CN112358956A - 一种有机固废生物发酵干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种有机固废生物发酵干燥系统，通过采用滚筒式密封结构，将有机固废物通过进料口输入至滚筒内后，通过电机带动滚筒旋转，有机固废物在滚筒内的引流板的作用下，由进料口一侧向出料口一侧转运，同时，转运过程中，由于搅拌杆的作用，可以将引风机导入的空气与有机固废物进行充分混合，从而以保证其有氧发酵，整个过程中，全程密封式进行，无任何废气和废水产生，使其处理更加环保，且由于回风管与除湿机组和热泵机组的结合，可以将高温好氧发酵产生的多余热量进行回收，降低其能耗。
Description
技术领域
本发明涉及污泥或餐厨垃圾等有机固废处理技术领域，更具体地，涉及一种有机固废生物发酵干燥系统。
背景技术
目前，我国污水处理厂每年排放的污泥干重量约140万吨，且每年以超过10％的速度增长；而且，污泥中含有大量的重金属、病原菌等有害物质，对环境的危害较大；可见，污泥导致的环境污染问题日益突出，给社会造成了较大的安全隐患、环境危害和经济负担。
污泥或餐厨垃圾等类似固废处理的市场需求巨大，特别是近几年针对中小城市的市政污泥、餐厨垃圾、厨余垃圾、畜禽粪便的联合集中处理需求很大，单个物料的产量不高，联合总量为100吨以内。
对于这类中小型的高含固率的有机固废，其产量总体不大，不适宜大规模建厂处理，但是，小型的固废处理设备目前又无法做到无废水，无臭气排放处理，且最终的处理成果无法进行生态利用，因此，急需研发一种设备可以实现对这种中小型有机固废的高效、节能、无废气废水排放处理。
发明内容
本发明提供一种有机固废生物发酵干燥系统，以解决现有设备对中小型的有机固废处理的能耗高、无法做到全封闭，无废气废水排放的技术问题，并创新了传统的好氧堆肥中占地面积大、停留时间长，需要大比例添加辅料等粗放化的堆肥方式，提供了一套很好的小型化城乡污泥、餐厨废弃物生物干化的新路径。
根据本发明的一个方面，提供一种有机固废生物发酵干燥系统，包括滚筒和引风机，所述滚筒的两端分别设置有进料口和出料口，且所述滚筒呈水平设置并底部设置有支撑辊，所述滚筒由电机驱动带动其转动，所述滚筒内圆面设有呈螺旋式的引流板，所述引流板上间隔装设有多个搅拌杆，所述滚筒的进料口处外接回风管，所述回风管通过过滤模块经过除湿机组与热泵机组相连，所述引风机的输入端与所述热泵机组的输出端连接，且所述引风机的输出端通过空气加热器经送风管与所述滚筒的出料口一侧相连通。
在上述方案基础上优选，所述滚筒内置温度传感器，所述回风管上设置有空气温湿度感应器和进口压力感应器，所述送风管上设有流量计和出口压力感应器。
在上述方案基础上优选，所述回风管与所述过滤模块之间还装设有除臭风量调节阀。
在上述方案基础上优选，所述风机的输入端还外接新风进口调节阀。
在上述方案基础上优选，所述滚筒的进料口处装上设有进料机，所述滚筒的出料口设有出料机。
在上述方案基础上优选，所述进料机和所述出料机均为螺杆输送机，所述进料机呈水平布设，所述出料机呈竖直布设，所述出料口与所述出料机的中部连通，所述出料机的顶部外接回料装置，所述回料装置与所述进料口连通。
在上述方案基础上优选，所述回料装置为皮带输送机或者螺杆输送机。
在上述方案基础上优选，所述进料机包括进料部和混合部，所述进料部与所述混合部连通，且所述混合部上设有回料口，所述回料口与所述回料装置的输出端连通。
在上述方案基础上优选，所述的热泵机组内设置除湿热泵，通过湿空气冷却过程中释放出的热量通过热泵提升至干燥空气，加热后的干燥空气返回滚筒发酵机内。
在上述方案基础上优选，所述的除湿机组设置有外部冷却水对高温高湿的空气进行一次冷却除湿。
在上述方案基础上优选，所述的灰尘过滤模块设置有大面积灰尘过滤滤网，并设置安全更换检修窗口。
本发明的一种有机固废生物发酵干燥系统，通过采用滚筒式密封结构，将有机固废物通过进料口输入至滚筒内后，通过电机带动滚筒旋转，有机固废物在滚筒内的引流板的作用下，由进料口一侧向出料口一侧转运，同时，转运过程中，由于搅拌杆的作用，可以将引风机导入的空气与有机固废物进行充分混合，从而以保证其有氧发酵，整个过程中，全程密封式进行，无任何废气和废水产生，使其处理更加环保，且由于回风管与除湿机组和热泵机组的结合，可以将高温好氧发酵产生的多余热量进行回收，降低其能耗。
本发明一方面利用密闭的好氧发酵的生物效果与生物产生热量对物料进行干燥与改性，提升整个好氧发酵的集约化水平，另一方面通过回风管和送风管的结合，利用循环风带进热量与氧气，排出水蒸气与臭气，并通过除湿热泵回收气化潜热，降低系统干化能耗，并通过自动化控制，保障整个工艺设备的稳定、可靠运行。
附图说明
图1为本发明的有机固废生物发酵干燥系统的结构框图；
图2为本发明的有机固废生物发酵干燥系统的第二种状态图；
图3为本发明的有机固废生物发酵干燥系统的流程图；
图4为本发明的滚筒的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1，并结合图2所示，本发明一种有机固废生物发酵干燥系统，包括滚筒10和引风机20，所述滚筒10的两端分别设置有进料口11和出料口12，且所述滚筒10呈水平设置并底部设置有支撑辊，所述滚筒10由电机15驱动带动其转动，所述滚筒10内圆面设有呈螺旋式的引流板13，所述引流板13上间隔装设有多个搅拌杆，所述滚筒10的进料口11处外接回风管30，所述回风管30通过过滤模块31经过除湿机组32与热泵机组33相连，所述引风机20的输入端与所述热泵机组33的输出端连接，且所述引风机20的输出端通过空气加热器21经送风管22与所述滚筒10的出料口12一侧相连通。
本发明的一种有机固废生物发酵干燥系统，通过采用滚筒10式密封结构，将有机固废物通过进料口11输入至滚筒10内后，通过电机15带动滚筒10旋转，有机固废物在滚筒10内的引流板13的作用下，由进料口11一侧向出料口12一侧转运，同时，转运过程中，由于搅拌杆的作用，可以将引风机20导入的空气与有机固废物进行充分混合，从而以保证其有氧发酵，整个过程中，全程密封式进行，无任何废气和废水产生，使其处理更加环保，且由于回风管30与除湿机组32和热泵机组33的结合，可以将高温好氧发酵产生的多余热量进行回收，降低其能耗。
本发明一方面利用密闭的好氧发酵的生物效果与生物产生热量对物料进行干燥与改性，提升整个好氧发酵的集约化水平，另一方面通过回风管30和送风管22的结合，利用循环风带进热量与氧气，排出水蒸气与臭气，并通过除湿热泵回收气化潜热，降低系统干化能耗，并通过自动化控制，保障整个工艺设备的稳定、可靠运行。
值得说明的是，本发明滚筒10内置温度传感器23，回风管30上设置有空气温湿度感应器24和进口压力感应器25，送风管22上设有流量计27和出口压力感应器26，并在回风管30与过滤模块31之间还装设有除臭风量调节阀28，风机的输入端还外接新风进口调节阀29，其中，除臭风量调节阀28和新风进口调节阀29均采用电磁控制阀。
使用时，将除臭风量调节阀28、新风进口调节阀29、温度传感器23、空气温湿度感应器24、进口压力感应器25、流量计27和出口压力感应器26分别与PLC控制器相连。
运行过程中，通过温度传感器23获取内部温度，当温度低于设定值，或者物料自身发酵效果不佳亦或启动初期启动，可以启动加热器21，通过高温热水或蒸汽对空气进行辅助加热，以补充高温发酵滚筒10内的蒸发热量不足。
而当温度适宜，或者滚筒10内发酵效果较好的时候，无需启动加热器21，此时，引风机20工作，系统将利用好氧发酵自身的生物发热以及热泵的热量通过空气经过回风管30，输送至过滤模块31，对空气中的粉尘进行除尘，然后，经过除尘后的空气进入除湿机组32进行除湿，再进入热泵机组33进行换热，实现热量回收，经过回收后热量后的气体可以再次通过引风机20进入滚筒10内，进行下一次干燥循环，即可以实现生物发酵无废气干燥的效果。
运行过程中，伴随着干化蒸发的进行，循环风中会不断富集硫化氢、氨气等引发臭味的气体，可以通过开启新风进口调节阀29和除臭风量调节阀28，实现风量的总体平衡，在补充新鲜空气提供氧气的同时，排放含有臭气的循环风至专业的除臭设备中，以保持整个循环风系统的品质动态稳定。
为了实现对整个系统的循环风量维持在一个合理的水平，本发明可以通过空气温湿度感应器24、进口压力感应器25、出口压力感应器26的监控，调整本发明的电机15的转速，调整除湿机组32、热泵机组33的运行负荷及加热器21的热源供应强度，动态控制整个循环风携带蒸发水分的能力。
进一步的，为了降低劳动强度，本发明还在滚筒10的进料口11处装上设有进料机40，滚筒10的出料口12设有出料机50，以实现自动进料和自动出料。
值得说明的是，本发明的进料机40和所述出料机50均为螺杆输送机。其中，进料机40呈水平布设，出料机50呈竖直布设，出料口12与出料机50的中部连通，出料机50的顶部外接回料装置60，回料装置60与进料口11连通。
使用时，进料机40水平布设，将待处理的有机固废物导入至滚筒10中进行高温厌氧处理，处理过的有机固废，可以根据实际情况，控制出口的出料机50转动方向，从而实现其出料或者回料进行二次处理。具体情况为，当出口处的螺杆输送机正向转动时，向上输送物料，将处理后的物料通过回料装置60返还至进料口11进行二次发酵，当出口处的螺杆输送机反向转动时，向下输送物料，将处理后的物料输出。
而本发明的回料装置60为皮带输送机或者螺杆输送机，其中，进料机40包括进料部41和混合部42，进料部41与所述混合部42连通，且混合部42上设有回料口，回料口与回料装置60的输出端连通。
如图4所示，本发明的滚筒10包括内筒110、中筒120和外筒130，内筒110套装在外筒130内，且中筒120处于内筒110和外筒130之间，本发明的中筒120的表面设有筛形孔，而内筒110表面设有高压喷头，高压喷头与内筒110连通，并且在内筒110的表面设有多个间隔分布的搅拌盘140，搅拌盘140上设有多个呈圆周分布的搅拌齿141，本发明的引流板13设置在外筒130的内圆面，且与中筒120的外圆面相切，且内筒110和外筒130分别由不同的电机驱动，且内筒110的旋转方向与外筒130的旋转方向相反。
本发明在外筒130上设置有多个送风杆142，送风杆142设置在引流板13相邻的外筒130内壁上，送风杆142上设有高压喷头，送风杆142与送风管22相连通，而本发明的内筒110中心也与送风管22连通，值得说明的是，与内筒110连通的送风管22上装有调节阀，并在于送风杆142连通的送风管22也装设有调节阀，使用时，可以根据内筒110和外筒130的温度通过改变调节阀大小，调整其送风效果，实现温度调节。
在使用过程中，电机带动内筒110和外筒130旋转，并通过送风杆142和内筒110的高压喷头，形成对流，而由于内筒110与外筒130旋转方向相反，从而使得有机固废物进入后，一方面在外筒130上的导流板的作用向输出一侧移动，另一方面，内筒110旋转方向相反，可以实现物料的相对混合，延长物料在其内混合时间，缩减滚筒的长度，降低物料的占地面积，并利用送风管输入的高温气体，实现对其物料加热。
请参阅图3，上述技术方案中，一般市政污水厂脱水污泥的含固率为20-25％，挤压脱水后的餐厨垃圾含固率为25-30％，其中，有机物含量约40-60％，均不具备资源化利用的条件，需要进行深度处理，以上物料均具备较好的好氧发酵条件。由于含水量过高，物料容易在滚筒中压实，且造成厌氧反应，不利于好氧发酵，物料的疏松度也难以保证。因此需要通过返混控制进入滚筒的物料含固率，一般控制在45-50％的含固率水平。
滚筒在小处理量的情况下，可以水平布置，当滚筒长度超过15米以上时需要设置倾角以利于物料的输送。优选的，滚筒的倾角小于5度，滚筒转速一般为1转/分钟，中途可以根据运行状况间断运转。
循环风量的进出口除湿量应与物料的蒸发量相匹配，滚筒内部的发酵温度根据物料与菌群的特性一般控制在55-65度，属于高温发酵范围，生物干化的效果最佳。
本发明针对城乡有机固废中分散，品类多元的，小型的处理，对象，利用有机固废的高含固率、性质复杂、有机物含量高的特点，采用好氧发酵的整体思路对有机固废进行协同好氧发酵处理，没有废水排放。在传统的好氧发酵基础上，采用密封滚筒10式发酵，避免了传统发酵的臭气排放，氧气供应粗放化，进出料无法连续等弊端，实现好氧发酵从传统的开放式改进为密闭式。生物发酵中的一个重要作用是生物干燥，为了提高干燥的效率，有效了利用了热泵技术对蒸发除湿、潜热回收等方面进行循环利用，大幅提高干化效率。相比传统的堆肥效率更高、时间等短、臭气控制更好。相比传统低温干化能耗更低、出料肥料品相更佳，便于后续的资源化利用。
本发明的有益效果是：针对城乡高含固率的有机固废处理能耗相比一般的热干化降低60％，相比传统堆肥面积节省80％以上。本发明在解决小型化的城乡有机固废上有广阔的应用空间。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，包括滚筒和引风机，所述滚筒的两端分别设置有进料口和出料口，且所述滚筒呈水平设置并底部设置有支撑辊，所述滚筒由电机驱动带动其转动，所述滚筒内圆面设有呈螺旋式的引流板，所述引流板上间隔装设有多个搅拌杆，所述滚筒的进料口处外接回风管，所述回风管通过过滤模块经过除湿机组与热泵机组相连，所述引风机的输入端与所述热泵机组的输出端连接，且所述引风机的输出端通过空气加热器经送风管与所述滚筒的出料口一侧相连通。
2.如权利要求1所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述滚筒内置温度传感器，所述回风管上设置有空气温湿度感应器和进口压力感应器，所述送风管上设有流量计和出口压力感应器。
3.如权利要求1所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述回风管与所述过滤模块之间还装设有除臭风量调节阀。
4.如权利要求1所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述风机的输入端还外接新风进口调节阀。
5.如权利要求1所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述滚筒的进料口处装上设有进料机，所述滚筒的出料口设有出料机。
6.如权利要求5所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述进料机和所述出料机均为螺杆输送机，所述进料机呈水平布设，所述出料机呈竖直布设，所述出料口与所述出料机的中部连通，所述出料机的顶部外接回料装置，所述回料装置与所述进料口连通。
7.如权利要求6所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述回料装置为皮带输送机或者螺杆输送机。
8.如权利要求6所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述进料机包括进料部和混合部，所述进料部与所述混合部连通，且所述混合部上设有回料口，所述回料口与所述回料装置的输出端连通。
9.如权利要求1所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述的热泵机组内设置除湿热泵，通过湿空气冷却过程中释放出的热量通过热泵提升至干燥空气，加热后的干燥空气返回滚筒发酵机内。
10.如权利要求1所述的一种有机固废生物发酵干燥系统，其特征在于，所述的除湿机组设置有外部冷却水对高温高湿的空气进行一次冷却除湿。
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