CN112592809B - 一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，属于餐厨垃圾处理技术领域。它解决了现有的垃圾处理方法使资源在一定程度上被浪费，好氧堆肥、厌氧消化存在许多弊端等问题。本发明包括预处理装置、厌氧发酵装置和好氧堆肥装置，预处理装置将厨余垃圾处理成水固混合浆液，厌氧发酵装置将水固混合浆液进行厌氧消化并产生沼气、沼液和沼渣，好氧堆肥装置用于将沼渣进行好氧气堆肥，厌氧发酵装置包括厌氧罐，好氧堆肥装置包括好氧罐，该好氧罐的顶部设有凹陷，厌氧罐设置在该凹腔内。本发明的优点在于厌氧消化技术和好氧堆肥技术两者相辅相成；采用两级进料舱实现单厌氧罐的连续式进料和两相工艺；多种垃圾同时处理。

Description

一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统

技术领域

本发明属于餐厨垃圾处理技术领域，涉及一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统。

背景技术

城市生活垃圾的处置问题关系到我国的可持续发展，近年来日益受到人们的关注。餐厨垃圾作为城市生活垃圾的重要组成部分，有机含量高，具有高回收利用价值。随着城市的扩大、居民生活水平的提高，餐厨垃圾所带来的一系列问题也日益突出。与此同时餐厨垃圾的资源化利用与无害化处理富有市场潜力，愈来愈受到国内外学者的高度重视。

目前国内外餐厨垃圾处理技术，按照处理媒介可以分为非生物处理和生物处理技术两大类非生物处理技术主要是指传统垃圾处理方式，如焚烧、填埋、机械破碎、饲料化等；而生物处理技术主要包括好氧堆肥及厌氧消化等。其中用作动物饲料、焚烧、填埋虽然是最直接的处理方式，但其弊端也是十分明显，虽然当前这几种方式仍旧是垃圾处理的主要手段，人们已经意识到这些处理方法不仅使资源在一定程度上被浪费，而且并不绿色环保。好氧堆肥、厌氧消化是当前各个国家发展的主要方向，但仍存在着许多弊端。

另外，目前城市中剩余污泥和园林垃圾处理也是困扰城市发展的一大因素。近年来，城市污水处理水平显着提高，而活性污泥法是应用广泛的处理技术，但它会产生大量的剩余污泥，而由于剩余污泥处置不当带来的二次污染问题也显现出来。污泥的处理处置已成为环境综合治理工作中的新难点、新挑战。污泥产量在未来的几年中还将有大量增长，但是目前国内污泥处理处置水平很低，污泥经过常规的浓缩脱水后，主要是弃置，难以达到污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化的要求，并带来环境的二次污染和污水处理正常运行的困难。因此，如何进行环保的处理污泥，实现污泥资源化、减量化成为新课题，是实现可持续发展的新任务。因此，如何实现污泥的无害化、资源化、减量化是当今亟需研究的热点问题之一。园林垃圾主要是指园林植物自然凋落或人工修剪所产生的枯枝、落叶、草谢、花败、树木与灌木剪枝及其他植物残体等。城市造林绿化产生的大量园林废弃物同样亟待回归循环利用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的餐厨垃圾处理过程中出现的上述问题，而提出了一种方便收集并运送处理厨余垃圾进行预处理，多种垃圾协同处理进行厌氧消化和好氧堆肥的一体化处理系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，按照处理流程，该处理系统依次包括预处理装置、厌氧发酵装置和好氧堆肥装置，预处理装置将厨余垃圾处理成水固混合浆液，厌氧发酵装置将水固混合浆液进行厌氧消化并产生沼气、沼液和沼渣，好氧堆肥装置用于将沼渣进行好氧气堆肥，其特征在于，所述的厌氧发酵装置包括厌氧罐，厌氧罐的顶部设置沼气收集口，上述好氧堆肥装置包括内部具有好氧堆肥腔的好氧罐，该好氧罐的顶部设有凹腔，上述厌氧罐设置在该凹腔内，凹腔的内壁与厌氧罐之间形成添加夹层，添加夹层的下部通过延缓供给机构与厌氧消化腔连通，厌氧消化腔的底部与好氧堆肥腔连通，连通处设置沼渣排除机构。

好氧罐从结构上将厌氧罐包覆起来，好氧堆肥腐熟后的产热能持续为厌氧罐提供热能。同时，厌氧消化的沼渣在厌氧罐的下部进行堆积，在到达一定体积后导入好氧堆肥腔，开始进入好氧堆肥阶段，彻底实现厌氧消化沼渣的资源，同时整个餐厨垃圾资源化的过程中，在一个密闭的反应器内进行避免了刺激性气体的逃逸对周围环境造成的影响。厌氧工艺中高温工艺的降解速率和产气率要远高于中温工艺，而好氧堆肥产生的热量能很好地解决了能耗问题。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的添加夹层被分隔成剩余污泥添加区和厌氧消化添加区，剩余污泥添加区和厌氧消化添加区的下部均设有上述延缓供给机构与厌氧消化腔连通，剩余污泥添加区的上部设有剩余污泥舱门，厌氧消化添加区的上部设有餐厨垃圾舱门。

厌氧消化的物料分为餐厨垃圾和剩余污泥两部分，分别由两个舱门进入，利用液位差原理，通过大气压经延缓供给机构进入厌氧消化腔。每次添加后，多余的部分将在剩余污泥添加区和餐厨垃圾添加区持续停留，一方面可以使物料进入缺氧状态，减少进入厌氧消化时携带的氧气，另一方面可以使物料保持在适宜温度，减少低温带来的迟滞作用。

有机物厌氧降解的详细反应过程，但是大体上厌氧降解的过程可划分为四个阶段是肯定的，即水解阶段，酸化阶段，乙酸化阶段和产甲烷阶段。从参与各阶段的厌氧菌的最适宜环境条件看，这四个阶段又可进一步简化为水解酸化阶段和产甲烷阶段。表1 给出了不同厌氧菌的特性比较。

表1水解酸化菌与产甲烷菌的比较

	水解酸化菌	产甲烷菌
			种类	较多	较少
生长速率	快	较慢
			最适pH值	5.2-6.3	6.8~7.5
最适宜温度	30℃~35℃	35℃~38℃55℃~60℃
			对氢气敏感	敏感	不敏感

由表中可知，相比较而言，水解酸化菌的种类较多，对 pH 值的变化不很敏感，最适宜水解酸化菌发挥活性的周围环境显酸性。而产甲烷菌则恰恰相反，产甲烷菌种类较少，生长周期较长，需要经过长时间的驯化。产甲烷菌对pH值较为敏感，故最适宜环境为中性，且 pH 值浮动不能过大。

单相工艺中水解酸化阶段和产甲烷阶段在同一反应器内进行，不同的厌氧菌均无法达到各自最佳活性的环境条件，整个降解过程的时间较长，产气率较低。而两相工艺中水解酸化阶段与产甲烷阶段分开进行，独立的反应器可以同时满足不同菌类的最适宜生长环境条件，增强了厌氧降解过程的稳定性，同时提高了沼气的产气量。尽管两相工艺在技术上较单相工艺具有优势，但是由于单相工艺运行控制比较简单，且投资较少，因此在很多的工程实例中仍多使用单相工艺，两相工艺设备较多、控制复杂，投资大。本申请中通过设置添加夹层形成恒温缺氧区域，利用单向工艺设备实现了两相工艺。

由于采用厌氧消化工艺时，易腐有机质的特性，使得餐厨垃圾在单独厌氧消化时水解酸化速率过快，往往出现酸化抑制的现象，影响产沼气效果。厨余垃圾和污泥协同厌氧消化可以调节底物碳氮比，平衡消化底物营养成分，稳定厌氧消化过程，缓解酸化抑制等问题，从而提高产气能力。餐厨垃圾和剩余污泥的协同共消化能使底物营养均衡，更适合微生物的生长，解决单独发酵时存在的问题，从而提高产沼气效率，同时解决餐厨垃圾和剩余污泥的资源化处置难题。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的沼渣排除机构包括存料筒和推料板，好氧罐的顶部设有一安装板，安装板上开有与厌氧消化腔连通的落料孔，沼渣排除机构固定设置在顶板上与落料孔的位置相对应，所述存料筒的上端面与安装板固连，存料筒具有上下贯穿的通孔，推料板沿存料筒轴向转动设置在通孔内，推料板的底部设有一下封板，下封板的形状与存料筒的内腔形状相适配，所述存料筒的外侧壁上开有上下贯穿的出料口，安装板上还设有一驱动电机用于驱动推料板转动盖合于该出料口处。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述推料板的顶部设有一上封板，上封板的形状与存料筒的内腔形状相适配，所述上封板与下封板分别相对设置在推料板的两侧，下封板相对推料板垂直设置，上封板水平设置，所述下封板相对上封板倾斜设置。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述存料筒的出料口处设有若干弹性分割绳，弹性分割绳设置在弹性分割绳的两头分别固定设置在出料口的左右两侧壁上，若干弹性分割绳沿存料筒轴向均匀间隔设置，当下封板转动至位于出料口外时，所述弹性分割绳均匀分布在下封板与安装板之间并与下封板的倾斜角度一致。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的推料板上设有一转轴，转轴与上述存料筒同轴心，转轴的上端转动设置在安装板上，所处存料筒的底部设有一安装块，转轴的底部向下延伸并转动设置在安装块上。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的延缓供给机构包括挡板，该挡板的一端与厌氧罐的外壁固定连接，另一端斜向下向凹腔内壁延伸，并与凹腔内壁之间形成添加夹缝，添加夹层通过该添加夹缝与厌氧消化腔连通，添加夹缝所处水平位置低于厌氧消化腔内沼液的液位高度。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的延缓供给机构还包括活动封板，活动封板设置在上述凹腔内并转动设置在好氧罐的外壁上，所述活动封板的位置与挡板的位置相对应，挡板朝向活动封板的一端设有第一锯齿部，活动封板上设有与第一锯齿部交错对应的第二锯齿部，所述第一锯齿部能插入第二锯齿部内用于封堵住上述添加夹缝。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的厌氧罐包括罐体，该罐体倒扣在上述凹腔内，凹腔的底部与罐体构成了上述厌氧消化腔。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述罐体内设置有第一搅拌叶片，第一搅拌叶片与第一搅拌电机连接。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述罐体的内壁设有一圈溢流堰，一根出水管伸入溢流堰内，另一端与外界连通。

在第一搅拌叶片的搅拌下，厌氧罐内的混合物充分反应，沼渣则通过沼渣排除机构掉入好氧堆肥腔，沼液则通过溢流堰进一步沉淀，上清液通过出水管流出厌氧消化腔。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的好氧罐的底部设有物料搅拌支架、滤网、第二搅拌叶片和第二搅拌电机，滤网固定架设在好氧罐的底部，第二搅拌电机的电机轴竖直向上并与物料搅拌支架固定连接，第二搅拌叶片固定设置在物料搅拌支架的上端面，物料搅拌支架远离第二搅拌电机的下部设置滑轮，滑轮架在滤网上。

设置滑轮一方面减少物料搅拌叶片过长导致第二搅拌电机的损坏，另一方面增加搅拌顺滑；同时能与第二搅拌电机一起将物料搅拌支架垫高，使得物料搅拌支架与好氧罐的底部之间形成渗滤液收集池，渗滤液从滤网上的孔洞渗下，可以在整个装置的下方短暂的蓄积，最终在渗滤液抽滤泵的作用下抽出渗滤液收集池。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述好氧罐的顶部设有好氧堆肥物料添加舱门。好氧堆肥物料添加舱门只有在添加物料的时候打开，剩余时间均关闭舱门，一方面防止内部气体逃逸造成周围环境空气污染，另一方面减少舱内温度降低造成能源浪费，

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的好氧罐内还设有加热鼓风系统。加热鼓风系统用于向好氧堆肥腔内补充氧气。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的预处理装置包括收集桶、制浆机、固液分离机和三相离心机，厨余垃圾通过收集桶运送至制浆机内，固液分离机设置在制浆机和三相离心机之间，固液分离机与制浆机、三相离心机之间分别通过管道连接，经制浆机破碎后的浆料进入固液分离机进行筛分，筛分后的浆液经三相离心机分离出水、固、油脂三相，其特征在于，所述的收集桶包括桶体和升降底盘，桶体固定设置在升降底盘上，升降底盘的底部设有若干个滚轮和支撑座，所述的升降底盘上还设有一踏板，该踏板通过一传动装置与各支撑座连接，用于驱动各支撑座相对于滚轮升降，以使支撑座和滚轮的底面能交替接触到收集桶所放置的承托平面。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的支撑座包括内支撑套和外支撑套，内支撑套套设在滚轮外侧，滚轮的上端与内支撑套固连，所述内支撑套转动设置在升降底盘的底部，外支撑套套在内支撑套的外部，内支撑套与外支撑套之间设有驱动导向机构，通过传动装置驱动内支撑套转动，所述内支撑套转动时，能通过该驱动导向机构驱动外支撑套沿内支撑套轴向上下运动。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的驱动导向机构包括导向板和导向柱，导向板固定设置在外支撑套内壁上，且两端之间形成连续的高低落差，导向柱设置在内支撑套的外壁上且随内支撑套转动时能贴靠着导向板的上和/或下表面运动，外支撑套与升降底盘之间设有限位导向机构，以使外支撑套只能沿内支撑套轴向上下运动。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的导向板分为第一导向板和第二导向板，对应的导向柱也分为第一导向柱和第二导向柱，所述的第一导向板和第二导向板在内支撑套的轴向上的投影部分无重叠，第一导向板和第二导向板沿外支撑套周向均匀间隔交错设置在外支撑套内壁上，第一导向柱抵靠在第一导向板的上表面，第二导向柱的外缘面抵靠在对应第二导向板的下表面。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的限位导向机构包括设置外支撑套外壁上的若干凸起键，该凸起键呈条状自上而下竖直设置，所述升降底盘上开有与凸起键一一对应的安装槽，该安装槽的形状与凸起键的形状相适配。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的传动装置包括传动板、传动座、切换齿轮和切换滑轨，切换滑轨的一端转动设置在升降底盘上，另一端与踏板固定连接，传动板上固定设有前后间隔设置前半齿和后半齿且两者的齿部朝向相对，传动座固定设置在升降底盘上，切换齿轮转动设置在该传动座上并位于上述前半齿和后半齿之间，所述传动板卡设在切换滑轨内并能沿切换滑轨来回运动以使前半齿和后半齿交替与切换齿轮啮合，所述传动座与传动板之间还设有引导机构以使传动板远离切换齿轮回位时带动上述传动板沿切换滑轨运动。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的引导机构包括设置在传动座侧壁上的引导槽以及设置在传动板上能在引导槽内运动的销轴，引导槽包括依次间隔设置的前导槽、中间导槽、后导槽，所述前导槽、后导槽、中间导槽的下端连通，中间导槽的上端槽口处转动设有一切换件，切换件上设有导向斜面，切换件转动时导向斜面能将中间导槽与前导槽或后导槽连通以形成第一切换通道或第二切换通道，切换件上连接有一拨动件，该拨动件位于销轴沿前导槽或后导槽运动的路径上并能被销轴推开，以形成连通前导槽上端和后导槽下端的第一切换通道或是连接前导槽下端和后导槽上端的第二切换通道。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的切换齿轮上沿轴向固定设有一传动轴，传动轴的一端固定设有一链轮，上述内支撑套外壁上设有一齿圈，链轮通过一闭合的链条与内支撑套上的齿圈啮合传动。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的切换滑轨和升降底盘之间设有第一拉簧用于驱动踏板复位。

在上述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统中，所述的切换件与传动座之间设有第二拉簧。当拨动件被销轴推开后，该第二弹簧能够拉动拨动件弹性抵靠在引导槽的另一侧，以便销轴向上运动进入导向斜面内。

本处理方法利用水油分离技术，得到油相部分用于制成生物柴油或其他产品，生物柴油作为可替代石化柴油的清洁生物燃料，其生产成本和使用性能与现用石化柴油基本相当，且具有良好的环境特性和可生物降解性，具有广阔的发展前景。厌氧消化工序后所产生的沼气可为后续工艺供热，其余可直接出售、进行发电。沼气燃烧所包含的热量很大，燃烧发电的同时，实现自产自用，减少公司垃圾处理设备的日产开支、节约能源。厌氧发酵形成的沼渣含有丰富的营养成分和活性物质，是一种优质的有机肥料，可广泛用于农业中，减少化肥和农药的使用。通过对沼渣的堆肥，辅之以秸秆、枯草等园林垃圾调理剂，采用禽畜粪便等废弃物作为营养物质，使得农业肥料营养物质更加丰富，增强堆肥效果。对餐厨垃圾进行水油分离后，再通过酸化—水洗—去水等工序，然后与 NaOH 醇溶液进行皂化反应得到粗产品。再经过酸化脱色、皂化、精皂处理得到最终产品。冷制过程中避免了环境污染问题，同时最大限度保留了营养有机成分，可塑性强，刺激性小。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、利用厌氧消化技术和好氧堆肥技术，两者相辅相成，厌氧消化产生的甲烷发电能为好氧堆肥提供起始发酵温度，而好氧堆肥腐熟后的产热和好氧堆肥的加热系统又在持续为系统内的厌氧消化反应器持续提供热能，这样一次供热可以同时完成两个反应单元所需的温度，提高了能源能利用率，能耗自给自足，大降低对流程外的能源需求，实现了低成本和低能耗基础上的集中式大规模处理。

2、本发明独创地采用两级进料舱，进入舱体的物料会先经过一个恒温缺氧区域，最大程度上减少氧气的携带，并且恒温区的设置可以避免一年四季外界温度对反应器带来的影响。缺氧区的设置还未产酸菌提供了产酸的环境，解决水解酸化菌和产甲烷菌的两者抑制的效应，避免产甲烷菌的影响。采用两级进料舱可以实现单厌氧罐的连续式进料和两相工艺，控制简单。

3、多种垃圾同时处理，能同步处理厨余垃圾、剩余污泥和园林垃圾，处理的过程也实现了减量化，无害化，资源化三个原则。利用餐厨垃圾和剩余污泥协同厌氧消化，能使底物营养均衡，更适合微生物的生长，解决单独发酵时存在的问题，从而提高产沼气效率，同时解决餐厨垃圾和剩余污泥的资源化处置难题，实现两者共同促进，而厌氧消化的沼渣也将通过好氧堆肥腐熟成肥，园林垃圾的引入为沼渣提供了大量的干物质，而餐厨垃圾的引入则提供了好氧堆肥所需的养分，实现了多种垃圾同时处理。

4、彻底解决沼渣的资源化问题。

5、通过在筒体的底部设置升降底盘，通过踩动踏板驱动传动板来回运动，以使前半齿和后半齿交替与切换齿轮啮合，使切换齿轮正转或反转，从而带动各内支撑套正转或反转，驱动各支撑座相对于滚轮升降，当支撑座下降时，收集桶通过支撑座稳定放置在地面上，当支撑座上升时，支撑座上升至滚轮的上方，收集桶可通过滚轮进行移动；通过该收集桶，便于集中收集厨余垃圾并及时转移集中处理。

附图说明

图1是本发明的厌氧发酵装置、好氧堆肥装置的结构示意图；

图2是本发明的沼渣排除机构的结构示意图；

图3是本发明的沼渣排除机构的另一状态的结构示意图；

图4是本发明的收集桶的结构示意图；

图5是本发明的桶体和升降底盘的安装结构示意图；

图6是本发明的升降底盘的内部结构示意图；

图7是本发明的升降底盘的俯视图；

图8是本发明的支撑座的结构示意图；

图9是本发明的传动装置的结构示意图；

图10是本发明的传动装置的局部剖视图；

图11是本发明的引导机构的局部放大图；

图12是本发明的延缓供给机构的结构示意图；

图13是本发明的延缓供给机构的另一状态的结构示意图。

图中，101、桶体；102、升降底盘；103、支撑座；104、滚轮；105、内支撑套；106、外支撑套；107、第一导向板；108、第二导向板；109、第一导向柱；110、第二导向柱；111、凸起键；112、齿圈；113、传动板；114、传动座；115、传动轴；116、切换滑轨；117、前半齿；118、后半齿；119、切换齿轮；120、前导槽；121、后导槽；122、中间导槽；123、切换件；124、导向斜面；125、拨动件；126、链轮；127、链条；128、踏板；129、第一拉簧；130、销轴；201、厌氧罐；202、好氧罐；203、沼气收集口；204、剩余污泥添加区；205、厌氧消化添加区；206、剩余污泥舱门；207、餐厨垃圾舱门；208、挡板；209、第一搅拌叶片；210、第一搅拌电机；211、溢流堰；212、出水管；213、物料搅拌支架；214、第二搅拌叶片；215、第二搅拌电机；216、滑轮；217、滤网；218、存料筒；219、推料板；220、安装板；221、下封板；222、上封板；223、弹性分割绳；224、转轴；225、安装块；226、活动封板；227、第一锯齿部；228、第二锯齿部。

实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，按照处理流程，该处理系统依次包括预处理装置、厌氧发酵装置和好氧堆肥装置，预处理装置将厨余垃圾处理成水固混合浆液，厌氧发酵装置将水固混合浆液进行厌氧消化并产生沼气、沼液和沼渣，好氧堆肥装置用于将沼渣进行好氧气堆肥。

预处理装置包括收集桶、制浆机、固液分离机和三相离心机，固液分离机设置在制浆机和三相离心机之间，固液分离机与制浆机、三相离心机之间分别通过管道连接，厨余垃圾通过收集桶运送至制浆机内进行破碎、分选、制浆，分选出的轻物质外运至垃圾中转站，浆料进入固液分离机进一步筛分，筛分后的浆液加热到90℃后经三相离心机，分离出水、固、油脂三相。

如图1所示，厌氧发酵装置包括厌氧罐201，厌氧罐201的顶部设置沼气收集口203，上述好氧堆肥装置包括内部具有好氧堆肥腔的好氧罐202，该好氧罐202的顶部设有凹腔，上述厌氧罐201设置在该凹腔内，凹腔的内壁与厌氧罐201之间形成添加夹层，添加夹层的下部通过延缓供给机构与厌氧消化腔连通，厌氧消化腔的底部与好氧堆肥腔连通，连通处设置沼渣排除机构。添加夹层被分隔成剩余污泥添加区204和厌氧消化添加区205，剩余污泥添加区204和厌氧消化添加区205的下部均设有上述延缓供给机构与厌氧消化腔连通，剩余污泥添加区204的上部设有剩余污泥舱门206，厌氧消化添加区205的上部设有餐厨垃圾舱门207。

延缓供给机构包括挡板208，该挡板208的一端与厌氧罐201的外壁固定连接，另一端斜向下向凹腔内壁延伸，并与凹腔内壁之间形成添加夹缝，添加夹层通过该添加夹缝与厌氧消化腔连通，添加夹缝所处水平位置低于厌氧消化腔内沼液的液位高度。

如图12和图13所示，延缓供给机构还包括活动封板226，活动封板226设置在上述凹腔内并转动设置在好氧罐202的外壁上，所述活动封板226的位置与挡板208的位置相对应，挡板208朝向活动封板226的一端设有第一锯齿部227，活动封板226上设有与第一锯齿部227交错对应的第二锯齿部228，所述第一锯齿部227能插入第二锯齿部228内用于封堵住上述添加夹缝。

添加夹缝内加入的物料会将活动封板226下压，形成图5的状态，使添加夹缝与厌氧消化腔连通，物料会沿着添加夹缝进入厌氧消化腔内；当厌氧消化腔内的沼液的液面高于活动封板226，该活动封板226能浮与沼液之上，随着沼液的液面的升高，沼液会将活动封板226推向挡板208处，使活动封板226的第一锯齿部227插入挡板208的第二锯齿部228内，从而将添加夹缝的底部封堵住，不让添加夹缝内的物料继续掉落到厌氧消化腔内；当沼液的液面降低后，活动封板226会随着液面向下摆动，使添加夹缝与厌氧消化腔连通，继续加料。

厌氧罐201包括罐体，该罐体倒扣在上述凹腔内，凹腔的底部与罐体构成了上述厌氧消化腔。所述罐体内设置有第一搅拌叶片209，第一搅拌叶片209与第一搅拌电机210连接。所述罐体的内壁设有一圈溢流堰211，一根出水管212伸入溢流堰211内，另一端与外界连通。

好氧罐202的底部设有物料搅拌支架213、滤网217、第二搅拌叶片214和第二搅拌电机215，滤网217固定架设在好氧罐202的底部，第二搅拌电机215的电机轴竖直向上并与物料搅拌支架213固定连接，第二搅拌叶片214固定设置在物料搅拌支架213的上端面，物料搅拌支架213远离第二搅拌电机215的下部设置滑轮216，滑轮216架在滤网217上。设置滑轮216一方面减少物料搅拌叶片过长导致第二搅拌电机215的损坏，另一方面增加搅拌顺滑；同时能与第二搅拌电机215一起将物料搅拌支架213垫高，使得物料搅拌支架213与好氧罐202的底部之间形成渗滤液收集池，渗滤液从滤网217上的孔洞渗下，可以在整个装置的下方短暂的蓄积，最终在渗滤液抽滤泵的作用下抽出渗滤液收集池。

好氧罐202的顶部设有好氧堆肥物料添加舱门。好氧堆肥物料添加舱门只有在添加物料的时候打开，剩余时间均关闭舱门，一方面防止内部气体逃逸造成周围环境空气污染，另一方面减少舱内温度降低造成能源浪费，所述的好氧罐202内还设有加热鼓风系统。加热鼓风系统用于向好氧堆肥腔内补充氧气。

如图2和图3所示，沼渣排除机构包括存料筒218和推料板219，好氧罐202的顶部设有一安装板220，安装板220上开有与厌氧消化腔连通的落料孔，沼渣排除机构固定设置在顶板上与落料孔的位置相对应，所述存料筒218的上端面与安装板220固连，存料筒218具有上下贯穿的通孔，推料板219沿存料筒218轴向转动设置在通孔内，所述的推料板219上设有一转轴224，转轴224与上述存料筒218同轴心，转轴224的上端转动设置在安装板220上，所处存料筒218的底部设有一安装块225，转轴224的底部向下延伸并转动设置在安装块225上。

推料板219的底部设有一下封板221，下封板221的形状与存料筒218的内腔形状相适配，所述存料筒218的外侧壁上开有上下贯穿的出料口，安装板220上还设有一驱动电机用于驱动推料板219转动盖合于该出料口处。推料板219的顶部设有一上封板222，上封板222的形状与存料筒218的内腔形状相适配，所述上封板222与下封板221分别相对设置在推料板219的两侧，下封板221相对推料板219垂直设置，上封板222水平设置，所述下封板221相对上封板222倾斜设置。

存料筒218的出料口处设有若干弹性分割绳223，弹性分割绳223设置在弹性分割绳223的两头分别固定设置在出料口的左右两侧壁上，若干弹性分割绳223沿存料筒218轴向均匀间隔设置，当下封板221转动至位于出料口外时，所述弹性分割绳223均匀分布在下封板221与安装板220之间并与下封板221的倾斜角度一致。

如图4和图5所示，收集桶包括桶体101和升降底盘102，桶体101固定设置在升降底盘102上，升降底盘102的底部设有若干个滚轮104和支撑座103，所述的升降底盘102上还设有一踏板128，该踏板128通过一传动装置与各支撑座103连接，用于驱动各支撑座103相对于滚轮104升降，以使支撑座103和滚轮104的底面能交替接触到收集桶所放置的承托平面。

如图8所示，支撑座103包括内支撑套105和外支撑套106，内支撑套105套设在滚轮104外侧，滚轮104的上端与内支撑套105固连，所述内支撑套105转动设置在升降底盘102的底部，外支撑套106套在内支撑套105的外部，内支撑套105与外支撑套106之间设有驱动导向机构，通过传动装置驱动内支撑套105转动，所述内支撑套105转动时，能通过该驱动导向机构驱动外支撑套106沿内支撑套105轴向上下运动。驱动导向机构包括导向板和导向柱，导向板固定设置在外支撑套106内壁上，且两端之间形成连续的高低落差，导向柱设置在内支撑套105的外壁上且随内支撑套105转动时能贴靠着导向板的上和/或下表面运动，外支撑套106与升降底盘102之间设有限位导向机构，以使外支撑套106只能沿内支撑套105轴向上下运动。

导向板分为第一导向板107和第二导向板108，对应的导向柱也分为第一导向柱109和第二导向柱110，所述的第一导向板107和第二导向板108在内支撑套105的轴向上的投影部分无重叠，第一导向板107和第二导向板108沿外支撑套106周向均匀间隔交错设置在外支撑套106内壁上，第一导向柱109抵靠在第一导向板107的上表面，第二导向柱110的外缘面抵靠在对应第二导向板8的下表面。所述的限位导向机构包括设置外支撑套106外壁上的若干凸起键111，该凸起键111呈条状自上而下竖直设置，所述升降底盘102上开有与凸起键111一一对应的安装槽，该安装槽的形状与凸起键111的形状相适配。

如图9和图10所示，传动装置包括传动板113、传动座114、切换齿轮119和切换滑轨116，切换滑轨116的一端转动设置在升降底盘102上，另一端与踏板128固定连接，传动板113上固定设有前后间隔设置前半齿117和后半齿118且两者的齿部朝向相对，传动座114固定设置在升降底盘102上，切换齿轮119转动设置在该传动座114上并位于上述前半齿117和后半齿118之间，所述传动板113卡设在切换滑轨116内并能沿切换滑轨116来回运动以使前半齿117和后半齿118交替与切换齿轮119啮合，所述传动座114与传动板113之间还设有引导机构以使传动板113远离切换齿轮119回位时带动上述传动板113沿切换滑轨116运动。所述的切换件123与传动座114之间设有第二拉簧。当拨动件125被销轴130推开后，该第二弹簧能够拉动拨动件125弹性抵靠在引导槽的另一侧，以便销轴130向上运动进入导向斜面124内。

如图11所示，引导机构包括设置在传动座114侧壁上的引导槽以及设置在传动板113上能在引导槽内运动的销轴130，引导槽包括依次间隔设置的前导槽120、中间导槽122、后导槽121，所述前导槽120、后导槽121、中间导槽122的下端连通，中间导槽122的上端槽口处转动设有一切换件123，切换件123上设有导向斜面124，切换件123转动时导向斜面124能将中间导槽122与前导槽120或后导槽121连通以形成第一切换通道或第二切换通道，切换件123上连接有一拨动件125，该拨动件125位于销轴130沿前导槽120或后导槽121运动的路径上并能被销轴130推开，以形成连通前导槽120上端和后导槽121下端的第一切换通道或是连接前导槽120下端和后导槽121上端的第二切换通道。

如图6和图7所示，切换齿轮119上沿轴向固定设有一传动轴115，传动轴115的一端固定设有一链轮126，上述内支撑套105外壁上设有一齿圈112，链轮126通过一闭合的链条127与内支撑套105上的齿圈112啮合传动。所述的切换滑轨116和升降底盘102之间设有第一拉簧129用于驱动踏板128复位。

本发明的厌氧发酵装置的工作原理如下所示：

厌氧消化的物料分为餐厨垃圾和剩余污泥两部分，分别由两个舱门进入，利用液位差原理，通过大气压经挡板208进入厌氧消化腔内；在第一搅拌叶片209的搅拌下，厌氧罐201内的混合物充分反应，沼液通过溢流堰211进一步沉淀，上清液通过出水管212流出厌氧消化腔，沼气通过厌氧罐201的顶部的沼气收集口203排出被收集至储气罐内；

沼渣则从安装板220上的落料孔掉落，如图2所示，此时推料板219盖合于存料筒218外侧壁的出料口处，下封板221位于存料筒218内，存料筒218、推料板219、下封板221围合形成一个位于落料孔底部的用于存放沼渣的腔室，当存料筒218内堆积了一定量的沼渣后，驱动电机驱动推料板219转动，以使下封板221和推料板219承托着沼渣向存料筒218外部转移，于此同时，上封板222同步向存料筒218内部转动用于封堵住落料孔；

在推料板219向外转动的同时，弹性分割绳223被推料板219推动变形，当下封板221上的沼渣逐渐向外转出时，弹性分割绳223能逐渐嵌入沼渣内，当下封板221完全转出至存料筒218外部时，推料板219停止转动，如图3所示，此时弹性分割绳223能完全嵌入沼渣内并将沼渣分隔成与弹性分割绳223数量相对应的若干部分，从而将堆积后紧实的沼渣分割成松散的若干块状，且分隔的切面与下封板221的倾斜角度一致，使沼渣能够沿下封板221的斜面滑落至好氧罐202内；

驱动电机驱动推料板219反向转动，以使下封板221退回至存料筒218内，与此同时，上封板222同步向存料筒218外部转动用于打开落料孔，厌氧罐201内的沼渣继续向下掉落至下封板221上。

本发明的收集桶的工作原理如下所示：

当支撑座103的底面与地面接触时，踩下踏板128，此时销轴130从后导槽121的上端运动至后导槽121的下端，拨动件125被销轴130向前推开，第二拉簧拉动拨动件125向前摆动，导向斜面124与前导槽120的上端形成第一切换通道，对应前半齿117向下啮合切换齿轮119并带动切换齿轮119正转，对应各内支撑套105正转，以使各支撑座103相对于滚轮104上升，使各滚轮104与地面接触；松开踏板128，第一拉簧129拉动踏板128复位，此时销轴130运动至中间导槽122，对应前半齿117向前运动与切换齿轮119脱离；所述销轴130从中间导槽122依次沿导向斜面124、第一切换通道运动至前导槽120的上端，对应后半齿118向前运动与切换齿轮119啮合；

当滚轮104与地面接触时，踩下踏板128，此时销轴130从前导槽120的上端运动至前导槽120的下端，拨动件125被销轴130向后推开，第二拉簧拉动拨动件125向后摆动，导向斜面124与后导槽121的上端形成第二切换通道，对应后半齿118向下啮合切换齿轮119并带动切换齿轮119反转，对应各内支撑套105反转，以使各支撑座103相对于滚轮104下降，使各支撑座103的底面与地面接触；松开踏板128，第一拉簧129拉动踏板128复位，此时销轴130运动至中间导槽122，对应后半齿118向后运动与切换齿轮119脱离；所述销轴130从中间导槽122依次沿导向斜面124、第二切换通道运动至后导槽121的上端，对应前半齿117向后运动与切换齿轮119啮合。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，按照处理流程，该处理系统依次包括预处理装置、厌氧发酵装置和好氧堆肥装置，预处理装置将厨余垃圾处理成水固混合浆液，厌氧发酵装置将水固混合浆液进行厌氧消化并产生沼气、沼液和沼渣，好氧堆肥装置用于将沼渣进行好氧气堆肥，其特征在于，所述的厌氧发酵装置包括厌氧罐（201），厌氧罐（201）的顶部设置沼气收集口（203），上述好氧堆肥装置包括内部具有好氧堆肥腔的好氧罐（202），该好氧罐（202）的顶部设有凹腔，上述厌氧罐（201）设置在该凹腔内，凹腔的内壁与厌氧罐（201）之间形成添加夹层，添加夹层的下部通过延缓供给机构与厌氧消化腔连通，厌氧消化腔的底部与好氧堆肥腔连通，连通处设置沼渣排除机构，所述的添加夹层被分隔成剩余污泥添加区（204）和厌氧消化添加区（205），剩余污泥添加区（204）和厌氧消化添加区（205）的下部均设有上述延缓供给机构与厌氧消化腔连通，剩余污泥添加区（204）的上部设有剩余污泥舱门（206），厌氧消化添加区（205）的上部设有餐厨垃圾舱门（207）。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的沼渣排除机构包括存料筒（218）和推料板（219），好氧罐（202）的顶部设有一安装板（220），安装板（220）上开有与厌氧消化腔连通的落料孔，沼渣排除机构固定设置在顶板上与落料孔的位置相对应，所述存料筒（218）的上端面与安装板（220）固连，存料筒（218）具有上下贯穿的通孔，推料板（219）沿存料筒（218）轴向转动设置在通孔内，推料板（219）的底部设有一下封板（221），下封板（221）的形状与存料筒（218）的内腔形状相适配，所述存料筒（218）的外侧壁上开有上下贯穿的出料口，安装板（220）上还设有一驱动电机用于驱动推料板（219）转动盖合于该出料口处，所述推料板（219）的顶部设有一上封板（222），上封板（222）的形状与存料筒（218）的内腔形状相适配，所述上封板（222）与下封板（221）分别相对设置在推料板（219）的两侧，下封板（221）相对推料板（219）垂直设置，上封板（222）水平设置，所述下封板（221）相对上封板（222）倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述存料筒（218）的出料口处设有若干弹性分割绳（223），弹性分割绳（223）设置在弹性分割绳（223）的两头分别固定设置在出料口的左右两侧壁上，若干弹性分割绳（223）沿存料筒（218）轴向均匀间隔设置，当下封板（221）转动至位于出料口外时，所述弹性分割绳（223）均匀分布在下封板（221）与安装板（220）之间并与下封板（221）的倾斜角度一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的延缓供给机构包括挡板（208），该挡板（208）的一端与厌氧罐（201）的外壁固定连接，另一端斜向下向凹腔内壁延伸，并与凹腔内壁之间形成添加夹缝，添加夹层通过该添加夹缝与厌氧消化腔连通，添加夹缝所处水平位置低于厌氧消化腔内沼液的液位高度，所述的延缓供给机构还包括活动封板（226），活动封板（226）设置在上述凹腔内并转动设置在好氧罐（202）的外壁上，所述活动封板（226）的位置与挡板（208）的位置相对应，挡板（208）朝向活动封板（226）的一端设有第一锯齿部（227），活动封板（226）上设有与第一锯齿部（227）交错对应的第二锯齿部（228），所述第一锯齿部（227）能插入第二锯齿部（228）内用于封堵住上述添加夹缝。

5.根据权利要求1所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的厌氧罐（201）包括罐体，该罐体倒扣在上述凹腔内，凹腔的底部与罐体构成了上述厌氧消化腔，所述罐体内设置有第一搅拌叶片（209），第一搅拌叶片（209）与第一搅拌电机（210）连接，所述罐体的内壁设有一圈溢流堰（211），一根出水管（212）伸入溢流堰（211）内，另一端与外界连通，所述好氧罐（202）的顶部设有好氧堆肥物料添加舱门，好氧罐（202）的底部设有物料搅拌支架（213）、滤网（217）、第二搅拌叶片（214）和第二搅拌电机（215），滤网（217）固定架设在好氧罐（202）的底部，第二搅拌电机（215）的电机轴竖直向上并与物料搅拌支架（213）固定连接，第二搅拌叶片（214）固定设置在物料搅拌支架（213）的上端面，物料搅拌支架（213）远离第二搅拌电机（215）的下部设置滑轮（216），滑轮（216）架在滤网（217）上。

6.根据权利要求1所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的预处理装置包括收集桶、制浆机、固液分离机和三相离心机，厨余垃圾通过收集桶运送至制浆机内，固液分离机设置在制浆机和三相离心机之间，固液分离机与制浆机、三相离心机之间分别通过管道连接，经制浆机破碎后的浆料进入固液分离机进行筛分，筛分后的浆液经三相离心机分离出水、固、油脂三相，所述的收集桶包括桶体（101）和升降底盘（102），桶体（101）固定设置在升降底盘（102）上，升降底盘（102）的底部设有若干个滚轮（104）和支撑座（103），所述的升降底盘（102）上还设有一踏板（128），该踏板（128）通过一传动装置与各支撑座（103）连接，用于驱动各支撑座（103）相对于滚轮（104）升降，以使支撑座（103）和滚轮（104）的底面能交替接触到收集桶所放置的承托平面。

7.根据权利要求6所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的支撑座（103）包括内支撑套（105）和外支撑套（106），内支撑套（105）套设在滚轮（104）外侧，滚轮（104）的上端与内支撑套（105）固连，所述内支撑套（105）转动设置在升降底盘（102）的底部，外支撑套（106）套在内支撑套（105）的外部，内支撑套（105）与外支撑套（106）之间设有驱动导向机构，通过传动装置驱动内支撑套（105）转动，所述内支撑套（105）转动时，能通过该驱动导向机构驱动外支撑套（106）沿内支撑套（105）轴向上下运动，所述的驱动导向机构包括导向板和导向柱，导向板固定设置在外支撑套（106）内壁上，且两端之间形成连续的高低落差，导向柱设置在内支撑套（105）的外壁上且随内支撑套（105）转动时能贴靠着导向板的上和/或下表面运动，外支撑套（106）与升降底盘（102）之间设有限位导向机构，以使外支撑套（106）只能沿内支撑套（105）轴向上下运动，所述的限位导向机构包括设置外支撑套（106）外壁上的若干凸起键（111），该凸起键（111）呈条状自上而下竖直设置，所述升降底盘（102）上开有与凸起键（111）一一对应的安装槽，该安装槽的形状与凸起键（111）的形状相适配。

8.根据权利要求7所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的传动装置包括传动板（113）、传动座（114）、切换齿轮（119）和切换滑轨（116），切换滑轨（116）的一端转动设置在升降底盘（102）上，另一端与踏板（128）固定连接，传动板（113）上固定设有前后间隔设置前半齿（117）和后半齿（118）且两者的齿部朝向相对，传动座（114）固定设置在升降底盘（102）上，切换齿轮（119）转动设置在该传动座（114）上并位于上述前半齿（117）和后半齿（118）之间，所述传动板（113）卡设在切换滑轨（116）内并能沿切换滑轨（116）来回运动以使前半齿（117）和后半齿（118）交替与切换齿轮（119）啮合，所述传动座（114）与传动板（113）之间还设有引导机构以使传动板（113）远离切换齿轮（119）回位时带动上述传动板（113）沿切换滑轨（116）运动，所述的切换齿轮（119）上沿轴向固定设有一传动轴（115），传动轴（115）的一端固定设有一链轮（126），上述内支撑套（105）外壁上设有一齿圈（112），链轮（126）通过一闭合的链条（127）与内支撑套（105）上的齿圈（112）啮合传动。

9.根据权利要求8所述的一种基于生物技术与能源耦合的餐厨垃圾一体化处理系统，其特征在于，所述的引导机构包括设置在传动座（114）侧壁上的引导槽以及设置在传动板（113）上能在引导槽内运动的销轴（130），引导槽包括依次间隔设置的前导槽（120）、中间导槽（122）、后导槽（121），所述前导槽（120）、后导槽（121）、中间导槽（122）的下端连通，中间导槽（122）的上端槽口处转动设有一切换件（123），切换件（123）上设有导向斜面（124），切换件（123）转动时导向斜面（124）能将中间导槽（122）与前导槽（120）或后导槽（121）连通以形成第一切换通道或第二切换通道，切换件（123）上连接有一拨动件（125），该拨动件（125）位于销轴（130）沿前导槽（120）或后导槽（121）运动的路径上并能被销轴（130）推开，以形成连通前导槽（120）上端和后导槽（121）下端的第一切换通道或是连接前导槽（120）下端和后导槽（121）上端的第二切换通道。