CN109574718B - 一种有机垃圾的有氧发酵工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有机垃圾的有氧发酵工艺，包括有机垃圾的预分拣，还包括以下步骤：步骤一、将有机垃圾投入垃圾处理装置的卧式发酵罐内；步骤二、对有机垃圾破碎，加入发酵菌种搅拌均匀进行发酵；步骤三、开启抽吸泵抽出发酵气体及水蒸气并输送至冷却水箱中除臭除水；步骤四、发酵后的有机垃圾干燥及粉碎，得粗品；步骤五、排出粗品并经振动筛除去粗品中的大颗粒有机肥，得有机肥产品。有机垃圾的破碎、发酵、干燥、粉碎均在垃圾处理装置中的卧式发酵罐内进行。在步骤四中，冷却水箱内设有预冷却水，且冷却水内溶解有生物酶。本发明制取的有机肥含有大量的有机质，为深褐色或黑色粉末状，便于存储和运输，且法发酵过程中避免了环境的二次污染。

Description

一种有机垃圾的有氧发酵工艺

技术领域

本发明涉及生活有机垃圾处理技术领域，尤其涉及一种有机垃圾的有氧发酵工艺。

背景技术

目前，国内外有机固体废物处理方式主要有3种：填埋、焚烧和生物处理。填埋会造成土壤的污染和水源污染，且土壤治理和水源处理需要高昂费用和时间；焚烧不仅成本高，而且产生的烟气排放会对环境产生污染。这些处理方法在处理有机垃圾的同时造成了严重的环境污染问题，且无法实现垃圾快速减量。

有机废弃物虽然有污染的危害，但它同时又可以作为重要的资源被资源化利用。有机废弃物中不仅含有大量的有机质、氮磷钾等养分，还含有较多的钙等其他中量和微量元素，可以加工成农用肥料，如乡村中将粪便、落叶、菜叶等直接堆积自然发酵后作为肥料使用。有机废弃物农用不仅可解决污染问题，而且施用后对土壤物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。

有机垃圾的处理有好氧处理和无氧处理方式，好氧堆肥是在微生物作用下通过发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程，能够生成大量可被植物吸收利用的有效态氮、磷、钾化合物，而且还能合成新的高分子有机物——腐殖质，它是有机肥料的重要成分，也是构成土壤肥力的重要物质。

目前，无论是好氧堆肥还是采用设备进行好氧发酵的处理方式都存在有机物分解缓慢、处理周期长或者发酵周期短但物料处理不完全、产品肥效低等问题。同时，现有的垃圾处理工艺通常忽视了垃圾处理过程中副产物(废气、废水)对环境造成的二次污染问题。现有的有机垃圾发酵的时间长，一般都大于48个小时，现有的有机垃圾发酵处理方法均为两步发酵方法，两次发酵的时间长、成本高、工艺复杂，而且现有生活有机垃圾处理的设备结构复杂，占地大。

有鉴于此，有必要对现有技术中的有机垃圾的发酵处理方法及设备予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中有机垃圾处理工艺复杂、效率低、发酵设备结构复杂、占地面积广的问题，提供了一种有机垃圾的有氧发酵工艺。通过将分拣后的有机垃圾投放到脱水、破碎、发酵、干燥、粉碎等步骤集中到一个密闭发酵罐内进行处理，且采用高效的有氧菌进行发酵，发酵气体及蒸汽通过冷却水箱进行除臭处理，以提高了有机垃圾的处理效率，避免了废气废水从设备中逸出造成环境的二次污染，且通过发酵后制成的有机肥含有大量的有机质，且为深褐色或黑色粉末状，便于存储和运输。

实现发明目的的技术方案如下：一种有机垃圾的有氧发酵工艺，包括有机垃圾的预分拣，还包括以下步骤：

步骤一、将预分拣出的有机垃圾投入垃圾处理装置的卧式发酵罐内；

步骤二、在卧式发酵罐内对有机垃圾进行破碎，加入发酵菌种并将发酵菌种与破碎后的有机垃圾搅拌均匀，进行发酵；

步骤三、有机垃圾发酵过程中，开启抽吸泵将卧式发酵罐内发酵气体及水蒸气抽进冷却水箱中进行除臭除水处理；

步骤四、发酵后的有机垃圾干燥及粉碎，得有机肥粗品；

步骤五、排出有机肥粗品，并用振动筛过滤除去有机肥粗品中的大颗粒有机肥，得有机肥产品。

在步骤二至步骤四中，有机垃圾的破碎、发酵、干燥、粉碎均在垃圾处理装置中的卧式发酵罐内进行。在步骤四中，冷却水箱内设有预冷却水，且冷却水内溶解有生物酶。

其中，步骤二中，加入的发酵菌种为高温有氧菌，且所述高温有氧菌为高温微需氧菌。厌氧菌发酵需要营造无氧的环境，发酵时需要将卧式发酵罐内的氧气进行排除，因此选择一个需氧量较少的微需氧菌，且为了在发酵过程中能够使有机垃圾中的有害菌被杀死，选择温度耐程度高的高温微需氧菌。发酵菌种为高温微需氧菌，其在发酵过程中需要的氧气量是较少，随有机垃圾进入卧室发酵罐内的空气及有机垃圾中本身携带氧气完全能够满足高温微需氧菌的氧需求量，在发酵过程中不需要补入空气，发酵工艺较为简单且使设备更为简化，提高了设备的密闭性。

进一步的，高温微需氧菌的发酵温度为50～90℃，选择的高温微需氧菌的耐受温度为50～90℃，且在高温环境下，有机垃圾的发酵处理速度较高，且在发酵过程中有机垃圾内的水分部分变为水蒸气排出，减少了了后期垃圾干燥的时间，提高了有机垃圾的处理速度。

优选的，因选择的高温微需氧菌的最佳活性温度60～80℃，因此选择高温微需氧菌的发酵温度为60～80℃，若发酵温度低于60℃会延长有机垃圾的发酵时间，若温度超过80℃则会使高温微需氧菌被破坏失活。

其中，步骤一中，有机垃圾投入卧式发酵罐后，还包括有机垃圾脱水的步骤。根据卧式发酵罐内湿度传感器检测的数据，当检测数据过大，则说明有机垃圾内的水分较高，需要进行脱水；如果检测数据在设定范围内，则说明有机垃圾内的水分合适，不需要进行脱水。

其中，有机垃圾的有氧发酵的设备为垃圾处理装置，垃圾处理装置包括密闭的箱体及自动控制系统，自动控制系统位于箱体的外部。

箱体包括发酵仓及动力舱，发酵仓内设有卧式发酵罐，且发酵仓上部设有与卧式发酵罐的进料口相连通的进料料斗。卧式发酵罐罐体上包裹有加热装置，卧式发酵罐的排气口处管道连接有抽吸泵，抽吸泵另一端管道连接有冷却水箱。冷却水箱设在箱体的外部，且位于动力舱的上部。

还包括位于箱体外部的振动筛，振动筛与卧式发酵罐的排料口管道连接。

卧式发酵罐为集有机垃圾脱水、粉碎、发酵、干燥于一体的罐体，加热装置用于对发酵罐内的有机垃圾进行加热，冷却水箱用于处理卧式发酵罐内发酵气体及水蒸汽，振动筛用于将经罐体排出的有机肥进行过滤，以除去有机肥中的大颗粒肥料，自动控制系统用于控制卧式发酵罐、动力仓内的电机、加热装置、冷却水箱、振动筛的工作。

进一步的，垃圾处理装置还包括液压式自动上料装置，液压式自动上料装置用于将垃圾桶提升至进料料斗的上部，且将垃圾桶内的垃圾倒入卧式发酵罐内。液压式自动上料装置的使用，使有机垃圾无需进行转运，直接由垃圾桶导入进料料斗，实现了自动化生产降低了作业人员工作强度。

进一步的，卧式发酵罐为采用不锈钢板无缝一次成型制成，且卧式发酵罐内壁上设有不规则排列的双刃刀片，且刀片偏向卧式发酵罐的排料口方向。一次成型的卧室发酵罐，提高了发酵罐的密闭性，且在罐内设有双刃刀片，双刃刀片在发酵罐正转或者翻转时均能对罐内的有机垃圾进行破碎和粉碎，且在发酵过程中双刃刀片也可对罐内的垃圾进行充分的搅拌，提高了有机垃圾的均一性。

进一步的，为严格控制发酵罐内的温度和湿度，随发酵罐内的温度和湿度进行调整，在卧式发酵罐内设有温度传感器及湿度传感器。

与现有技术相比，本发明型的有益效果是：

1.本发明运用生物技术，通过“节能、减排、低碳、绿色环保、资源化”的新工艺使得有机垃圾以有机肥的形式重新施用于土壤，为土壤提供新的养分以改善土壤的环境，从而实现“碳”循环，实现了对有机质垃圾减量化、无害化、资源化处理。

2.本发明采用一体化的有机垃圾处理装置，有效地的将垃圾的破碎、发酵、脱水、烘干、成肥等各步骤集中在一个罐体中进行，避免了在处理过程中需要将垃圾传送到下一道工序的设备，避免了设备堵塞，也降低了设备的占地面积及成本。

3.本发明采用新型的微需氧菌对有机垃圾进行发酵，且本发明选用的微需氧菌一般可在4～8小时内完成发酵，大大提高了有机垃圾处理的速度，提高了处理产量。而现有技术中有机垃圾的发酵，一般至少需要48小时。

4.垃圾处理装置不用专门设置搅拌装置，卧式发酵罐在转动时，罐内的双刃刀会对有机垃圾进行搅拌、破碎或粉碎的双重作用，从而使滚筒内的有机垃圾分布均匀。

5.本发明中的垃圾处理装置可放置到垃圾产生地，实现垃圾随时产生随时处理，处理完成的物料呈粉末状的深褐色或黑色物料，便于储存和运输，且垃圾的减量率为80％～90％。

附图说明

图1为本发明一种有机垃圾的有氧发酵的工艺流程图；

图2为本发明另一种有机垃圾的有氧发酵的工艺流程图；

图3为本发明的垃圾处理装置的外部结构图；

图4为本发明的垃圾处理装置的内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1

请参图1所示，图1为本发明有机垃圾的有氧发酵的工艺流程图，在本实施方式中，一种有机垃圾的有氧发酵工艺，本实施例对蔬菜垃圾进行发酵处理，包括有机垃圾的预分拣，包括以下步骤：

步骤一、将2T预分拣出的有机垃圾投入垃圾处理装置的卧式发酵罐内；

步骤二、开启机器，使卧式发酵罐转动对有机垃圾进行破碎，加入1.0％(质量比)高温微需氧菌，将高温微需氧菌与破碎后的有机垃圾搅拌均匀，在65℃的温度下进行发酵；

步骤三、有机垃圾发酵过程中，开启抽吸泵将卧式发酵罐内发酵气体及水蒸气抽进冷却水箱中进行除臭除水处理。其中冷却水箱内设有预冷却水，且冷却水内溶解有2.0％的复合酶制剂。；

步骤四、发酵后的有机垃圾干燥及粉碎，得有机肥粗品；

步骤五、排出有机肥粗品，并经60目的振动筛过滤除去有机肥粗品中的大颗粒有机肥，得有机肥产品。

在步骤二至步骤四中，有机垃圾的破碎、发酵、干燥、粉碎均在垃圾处理装置中的卧式发酵罐内进行。

质量标准中有机质质量分数的的指标为≥45.0％，对发酵后得到的有机肥产品进行检测，其中有机肥产品中有机质的质量分数为82.2％。

实施例2

请参图1所示，图1为本发明有机垃圾的有氧发酵的工艺流程图，在本实施方式中，本实施例对餐厨有机垃圾进行发酵处理，包括有机垃圾的预分拣，包括以下步骤：

步骤一、将3T预分拣出的有机垃圾投入垃圾处理装置的卧式发酵罐内；

步骤二、加热卧式发酵罐至80℃对有机垃圾进行脱水；

步骤三、开启机器，使卧式发酵罐转动对有机垃圾进行破碎，加入1.5％(质量比)高温微需氧菌，将高温微需氧菌与破碎后的有机垃圾搅拌均匀，在80℃的温度下进行发酵；

步骤四、有机垃圾发酵过程中，开启抽吸泵将卧式发酵罐内发酵气体及水蒸气抽进冷却水箱中进行除臭除水处理。其中冷却水箱内设有预冷却水，且冷却水内溶解有5.0％的生物酶垃圾降解除臭剂；

步骤五、发酵后的有机垃圾干燥及粉碎，得有机肥粗品；

步骤六、排出有机肥粗品，并经80目的振动筛过滤除去有机肥粗品中的大颗粒有机肥，得有机肥产品。

在步骤二至步骤五中，有机垃圾的破碎、发酵、干燥、粉碎均在垃圾处理装置中的卧式发酵罐内进行。

质量标准中有机质质量分数的指标为≥45.0％，对发酵后得到的有机肥产品进行检测，其中有机肥产品中有机质的质量分数为93.4％，而且有机肥中含有钙、磷、钾等成分，具体见下表：

实施例3

如图3～4所示，图3为本发明中实现有机垃圾的有氧发酵的设备的垃圾处理装置的外部结构图，图4为本发明垃圾处理装置内部结构图。

垃圾处理装置包括密闭的箱体1及自动控制系统2，自动控制系统2位于箱体1的外部。

箱体1包括发酵仓11及动力舱12，发酵仓11内设有卧式发酵罐3，且发酵仓11上部设有与卧式发酵罐3的进料口相连通的进料料斗4。卧式发酵罐3罐体上包裹有加热装置，卧式发酵罐3的排气口处管道连接有抽吸泵5，抽吸泵5另一端管道连接有冷却水箱6。冷却水箱6设在箱体1的外部，且位于动力舱12的上部。

还包括设置在箱体1外部的振动筛7，振动筛7与卧式发酵罐3的排料口管道连接。

卧式发酵罐3为集有机垃圾脱水、粉碎、发酵、干燥于一体的罐体，加热装置用于对发酵罐内的有机垃圾进行加热，冷却水箱6用于处理卧式发酵罐3内的发酵气体及水蒸汽，振动筛7用于将经罐体排出的有机肥进行过滤，以除去有机肥中的大颗粒肥料，自动控制系统2用于控制卧式发酵罐、动力仓内12的电机、加热装置、冷却水箱6、振动筛7的工作。其中，卧式发酵罐3为采用不锈钢板无缝一次成型制成，且卧式发酵罐3内壁上设有不规则排列的双刃刀片，且刀片偏向卧式发酵罐的排料口方向。

还包括设置在箱体1上的液压式自动上料装置8(本实施例优选提桶式液压提升机系统)，液压式自动上料装置8用于将垃圾桶提升至进料料斗4的上部，且将垃圾桶内的垃圾倒入卧式发酵罐3内。

还包括设置在卧式发酵罐3内设有温度传感器及湿度传感器。

其中，自动控制系统2由智能芯片构成，操作界面集成在一块触摸显示屏。操作简单，所有工序由智能芯片控制完成，中途无需再进行操作，一次完成。且芯片具有存储功能，对于原料的添加，输出及处理过程均有清单记录，以方便查询。智能芯片也具有故障自检及报警功能，当自检有故障时会显示故障代码，便于维修人员方便的了解到故障原因及时维修。

其中，自动控制系统2上卧式发酵罐3的运行形式为：发酵罐先正转30秒，停1分钟，在反转30秒，一般设置时长为2小时，也可根据材料自行设置时长。烘干时，发酵罐每隔1分钟正反转一次，持续30秒，充分搅拌使材料受热均衡，同时经抽吸泵5加压到75千帕，抽出大量水蒸气加速烘干。

本发明中垃圾处理装置的操作流程是：

(1)将垃圾桶推到液压式自动上料装置8上，按下自动控制系统2上的加料按钮；

(2)加料完成后按下下降按钮，并将卧式发酵罐3的进料口盖合；

(3)按下启动按钮，垃圾处理装置运行；

(4)处理完成后，垃圾处理装置自动停止；

(5)打开卧式发酵罐3的出料口，打开出料盖；

(6)按下出料按钮，并进入振动筛7过滤筛除大颗粒肥料；

(7)出料完成后，关闭出料按钮。将有机肥移动到堆放区。将筛分出来的无机垃圾堆放到另一个地方。

本发明中的垃圾处理装置适用于各种有机垃圾的处理，如：餐厨垃圾及骨头、羽毛、贝壳、养殖垃圾、园林垃圾、污泥、农业垃圾等。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种有机垃圾的有氧发酵工艺，包括有机垃圾的预分拣，其特征在于：还包括以下步骤：

步骤一、将预分拣出的有机垃圾投入垃圾处理装置的卧式发酵罐内，其中，所述垃圾处理装置包括密闭的箱体及自动控制系统；所述箱体包括发酵仓及动力舱，所述发酵仓内设有所述卧式发酵罐，所述发酵仓上部设有与所述卧式发酵罐的进料口连通的进料料斗；所述卧式发酵罐的排气口处管道连接有抽吸泵，所述抽吸泵的另一端管道连接有冷却水箱，所述冷却水箱内设有预冷却水，且所述冷却水内溶解有生物酶；所述自动控制系统用于控制所述卧式发酵罐和冷却水箱的工作；所述卧式发酵罐内壁上设有不规则排列的双刃刀片；

步骤二、在所述卧式发酵罐内对有机垃圾进行破碎，加入发酵菌种并将发酵菌种与破碎后的有机垃圾搅拌均匀，进行发酵；

步骤三、有机垃圾发酵过程中，开启所述抽吸泵将所述卧式发酵罐内发酵气体及水蒸气抽进所述冷却水箱中进行除臭除水处理；

步骤四、发酵后的有机垃圾干燥及粉碎，得有机肥粗品；

步骤五、排出有机肥粗品，并用振动筛过滤除去有机肥粗品中的大颗粒有机肥，得有机肥产品；

所述步骤二至步骤四中，有机垃圾的破碎、发酵、干燥、粉碎均在所述卧式发酵罐内进行。

2.根据权利要求1所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：步骤二中，加入的所述发酵菌种为高温有氧菌，且所述高温有氧菌为高温微需氧菌。

3.根据权利要求2所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：所述高温微需氧菌的发酵温度为50～90℃。

4.根据权利要求3所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：所述高温微需氧菌的发酵温度为60～80℃。

5.根据权利要求1所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：步骤一中，有机垃圾投入所述卧式发酵罐后，还包括有机垃圾脱水的步骤。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：所述垃圾处理装置还包括位于所述箱体外部的振动筛，所述振动筛与所述卧式发酵罐的排料口管道连接，所述振动筛用于将经罐体排出的有机肥进行过滤，以除去有机肥中的大颗粒肥料；

所述卧式发酵罐罐体上包裹有加热装置，所述加热装置用于对所述发酵罐内的有机垃圾进行加热。

7.根据权利要求6所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：还包括液压式自动上料装置，所述液压式自动上料装置用于将垃圾桶提升至所述进料料斗的上部，且将所述垃圾桶内的垃圾倒入所述卧式发酵罐内。

8.根据权利要求6所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：所述卧式发酵罐为采用不锈钢板无缝一次成型制成，且所述刀片偏向所述卧式发酵罐的排料口方向。

9.根据权利要求6所述的一种有机垃圾的有氧发酵工艺，其特征在于：所述卧式发酵罐内设有温度传感器及湿度传感器。

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