显示空气的温湿度及压力值；根据仪表的显示可反馈到PLC控制柜23，远程控制相关设备的运行。根据工艺需求调整风机的启停以及运行时间，目的是加快生物降解速率，提高生物干化水分减量效果。

干化箱18内部设有通风廊道20，在通风廊道20上开有一定数量的风孔，来自通风室5的空气通过风孔吹向垃圾堆体实现供氧及冷却的目的；为了采集垃圾堆体内部不同层次、不同深度、不同阶段生物干化的数据，在干化箱18和下箱体2的箱壁上开孔安装了水分、温度传感器21，方便安装和拆卸。在干化箱18底部设置了渗滤液收集口22，可实现在线收集并对其产生量及成分进行定期检测。

翻堆室4主要包括立式螺旋翻堆机19、行走轨道和关联的控制电缆。利用立式螺旋翻堆机19的旋转，螺带将物料提升起一定高度，可保证物料恢复孔隙度，增大微生物与有机质的接触表面积，提高降解速率；翻堆还可以改善通风气流的分布，提高通风对物料层内水蒸气携带的效率。在翻堆室4的上方设置两维行走机构，以实现翻堆机19在横向和纵向方向上的移动，轨道两侧有限位装置，这样保证翻堆能遍布箱体横断面。若生物干化周期结束，翻堆机19还可由垂直状态翻转成水平状态，不影响干化箱18的出料。翻堆机19所有的运行都是自动控制，不需要人为操作，保证了安全性。翻堆频率可通过上位组态界面设定调整。

自控室3安装了PLC控制柜23，设自动、手动两种控制方法。现场设备将相关检测参数反馈到PLC控制系统中，完成对生活垃圾生物干化过程的控制功能，同时通过上位机组态界面可监控各个设备的运行情况。

反应器内部还装有保温材料，目的是防止箱体内部温度散失，保证冬季箱内温度有利于操作人员工作及设备的正常运行；通风室5内由第一电动调节阀8控制的小部分进风可以排放到自控室3，起到正压防腐的功能。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，包括上箱体、下箱体，上箱体分为自控室和翻堆室，下箱体分为通风室和生物干化室；

上箱体和下箱体两个箱体拼接倒扣在一起；

所述生物干化室内设置有干化箱，

所述通风室内设置有与所述生物干化室连通的送风装置和排风装置，所述送风装置包括送风机、除湿器和加热器，

所述翻堆室位于所述生物干化室上方，所述翻堆室安装立式螺旋翻堆机、行走轨道和关联的控制电缆。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，所述送风装置按照以下方式设置：送风机连接通风管道，通风管道的一端连接第一电动调节阀；第一电动调节阀通过管道连接除湿器，除湿器通过管道连接加热器；加热器的另一端连接的管道上连接有第一流量计、第一温湿度传感器和压力传感器；加热器的另一端连接的管道通向生物干化室。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，所述排风装置包括排风机、第二温湿度传感器、第二流量计及第二电动调节阀，生物干化室的排风管道上连接第二温湿度传感器、第二流量计及第二电动调节阀；第二电动调节阀的另一端通过风道管与排风机连接。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，所述行走轨道为两维行走机构，供翻堆机在横向和纵向方向移动。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，干化箱内部设有通风廊道，在通风廊道上开有一定数量的风孔。

6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，在干化箱和下箱体的箱壁上开孔安装了水分、温度传感器，在干化箱底部设置了渗滤液收集口。

7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾生物干化反应器，其特征在于，该生物干化反应器内部装有保温材料。

8.一种垃圾生物干化方法，其特征在于含有以下步骤；

将两个箱体倒扣拼装在一起，为垃圾生物干化提供密闭空间，箱体兼具进出料功能，内部设有通风除湿加热、翻堆、监测、除臭系统；

对进排风进行在线调节气体流量和频次，并对进风空气进行除湿加热，管道上设置监测仪表实时监测空气温、湿度和压力；空气进入生物干化箱干化垃圾；干化产生的臭气集中收集进行统一处理；

通过PLC工控机上位组态界面设定和调整翻堆频率，加速物料的干化；

定期采集不同层次、不同深度物料的温度、水分数据，定期监测其渗滤液产生量及成分；

采用自动控制和手动控制两种控制方式，通过上位组态控制和监控设备仪表的运行。

9.根据权利要求8所述的一种垃圾生物干化方法，其特征在于含有以下步骤；

将空气经过送风机鼓入通风管道，途经除湿器对空气进行除湿，将空气中的水分降低，同时降低进风携带的水分对后续堆体生物干化的影响；

除湿后的气体经过加热器对空气进行加热，再次降低空气中水分的含量，另外空气被加热到一定温度，为堆体生物干化提供能量，加快堆体内水分的蒸发；通风系统须保证生物干化室呈微负压，排风机将恶臭气体抽出进行统一处理；

通过控制电动调节阀的开度，在线实现流量的调整；温湿度传感器和压力传感器实时监测显示空气的温湿度及压力值；根据仪表的显示反馈到PLC控制柜，远程控制相关设备的运行；

根据工艺需求调整风机的启停以及运行时间，加快生物降解速率，提高生物干化水分减量效果；

采集垃圾堆体内部不同层次、不同深度、不同阶段生物干化的数据，在线收集渗滤液并对其产生量及成分进行定期检测。

10.根据权利要求8所述的一种垃圾生物干化方法，其特征在于含有以下步骤；

将物料提升起一定高度，保证物料恢复孔隙度，增大微生物与有机质的接触表面积，提高降解速率；将物料翻堆改善通风气流的分布，提高通风对物料层内水蒸气携带的效率；

将相关检测参数反馈到PLC控制系统中，完成对生活垃圾生物干化过程的控制功能，同时通过上位机组态界面可监控各个设备的运行情况；

控制的小部分进风排放到自控室，起到正压防腐的功能。

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