CN103230921A - 一种发酵装置及其微生物发酵分解处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是在产生食物垃圾的现场直接进行处理，将食物垃圾放入特设搅拌及加热装置里，利用高速分解食物垃圾的微生物进行分解后，从不同大小的孔中分离出来的方式进行处理的一种发酵装置及其微生物发酵分解处理方法。利用微生物，将食物垃圾处理为液态的处理装置，根据微生物种类、分解温度、空气注入量以及时间的不同，分解的程度也不一样。然而，具有共同特点的是，通过放置在发酵分解槽排出口前滤网的颗粒分散后，以悬浮液状态排出。该悬浮液的成分中90％为水分，其余为动植物性油脂。固态成分为微生物、由微生物发酵后排出的酵素以及通过滤网的颗粒组成。这些颗粒可视为按一定大小切成的食物碎片。

Description

一种发酵装置及其微生物发酵分解处理方法

技术领域

本发明涉及生物科技技术领域，特别是指一种发酵装置及其微生物发酵分解处理方法。 

背景技术

一般来讲，在家庭及饭店每天产生的食物垃圾含有大量的厌氧性或好氧性微生物和水分，垃圾一旦产生，就会产生因腐败菌发酵而引起的恶臭，还会滋生其它病菌，严重影响环境及人类健康。 

而且，食物垃圾处理已经成为非常严重的社会问题，有效处理食物垃圾的各种方法层出不穷。例如，利用焚烧炉的燃烧方法、食物垃圾掩埋法、烘干机减少食物垃圾量方法、发酵机发酵以后作为肥料或饲料再利用方法等等。 

焚烧食物垃圾时，需要大量的能量和经费，还会产生有毒气体，不仅影响人类健康，还会污染环境；掩埋食物垃圾时，渗出大量的污水，不仅污染环境，还会污染地下水；干燥法排放有害废气及废水等，带来二次污染。同时消耗大量的电能，排放二氧化碳；发酵法发酵食物垃圾时，产生恶臭，排出的水中如有很多油性成分，就会污染环境，堵塞排泄管道，使用起来非常困难。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明利用微生物对食物垃圾进行发酵处理，处理过的排泄水中的油可被选择性地停留在装置内部，利用微生物、氧气和臭氧追加分解油性成分。利用除臭装置消除所排气体中的恶臭和臭氧，以便改善排出的水和气体对环境的污染，变得更加卫生。 

基于上述目的本发明提供的一种发酵装置，包括微生物发酵分解槽01、滤网排出孔02、一次集水槽10、二次集水槽20、油性成分分离阀30、空气注入管12、臭氧发生器及用于排泄液体的排泄管40；所述微生物发酵分解槽 01底部设置所述滤网排出孔02，通过所述滤网排出孔02将食物垃圾分解液过滤到其下部设置的一次集水槽10中；所述一次集水槽10与二次集水槽20并排设置，且二者之间设置所述油性成分分离阀30用于分离油性成分，所述二次集水槽20用于收集已通过油性成分分离阀30处理的食物垃圾分解液；所述一次集水槽10与二次集水槽20底部设置所述臭氧发生器，所述臭氧发生器生成的臭氧与空气一起通过所述空气注入管12从所述一次集水槽10与二次集水槽20底部注入，产生气泡，以液态或固态浮游在集水槽上部的食物垃圾分解液中的油性成分再次分解，生成酵素。 

在一些实施方式中，所述油性成分分离阀30包括设置于其内部的盖子31及设置在所述盖子31上部的第一磁铁32，与其对应的所述排泄管40的里侧设置第二磁铁33；使得当水压比所述第一磁铁32和第二磁铁33间的磁力和盖子31的重量之和小时，所述油性成分分离阀30自动关闭。 

在一些实施方式中，所述第一磁铁32和盖子31采用圆盘形状，中间穿孔，沿着中心轴35移动，而中心轴35延伸至盖子31底部，且由三个固定带36将中心轴35固定在所述油性成分分离阀30的管道内壁中央。 

在一些实施方式中，所述盖子31采用比水的比重轻的材料制作，使得其受浮力而上浮并同时受上部磁力的向下压力而保持平衡。 

本发明还公开了一种利用所述发酵装置的微生物发酵分解处理方法，包括： 

食物垃圾分解液在微生物发酵分解槽01被微生物分解后，通过滤网排出孔02流入一次集水槽10里的一次处理水中的油性成分被分离开来； 

利用只排放水的油性成分分离阀30时，随着蓄水量的增多，水压也增大，所述一次集水槽10下部排放处理水； 

一次集水槽10中水位下降，受所述第一磁铁32和第二磁铁33间的磁力作用，所述油性成分分离阀30自动关闭，控制液体流出。 

在一些实施方式中，，还包括将食物垃圾发酵分解处理水的油性成分进行二次分解的步骤，具体地： 

所述一次集水槽10，通过油性成分分离阀30后油性成分减少的分解液再次蓄积在二次集水槽20里，利用状如翻转U字形的排泄管40，停留一定时间后再排泄；停留期间，处理水中的微生物继续分解处理水中的营养成分和油脂，以此更加净化排放水的水质。 

在一些实施方式中，还包括将含有油性成分和好氧性微生物水溶液中的微生物发酵增强的步骤，具体地： 

一次集水槽10及二次集水槽20底部设置空气注入管；空气中的氧气和氮通过分离隔膜，将含氧量得到提高的气体，利用高压放电电极生成臭氧，与还未进行反应的氧气一起注入集水槽底部，帮助好氧性微生物发酵；利用臭氧分解油脂，促进微生物发酵。 

在一些实施方式中，还包括微生物发酵控制的步骤，具体地： 

对调节高压放电电极的电流量产生的臭氧量进行适当的调整，以此调节好氧性微生物的增殖速度和臭氧带来的破坏速度。 

在一些实施方式中，还包括更有效地帮助分解油脂的微生物发酵增强的步骤，具体地： 

覆盖一次集水槽10及二次集水槽20底部的空气注入管12，把用沸石做成的多孔微生物载体放进去，扩大接触面积，延长接触时间。 

在一些实施方式中，为了更加促进微生物的发酵和氧化分解，将注入的氧气和臭氧以及由此反应而生成的气体存入排气箱里后，为从微生物发酵食物垃圾的装置上部导入该气体而配置管道，然后通过排气除臭过滤器后向外排放的气体中的恶臭利用微生物发酵消除。 

本发明是收集厨房里产生的食物垃圾，在现场利用微生物进行分解的装置，对食物垃圾进行液态发酵处理，经处理后的微生物发酵液或排入下水道，或另行收集后，再利用微生物发酵液的食物垃圾进行绿色处理的装置。在产生食物垃圾的现场直接进行处理，将食物垃圾放入特设搅拌及加热装置里，利用高速分解食物垃圾的微生物进行分解后，从不同大小的孔中分离出来的方式进行处理的食物垃圾微生物发酵分解处理方法。 

利用微生物，将食物垃圾处理为液态的处理装置，根据微生物种类、分解温度、空气注入量以及时间的不同，分解的程度也不一样。然而，具有共同特点的是，通过放置在发酵分解槽排出口前滤网的颗粒分散后，以悬浮液状态排出。该悬浮液的成分中90％为水分，其余为动植物性油脂。固态成分为微生物、由微生物发酵后排出的酵素以及通过滤网的颗粒组成。这些颗粒可视为按一定大小切成的食物碎片。 

使用微生物分解食物垃圾处理机时，周围环境温度低时，出水管道有可能被堵住。这是因为零下30度以下时，具有粘性，且在零下20度时就会凝 聚成固体的动物性脂肪油脂凝固造成的。为解决这一问题，本发明将液体排出处理机体外以前，在二次发酵装置内，甄别油脂并分离后单独进行分解处理，以便防止凝固后堵塞排放管道。 

本项技术是利用微生物，针对由液态分解处理机排泄管排放的一次处理水(以下简称“一次处理水”)所含油性颗粒进行二次处理的技术。本项技术的工作原理是经过微生物处理后，通过滤网的“一次处理水”中的油脂分解后储存在一次集水槽10里。不排放蓄积在“一次集水槽”的“一次处理水”上的浮游物，排放到“二次集水槽”的水压下，被打开，又被磁力关闭的油性成分分离阀30。利用该分离阀30，除了浮游油以外，只收集悬浮液的二次集水槽(以下简称“二次集水槽”)20，以及从“二次集水槽”向外排泄的排泄管40等组成。 

利用微生物分解食物垃圾，小到一定程度的大小时，通过微生物发酵分解槽01下端的滤网排出孔02后进入一次集水槽10里。蓄积在一次集水槽里的一次处理水上会出现比重比水轻的液态油。油浮在上部，含油少的处理水水位上升时，油性成分分离阀30里的盖子31受水压而自动打开。水位下降时，安置在盖子上端的磁铁32并与之相对应的同极磁铁33作用下自动关闭。如此，从一次集水槽流出的处理水再次流入二次集水槽20里。达到一定水位时，从下面开始流入排泄管40排放。一次集水槽和二次集水槽底部连接着空气注入管12。通过该管道强力注入含有臭氧的氧气，产生气泡，好氧性微生物有助于分解油脂，并生成酵素。由此，一次处理水经过一次和二次集水槽，油脂被分解后才会被排放。因此，堵塞管道的问题得到了解决。排泄管道和环境都能保持清洁。 

附图说明

图1为本发明提供的发酵装置实施例中利用微生物食物垃圾亲环境处理装置下部设置的油性成分分解装置的侧面结构图。 

图2为本发明提供的发酵装置实施例中可以有选择地分离油性成分和处理水的排放，油性成分分离阀截面图。 

图3为本发明提供的发酵装置实施例中利用微生物进行食物垃圾亲环境处理装置的一次及二次集水槽的底部设置的曝气装置结构图。 

图纸中主要的符号说明： 

01：微生物发酵分解槽  02：滤网排出孔 

10：一次集水槽        12：空气注入管 

20：二次集水槽        30：油性成分分离阀 

31：内部盖子          32：盖子磁铁 

33：内部磁铁          34：磁铁位置调整螺丝 

35：中心轴            36：中心轴固定带 

40：排泄管 

具体实施方式

为实现上述目的，本发明的结构是由收集从食物垃圾微生物发酵分解槽01底部附带的分解槽滤网排出孔02中所排水的一次集水槽10；除了浮在上面的油，只排放下面的水，并且利用磁铁，使水在一定水压下才能通过，即，本发明研发的油性成分分离阀30；用来再次收集已经通过油性成分分离阀的处理水的二次集水槽20；向外排泄用排泄管40等组成。 

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。 

通过一次集水槽10和二次集水槽20底部的臭氧发生器生成的臭氧与空气一起注入，产生气泡，以液态或固态浮游在集水槽上部的油再次分解，生成酵素为本发明的特点。 

油性成分分离阀30内部的盖子31平时关着。随着蓄水量的增加，水压达到一定程度时自动打开。这是因为安装在盖子上部的第一磁铁32(以下简称‘盖子磁铁’)和与之相对应的排泄管里侧的第二磁铁33(以下简称‘内部磁铁’)都具有相同磁性的作用下，当水压比这两个磁力和盖子的重量之和小时，分离阀自动关闭。开关压力的大小，可调整磁铁两极间距。以松紧排泄管上部的磁铁螺丝来调整内部第二磁铁33的高低。 

沿着管道内部上下移动的盖子不是与管道垂直移动，而是稍微倾斜状态下移动时，容易被管道夹住而停止移动，出现机器故障。然而，在本发明中，通过如下设计解决了这一问题。即，磁铁和盖子采用圆盘形状，中间穿孔，沿着中心轴35移动，而中心轴延伸至盖子底部，况且由三个固定带36 将中心轴固定在管道内壁的中央。而盖子则用比水的比重轻的材料制作，受浮力而上浮，同时受上部磁力的向下压力而保持平衡。如此，在中心轴和磁力的作用下，材质又很轻的盖子受浮力与磁力的上下作用力而维持平衡，处于关闭状态。当水位上升时，浮力受水压影响变得更大，超过磁力，向上上升。盖子在力的作用下移动，盖子在管道里不会完全垂直倾斜。在本发明中，盖子本身的浮力和受水压而向管道上部移动的力量和磁铁的反作用力的作用下，盖子沿着中心轴上下移动，但不会向某一边倾斜，以免机器发生故障。 

观察以往的微生物液态分解装置就会发现，根据投放的食物垃圾的不同种类，比如猪油和牛油等，在低温下，形成固态的含有动物性脂肪的食物垃圾从其组成比例上来看也占有较大的比重。这是因为初期分解较容易，成为小颗粒，容易通过装置下端的排出口被排出机体外。在这样的速成发酵状态下，还未完全被分解的油滴，在零下20度时凝固后再次凝聚，形成含有泡沫状的块儿。没有完全分解的动物性脂肪如果向外排放的话，排泄管或下水道内壁会沾上硬块儿，结果会堵塞管道或管道内壁变窄。尤其是动物性脂肪被排放时带有发酵微生物，在外又遇上腐败菌，就会急剧增殖而快速腐烂，产生恶臭，污染环境。因此，动物性脂肪必须在向外排放以前彻底发酵分解，即使遇上腐败菌也不应产生恶臭。为此，本发明为了防止还未完全分解的油流出，配置了二次发酵分解装置。 

在本发明中，两块磁铁两极相对，下端阀门磁铁上面为N极，与之相对的阀门内侧的固定第二磁铁下面也是N极。调整上部第一磁铁位置，就可调节磁力强弱。调整极间距离，以此调节压力，将阀门附着在入口，因采用了似被翻转的U字形管道，油脂上浮，只有油下面的水向外流出，而油被分离至集水槽里，并在该槽下端注入氧气和臭氧，促成好氧性发酵微生物发酵分解，致使未被完全分解的脂肪得到彻底分解。 

这时注入的空气通过氧气-氮分离隔膜，提高氧气含量后，再通过高压放电电极，生成臭氧后再注入。在本发明中，利用氧气-氮分离隔膜来提高含氧量，减少氮氧化物的生成，最低限度地降低因氮氧化物毒性而使处理水中的微生物致死的影响。 

通过调节臭氧发生装置的高压放电电极的电流量，即可调整臭氧量。亦可调节在氧气和臭氧作用下发生的微生物增殖速度和在臭氧作用下好氧性微 生物的破坏速度。 

在一次集水槽10及二次集水槽20底部，覆盖空气注入管12，把用沸石做成的多孔微生物载体和活性炭颗粒放进去，形成扩大微生物和氧气的接触面，延长接触时间的环境，以便更有效地帮助微生物的生存和臭氧分解油脂。 

在本发明中，为分解油性物质，给集水槽注入的空气通过集水槽引入发酵槽里，为防止发酵槽里的恶臭向外扩散，配置比空气注入量更多的排气阀。该阀的后端，将微生物和微生物载体以多级形式安装排气气体恶臭发酵分解装置，以此彻底分解处理恶臭以及有可能产生的未被分解的臭氧气体。 

如上所述，本发明将食物垃圾亲环境微生物发酵分解处理装置组成一体化系统，把在厨房里产生的食物垃圾在现场进行微生物发酵分解处理过程中，油性成分先被分解，以防止未被完全发酵的状态下向外排放时，管道被堵塞，造成二次污染的发生。经过彻底的发酵处理，不仅消除了处理水中的油可能带来的腐败污染，另外还可以收集处理水，用作肥料，亦可用于溶解下水管道中的污泥分解。在本发明中研制的利用微生物的除臭装置一体化食物垃圾处理装置中产生的恶臭得到充分的分解和消除。即使把本发明放置在室内，也能消除从前其它相关机器所能带来的恶臭。 

使用微生物分解食物垃圾处理机时，周围环境温度低时，出水管道有可能被堵住。这是因为零下30度以下时，具有粘性，且在零下20度时就会凝聚成固体的动物性脂肪油脂凝固造成的。为解决这一问题，本发明将液体排出处理机体外以前，在二次发酵装置内，甄别油脂并分离后单独进行分解处理，以便防止凝固后堵塞排放管道。 

本项技术是利用微生物，针对由液态分解处理机排泄管排放的一次处理水(以下简称“一次处理水”)所含油性颗粒进行二次处理的技术。本项技术的工作原理是经过微生物处理后，通过滤网的“一次处理水”中的油脂分解后储存在一次集水槽(10)里。不排放蓄积在“一次集水槽”的“一次处理水”上的浮游物，排放到“二次集水槽”的水压下，被打开，又被磁力关闭的油性成分分离阀(30)。利用该分离阀(30)，除了浮游油以外，只收集悬浮液的二次集水槽(以下简称“二次集水槽”)(20)，以及从“二次集水槽”向外排泄的排泄管(40)等组成。 

利用微生物分解食物垃圾，小到一定程度的大小时，通过微生物发酵分 解槽(01)下端的滤网排出孔(02)后进入一次集水槽(10)里。蓄积在一次集水槽里的一次处理水上会出现比重比水轻的液态油。油浮在上部，含油少的处理水水位上升时，油性成分分离阀(30)里的盖子(31)受水压而自动打开。水位下降时，安置在盖子上端的第一磁铁(32)并与之相对应的同极第二磁铁(33)作用下自动关闭。如此，从一次集水槽流出的处理水再次流入二次集水槽(20)里。达到一定水位时，从下面开始流入排泄管(40)排放。一次集水槽和二次集水槽底部连接着空气注入管(12)。通过该管道强力注入含有臭氧的氧气，产生气泡，好氧性微生物有助于分解油脂，并生成酵素。由此，一次处理水经过一次和二次集水槽，油脂被分解后才会被排放。因此，堵塞管道的问题得到了解决。排泄管道和环境都能保持清洁。 

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种发酵装置，其特征在于，包括微生物发酵分解槽(01)、滤网排出孔(02)、一次集水槽(10)、二次集水槽(20)、油性成分分离阀(30)、空气注入管(12)、臭氧发生器及用于排泄液体的排泄管(40)；所述微生物发酵分解槽(01)底部设置所述滤网排出孔(02)，通过所述滤网排出孔(02)将食物垃圾分解液过滤到其下部设置的一次集水槽(10)中；所述一次集水槽(10)与二次集水槽(20)并排设置，且二者之间设置所述油性成分分离阀(30)用于分离油性成分，所述二次集水槽(20)用于收集已通过油性成分分离阀(30)处理的食物垃圾分解液；所述一次集水槽(10)与二次集水槽(20)底部设置所述臭氧发生器，所述臭氧发生器生成的臭氧与空气一起通过所述空气注入管(12)从所述一次集水槽(10)与二次集水槽(20)底部注入，产生气泡，以液态或固态浮游在集水槽上部的食物垃圾分解液中的油性成分再次分解，生成酵素。

2.根据权利要求1所述的发酵装置，其特征在于，所述油性成分分离阀(30)包括设置于其内部的盖子(31)及设置在所述盖子(31)上部的第一磁铁(32)，与其对应的所述排泄管(40)的里侧设置第二磁铁(33)；使得当水压比所述第一磁铁(32)和第二磁铁(33)间的磁力和盖子(31)的重量之和小时，所述油性成分分离阀(30)自动关闭。

3.根据权利要求2所述的发酵装置，其特征在于，所述第一磁铁(32)和盖子(31)采用圆盘形状，中间穿孔，沿着中心轴(35)移动，而中心轴(35)延伸至盖子(31)底部，且由三个固定带(36)将中心轴(35)固定在所述油性成分分离阀(30)的管道内壁中央。

4.根据权利要求3所述的发酵装置，其特征在于，所述盖子(31)采用比水的比重轻的材料制作，使得其受浮力而上浮并同时受上部磁力的向下压力而保持平衡。

5.一种利用如权利要求1-4任意一项所述的发酵装置的微生物发酵分解处理方法，其特征在于，包括：

食物垃圾分解液在微生物发酵分解槽(01)被微生物分解后，通过滤网排出孔(02)流入一次集水槽(10)里的一次处理水中的油性成分被分离开来；

利用只排放水的油性成分分离阀(30)时，随着蓄水量的增多，水压也增大，所述一次集水槽(10)下部排放处理水；

一次集水槽(10)中水位下降，受所述第一磁铁(32)和第二磁铁(33)间的磁力作用，所述油性成分分离阀(30)自动关闭，控制液体流出。

6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，还包括将食物垃圾发酵分解处理水的油性成分进行二次分解的步骤，具体地：

所述一次集水槽(10)，通过油性成分分离阀(30)后油性成分减少的分解液再次蓄积在二次集水槽(20)里，利用状如翻转U字形的排泄管(40)，停留一定时间后再排泄；停留期间，处理水中的微生物继续分解处理水中的营养成分和油脂，以此更加净化排放水的水质。

7.根据权利要求5或6所述的处理方法，其特征在于，还包括将含有油性成分和好氧性微生物水溶液中的微生物发酵增强的步骤，具体地：

一次集水槽(10)及二次集水槽(20)底部设置空气注入管；空气中的氧气和氮通过分离隔膜，将含氧量得到提高的气体，利用高压放电电极生成臭氧，与还未进行反应的氧气一起注入集水槽底部，帮助好氧性微生物发酵；利用臭氧分解油脂，促进微生物发酵。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，还包括微生物发酵控制的步骤，具体地：

对调节高压放电电极的电流量产生的臭氧量进行适当的调整，以此调节好氧性微生物的增殖速度和臭氧带来的破坏速度。

9.根据权利要求5或6所述的处理方法，其特征在于，还包括更有效地帮助分解油脂的微生物发酵增强的步骤，具体地：

覆盖一次集水槽(10)及二次集水槽(20)底部的空气注入管(12)，把用沸石做成的多孔微生物载体放进去，扩大接触面积，延长接触时间。

10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，为了更加促进微生物的发酵和氧化分解，将注入的氧气和臭氧以及由此反应而生成的气体存入排气箱里后，为从微生物发酵食物垃圾的装置上部导入该气体而配置管道，然后通过排气除臭过滤器后向外排放的气体中的恶臭利用微生物发酵消除。

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