CN112830828B - 多功能有机废弃物环保发酵设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能有机废弃物环保发酵设备，属于废弃物处理技术领域，包括发酵塔，上料装置，加热系统，余热回收系统，曝气系统，废气处理系统和出料装置，所述发酵塔为一个以上发酵单元组合而成，采用模块化设计使用者可根据使用需求进行组合，运输和安装方便，使用灵活性高；发酵塔设置有多层，可多轮发酵程序同时进行，大大提高生产效率。占地面积小，总投资少，且生产效率高；加热和余热回收系统，使用场合突破环境的限制，和其他发酵设备相比，本设备在气温低的冬天依然能正常生产，且将发酵过程中产生的高温蒸汽进行利用作为加热系统和曝气系统的主要热源，大大降低能耗，节能环保。利用完热量的废气进入废气处理系统，废水废气达标排放，利于环保。

Description

多功能有机废弃物环保发酵设备
技术领域
本发明属于有机废弃物处理及循环利用技术领域，具体涉及一种多功能有机废弃物环保发酵设备。
背景技术
好氧堆肥是在有氧条件下，好氧细菌对有机物进行吸收、氧化、分解，微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生出更多的生物体的过程。有机废弃物的种类繁多，有餐厨垃圾、秸秆、污泥、动物粪便、屠宰场下脚料、食品厂有机废弃物(豆腐渣等)，通过发酵处理可以生产有机肥、饲料等，在发酵时废弃物堆积高度约1-1.5 米，现有的发酵方式和设备占地面积大，发酵时间长，约需要30天以上的时间，由于发酵需要高温激活好氧菌，现有设备均是靠堆肥本身产生的热量，速度慢，不能在低温下发酵，因为物料温度低，需要好几天以上才能渐渐升温，等物料刚刚升温，有的地方冷，物料还没有升温就已经被翻板每天一层翻到底部了，无法发酵，因此现有设备只适合高温的环境，但是在冬天气温较低时，无法正常使用，导致生产效率低。
发明内容
本发明解决的技术问题：现有发酵方法和设备占地面积大，生产效率低，不适合低温天气下使用。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种多功能有机废弃物环保发酵设备，主要包括：
发酵塔，所述发酵塔为一个以上发酵单元组合而成，所述发酵塔包括上下设置的多级发酵层，所述发酵塔从最高层的发酵层上料并进行起始发酵程序；
上料装置，所述上料装置将混合完成的有机废弃物提升至最高层的发酵层；
加热系统，所述加热系统加热上部发酵层中的有机废弃物；
余热回收系统，所述余热回收系统收集发酵塔内发酵产生的高温废气，处理后进行回收再利用，高温废气作为加热系统的辅助加热源，又作为曝气系统的补充热源；
曝气系统，所述曝气系统分布于发酵层内，为发酵中的有机废弃物补充氧气；
废气处理系统，将回收余热后的废气进行处理，处理后达标排放；
出料装置，设置在发酵塔下方，与发酵塔最底层的发酵层密封连接。
作为优选，所述发酵层设置有6层以上，每个发酵层设置有承托有机废弃物以及能使有机废弃物自动掉落至下一层发酵层的翻板机构；发酵塔外壁为保温外壁。
作为优选，所述加热系统包括加热器、换热器和加热管路，所述加热管路布设在发酵塔上部的至少2层发酵层内，热水从换热器流出至加热管路，经发酵层热利用后回收至换热器，形成回路。
作为优选，所述余热回收系统包括废气回收管路、除尘器和换热器，所述废气回收管路一端连接各发酵层，一端连接除尘器，所述除尘器与换热器连接，除尘后的高温废气进入换热器与换热器内的水进行换热。
作为优选，所述曝气系统包括曝气管路和爆风机，所述曝气管路布设在各发酵层内，曝气管路与爆风机连接。
作为优选，所述爆风机吸取空气作为曝气气源，或者所述爆风机与余热回收系统的换热器连接，利用经过除尘和一次换热后的高温废气与新鲜空气混合后作为曝气气源。
作为优选，经两级回收热量后的废气进入废气处理系统，依次进入酸洗塔和碱洗塔进行酸洗和碱洗，去除废气中的氨气和硫化氢后，气体达标排放，酸洗塔和碱洗塔排出的废水进行混合后，经过好氧发酵，沉淀处理废水达标排放。
作为优选，所述上料装置设置在发酵塔的一侧，在所述发酵塔最上层的发酵层内设置有布料装置，所述布料装置将上料装置运送至顶层发酵层的有机废弃物均匀铺满整个发酵层。
一种利用多功能有机废弃物环保发酵设备的有机废弃物发酵方法，物料通过上料装置和布料装置均匀堆放至顶层的发酵层；启动加热系统，加热管路通入热水使顶层发酵层的有机废弃物快速升温进行好氧发酵，一级发酵完成后，开启翻板机构使有机废弃物落入下一层发酵层进行下一级发酵，同时，顶层发酵层进行下一轮上料，依次类推，直到进行最后一级底层发酵层的发酵，成品进入出料装置进行卸料。
作为优选，在发酵过程中，余热回收系统回收发酵层产生的高温废气除尘后通过换热器使进入加热管路的水升温，并部分进入曝气管路对发酵中的有机废弃物补充温度较高的氧气；剩余废气进入废气处理系统，达标后排放。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的多功能有机废弃物环保发酵设备，采用模块化设计，可采用多个发酵单元组成发酵塔，单个发酵单元具备独立的发酵功能，使用者可根据使用需求进行多个发酵单元的组合形成小规模或者规模较大的发酵塔，发酵单元的各部件均独立的零部件组合而成，运输和安装方便，使用灵活性高；
(2)本发明的发酵塔设置有8层，从上到下依次进行多级发酵，第一级发酵完成后物料自动落入下一层发酵层进行二级发酵，同时上一层的发酵层空出，可进行新一轮上料和发酵，约8天第一轮发酵程序结束，进行出料，第二轮发酵物料后续持续出料，本发明可多轮发酵程序同时进行，大大提高生产效率。
(3)本发明发酵塔设置多层，占地面积小，总投资少，投资金额仅为现有设施投资额的20％-25％，且生产效率高，以8单元发酵塔为例，每一轮可发酵物料约120吨，生产效率成倍上升。
(4)本发明设置加热和余热回收系统，使用场合突破环境的限制，即使寒冷地区，冬天依然能正常生产，且将发酵过程中产生的高温蒸汽除尘后进行利用，作为加热系统的主要热源，利用高温蒸汽加温物料，使低温物料在几小时内被加温到50度以上，这样就激活了高温菌，使高温菌快速工作，提高发酵效率和质量；且大大降低能耗，与现有的设备相比，能耗降低约80％左右，节能环保；
(5)余热回收系统回收的余热不仅可用于加热系统，还可以继续用于曝气系统，曝气时刻补充温度较高的氧气，不会使发酵中的物料因曝气温度低增加发酵时间，进一步提高了发酵效率，同时对回收的废气进行更加合理全面的热能利用，大大节约能源。
(6)本发明利用完热量的废气并没有直接进行排放，而是进入废气处理系统，废气处理系统设置酸洗罐和碱洗罐，依次去除废气中的硫化氢和氨气等有害气体，废水和冷凝水达标后再排放。酸洗罐和碱洗罐排出的废水相互中和后，可达到二类排放标准直接进行排放，利于环保。
附图说明
图1是多功能有机废弃物环保发酵设备外部结构示意图一；
图2是多功能有机废弃物环保发酵设备外部结构示意图二；
图3是多功能有机废弃物环保发酵设备主视图；
图4是多功能有机废弃物环保发酵设备翻板机构结构示意图；
图5是多功能有机废弃物环保发酵设备换热器、加热器结构示意图；
图6是多功能有机废弃物环保发酵设备布料装置结构示意图；
图7是多功能有机废弃物环保发酵设备布料装置部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1-7所示，一种多功能有机废弃物环保发酵设备，主要包括以下几个部分：发酵塔1，上料装置3、加热系统、余热回收系统、曝气系统、废气处理系统和出料装置。
发酵塔1：发酵塔1为一个以上发酵单元组合而成，发酵塔1包括上下设置的多级发酵层2，发酵塔1从最高层的发酵层2上料并进行起始发酵程序；上料装置3：上料装置3将混合完成的有机废弃物提升至最高层的发酵层2；加热系统：加热系统加热上部发酵层2中的有机废弃物；余热回收系统：余热回收系统收集发酵塔1内发酵产生的高温废气，处理后进行回收再利用，高温废气作为加热系统的辅助加热源，又作为曝气系统的补充热源；曝气系统：曝气系统分布于发酵层2内，为发酵中的有机废弃物补充氧气；废气处理系统：将回收余热后的废气进行处理，处理后达标排放；出料装置4：设置在发酵塔1下方，与发酵塔 1最底层的发酵层2密封连接。
根据使用需求，发酵塔1可以由不同数量的发酵单元组合而成，至少有1 个发酵单元，单个发酵单元拥有完整的设备，可独立工作，多个发酵单元组合成发酵塔后，每个发酵单元的发酵层相通，形成一整体结构。每个发酵单元的发酵层设置有6层以上，本实施例中每个发酵单元设置8层发酵层，发酵塔1由8 个发酵单元组合而成，本实施例以8个发酵单元组成的8层发酵塔为例进行说明。
上料装置3设置在发酵塔1的一侧，在发酵塔1最上层的发酵层2内设置有布料装置15，布料装置15将上料装置3运送至顶层发酵层2的有机废弃物均匀铺满整个发酵层2。上料装置3包括升降架301、料斗302、进料口303和提升装置304，料斗301在提升装置304的驱动下在升降架301上上下运动，向顶层的发酵层2内输送待发酵的有机废弃物。布料装置15是和上料装置3配合使用，布料装置15将运送至顶层发酵层2一端的物料均匀布满整个发酵层2，布料装置15包括布料架151、刮板152、主行走卷筒153、从行走卷筒154和钢丝绳155，刮板152设置在布料架151上，主行走转筒153连接有驱动电机，主行走卷筒 153和从行走卷筒154之间连接有钢丝绳155，并且钢丝绳可缠绕在两个卷筒上，钢丝绳154与布料架151连接，在主行走卷筒153和从行走卷筒154的旋转下，钢丝绳15拉动布料架151往复运动。刮板152长度可调节且需要刮料时竖直固定，无需刮料时可折弯状态返回。刮板152由多节铰接的板体1521组合而成，在两板体1521交界处一侧面设置有圆筒1522，布料架151上还设置有刮板收纳筒156，刮板收纳筒156内设置有截面为锯齿形的收纳滚轮157，便于收纳刮板 152，且便于调节刮板152的长度。
每个发酵单元的每个发酵层2均设置有承托有机废弃物以及能使有机废弃物自动掉落至下一层发酵层2的翻板机构5；翻板机构5设置在发酵层2的下部，翻板机构5包括翻板501、以及驱动翻板由水平方向旋转至竖直方向以打开发酵层使物料下落的驱动机构，驱动机构包括液压站502和油缸503，油缸503通过一链杆504与多个翻板501连接，可以实现一个油缸503驱动一个发酵单元单层的多块翻板501动作。翻板501下表面固定设置有转轴506，转轴506两端设置在发酵单元两侧的轴承座505内，转轴506一端向轴承座505外延伸与链杆504 上的倾斜设置的连接环507连接。当该层的有机废弃物发酵完成后，设备的主控系统控制该层的油缸503动作，带动链杆504直线运动，从而倾斜的连接环带动转轴506旋转，使翻板由闭合的水平状态旋转至竖直状态，使物料下落，可进行多次翻转振动使遗留在翻板501上的废弃物抖落至下一层发酵层2。
由于本发明的需要在高温进行发酵，因此发酵塔的保温性能有一定要求，需要防止热量散失，因此发酵塔1外壁为具有保温功能的保温外壁，外壁包括耐腐蚀的不锈钢内层和热浸锡的不锈钢外层，内侧与外层之间设置保温层，保温层采用复合保温材料。
为了使发酵过程快起起温，适用于低温环境下的生产，发明设计加热以及余热回收系统，加热系统的装置包括加热器6、换热器7和加热管路8，加热器6 与换热器7连通，在加热器或者换热器7上设置有循环水泵18，加热器6为起始发酵提供热源，发酵开始后，发酵产生的高温气体可利用余热回收系统进行回收利用，加热换热器7内的水，此时加热器6可停止工作。在加热器或者换热器 7上设置有循环泵18，循环泵18设置在加热管路8与换热器7之间，将换热器 7内的热水通过循环泵18输送至发酵层内的导热支管内。
加热管路8布设在发酵塔1上部的至少2层发酵层2内，发酵层内管路的间距约20-30cm，优选25cm，本发明的8层发酵塔1最上面两层设置加热管路8，换热器7为气水换热，包括筒体701和设置在筒体701内部的多根气体管路702，筒体701内容纳水，气体管路702流通从发酵塔1内回收的进过除尘的高温废气。热水从换热器7或者加热器6流出至加热管路8，经发酵层2热利用后回收至换热器7，形成回路。在换热器7上还连接有补水水泵19，当换热器7筒体701 内的水位下降到临界水位时，可自动开启补水水泵19进行补水。
余热回收系统包括废气回收管路9、除尘器10和换热器7，各发酵层2均设置回气口201，废气回收管路9一端连接各发酵层2的回气口201，一端连接除尘器10，除尘器10与换热器7的气体管路702连接，除尘后的高温废气进入换热器7与换热器7内的水进行换热，除尘器采用旋风除尘器、脉冲除尘器等类型的除尘器，将高温废气中的大颗粒物去除。
曝气系统包括曝气管路11和爆风机12，曝气管路11布设在各发酵层2内，曝气管路11与爆风机12连接。爆风机12吸取空气作为曝气气源，或者爆风机12与余热回收系统的换热器7的气体管路702连接，利用经过除尘和加热系统一次换热后的高温废气与新鲜空气混合后作为曝气气源。曝气管路11由位于发酵塔外的曝气主管111和位于发酵层内的多根曝气支管112组成，每一层的曝气主管111与该层的多根曝气支管112连通，曝气支管112平行排列，曝气支管112 设置在两翻板501交界处上方，高度以翻板501旋转时不与曝气支管112接触为准。曝气支管112上两侧设置有曝气孔，向斜上方曝气，达到较好的曝气效果。
废气处理系统，经两级回收热量后的废气进入废气处理系统，依次进入酸洗塔13和碱洗塔14进行酸洗和碱洗，去除废气中的氨气和硫化氢后，气体达标排放，酸洗塔13和碱洗塔14排出的废水进行混合后，废水可达到二类排放标准进行直接排放。
发酵塔1最上层的发酵层1上表面设置有透明观察孔16，在发酵塔的侧面每一层发酵层的侧面还设置有检修窗口17以及进气口20，进气口20呈横向长条形，便于进气均匀。检修窗口17在检修窗口靠近上料装置3一侧设置，便于从此处进入检修每一发酵层2内的设备。
一种利用多功能有机废弃物环保发酵设备的有机废弃物发酵方法，混合好且加入菌种的含水量约50-60％的有机废弃物通过上料装置3和布料装置15均匀堆放至顶层的发酵层2，物料厚度大约1.3m-1.4m，本发明的顶层发酵层2优选堆肥1.2m；启动加热系统，加热管路8通入热水使顶层发酵层2的有机废弃物快速升温进行好氧发酵，本发明只需4-5小时即可带发酵的有机废弃物加温至70℃以上，温度70-80℃可激活好氧菌，进行发酵程序，一级发酵约需要一天时间，一级发酵完成后，自动开启翻板机构5使有机废弃物落入下一层发酵层2进行第二级一级发酵，同时，顶层发酵层2进行下一轮上料，依次类推，直到进行最后一级底层发酵层2的发酵，成品进入出料装置4进行卸料。
在发酵过程中，余热回收系统回收发酵层2产生的高温废气除尘后通过换热器7使进入加热管路8的水升温，并部分进入曝气管路11对发酵中的有机废弃物补充温度较高的氧气，发酵过层中采用间断式的曝气方式，每次曝气几分钟，按需进行，曝气支管采用斜向上45°的方式进行曝气效果最好；换热之后的剩余废气进入废气处理系统，进行碱洗和酸洗，去除废气中的硫化氢和氨气的气体，达标后排放。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多功能有机废弃物环保发酵设备，其特征在于，包括：
发酵塔（1），所述发酵塔（1）为一个以上发酵单元组合而成，单个发酵单元拥有完整的设备，可独立工作，多个发酵单元组合成发酵塔后，每个发酵单元的发酵层相通，形成一整体结构；所述发酵塔（1）包括上下设置的多级发酵层（2），所述发酵塔（1）从最高层的发酵层（2）上料并进行起始发酵程序；
上料装置（3），所述上料装置（3）将混合完成的有机废弃物提升至最高层的发酵层（2）；在发酵塔（1）最上层的发酵层（2）内设置有布料装置（15），布料装置（15）将上料装置（3）运送至顶层发酵层（2）的有机废弃物均匀铺满整个发酵层（2），布料装置（15）包括布料架（151）、刮板（152）、主行走卷筒（153）、从行走卷筒（154）和钢丝绳（155），刮板（152）设置在布料架（151）上；刮板（152）长度可调节且需要刮料时竖直固定，无需刮料时可折弯状态返回，刮板（152）由多节铰接的板体（1521）组合而成，在两板体（1521）交界处一侧面设置有圆筒（1522），布料架（151）上还设置有刮板收纳筒（156），刮板收纳筒（156）内设置有截面为锯齿形的收纳滚轮（157），便于收纳刮板（152），且便于调节刮板（152）的长度；
加热系统，所述加热系统加热上部发酵层（2）中的有机废弃物；所述加热系统包括加热器（6）、换热器（7）和加热管路（8），所述加热管路（8）布设在发酵塔（1）上部的至少2层发酵层（2）内，热水从换热器（7）流出至加热管路（8），经发酵层（2）热利用后回收至换热器（7），形成回路；
余热回收系统，所述余热回收系统收集发酵塔（1）内发酵产生的高温废气，处理后进行回收再利用，高温废气作为加热系统的辅助加热源，又作为曝气系统的补充热源；余热回收系统包括废气回收管路（9）、除尘器（10）和换热器（7），各发酵层（2）均设置回气口（201），废气回收管路（9）一端连接各发酵层（2）的回气口（201），一端连接除尘器（10），除尘器（10）与换热器（7）的气体管路（702）连接，除尘后的高温废气进入换热器（7）与换热器（7）内的水进行换热；
曝气系统，所述曝气系统分布于发酵层（2）内，为发酵中的有机废弃物补充氧气；
废气处理系统，将回收余热后的废气进行处理，处理后达标排放；
出料装置（4），设置在发酵塔（1）下方，与发酵塔（1）最底层的发酵层（2）密封连接。
2.根据权利要求1所述的多功能有机废弃物环保发酵设备，其特征在于：所述发酵层（2）设置有6层以上，每个发酵层（2）设置有承托有机废弃物以及能使有机废弃物自动掉落至下一层发酵层（2）的翻板机构（5）；发酵塔（1）外壁为保温外壁。
3.根据权利要求1所述的多功能有机废弃物环保发酵设备，其特征在于：所述余热回收系统包括废气回收管路（9）、除尘器（10）和换热器（7），所述废气回收管路（9）一端连接各发酵层（2），一端连接除尘器（10），所述除尘器（10）与换热器（7）连接，除尘后的高温废气进入换热器（7）与换热器（7）内的水进行换热。
4.根据权利要求1所述的多功能有机废弃物环保发酵设备，其特征在于：所述曝气系统包括曝气管路（11）和爆风机（12），所述曝气管路（11）布设在各发酵层（2）内，曝气管路（11）与爆风机（12）连接。
5.根据权利要求4所述的多功能有机废弃物环保发酵设备，其特征在于：所述爆风机（12）吸取空气作为曝气气源，或者所述爆风机（12）与余热回收系统的换热器（7）连接，利用经过除尘和一次换热后的高温废气与新鲜空气混合后作为曝气气源。
6.根据权利要求1所述的多功能有机废弃物环保发酵设备，其特征在于：经两级回收热量后的废气进入废气处理系统，依次进入酸洗塔（13）和碱洗塔（14）进行酸洗和碱洗，去除废气中的氨气和硫化氢后，气体达标排放，酸洗塔（13）和碱洗塔（14）排出的废水进行混合后，经过好氧发酵，沉淀处理废水达标排放。
7.一种利用权利要求1-6任一权利要求所述的多功能有机废弃物环保发酵设备的有机废弃物发酵方法，其特征在于：物料通过上料装置（3）和布料装置（15）均匀堆放至顶层的发酵层（2）；启动加热系统，加热管路（8）通入热水使顶层发酵层（2）的有机废弃物快速升温进行好氧发酵，一级发酵完成后，开启翻板机构（5）使有机废弃物落入下一层发酵层（2）进行下一级发酵，同时，顶层发酵层（2）进行下一轮上料，依次类推，直到进行最后一级底层发酵层（2）的发酵，成品进入出料装置（4）进行卸料。
8.根据权利要求7所述的利用多功能有机废弃物环保发酵设备的有机废弃物发酵方法，其特征在于，在发酵过程中，余热回收系统回收发酵层（2）产生的高温废气除尘后通过换热器（7）使进入加热管路（8）的水升温，并部分进入曝气管路（11）对发酵中的有机废弃物补充温度较高的氧气；剩余废气进入废气处理系统，达标后排放。
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