CN103521503B - 用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，反应仓底部设有出料口，沿物料运行方向的反应仓两侧板下部分别设有三个以上用于高压喷射搅拌物料的喷头，双轴输送机构设置在反应仓的下部，驱动电机的输出轴通过联轴器与齿轮换向机构的输入轴连接，齿轮换向机构上的输出轴分别与设有螺旋叶片的第一主轴和第二主轴连接，第一主轴和第二主轴分别穿过反应仓并通过轴承安装在支承座上，支承座安装在机架上；三级接力物料循环输送机构包括依次设置并向上相通的第一提升机构以及第二级提升机构和第三级排料机构。本发明具有结构紧凑，操作简便，能提高粗浆料水解酸化效率的特点。

Description

用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置

技术领域

本发明涉及用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，属于垃圾处理技术领域。

背景技术

餐厨垃圾是指居民在食品加工以及饮食消费的食物残余，具有水分、油脂、有机物、盐分含量高的特点，极易腐烂变质，传播病菌，散发恶臭。

目前，国内外餐厨垃圾的主要处理技术主要包括填埋、焚烧、堆肥、物理破碎、饲料化和厌氧消化处理技术。由于餐厨垃圾中除了淀粉类、动物脂肪类、食物纤维类等有机物质含量高外，还富含氮、磷、钾、钙等元素，具有营养全面的特点，具有极高的利用价值。目前最先进的餐厨垃圾处理技术是对餐厨垃圾进行厌氧消化处理。厌氧消化处理技术具有能耗低、回收沼气等清洁能源和减少环境影响等优点。为了后续工艺能充分利用餐厨垃圾中的有机物，餐厨垃圾往往需要破碎和分选等预处理，使餐厨垃圾中塑料、大块金属、惰性物料分选出来的同时，对餐厨垃圾进行粗破碎，形成粗浆料。

而对于富含有机质的粗浆料如何进行高效利用是整个餐厨垃圾处理工艺中的关键环节。目前，对于上述粗浆料一般需要进一步磨碎打浆及水解酸化后进入厌氧水处理系统，因此需要单独的打浆和水解酸化装置，设备冗繁，且存在打浆和水解酸化效率低下的问题。另外，由于打浆后所有物料都被磨碎进入厌氧系统，增加了沼渣处理技术难度，进而影响整个厌氧系统的稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑，操作简便，提高粗浆料水解酸化效率的用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于：包括机架、安装在机架上的反应仓、集液箱以及双轴输送机构和三级接力物料循环输送机构；

所述的反应仓与集液箱连接相通，集液箱底部设有出液口，反应仓底部设有带有滤孔的滤板，反应仓顶板上至少设有一个进料口、一个回料口及至少一个出气口，反应仓底部设有出料口，沿物料运行方向的反应仓两侧板下部分别设有三个以上用于高压喷射搅拌物料的喷头，反应仓的外周壁上安装有保温夹套；

所述的双轴输送机构设置在反应仓的下部，双轴输送机构包括驱动电机、联轴器、齿轮换向机构以及平行布设的第一主轴和第二主轴，驱动电机以及联轴器和齿轮换向机构分别安装在机架上，驱动电机的输出轴通过联轴器与齿轮换向机构的输入轴连接，齿轮换向机构上的输出轴分别与设有螺旋叶片的第一主轴和第二主轴连接，第一主轴和第二主轴分别穿过反应仓并通过轴承安装在支承座上，支承座安装在机架上；

所述的三级接力物料循环输送机构包括依次设置的第一提升机构以及第二级提升机构和第三级排料机构，所述的第一提升机构包括斜置安装在机架上并位于反应仓端板外侧下部的第一输送管以及连接在第一输送管上的第一螺旋输送器，第一输送管上的进料口与反应仓的出料口连接；所述的第二提升机构包括斜置安装在机架上并位于反应仓的侧板外侧的第二输送管、连接在第二输送管下部的导液槽以及连接在第二输送管上的第二螺旋输送器，第二螺旋输送器的螺旋叶片的螺距从下至上逐渐减小，与导液槽相连的第二输送管下部设有滤孔，导液槽底部与集液箱相通；所述第三级排料机构包括安装在机架上并位于反应仓顶板上部的第三输送管和连接在第三输送管上的能正反旋转的第三螺旋输送器，第二输送管的进料口和排渣口分别与第一输送管的出料口和第三输送管的进渣口连接，第三输送管两端的回渣口与反应仓的回料口连接、回渣口与排料管连接。

本发明的机械生化反应装置在反应仓下部设有双轴输送装置、反应仓的两侧板的中下部上设有高压喷射搅拌的喷头，而反应仓底部连接有集液箱，因此带有厌氧微生物的接种水通过喷头对反应仓内的餐厨垃圾粗浆料进行高压喷射搅拌，从而达到水力搅拌和扰动，因此餐厨垃圾粗浆料在流化状态下与接种水力强制接触而进行生化反应，将粗浆料中易溶解有机物在此过程中溶入接种水中，使有机物由固态转为液态，并通过双轴输送装置对物料大范围循环搅动与三级接力物料循环机构在物料输送过程中进一步单体小范围搅动相结合，增加了接种水与粗浆料接触面积和时间，从而加速粗浆料水解酸化效率，使有机物转化和传质更高效，大大缩短了粗浆料稳定化过程，本发明机械生化反应装置结构合理，操作简便，环境友好，功能高度集成。本发明在反应仓外部设有三级接力物料循环输送机构，可以在反应期间通过接力输送使反应仓内物料充分循环从而提高接种水与粗浆料的接触时间和效率，增强水解酸化作用，本发明的第二级螺旋输送机构的第二螺旋输送器上变螺距叶片，因此在水解反应期间可以通过挤压使有机液和浆料进一步分离，并通过下方的导流槽流入集液箱，使有机液从下方的滤孔流出，从而使物料出渣含水率降低到60％以下，提高物料热值，本发明第二级输送螺旋通过叶片自清理滤孔的功能也保证了设备运行的稳定性。本发明的第三级螺旋输送装置的第三螺旋输送器能正转和反转，因此第三螺旋输送器能把脱水剩余物料重新输送回反应仓，也可将反应结束输出后脱水的剩余物料排出。

本发明在反应仓外周设有保温夹套，可利用有机液厌氧部分产沼生产的蒸汽通入保温夹套内，对反应仓进行将加热，因此可以实现设定稳定条件下进行高效水解酸化。

本发明的双轴输送装置有输送物料和清理滤板滤孔两种功能，运转时，不断对滤板表面进行清理，使部分有机液顺利流到下方的集液箱中，而两根轴可以提高输送效率和增大清理滤板的面积。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置的结构示意图。

图2是图1的A向结构示意图。

图3是本发明用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置的纵向截面结构图。

图4是本发明反应仓的滤板结构示意图。

其中：1—反应仓，1-1—进料口，1-2—出气口，1-3—回料口，1-4—出料口，1-5—滤板，2—驱动电机，3—齿轮换向机构，4—第一螺旋输送器，5—第一输送管，5-1—出料口，5-2—进料口，6—第二输送管，6-1—进料口，6-2—排渣口，7—导液槽，7-1—窗板，8—第三输送管，8-1—出渣口，8-2—进渣口，8-3—回渣口，9—集液箱，9-1—窗板，10—第一主轴，11—支承座，12—过渡套座，13—第二主轴，14—机架，15—第三螺旋输送器，16—第二螺旋输送器，17—联轴器，18—喷头。

具体实施方式

见图1～4所示，本发明用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，包括机架14、安装在机架14上的反应仓1、集液箱9以及双轴输送机构和三级接力物料循环输送机构。

见图1～4所示，本发明的机架14呈框架结构，通过机架14支承反应仓1、集液箱9以及双轴输送机构和三级接力物料循环输送机构。本发明的反应仓1与集液箱9连接相通，集液箱9底部设有出液口，通过集液箱9收集粗浆料中的有机物，见图1、2所法，本发明集液箱9其中一个侧板设有三个以上的观察窗口，窗板9-1安装在观察窗口上，透过集液箱9观察窗口方便检修并观察有机液的液位。

见图1～3所示，本发明反应仓1与集液箱9连接相通，集液箱9与反应仓1可密封连接，防止臭味散发和传播细菌，而反应仓1底部具有带滤孔的滤板1-5，将有机液通过滤板1-5而进入集液箱9内。见图4所示，本发明滤板1-5上的滤孔呈阵排列设置，且相邻两排滤孔相错设置，可使有机液能顺利通过而进入下部的集液箱9内。

见图1～3所示，本发明的反应仓1顶板上至少设有一个进料口1-1、一个回料口1-3及至少一个出气口1-2，粗浆料通过进料口1-1进入反应仓1内，而反应时的沼气通过出气口1-2收集，可将沼气燃烧而产生的热量通入加热反应仓1内，反应仓1底部设有出料口1-4。本发明反应仓1为箱形结构，反应仓1的下部呈锥形，可将反应仓1的下部设置在集液箱9内，沿物料运行方向的反应仓1两侧板下部分别设有三个以上用于高压喷射搅拌物料的喷头18，本发明各侧板上的喷头18可设有3-20个，该喷头18可设置在锥形的侧板上，喷头18通过管路与高压切割污水泵连接，将带有厌氧微生物的接种水的通过管路通入喷头18，通过喷头18将接种水对反应仓1内的餐厨垃圾粗浆料进行强力水力搅拌和扰动，由于餐厨垃圾粗浆料处于流化状态，能有效的增加接种水与粗浆料接触面积和时间，从而加速粗浆料水解酸化效率，使粗浆料中的易溶解有机物在此过程中充分溶入接种水中，有机物由固态转为液态并通过反应仓1底部的滤板1-5上的滤孔进入集液箱9内，本发明反应仓1的外周壁上安装有保温夹套，通过厌氧水处理产沼生产的蒸汽通入保温夹套内，可控制反应仓1内物料在水解酸化温度范围内。

见图1～2所示，本发明双轴输送机构设置在反应仓1的下部，双轴输送机构包括驱动电机2、联轴器17、齿轮换向机构3以及平行布设的第一主轴10和第二主轴13，驱动电机2以及联轴器17和齿轮换向机构3分别安装在机架14上，通过驱动电机2控制两主轴转动，将主轴转速控制在15-20转/分，驱动电机2的输出轴通过联轴器17与齿轮换向机构3的输入轴连接，齿轮换向机构3上的输出轴分别与设有螺旋叶片的第一主轴10和第二主轴13连接，本发明的驱动电机2可采用减速电机，或驱动电机2与减速器连接后与联轴器17连接，本发明的齿轮换向机构3由壳体相啮合的主动齿轮、中间齿轮和被动齿轮，而输入轴、中间轴以及输出轴分别可转动安装在壳体上，主动齿轮、中间齿轮和被动齿轮分别安装在输入轴、中间轴和输出轴上，通过中间齿轮使被动齿轮与主动齿轮同速同方向转动，本发明第一主轴10和第二主轴13分别穿过反应仓1并通过轴承安装在支承座11上，支承座11安装在机架14上，见图1～3所示，本发明在反应仓1的两端板上分别连接有法兰座，第一主轴10和第二主轴13分别穿出两法兰座，各法兰座上还连接有过渡套座12，发明第一主轴10和第二主轴13穿过两法兰座以及过渡套座12通过轴承分别安装各自的支承座11上，本发明位于驱动电机2一侧的法兰座上设有出料口1-4，将反应仓1内水解后的餐厨垃圾粗浆料排至三级接力物料循环输送机构内。见图3所示，本发明的第一主轴10上的螺旋叶片和第二主轴13上的螺旋叶片为等螺距，第一主轴10上的螺旋叶片与第二主轴13上的螺旋叶片之间的距离在5-50mm，如在10mm或15mm，使两排螺旋叶片间距很小，加之第一主轴10上的螺旋叶片与第二主轴13上的螺旋叶片与滤板1-5之间的距离控制在3-10mm，如在5mm，在两螺旋叶片把餐厨垃圾粗浆料输送入下一单元时，同时不断对下方滤板1-5的滤孔进行清理，使有机液顺利通过进入下方的集液箱9。

见图1～3所示，本发明三级接力物料循环输送机构包括依次设置的第一提升机构以及第二级提升机构和第三级排料机构，第一提升机构包括斜置安装在机架14上位于反应仓1端板外侧下部的第一输送管5以及连接在第一输送管5上的第一螺旋输送器4，该第一螺旋输送器4包括电机及螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体，转动轴通过轴承支承在第一输送管5的两端，电机与转动轴连接，通过电机驱动螺旋体动作而推出物料，第一输送管5上的进料口5-2与反应仓1的出料口1-4连接，第一输送管5斜置的提升角度在15-30°，通过第一级螺旋输送机构小角度的提升，接收双轴输送机构输出的物料并提升到第二级螺旋输送机构的进料口。

见图1～3所示，本发明第二提升机构包括斜置安装在机架14上并位于反应仓1的侧板外侧的第二输送管6、连接在第二输送管6下部的导液槽7以及连接在第二输送管6上的第二螺旋输送器，第二螺旋输送器同样包括电机及由螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体，电机驱动螺旋体动作而推出物料，第二输送管6的提升角度大于第一输送管5的提升角度，该提升角度可在40-70°，第二螺旋输送器的螺旋叶片的螺距从下至上逐渐减小，与导液槽7相连的第二输送管6下部设有滤网，导液槽7底部与集液箱9相通，第二输送管6的进料口6-1和排渣口6-2分别与第一输送管5的出料口5-1和第三输送管8的进渣口8-2连接，本发明由于第二螺旋输送器16的螺旋叶片为变螺距叶片，第二螺旋输送器16为大角度提升设置，在物料通过第二提升机构时，可以通过挤压使有机液和浆料进一步分离，并通过第二输送管6下部的滤孔流入导液槽7内，最后汇流流入集液箱9内，使出渣含水率降低到60％以下，物料热值较高，最后出渣从出渣口输出，本发明在导液槽7的槽壁上设有导流槽检查窗口，导流槽检查窗口上安装有窗板7-1，用于检修和常规检查。本发明通过前两级螺旋输送过程中也进一步增强物料的水解酸化反应，提高固相向有机液相传质效率。

见图1～3所示，本发明第三级排料机构包括安装在机架14上并位于反应仓1顶板上部的第三输送管8和连接在第三输送管8两端的能正反旋转的第三螺旋输送器15，第三级螺旋输送机构为水平布设，而且第三螺旋输送器15同样包括螺旋叶片和转动轴组成的螺旋体以及电机，第三输送管8一端的回渣口8-3与反应仓1的回料口1-3连接、另一端的出渣口8-1与排料管连接，当第三级螺旋输送器为正转，将物料重新输送回反应仓1内，当反应结束后，第三级螺旋输送器反转，将物料排出。

本发明在第一输送管5以及第二输送管6和第三输送管8的外部设有保温层。

Claims (6)

1.一种用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于：包括机架(14)、安装在机架(14)上的反应仓(1)、集液箱(9)以及双轴输送机构和三级接力物料循环输送机构；

所述的反应仓(1)与集液箱(9)连接相通，集液箱(9)底部设有出液口，反应仓(1)底部设有带有滤孔的滤板(1-5)，反应仓(1)顶板上至少设有一个进料口(1-1)、一个回料口(1-3)及至少一个出气口(1-2)，反应仓(1)底部设有出料口(1-4)，沿物料运行方向的反应仓(1)两侧板下部分别设有三个以上用于高压喷射搅拌物料的喷头(18)，反应仓(1)的外周壁上安装有保温夹套；

所述的双轴输送机构设置在反应仓(1)的下部，双轴输送机构包括驱动电机(2)、联轴器(17)、齿轮换向机构(3)以及平行布设的第一主轴(10)和第二主轴(13)，驱动电机(2)以及联轴器(17)和齿轮换向机构(3)分别安装在机架(14)上，驱动电机(2)的输出轴通过联轴器(17)与齿轮换向机构(3)的输入轴连接，齿轮换向机构(3)上的输出轴分别与设有螺旋叶片的第一主轴(10)和第二主轴(13)连接，第一主轴(10)和第二主轴(13)分别穿过反应仓(1)并通过轴承安装在支承座(11)上，支承座(11)安装在机架(14)上；

所述的三级接力物料循环输送机构包括依次设置的第一提升机构以及第二级提升机构和第三级排料机构，所述的第一提升机构包括斜置安装在机架(14)上并位于反应仓(1)端板外侧下部的第一输送管(5)以及连接在第一输送管(5)上的第一螺旋输送器(4)，第一输送管(5)上的进料口(5-2)与反应仓(1)的出料口(1-4)连接；所述的第二提升机构包括斜置安装在机架(14)上并位于反应仓(1)的侧板外侧的第二输送管(6)、连接在第二输送管(6)下部的导液槽(7)以及连接在第二输送管(6)的第二螺旋输送器(16)，第二螺旋输送器(16)的螺旋叶片的螺距从下至上逐渐减小，与导液槽(7)相连的第二输送管(6)下部设有滤孔，导液槽(7)底部与集液箱(9)相通；所述第三级排料机构包括安装在机架(14)上并于位反应仓(1)顶板上部的第三输送管(8)和连接在第三输送管(8)上的能正反旋转的第三螺旋输送器(15)，第二输送管(6)的进料口(6-1)和排渣口(6-2)分别与第一输送管(5)的出料口(5-1)和第三输送管(8)的进渣口(8-2)连接，第三输送管(8)一端的回渣口(8-3)与反应仓(1)的回料口(1-3)连接、另一端的出渣口(8-1)与排料管连接。

2.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于：所述第一输送管(5)斜置的提升角度在15-30°，且第二输送管(6)的提升角度大于第一输送管(5)的提升角度。

3.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于：所述第一主轴(10)上的螺旋叶片和第二主轴(13)上的螺旋叶片等螺距，且第一主轴(10)上的螺旋叶片与第二主轴(13)上的螺旋叶片之间的距离在5-50mm，第一主轴(10)上的螺旋叶片与第二主轴(13)上的螺旋叶片与滤板(1-5)之间的距离控制在3-10mm。

4.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于：所述滤板(1-5)上的滤孔呈阵排列设置，且相邻两排滤孔相错设置。

5.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于：所述第一输送管(5)以及第二输送管(6)和第三输送管(8)的外部设有保温层。

6.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾粗浆料的机械生化反应装置，其特征在于所述集液箱(9)其中一个侧板设有三个以上的观察窗口，窗板安装在观察窗口上。