CN104591812B - 一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器 - Google Patents

Abstract

一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，它涉及一种好氧堆肥反应器。本发明为了解决现有堆肥反应器升温和保温效果不佳，通风供氧不够均匀，导致生活垃圾堆肥成品转化率不高，且处理量较小的问题。本发明的电动机和柱状反应器罐体并列安装在旋转支架上，反应器温控箱与柱状反应器罐体连接，内轴偏心轴向穿设在柱状反应器罐体内，外轴套装在内轴上，电动机与外轴连接，所述内轴和外轴上均开设多个小孔，多个搅拌桨环形安装在外轴上，空气压缩机通过气体流量计与内轴连接，两块电极板安装在柱状反应器罐体的两个端面上，保温层安装在柱状反应器罐体的两个端面外壁上。本发明用于处理北方严寒地区生活垃圾。

Description

一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器

技术领域

本发明涉及一种好氧堆肥反应器，具体涉及一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器。

背景技术

有机生活垃圾堆肥技术，是处理有机生活垃圾的一种有效方法，是利用生活垃圾或者自然土壤中所存在的细菌、真菌和放线菌等微生物，使生活垃圾发生一系列的生物化学反应而被降解，从而形成一种类似腐殖质土壤的物质，用作肥料来改良土壤。有机好氧堆肥反应器具有发酵周期短，升温快，堆体温度可控，保温效果好，有机物降解完全，搅拌均匀，可自由移动等特点。

在我国对于生活垃圾处理方式主要是卫生填埋和焚烧处理，但由于我国人口众多，土地资源严重不足，而卫生填埋则需要占用很大的土地面积，减少垃圾量已经成为我国迫切需要解决的问题。而焚烧不但会对大气造成严重污染，更会造成资源的严重浪费，与资源化、减量化、无害化的初衷不相符。所以堆肥才是解决生活垃圾问题的正确方法。

我国北方严寒地区气候寒冷，干燥，冰封期较长，导致生活垃圾堆积严重，对环境造成严重污染，对实现严寒地区冰封期生活垃圾无害化和资源化提出了严峻的挑战。目前，常温和高温堆肥人们研究的比较多，针对高温堆肥的堆肥反应器比较多，现有堆肥反应器升温和保温效果不佳，通风供氧不够均匀，导致生活垃圾堆肥成品转化率不高，且处理量较小，用于严寒地区的堆肥反应器比较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有堆肥反应器升温和保温效果不佳，通风供氧不够均匀，导致生活垃圾堆肥成品转化率不高，且处理量较小的问题。进而提供一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器。

本发明的技术方案是：一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器包括架体和多个滚轮，多个滚轮安装在架体的下端，所述好氧堆肥反应器还包括反应器温控箱、旋转支架、保温层、电动机、气体流量计、空气压缩机、柱状反应器罐体、电阻丝温控箱、内轴、外轴、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、多个搅拌桨和两块电极板，

反应器温控箱安装在架体的一侧，空气压缩机安装在架体的另一侧，旋转支架可转动安装在架体上，且旋转支架位于反应器温控箱和空气压缩机之间，电动机和柱状反应器罐体并列安装在旋转支架上，反应器温控箱与柱状反应器罐体连接，内轴偏心轴向穿设在柱状反应器罐体内，外轴套装在内轴上，电动机与外轴连接，所述内轴和外轴上均开设多个小孔，多个搅拌桨环形安装在外轴上，空气压缩机通过气体流量计与内轴连接，两块电极板安装在柱状反应器罐体的两个端面上，保温层安装在柱状反应器罐体的两个端面外壁上，第一温度传感器和第三温度传感器相对安装在柱状反应器罐体的内侧壁上，第二温度传感器安装在柱状反应器罐体内，

所述柱状反应器罐体上分别开有排气口、进气口、进料口、出料口、渗滤液回流口、渗滤液出口和进水口，

所述柱状反应器罐体包括高导热石墨材料层、加热电阻丝层和硅酸盐棉保温层，高导热石墨材料层、加热电阻丝层和硅酸盐棉保温层由内至外依次套装，电阻丝温控箱与加热电阻丝层连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明堆肥反应器，搅拌桨的结构为空间螺旋结构，当对物料进行搅拌的时候，物料通过螺旋结构使物料在反应器内部旋转，再通过反向螺旋结构将物料送回到初始位置，而在死角的物料，在其他物料的挤压下，也能得到充分的搅拌。改善物料通气性，物料不易结块，升温迅速，同时保温效果较好，渗滤液自动回流，可减少污染，进出料比较容易，进气进水可人为控制，物料发酵比较充分，堆肥成品氨态氮含量在400mg/kg，C/N可达到16以下，种子发芽指数可达到90％以上，堆肥已达到腐熟标准。

堆肥所产生的废气是经过化学吸收装置进行吸收的，所用的化学吸收装置为：水、30％的NaOH、浓H₂SO₄和2％的硼酸，与外置的洗气瓶之间以耐腐蚀的软管连接。经实验证明，该吸收装置对生活垃圾堆肥的恶臭气体吸收良好，经处理排出的气体无恶臭气息，真正达到了减少污染的目的。

在解决本发明目的方面的效果具体体现在：

1保温性能，经环境温度低于10℃条件下实验验证，反应器的保温系统(由高导热石墨材料、加热电阻丝和耐高温保温棉构成)，在外界温度低于10℃时，仍能维持堆体温度上升，达到50℃以上高温阶段，并能维持一周以上。保温系统的保温装置十分符合严寒地区特点，可使堆肥在低温10℃以下顺利进行。

2通风搅拌性能，经实验验证(低温10℃条件下进行堆肥实验，堆肥结束后，堆肥成品无臭味，并伴有泥土芳香，颜色为棕褐色，内部无结块现象，粒径小于0.1mm。由以上堆肥产品特点，可知通风搅拌系统良好，对物料发酵有着积极的促进作用)，反应器的通风和搅拌系统可相互协作运行，通风的同时进行搅拌，有了这样的搅拌和通风系统，使得反应器物料混合均匀，通气十分充足，不存在物料局部缺氧或者结块，堆肥腐熟较传统堆肥反应器更加彻底。

3电极板，经实验验证，反应器的两块电极板对于堆肥发酵有着很好的促进作用(当两块电极板有直流电通过时，堆肥物料内部微生物会做定向的运动，从而使堆肥微生物活性更高，新陈代谢更加迅速，从而加速其分解堆肥有机物的速度，从而加速堆肥过程)，加电极的反应器对于堆肥的处理效果要明显高于无电极反应器。

本发明堆肥反应器和传统堆肥反应器相比，堆肥处理效果更好。传统堆肥反应器的种子发芽指数只能达到80％左右，而运用本发明堆肥反应器堆肥成品的种子发芽指数可以达到90％以上，并且评价堆肥腐熟度的其他指标(氨态氮、硝态氮、有机质含量等)也明显优于传统堆肥反应器。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是柱状反应器罐体剖视俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器包括架体17和多个滚轮27，多个滚轮27安装在架体17的下端，所述好氧堆肥反应器还包括反应器温控箱20、旋转支架29、保温层5、电动机12、气体流量计11、空气压缩机19、柱状反应器罐体18、电阻丝温控箱32、内轴8、外轴7、第一温度传感器1、第二温度传感器10、第三温度传感器14、多个搅拌桨6和两块电极板28，

反应器温控箱20安装在架体17的一侧，空气压缩机19安装在架体17的另一侧，旋转支架29可转动安装在架体17上，且旋转支架29位于反应器温控箱20和空气压缩机19之间，电动机12和柱状反应器罐体18并列安装在旋转支架29上，反应器温控箱20与柱状反应器罐体18连接，内轴8偏心轴向穿设在柱状反应器罐体18内，外轴7套装在内轴8上，电动机12与外轴7连接，所述内轴8和外轴7上均开设多个小孔，多个搅拌桨6环形安装在外轴7上，空气压缩机19通过气体流量计11与内轴8连接，多个电极板28安装在柱状反应器罐体18的两个端面上，保温层5安装在柱状反应器罐体18的两个端面外壁上，第一温度传感器1和第三温度传感器14相对安装在柱状反应器罐体18的内侧壁上，第二温度传感器10安装在柱状反应器罐体18内，

所述柱状反应器罐体18上分别开有排气口2、进气口13、进料口3、出料口15、渗滤液回流口4、渗滤液出口16和进水口31，

所述柱状反应器罐体18包括高导热石墨材料层21、加热电阻丝层22和硅酸盐棉保温层23，高导热石墨材料层21、加热电阻丝层22和硅酸盐棉保温层23由内至外依次套装，电阻丝温控箱32与加热电阻丝层22连接。

本实施方式在柱状反应器罐体18水平设置时，柱状反应器罐体18上部设有进料口，排气口，渗滤液回流口，下部有出料口渗滤液流出口，在上部中部和下部都有温度传感器，用于测温。在反应器内部设有一双层轴结构，内轴和外轴上都设有小孔，小孔直径5mm，内轴进气或供水，在轴上设有搅拌桨，轴在反应器偏下的位置，有空气压缩机19通过内轴向反应器供气，搅拌齿在电动机的作用下转动。反应器两端有两块电极板，通过电流时可使物料内部微生物做定向运动，加速发酵进程。反应器两端用海绵保温层保温，而外壁则是由包括石墨材料层、加热电阻丝和耐高温硅酸盐保温棉组成的加热系统。电阻丝上链接有一个电阻丝温控箱，当温度达到设定温度之后自动断电，既即可保证物料恒温度，又可保护反应器主体不被高温损坏，既可给反应器加热，又可给反应器保温，在低温条件下保温效果良很好，在需要加热的时候升温迅速，这种结构可加快发酵速度，(如果环境温度在5℃以下时，一般堆肥基本不会反应，有了保温结构，即可为保证堆肥提供有一个比较好的反应温度)保证堆肥加速起温，缩短腐熟周期。反应器可立式和卧式运行，反应器所有元件均由一支架固定，支架底部有四个滚轮，可以随意移动。

本实施方式的温度传感器都与温控显示箱连接，温度可自动显示。外轴在反应器偏下的位置，有空气压缩机通过内轴向反应器内部供气。搅拌桨在电动机的作用下转动。

上层温度传感器和下层温度传感器是固定在柱状反应器罐体上的，第二温度传感器是可自由移动的，在搅拌的时候第二温度传感器必须从反应器内部取出，需要测温时再插入反应器内部。

柱状反应器罐体的两端分别有两块电极板，在有电流通过时，可使物料内部微生物做定向运动，加速物料分解，缩短发酵周期。

本实施方式在使用时，还设有多个旋转支架轴承30，多个旋转支架轴承30通过两根转轴安装在旋转支架29的两端。便于旋转支架的转动。

在反应器罐体底部设有一层筛网60，渗滤液通过筛网流到反应器底部，进而从渗滤液流出口流出。这样的结构可避免物料堵塞渗滤液流出口，防止渗滤液滞留在反应器内部，不利于堆肥的顺利进行。

本实施方式中各构件的作用：第一温度传感器1的作用是用于上层物料测温。排气口2的作用是：排出堆肥产生的废气。进料口3的作用是：加入固体生活垃圾。渗滤液回流口4的作用是：使渗滤液自然回流。保温层5的作用是：对罐体进行保温。搅拌桨6的作用是：对物料进行搅拌。外轴7的作用是：固定搅拌桨，通气。内轴8的作用是：通气和供水的管路。搅拌轴9的作用是：双层轴结构，用于搅拌物料。第二温度传感器10的作用是：用于中层物料测温，可拆卸。气体流量计11的作用是：用于调节气体流量。电动机12的作用是：带动搅拌轴对物料进行均匀搅拌。进气口13的作用是：给反应器内部物料供气。第三温度传感器14的作用是：用于下层物料测温。出料口15的作用是：出成品物料或取样。渗滤液流出口16的作用是：流出渗滤液。架体17的作用是：支撑反应器主体。柱状反应器罐体18的作用是：发酵生活垃圾。空气压缩机19的作用是：将空气压缩之后，吹进反应器内部。反应器温控箱20的作用是：控制反应器温度，自动显示温度。高导热石墨层21的作用是：分散电阻丝产生热量，使热量均匀分布。加热电阻丝22的作用是：产生热量，给反应器加家热。硅酸盐棉保温层23的作用是：减少反应器内部热量散失，保温。立式排气口24的作用是：用于反应器立式时排气。立式渗滤液回流口25的作用是：用于反应器立式时回流渗滤液。立式渗滤液流出口26的作用是：用于反应器立式时流出渗滤液。滚轮27的作用是：用于移动反应器。电极板28的作用是：通电之后，使微生物做定向运动，加速发酵进程。旋转支架29的作用是：控制反应器立式或者卧式。旋转支架轴承30的作用是：旋转反应器。进水口31的作用是：给物料加水。电阻丝温控箱32的作用是：控制电阻丝温度，进而控制物料温度。筛网60的作用是：防止物料堵塞出口，使渗滤液顺利流出反应器。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的柱状反应器罐体18上还开有立式渗滤液排出口26和立式渗滤液回流口24。如此设置，立式排气口24的作用是：用于反应器立式时排气。立式渗滤液流出口26的作用是：用于反应器立式时流出渗滤液。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的保温层5为聚氨酯保温层。如此设置，保温效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的内轴8和外轴7上开设的小孔直径为3mm-8mm。使用时，最佳的小孔直径为5mm.如此设置，便于内轴进气或供水。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的旋转支架29在架体17上的转动角度为90°。如此设置，便于满足柱状反应器罐体18在水平和竖直方向的稳定工作。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的内轴8向下偏心并轴向穿设在柱状反应器罐体18内。如此设置，搅拌效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的内轴8的轴线与柱状反应器罐体18的轴线之间的距离为120mm-180mm。如此设置，搅拌装置在距离中心150mm处，这样可以防止搅拌桨碰到温度传感器，同时可使物料在搅拌过程中自然下落，防止物料沾壁。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的多个滚轮27的数量为4个。如此设置，便于移动堆肥反应器。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

本发明的使用过程如下：

1将有机生活垃圾进行分类，剔除煤灰、电池、塑料、等非有机成分。将物料进行粉碎处理，粒径为5mm为最佳。以锯末和稻杆作为堆肥调理剂和膨松剂，以垃圾：锯末：稻杆＝4:1:1的比例进行混合处理，调节物料含水率在55％-65％之间，C/N(碳氮比)在25:1-35:1之间，pH在6.4-7.5之间。将调节好的物料放在收纳桶中备用。

2将物料从进料口添加入罐体内部，封好进料口，封好保温设备，并检查各部件是否可以正常运行。

3每天分早午晚通风和搅拌，每次通风半小时，调节气体流量计的通风量为0.25L/min，通风的同时进行搅拌。

4每隔3天要将渗滤液进行回流。

5堆肥废气通过排气口进入尾气吸收装置，将气体进行无害化处理。

6温度传感器自然显示温度数值。(温控仪的温度控制范围为0-100℃)

7当环境温度低于10℃时，自动启动反应器保温系统，当反应器温度高于预设温度，交流接触器自动断电，当温度低于预设温度，交流接触器自动接通，此的结构可以保证反应器内部物料温度维持恒定，使堆肥在一个相对稳定的环境下进行。

8给电极板通电，加速发酵进程。

9堆肥周期结束，将成品堆肥取出，保存，清洗设备。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，它包括架体(17)和多个滚轮(27)，多个滚轮(27)安装在架体(17)的下端，其特征在于：所述好氧堆肥反应器还包括反应器温控箱(20)、旋转支架(29)、保温层(5)、电动机(12)、气体流量计(11)、空气压缩机(19)、柱状反应器罐体(18)、电阻丝温控箱(32)、内轴(8)、外轴(7)、第一温度传感器(1)、第二温度传感器(10)、第三温度传感器(14)、多个搅拌桨(6)和两块电极板(28)，

反应器温控箱(20)安装在架体(17)的一侧，空气压缩机(19)安装在架体(17)的另一侧，旋转支架(29)可转动安装在架体(17)上，且旋转支架(29)位于反应器温控箱(20)和空气压缩机(19)之间，电动机(12)和柱状反应器罐体(18)并列安装在旋转支架(29)上，反应器温控箱(20)与柱状反应器罐体(18)连接，内轴(8)偏心轴向穿设在柱状反应器罐体(18)内，外轴(7)套装在内轴(8)上，电动机(12)与外轴(7)连接，所述内轴(8)和外轴(7)上均开设多个小孔，多个搅拌桨(6)环形安装在外轴(7)上，空气压缩机(19)通过气体流量计(11)与内轴(8)连接，两块电极板(28)安装在柱状反应器罐体(18)的两个端面上，保温层(5)安装在柱状反应器罐体(18)的两个端面外壁上，第一温度传感器(1)和第三温度传感器(14)相对安装在柱状反应器罐体(18)的内侧壁上，第二温度传感器(10)安装在柱状反应器罐体(18)内，

所述柱状反应器罐体(18)上分别开有排气口(2)、进气口(13)、进料口(3)、出料口(15)、渗滤液回流口(4)、渗滤液出口(16)和进水口(31)，

所述柱状反应器罐体(18)包括高导热石墨材料层(21)、加热电阻丝层(22)和硅酸盐棉保温层(23)，高导热石墨材料层(21)、加热电阻丝层(22)和硅酸盐棉保温层(23)由内至外依次套装，电阻丝温控箱(32)与加热电阻丝层(22)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：所述柱状反应器罐体(18)上还开有立式渗滤液排出口(26)和立式渗滤液回流口(24)。

3.根据权利要求2所述的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：所述保温层(5)为聚氨酯保温层。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：内轴(8)和外轴(7)上开设的小孔直径为3mm-8mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：所述旋转支架(29)在架体(17)上的转动角度为90°。

6.根据权利要求5所述的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：内轴(8)向下偏心并轴向穿设在柱状反应器罐体(18)内。

7.根据权利要求6所述的一种用于处理严寒地区生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：内轴(8)的轴线与柱状反应器罐体(18)的轴线之间的距离为120mm-180mm。

8.根据权利要求1或7所述的一种用于处理严寒地生活垃圾的好氧堆肥反应器，其特征在于：所述多个滚轮(27)的数量为4个。