CN104529586A - 有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统及方法，所述供气系统包括：风机；供气管路，其分为供气干管和供气支管，该供气干管上设置有干管调节阀，供气支管上设置有支管调节阀；布气装置，其设置在所述供气支管的末端；监测装置，该监测装置具有传感器设置在所述好氧发酵滚筒内；控制器；其中，供气系统将气体供入发酵滚筒内的多个功能分区内，监测装置设置在好氧滚筒内的所述多个功能分区内的至少一个功能分区内，控制器根据监测装置所检测到数据，调节所述干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气。本发明还提供了一种利用上述供气系统的供气方法。

Description

有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统及方法

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滚筒的供气系统及方法。

背景技术

随着城市居民生活水平的提高和城镇化的大幅推进，人们的生活水平从小康逐渐发展到富裕，城镇有机废弃物(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)的产生量也随经济的快速增长而增加，对城镇有机废弃物的无害化处理和资源化利用已成为人们日益关注的环境问题，也成为政府需要迫切解决的课题。由于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。目前，以发酵槽为主要发酵场所的传统好氧发酵处理技术及设备，由于发酵周期较长、占地面积大、臭气控制较难、人工操作环境差等问题。

滚筒式好氧发酵装置则实现了发酵筒体的密封与保温，提高了发酵效率，缩短了发酵周期，越来越被环境专家和环保人事所重视。但现有滚筒的供气系统多采用筒体外风机通过管道进行堆体表面吹扫形式进行供气，其存在着供气量大且存在氧气利用率较低的问题，易造成部分堆体需气量不能满足造成厌氧现象，或发生气量过大造成堆体问题迅速降低等。

发明内容

本发明提供了一种有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统及方法，能够实现根据有机废弃物发酵原理及进行对各功能区按需供气，从而解决了因各发酵阶段需气量不同而造成的供气不足或过量等问题，增加空气利用效率，减少了供气量和废气处理量，提高了发酵效率，可实现污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物高效地好氧发酵处理。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统，所述供气系统包括：风机；供气管路，所述供气管路分为供气干管和供气支管，所述供气干管与风机相连接，该供气干管上设置有干管调节阀，所述供气支管从所述供气干管分出，所述供气支管上设置有支管调节阀；布气装置，所述布气装置设置在所述供气支管的末端，以使得自所述风机输送的气体进入所述发酵滚筒内；监测装置，所述监测装置具有传感器，该传感器设置在所述好氧发酵滚筒内，用于监测好氧发酵滚筒内物料(例如有机废弃物等)的发酵过程的数据；控制器，所述控制器接收及处理所述监测装置的监测数据；其中，所述供气系统将气体供入所述发酵滚筒内根据物料好氧发酵进程所划分的多个功能分区内，所述监测装置设置在好氧滚筒内的所述多个功能分区内的至少一个功能分区内，所述控制器根据所述监测装置所检测到数据，调节所述干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气。

优选地，根据物料发酵进程在所述发酵滚筒内所分成的所述多个功能分区为可实现进料接种、升温与维持、降温及出料等不同功能的功能分区，在各个功能分区内均设置有至少一个供气子系统，所述供气子系统包括所述供气支管、支管调节阀、布气装置和监测装置，所述控制器根据各个功能分区内的所述监测装置所监测到数据，调节所述干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气，最终完成物料的进入、接种、升温、高温维持、降温及出料等发酵必要的步骤。

进一步优选地，在根据本发明的供气系统中，其中所述布气装置是曝气器，所述曝气器安装在所述好氧发酵滚筒的内壁上。

在本发明的另一实施方案的供气系统中，所述监测装置可以是在线监测装置，实时监测所述好氧发酵滚筒内的物料的发酵过程的实时数据并将该数据发送到控制器。

优选地，在根据本发明的供气系统中，所述供气支管可以是并联连通至所述供气干管，所述供气干管的数量可以根据物料的性质及发酵要求进行设置。

在根据本发明的供气系统中，所述监测装置所监测的物料的发酵过程中的实时数据可以包括温度、湿度、氧浓度等中的一种或多种。

控制器可以包括数据接收装置、计算装置、PLC、I/O模块等。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气方法，在所述好氧发酵滚筒中设置有根据以上所述的供气系统，该方法包括：

风机将气体供送至供气管路，进入供气管路的气体经由供气干管进入供气支管，最后通过布气装置进入所述发酵滚筒内根据物料好氧发酵进程所划分的多个功能分区内；

监测装置通过设置在所述好氧发酵滚筒内的传感器监测好氧发酵滚筒内物料的发酵过程的数据，并且将该数据发送给控制器；

控制器接收及处理所述监测装置的监测数据；

所述控制器根据所述监测装置所检测到数据，调节干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个的运行状态，从而实现对于相应功能分区的按需供气。

附图说明

为了更清楚地说明本公开内容的技术方案，下面参照附图描述本申请的具体实施方式。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统的示意图。

图2示出了根据本发明的另一个实施方式的用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统的示意图。

图3示出了根据本发明的另一个实施方式的用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统的示意图。

附图标记说明；

101，201，301：好氧发酵滚筒；

102，202，302：布气装置；

103，203，303：支管调节阀；

104，204，304：干管调节阀；

105，205，305：供气管路；

106，206，306：风机；

107，207，307：监测装置；

108，208，308：控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。显然，在本公开内容中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。本发明的保护范围并不受下文所描述的具体实施方式的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的一种用于例如有机废弃物等物料的好氧发酵滚筒的供气系统100，所述供气系统包括：风机106；供气管路105，供气管路105分为供气干管和供气支管，供气干管与风机106相连接，该供气干管上设置有干管调节阀104，供气支管从供气干管分出，供气支管上设置有支管调节阀103；布气装置102，布气装置设置在供气支管的末端，以使得自风机106输送的气体进入发酵滚筒101内；监测装置107，该监测装置具有传感器，该传感器设置在好氧发酵滚筒101内，用于监测好氧发酵滚筒内物料的发酵过程的数据；控制器108，该控制器接收及处理监测装置107的监测数据。

供气系统100将气体供入发酵滚筒101内根据物料好氧发酵进程所划分的多个功能分区内，如进料区、升温区、高温区、降温区、出料区等。监测装置107设置在好氧滚筒内的多个功能分区内的至少一个功能分区内。控制器108可以根据所述监测装置所检测到数据，调节干管调节阀104、支管调节阀103、布气装置102和风机106中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气。

在本发明的实施方式中，布气装置可以是曝气器。进一步优选地，在根据本发明的供气系统中，曝气器安装在所述好氧发酵滚筒的内壁上，通过供气管路与例如设置在外部的风机106相连接。如果本领域技术人员所公知的，曝气器的形式可根据有机废弃物的性质进行选择，例如可采用穿孔短管、伞状曝气器等多种形式。

好氧发酵滚筒101根据物料好氧发酵进程进行多个功能分区，好氧发酵滚筒会根据物料好氧发酵的基本原理和发酵进程进行功能分区，一般可分为3-5个功能区，如进料接种区、升温区、高温维持区、降温区、出料区等。

发酵滚筒内的多个功能分区中的至少一个功能分区内可以独立设置布气装置102、供气管路105、支管调节阀103、监测装置107等。

上述位于相应功能分区内的布气装置、供气管路105、支管调节阀103、监测装置107组成了一个独立的供气子系统。该供气子系统数量可根据物料的性质及发酵要求进行设置。

支管调节阀103、干管调节阀104均设置在供气管路105上，实现空气调节与关闭。其中，支管调节阀安装在向各独立供气子系统供气的供气管路的供气支管上，可实现各独立供气子系统的空气流量调节与关闭。多个供气子系统的供气支管并联成为一条供气干管，干管调节阀安装在多个供气子系统并联所形成的供气干管上，可实现供气管路中空气的调节与关闭；供气干管的数量可根据物料的性质及发酵要求进行设置。

在本发明的一个实施方案的供气系统中，所述监测装置可以是在线监测装置，实时监测所述好氧发酵滚筒内的物料的发酵过程的实时数据并将该数据发送到控制器。例如，监测装置107可以是在线监测仪表，检测仪表的传感器穿过好氧发酵滚筒101的筒壁，监测筒体内诸如有机废弃物等的发酵过程实时数据并将发送到控制器108。

控制器108接收及处理在线监测仪表的实测值，并向各子系统的调节阀(103和104)和风机106发出动作指令，最终实现功能区的按需供气。

优选地，在发酵滚筒101内的各个功能分区内均设置有至少一个供气子系统。各供气子系统包括供气支管、支管调节阀、布气装置和监测装置。控制器根据各个功能分区内的监测装置所监测到的数据，调节干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气。

优选地，每个功能分区均设置独立的供气子系统，或者若干分区的分组所形成的各组合分区内均设置独立的供气子系统，如图2中所示。

优选地，在根据本发明的供气系统中，供气支管可以是并联连通至供气干管，供气干管的数量可以根据有机废弃物的性质及发酵要求进行设置，如在图3中所示。

在根据本发明的供气系统中，所述监测装置所监测的有机废弃物的发酵过程中的实时数据可以包括温度、湿度、氧浓度等中的一种或多种。

通过控制器108在对于调节阀和风机发出动作指令，能够实现各功能区按需供气，解决了因各发酵阶段需气量不同而造成的供气不足或过量等问题，增加空气利用效率，减少了供气量和废气处理量，提高了发酵效率，可实现污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物高效地好氧发酵处理。控制器可以包括数据接收装置、计算机、PLC、I/O模块等。

其中，在本发明的一个实施方式中，在根据本发明的供气系统中，布气装置、支管调节阀、干管调节阀、供气管路共同形成了供气通路，以便将风机产生的空气引入好氧发酵滚筒内的有机废弃物堆体。

在线监控仪表将好氧发酵滚筒内有机废弃物堆体的实时数据发送至控制器，控制器对其进行处理并对好氧发酵滚筒、风机的运行参数进行控制，调整供气管路上的调节阀流量与关闭。

在控制器控制下，通过供气管路，在调节阀(3和4)的调节作用下，利用风机对好氧发酵滚筒内多个供气子系统根据有机废弃物好氧发酵特点进行单独供气，实现各个功能区供气需求；解决了因各发酵阶段需气量不同而造成的供气不足或过量等问题，增加空气利用效率，减少了供气量和废气处理量，提高了发酵效率。

图2和图3分别示出了根据本发明的其它实施方式的示意图。图2中示出了在每个功能分区内均设置了供气子系统的情形。图3示更清楚地示出了设置有多条供气干管的实施方式。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气方法，在所述好氧发酵滚筒中设置有根据以上所述的供气系统，该方法包括：

风机将气体供送至供气管路，进入供气管路的气体经由供气干管进入供气支管，最后通过布气装置进入所述发酵滚筒内根据有机废弃物好氧发酵进程所划分的多个功能分区内；

监测装置通过设置在所述好氧发酵滚筒内的传感器监测好氧发酵滚筒内有机废弃物的发酵过程的数据，并且将该数据发送给控制器；

控制器接收及处理所述监测装置的监测数据；

所述控制器根据所述监测装置所检测到数据，调节干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个的运行状态，从而实现对于相应功能分区的按需供气。

下面结合图2对本发明实施例作进一步的详细描述。

本发明实施例提供了一种有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统200，如图2所示，该系统包括：好氧发酵滚筒201、曝气器(布气装置202)、支管调节阀203、干管调节阀204、供气管路205、风机206、在线监控仪表、控制器208。

其中，所述好氧发酵滚筒201根据有机废弃物好氧发酵进程进行多个功能分区，各分区均独立设置曝气器202、供气管路205、支管调节阀203、在线监控仪表207等，上述组成了一个独立的供气子系统；该供气子系统数量可根据有机废弃物的性质及发酵要求进行设置；

曝气器安装在好氧发酵滚筒201内壁上，通过供气管路205与外部设置的风机206相连接；

上述供气支管调节阀203、供气干管调节阀204设置在供气管路205上，实现空气调节与关闭，与风机206相连接。

在线监测仪表207的传感器穿过好氧发酵滚筒201的筒壁，监测筒体内有机废弃物的发酵过程实时数据并将其发送到控制器208；

控制器208接收及处理在线监测仪的实测值，并向各独立子系统的调节阀203和204和风机206发出动作指令，最终实现各功能区按需供气。

上述供气支管调节阀203安装在向各独立供气子系统供气的供气管路205支路上，可实现各独立供气子系统的空气流量调节与关闭；多个供气子系统并联成为一条供气干管，供气干管调节阀204安装在多个供气子系统并联成为的供气干管上，可实现供气管路205中空气的调节与关闭。

在线监控仪表将好氧发酵滚筒201内有机废弃物堆体的实时数据发送至控制器208，控制器208对其进行处理并对好氧发酵滚筒201、风机206的运行参数进行控制，调整供气管路205上的调节阀203和204流量与关闭，利用风机206对好氧发酵滚筒201内多个供气子系统根据有机废弃物好氧发酵特点进行单独供气，实现各个功能区供气需求；解决了因各发酵阶段需气量不同而造成的供气不足或过量等问题，增加空气利用效率，减少了供气量和废气处理量，提高了发酵效率。

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

例如，在根据本公开内容的一个实施方式中，利用装备有上述有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统的污泥好氧发酵滚筒对城市污水处理厂产生的脱水污泥进行好氧发酵时，将发酵滚筒划分成3个功能区，配置3套供气子系统和4支供气干管。每个独立的供气子系统含有1套在线监控系统(例如是氧浓度温度一体检测仪)、不等数量的曝气器、1个供气支管调节阀、1个供气干管调节阀、以及相应的供气管路5等；在线监测仪表穿过好氧发酵滚筒的筒体，监测筒体内有机废弃物的发酵过程实时数据并将发送到控制器。控制器对数据进行处理并对好氧发酵滚筒、风机的运行参数进行控制，调整供气管路上的干管和支管调节阀的流量与开闭，利用风机对好氧发酵滚筒内多个供气子系统根据有机废弃物好氧发酵特点进行单独供气，实现各个功能区供气需求；解决了因各发酵阶段需气量不同而造成的供气不足或过量等问题，增加空气利用效率，减少了供气量和废气处理量，提高了发酵效率。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，空气利用效率提高30-50％，实现污泥的无害化、稳定化处理。该处理系统也可以实现对垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

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/T23486-2009的相关要求。

实施例二

本实施例提供一种有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统，该系统结构与上述实施例一给出的系统基本一致，不同的是将发酵滚筒划分成4个功能区，配置4套供气子系统和6支供气干管。

利用装置由上述有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统的污泥好氧发酵滚筒对城市生活垃圾进行发酵处理，将发酵滚筒划分成4个功能区，配置4套供气子系统和6支供气干管。每个独立的供气子系统含有1套在线监控系统(例如是氧浓度温度一体检测仪)、不等数量的曝气器、1个供气支管调节阀、1个供气干管调节阀、以及相应的供气管路等；在线监测仪表穿过好氧发酵滚筒的筒体，监测筒体内有机废弃物的发酵过程实时数据并将发送到控制器；控制器对其进行处理并对好氧发酵滚筒、风机的运行参数进行控制，调整供气管路上的各调节阀(干管调节阀和支管调节阀)的流量与开闭，利用风机对好氧发酵滚筒内多个供气子系统根据有机废弃物好氧发酵特点进行单独供气，实现各个功能区供气需求；解决了因各发酵阶段需气量不同而造成的供气不足或过量等问题，提高了空气利用效率30-40％，减少了供气量和废气处理量，提高了发酵效率。在此条件下，有机生活垃圾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，实现生活垃圾的无害化、稳定化处理。

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。

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 (8)

1.一种用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气系统，其特征在于，所述供气系统包括：

风机；

供气管路，所述供气管路分为供气干管和供气支管，所述供气干管与风机相连接，该供气干管上设置有干管调节阀，所述供气支管从所述供气干管分出，所述供气支管上设置有支管调节阀；

布气装置，所述布气装置设置在所述供气支管的末端，以使得自所述风机输送的气体进入所述发酵滚筒内；

监测装置，所述监测装置具有传感器，该传感器设置在所述好氧发酵滚筒内，用于监测好氧发酵滚筒内有机废弃物的发酵过程的数据；

控制器，所述控制器接收及处理所述监测装置的监测数据；

其中，所述供气系统将气体供入所述发酵滚筒内根据物料发酵进程所划分的多个功能分区内，所述监测装置设置在好氧滚筒内的所述多个功能分区内的至少一个功能分区内。

所述控制器根据所述监测装置所检测到数据，调节所述干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气。

2.根据权利要求1所述的供气系统，其中，根据物料发酵进程在所述发酵滚筒内所分成的所述多个功能分区为可实现进料、接种、升温、维持、降温、出料等不同功能的功能分区，在各个功能分区内均设置有至少一个供气子系统，所述供气子系统包括所述供气支管、支管调节阀、布气装置和监测装置，所述控制器根据各个功能分区内的所述监测装置所监测到数据，调节所述干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个，以实现对于相应功能分区的按需供气。

3.根据权利要求1或2所述的供气系统，其中所述布气装置是曝气器，所述曝气器安装在所述好氧发酵滚筒的内壁上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的供气系统，所述监测装置是在线监测装置，实时监测所述好氧发酵滚筒内的物料的发酵过程的实时数据并将该数据发送到控制器。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的供气系统，其中所述供气支管并联连通至所述供气干管，所述供气干管的数量根据物料的性质及发酵要求进行设置。

6.根据权利要求4所述的供气系统，所述监测装置所监测的物料的发酵过程中的实时数据包括温度、湿度、氧浓度等中的一种或多种。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的供气系统，所述控制器包括数据接收装置、计算装置、PLC、I/O模块等。

8.一种用于有机废弃物好氧发酵滚筒的供气方法，在所述好氧发酵滚筒中设置有根据权利要求1-7中任一项所述的供气系统，该方法包括：

风机将气体供送至供气管路，进入供气管路的气体经由供气干管进入供气支管，最后通过布气装置进入所述发酵滚筒内根据物料好氧发酵进程所划分的多个功能分区内；

监测装置通过设置在所述好氧发酵滚筒内的传感器监测好氧发酵滚筒内物料的发酵过程的数据，并且将该数据发送给控制器；

控制器接收及处理所述监测装置的监测数据；

所述控制器根据所述监测装置所检测到数据，调节干管调节阀、支管调节阀、布气装置和风机中的至少一个的运行状态，从而实现对于相应功能分区的按需供气。