CN113083858A - 一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统与方法，所述系统包括供气单元、排水单元、凝水单元和垃圾桶，垃圾桶包括桶体、上盖、布气板、进气管、排水管和排气管，布气板位于桶体内部，将桶体分隔成上下两个空腔，进气管、排水管、排气管均设置在桶体的侧壁上，且进气管和排水管靠近桶体底部，排气管靠近桶体顶部，供气单元与进气管连接，用于通过进气管向桶体内输入含氧热气体，凝水单元与排气管连接，用于将排气管排出的气体冷凝成水，排水单元分别与排水管和凝水单元连接，用于排出凝水单元和/或排水管排出的液体。该系统及方法减少了厨余垃圾的体积和含水量且降低了社区厨余垃圾腐败产生的恶臭、污染等问题，便于厨余垃圾运输及转运。

Description

一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统与方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统与方法。
背景技术
对社区垃圾进行分类并配合分类运输、分类处理，是有效提高垃圾的资源价值和经济价值的途径。
垃圾分类在全国各地实施后，社区厨余垃圾分类率明显改善。社区厨余垃圾体量有限，并不适合每日清理运输，而厨余垃圾中的有机物及水分含量高，极容易腐败，不及时清理会导致严重的恶臭问题，不仅给社区卫生管理带来很多困难，由于厨余垃圾渗液、漏液严重等问题还极易造成对垃圾车、垃圾中转站的污染，不便于运输和转运。
因此亟需一种社区厨余垃圾预处理方法，以降低厨余垃圾在存储、运输及转运中存在的上述问题。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统与方法，该系统通过对垃圾桶内厨余垃圾进行好氧发酵实现对厨余垃圾的原位脱水，降低了厨余垃圾腐败产生的恶臭、污染等问题且减少了厨余垃圾的体积和含水量，便于厨余垃圾运输及转运。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，包括供气单元、排水单元、凝水单元和垃圾桶，所述垃圾桶包括桶体、上盖、布气板、进气管、排水管和排气管，所述布气板位于所述桶体内部，将所述桶体分隔成上下两个空腔，所述进气管、排水管、排气管均设置在所述桶体的侧壁上，且所述进气管和排水管靠近所述桶体底部，所述排气管靠近所述桶体顶部，所述供气单元与所述进气管连接，用于通过所述进气管向所述桶体内输入含氧热气体，所述凝水单元与所述排气管连接，用于将所述排气管排出的气体冷凝成水，所述排水单元分别与所述排水管和凝水单元连接，用于排出所述凝水单元和/或排水管排出的液体。
具体地，本发明中所述含氧热气体是指温度高于常温的空气、氧气、或氧气与其他气体的混合气等，优选地，含氧热气体的温度＞50℃。
社区厨余垃圾堆放在布气板上部空腔内，在进行原位好氧发酵时，扣紧上盖，通过供气单元从进气管向桶体下部空腔内通入含氧热气体，含氧热气体通过布气板进入堆放的厨余垃圾中，实现快速启动好氧发酵。厨余垃圾下渗的液体及好氧发酵产生的部分凝结水流入下部空腔内，通过排水单元从排水管定期排出，好氧发酵产生的含湿气体从顶部排气管排入冷凝装置，从而实现对厨余垃圾进行减量、除水的目的。
本发明提供的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，利用厨余垃圾自身易降解的特性，通过进气管向垃圾桶内输送含氧热气体在垃圾桶内实施原位好氧发酵，将社区厨余垃圾中有机物部分分解，分解产生的水等物质通过排水管和排气管排出桶体，不仅大大减少了厨余垃圾的体积(可减少25％以上)和含水量，有效抑制了渗液、漏液问题，便于垃圾的运输和转运，同时由于垃圾内有机质初步稳定，减少了垃圾腐败带来的污染、恶臭等问题。
进一步地，所述社区厨余垃圾原位好氧脱水系统还包括支撑平台，所述垃圾桶位于所述支撑平台上，所述支撑平台设有称重装置，用于获取所述垃圾桶的重量信号；
所述社区厨余垃圾原位好氧脱水系统还包括支架，所述支架固定在所述支撑平台上，所述支架上设有与所述进气管、排水管、排气管一一对应的对接进气口、对接排水口、对接排气口，所述对接进气口与所述供气单元的连接，所述对接排水口与所述排水单元连接，所述对接排气口与所述凝水单元连接；
进一步地，所述系统还包括位于所述垃圾桶内的温度传感器，所述温度传感器用于获取所述垃圾桶内的温度信号；
进一步地，所述桶体上还设有温度传感器接口，所述支架上设有与所述温度传感器接口对应的直流电源插头。
在一可选实施例中，所述垃圾桶下部设有滚轮；
所述支撑平台上设有挡块，用于限定所述滚轮的移动轨迹，使所述垃圾桶到达预设位置后，所述垃圾桶上的进气管、排水管、排气管与所述支架上的对接进气口、对接排水口、对接排气口一一对应连接。
具体地，所述排水单元包括排水泵、第一排水管路和第二排水管路，所述排水泵分别与所述第一排水管路的输出端和第二排水管路的输出端连接，所述第一排水管路的输入端与所述排水管连接，所述第二排水管路与所述凝水单元连接。具体地，所述凝水单元包括冷凝装置和排气管路，所述冷凝装置设有排液口和排气口，所述排水单元与所述排液口连接，所述排气管路上部与所述冷凝装置的排气口连接，所述排气管路下部设有多组排气孔。
具体地，供气单元包括气泵、流量计和预热器，所述气泵用于输送空气，所述流量计用于控制所述气泵的送气量，所述预热器用于给输送的空气加热。
进一步地，所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统还包括控制器，所述控制器分别与所述供气单元、排水单元连接，所述控制器用于控制所述供气单元和/或排水单元启停；可选地，所述第一排水管路上设有第一电磁阀，所述第二排水管路上设有第二电磁阀，所述控制器通过控制对应的电磁阀来控制第一排水管路和/或第二排水管路的开关。
进一步地，所述控制器分别与所述温度传感器和称重装置连接，用于获取所述温度传感器的温度信号和所述称重装置的重量信号，以根据所述温度信号和重量信号确定对所述供气单元的控制策略。
本申请的第二方面，提供了上述任一项所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统进行原位好氧脱水的方法，包括：
供气单元通过进气管向垃圾桶下部空腔内输送含氧热气体；
进入垃圾桶内部的含氧热气体经布气板进入上部空腔的厨余垃圾内，使厨余垃圾进行好氧发酵；
好氧发酵产生的气体经排气管排出后，由凝水单元进行气液分离，其中的液体与垃圾桶排水管排出的液体一同由排水单元排出。
进一步地，所述排水单元排出的液体作为社区绿化带灌溉补水，所述凝水单元排出的气体分散排入社区绿化带土壤中。
具体地，所述凝水单元包括冷凝装置和排气管路，所述冷凝装置设有排液口和排气口，所述排水单元与所述排液口连接，所述排气管路上部与所述冷凝装置的排气口连接，所述排气管路下部设有多组排气孔，所述排气管路下部埋入社区绿化带土壤中。
具体地，所述供气单元通过进气管向垃圾桶下部空腔内输送含氧热气体，具体包括：
供气单元通过进气管以20～30L/(kg.h)的流量向垃圾桶下部空腔内间歇式输送空气，每次输送时间为5～10min，间歇时间为50～55min，且每次输送空气时先输送温度为52～58℃的热空气2～4min，剩余时间输送常温下的空气；
优选地，垃圾桶内温度上升速度大于预设升温速度且垃圾桶内温度维持在53～60℃时，供气单元向垃圾桶下部空腔内持续输送常温空气，直置垃圾箱重量维持稳定；
优选地，当到达预设时间后，垃圾桶内温度上升速度仍然没大于预设升温速度时，供气单元向垃圾桶下部空腔内持续输送空气，直至垃圾箱重量维持稳定，其中，持续输送空气时，70～80℃的热空气与常温空气间隔输送，间隔时间优选10～15min，即输送10～15min热空气后输送10～15min常温空气。本申请中，垃圾箱重量维持稳定是指垃圾箱重量不再发生变化或者垃圾箱重量趋于不变。
进一步地，好氧发酵完成后，倾倒垃圾时垃圾桶内预留2～5wt％已发酵垃圾作为下次好氧发酵接种物。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提供的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，利用厨余垃圾自身易降解的特性，通过进气管向垃圾桶内输送含氧热气体在垃圾桶内实施原位好氧发酵，将社区厨余垃圾中易降解有机物部分分解，分解产生的水等物质通过排水管和排气管排出桶体，大大减少了厨余垃圾的体积(可减少25％以上)和含水量，有效抑制了渗液、漏液问题，便于垃圾的运输和转运，由于垃圾体量的减少还提高了运力；同时，由于垃圾内有机质初步稳定，减少了垃圾腐败带来的污染、恶臭等问题，使社区厨余垃圾的清理运输周期可延长至2～4天左右一次。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的用于社区厨余垃圾原位好氧发酵的垃圾桶剖面示意图；
图2为本申请一实施例提供的用于社区厨余垃圾原位好氧发酵的垃圾桶上盖打开后的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的用于社区厨余垃圾原位好氧发酵的垃圾桶不同状态示意图，其中a为排水管转动至第一位置，b为排水管转动至第二位置；
图4为本申请提供的一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统的结构示意图；
图5为垃圾桶内热量平衡示意图；
图6为本申请一具体实施例系统工作原理示意图。
附图标记：
1、气泵，2、流量计，3、预热器，4、支架，5、垃圾桶，6、支撑平台，7、凝水单元，8、第一电磁阀，9、第二电磁阀，10、排水泵，51、脱水机构；
401、对接进气口，402、对接排水口，403、对接排气口，404、直流电源插头，501、进气管，502、排水管，503、排气管，504、温度传感器接口，505、桶体，506、上盖，507、布气板，511、排气排水管，512、连杆，513、容设腔底面，601、平台坡道，602、挡块，603、称重装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
参见图1和2，本实施例提供了一种用于社区厨余垃圾原位好氧发酵的垃圾桶，所述垃圾桶包括桶体505、上盖506、布气板507、进气管501、排水管502和排气管503，所述布气板507位于所述桶体505内部，将所述桶体505分隔成上下两个空腔，所述进气管501、排水管502、排气管503均设置在所述桶体505的左侧壁上，且所述进气管501和排水管502靠近所述桶体505底部，所述排气管503靠近所述桶体505顶部。
社区厨余垃圾堆放在布气板上部空腔内，在进行原位好氧发酵时，扣紧上盖，通过进气管向桶体下部空腔内通入热空气，热空气通过布气板进入堆放的厨余垃圾中，实现快速启动好氧发酵。厨余垃圾下渗的液体及好氧发酵产生的部分凝结水流入下部空腔内，通过排水管定期排出，好氧发酵产生的含湿气体从顶部排气管排出，从而实现对厨余垃圾进行减量、除水的目的。排出液体可直接用于灌溉社区绿化带，排出气体可深入排入土壤中被土壤吸附并转化为作物所需肥料。
可选地，本发明实施例中垃圾桶的桶体505结构与现有垃圾桶一致。在其他实施例中也可以根据需要采用其他桶状结构，所述桶装结构的横截面可以为圆形、方形、椭圆形等各种形状，本发明不做限定。
进一步地，参见图1，垃圾桶还包括脱水机构51，所述脱水机构包括主体结构和排气排水管511，所述主体结构固定在所述上盖506内侧，且与所述上盖506之间具有间隙，所述主体结构具有开口朝向所述上盖506的容设腔，所述排气排水管511设置在所述容设腔底面上，且一端与所述容设腔连通，另一端与所述排气管503连通。
具体地，排气管503设有连接孔，排气排水管511通过插入所述连接孔实现与排气管503的连通。
可选地，脱水机构的主体结构通过多根连杆512固定在上盖506上。在其他实施例中，主体结构也可以通过软索悬吊、一体成型等方式与上盖506连接，本发明不做限定。
通过设置脱水机构使好氧过程中产生的含湿气体在脱水机构的容设腔处凝结成水，通过容设腔底部的排气排水管流入排气管，从而排出垃圾桶，避免了蒸汽形成的水再次回流到垃圾桶内，便于好氧发酵的稳定和水分的减量化。
可选地，参见图1，所述容设腔底面513为减缩曲面；本发明实施例中所述的缩减曲面是指从周边至几何中心逐步向上凸起的曲面。所述排气排水管位于所述减缩曲面的底部。
通过将容设腔底面设计成缩减曲面，可使冷凝水汇沿曲面向下汇集到容设腔最底部，进一步便于冷凝水的排出。
具体地，所述主体结构外部轮廓与所述桶体505开口处匹配，且与所述桶体505内壁之间具有间隙。本发明实施例中所述的匹配是指主体结构外部轮廓与桶体505开口处形状一致，但尺寸略小于桶体505的开口部位。可选地，所述主体结构与所述桶体内壁之间的间隙为5-10mm。当主体结构为上述结构时，使得含湿气体上升进入主体结构与上盖之间的所述容设腔，而非从间隙上升导致水分凝结在桶体505的内壁上而流回桶内，同时，当间隙为上述尺寸时便于上盖与桶体的扣合装配，降低了对桶体加工尺寸的精度要求,降低了垃圾桶的生产成本。
通过将脱水机构主体结构与桶体开口部位的形状进行匹配且设置间隙，使脱水机构与上盖之间形成一个相对的保温气体隔离层，好氧过程中的含湿气体上升时不至于预先凝结，而是通过间隙进入保温气体隔离层中，在上盖遇冷凝结成水汇集到容设腔内。
可选地，参见图3，排水管502为L型管，所述L型管一端与所述桶体505转动密封连接，如图3a所示，当转动到第一位置时，所述L型管呈竖直状态，如图3b所示，当转动至第二位置时，所述L型管呈水平状态。本发明实施例中可以通过密封圈进行转动密封。
通过将排水管设置成L型，当不进行好氧发酵时，排水管转动至第一位置，利用连通器原理避免桶体下部空腔内液体流出，当需要进行好氧发酵时，将排水管与外部排水装置连接后转动至第二位置，便于桶体内液体的流出。同时，该系统可配套多个垃圾桶进行好氧发酵。
具体地，所述桶体505外部设有保温层。
通过在桶体外部设置保温层，有利于提高或保持桶内温度，促进有氧发酵的进行。
具体地，所述排水管502位于所述进气管501的下方。
通过将进气管设置在排水管上方避免了桶内液体沾污进气管或进气装置。
具体地，所述布气板507为多孔板状结构；
所述布气板507位于所述桶体505的1/8～1/6高度处。
通过将布气板设置在该位置，既能保证垃圾桶具有有效的储液空腔，又能避免垃圾存储空间的浪费。
进一步地，所述进气管501、排水管502和/或排气管503的位于所述桶体505外的一端端口处设有倒角。
通过设置倒角，便于各管与外部接口密封连接。
进一步地，所述桶体505侧下部设有滚轮。
通过给桶体设置滚轮，便于桶体的搬运。
实施例2
参见图4，本发明实施例提供了一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，包括供气单元、排水单元、凝水单元和垃圾桶5，如图1和2所示，所述垃圾桶5包括桶体505、上盖506、布气板507、进气管501、排水管502和排气管503，所述布气板507位于所述桶体505内部，将所述桶体505分隔成上下两个空腔，所述进气管501、排水管502、排气管503均设置在所述桶体505的左侧壁上，且所述进气管501和排水管502靠近所述桶体505底部，所述排气管503靠近所述桶体505顶部，所述供气单元与所述进气管501连接，用于通过所述进气管501向所述桶体505内输入含氧热气体，所述凝水单元与所述排气管503连接，用于将所述排气管503排出的气体冷凝成水，所述排水单元分别与所述排水管502和凝水单元7连接，用于排出所述凝水单元和/或排水管502排出的液体。
具体地，本发明中所述含氧热气体是指温度高于常温的空气、氧气、或氧气与其他气体的混合气等。
本发明采用实施例1提供的垃圾桶，有关垃圾桶的具体描述及对应效果参见实施例1，在此不再赘述。
社区厨余垃圾堆放在布气板507上部空腔内，在进行原位好氧发酵时，扣紧上盖506，通过供气单元从进气管501向桶体505下部空腔内通入含氧热气体，含氧热气体通过布气板507进入堆放的厨余垃圾中，实现快速启动好氧发酵，厨余垃圾下渗的液体及好氧发酵产生的部分凝结水流入下部空腔内，通过排水单元从排水管502定期排出，好氧发酵产生的含湿气体从顶部排气管503排入冷凝装置，从而实现对厨余垃圾进行减量、除水的目的。该系统优选置于社区绿化带旁，由于废气和废水均进行了好氧作用，对植物生化负担小，排出液体可作为社区绿化带灌溉补水，排出气体可深入排入土壤中被土壤吸附并转化为作物所需肥料。其中，绿化带种植作物优选吊兰、常春藤、芦荟等抗污吸臭类植物。在其他实施例中，废气废水也可并入社区污水、废气排放系统，本发明不做限定。
本发明提供的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，利用厨余垃圾自身易降解的特性，通过进气管向垃圾桶内输送含氧热气体在垃圾桶内实施原位好氧发酵，将社区厨余垃圾中有机物部分分解，分解产生的水等物质通过排水管和排气管排出桶体，大大减少了厨余垃圾的体积(可减少25％以上)和含水量，有效抑制了渗液、漏液问题，便于垃圾的运输和转运，由于垃圾体量的减少还提高了运力；同时由于垃圾内有机质初步稳定，减少了垃圾腐败带来的污染、恶臭等问题。
进一步地，如图4所示，所述系统还包括支撑平台6和温度传感器(图中未示出)，垃圾桶5位于支撑平台6上，支撑平台6设有称重装置603，用于获取所述垃圾桶5的重量信号，所述温度传感器位于所述垃圾桶5内，用于获取所述垃圾桶5内的温度信号。可以通过桶内温度确定好氧发酵是否进行，通过垃圾桶总重量变化确定所需供氧量和好氧进度。所述称重装置可以为地秤等电子称量装置。
进一步地，如图4所示，所述社区厨余垃圾原位好氧脱水系统还包括支架4，所述支架4固定在所述支撑平台6上，所述支架4上设有与所述进气管501、排水管502、排气管503一一对应的对接进气口401、对接排水口402、对接排气口403，所述对接进气口401与所述供气单元的连接，所述对接排水口402与所述排水单元连接，所述对接排气口403与所述凝水单元连接；
通过在支撑平台上设置具有对应接口的支架，便于垃圾桶与供气单元、排水单元、凝水单元等进行对接。
进一步地，如图1所示，所述桶体505上还设有温度传感器接口504，所述支架上设有与所述温度传感器接口对应的直流电源插头404，以便于给桶内温度传感器提供直流电源和获取电流信号。
可选地，如图1所示，所述垃圾桶5下部设有滚轮；所述支撑平台6上设有挡块602，用于限定所述滚轮的移动轨迹，使所述垃圾桶5到达预设位置后，所述垃圾桶5上的进气管501、排水管502、排气管503与所述支架上的对接进气口401、对接排水口402、对接排气口403一一对应连接。进一步地，温度传感器接口504与直流电源插头404也对应连接。可选地，排气管503与对接排气口403均为塑料结构，且排气管503的接口处直径小于对接排气口403的接口处直径，排气管503和对接排气口403的相接处均设有倒角，以实现密封连接。
通过设置滚轮和挡块，通过推送垃圾桶即可实现各接头的对应插接，提高了装配效率。
进一步地，如图4所示，支撑平台6包括主体平台和衔接在所述主体平台与地面之间的平台坡道601。通过设置平台坡道便于运送垃圾桶。
具体地，如图4所示，所述排水单元包括排水泵10、第一排水管路和第二排水管路，所述排水泵10分别与所述第一排水管路的输出端和第二排水管路的输出端连接，所述第一排水管路的输入端通过对接排水口402与所述排水管502连接，所述第二排水管路与所述凝水单元连接，第一排水管路上设有第一电磁阀8，第二排水管路上设有第二电磁阀9。通过控制排水泵10间歇式启动，并在启动时开启第一电磁阀8和第二电磁阀9实现定期排水。所述凝水单元包括冷凝装置和排气管路，所述冷凝装置设有排液口和排气口，所述排水单元与所述排液口连接，所述排气管路上部与所述冷凝装置的排气口连接，所述排气管路下部设有多组排气孔。
本发明实施例中，所述排气管路下部为单管结构，所述单管结构沿长度方向设有多组排气孔，每组排气孔沿圆周方向均布，所述单管结构沿竖直方向埋入土壤中。
该排气管路排出的气体从不同组的排气孔进入土壤，被不同深度的土壤层吸附，确保各土壤层中废气成分处于较低含量，由于好氧发酵产生的气体多为挥发性有机物(VOCs)和挥发性气体(NH3、H2S等)，少量的挥发性有机物、NH3等可转化为绿化作物生长的养料，而低剂量H2S可促进绿化作物生长，就地利用绿化带土壤生态系统即可实现废气的处理。
在另一可选实施例中，所述排气管路下部包括并联的多根支管，所述多根支管沿水平方向分散在社区绿化带中，且每根支管上均设有一组排气孔，每组排气孔沿所在支管长度方向均布，所述支管平铺在绿化带土壤层中，且排气孔朝下。该排气管排出的气体可分散吸附在绿化带土壤层中，确保各土壤层中废气成分处于较低含量，少量的挥发性有机物、NH3等可转化为绿化作物生长的养料，而低剂量H2S可促进绿化作物生长，利用就地绿化带土壤生态系统即可实现废气的处理。
具体地，如图4所示，供气单元包括气泵1、流量计2和预热器3，所述气泵1用于输送空气，所述流量计2用于控制所述气泵的送气量，所述预热器3用于给输送的空气加热。本发明实施例中，预热器3可选自具有温控功能的空气加热器。
进一步地，所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统还包括控制器，所述控制器分别与所述温度传感器、称重装置、供气单元、排水单元连接，所述控制器用于控制所述供气单元和/或排水单元启停，并获取所述温度传感器的温度信号和所述称重装置的重量信号，以根据所述温度信号和重量信号确定对所述供气单元的控制策略。可选地，所述第一排水管路上设有第一电磁阀，所述第二排水管路上设有第二电磁阀，所述控制器通过控制对应的电磁阀来控制第一排水管路和/或第二排水管路的开关，实现定期排放液体。
可选地，当垃圾桶上各接口已与支架各接口对接后，控制器启动气泵按预设供气策略向垃圾桶输送热空气，基于预设规则，根据温度信号确定好氧发酵是否启动，根据重量信号确定好氧发酵是否完成。通过设置控制器，可以自动进行好氧发酵工作，节约了人力。进一步地，当控制器检测到好氧发酵完成后，可以通过通信模块向环卫系统服务器发送完成好氧发酵垃圾桶的标识，以便于环卫系统根据好氧发酵完成情况对各社区垃圾桶进行垃圾运输，有利于节约运输资源、提高厨余垃圾运力。
实施例3
本实施例提供了一种基于实施例2所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统的原位好氧脱水的方法。关于系统的具体描述及对应效果均参见实施例2，在本实施例中不再赘述。参见图5和6，所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：供气单元通过进气管向垃圾桶下部空腔内输送含氧热气体；
步骤2：进入垃圾桶内部的含氧热气体经布气板进入上部空腔的厨余垃圾内，使厨余垃圾进行好氧发酵；
步骤3：好氧发酵产生的含湿气体经排气管排出后，由凝水单元进行气液分离，其中的液体与垃圾桶排水管排出的液体一同由排水单元排出。
具体地，社区厨余垃圾可直接进入垃圾桶进行处理，也可先进行破碎再进行处理。
进一步地，所述排水单元排出的液体作为社区绿化带灌溉补水，所述凝水单元排出的气体分散排入社区绿化带土壤中。
具体地，所述凝水单元包括冷凝装置和排气管路，所述冷凝装置设有排液口和排气口，所述排水单元与所述排液口连接，所述排气管路上部与所述冷凝装置的排气口连接，所述排气管路下部沿长度方向设有多组排气孔，所述排气管路下部埋入社区绿化带土壤中。
具体地，所述供气单元通过进气管向垃圾桶下部空腔内输送含氧热气体，具体包括：
供气单元通过排气管以20～30L/(kg.h)的流量向垃圾桶下部空腔内间歇式输送空气，每次输送时间为5～10min，间歇时间为50～55min，且每次输送空气时先输送温度为52～58℃的热空气2～4min，剩余时间输送常温下的空气。
以该条件输送空气时，既能够保证便于发酵温度的热空气有效渗入堆放的厨余垃圾中，确保厨余垃圾中的易腐成分快速启动有氧发酵，又能避免由于送气量不当导致的供氧量不足或带走热量等不利现象；同时，前期废气中有机物含量大、降解程度不充分，在该气量条件下间歇供气，不但给土壤和植物吸附废气中的有机物预留了充分时间，减少了臭气外散到大气中的风险，又不至于气阻过大。
当到达预设时间前，垃圾桶内温度上升速度大于预设升温速度且垃圾桶内温度维持在53～60℃时，供气单元向垃圾桶下部空腔内持续输送常温空气，直置垃圾箱重量维持稳定或垃圾桶需要被运输车拉走。此时判定好氧发酵启动，易降解有机物快速降解，垃圾中的结合水析出，此时开始持续鼓入常温空气可及时排出结合水，促进好氧发酵的快速进行。
具体地，所述预设时间可选为1～3天，优选2天。
具体地，参见图5，当好氧发酵启动时，垃圾桶内温度的升高为物理加热和生化温升的耦合作用。其中物理加热升温为较为严格的直线上升过程，其升温速率可以预估，而生化升温与物理加热升温不同，其产生的热量占大部分，致使桶内升温速率会发生陡然上升。具体可以根据物理升温速率判断好氧进程，可选地，对应好氧生化温升为主时预设升温速率为15～30℃/d，对应物理加热温升为主时预设升温速率<15℃/d。
当到达预设时间后，垃圾桶内温度上升速度仍然没大于预设升温速度时，供气单元向垃圾桶下部空腔内持续输送空气，直至垃圾箱重量维持稳定或垃圾桶需要被运输车拉走，其中，持续输送空气时，70～80℃的热空气与常温空气间隔输送，间隔时间优选10～15min，即输送10～15min热空气后输送10～15min常温空气。对于较难发酵的垃圾直接采用加热脱水，上述热空气与常温空气间隔输送的方案既能降低持续预热导致的热能负荷，又能保证热空气充分加热物料的时间，还能降低持续输送热空气导致的直接外散热空气而形成的热损失风险。
进一步地，好氧发酵完成后，倾倒垃圾时垃圾桶内预留部分已发酵垃圾作为下次好氧发酵接种物，以便进一步快速启动下一次好氧发酵。可选地，预留垃圾量为垃圾桶内已发酵垃圾质量的2～5％。
以下为实施例3对应的一个具体实施例：
从某社区居民分类放置的厨余垃圾中挑选出含水率最低和含水率最高的两堆，将两堆垃圾分别进行简单搅匀破碎后，将其中的一堆垃圾一分为二得到样品1和样品3，另一堆垃圾也一分为二得到样品2和样品4。分别采用如图4和6所示的同一套小型试验系统对样品1和2进行好氧发酵脱水，好氧发酵产生的废气通过具有多组排气孔的单管排气管路释放到绿化带土壤层中，管路到达的最深位置为0.8m；产生的废水与灌溉水混合后排入同一绿化带，绿化带内种植植物为常春藤，其中：
样品1的脱水条件具体包括：
启动气泵先通过排气管以25L/(kg.h)的流量向垃圾桶下部空腔内间歇式输送空气，每次输送时间为8min，间歇时间为52min，且每次输送空气时先输送温度为55℃的热空气3min，剩余5min输送常温下的空气。
初始垃圾温度常温约15℃，36h后，监测到垃圾桶内温度上升速度大于25℃/d，且垃圾桶内温度维持在53℃左右，控制气泵向垃圾桶下部空腔内持续输送常温空气，3h后垃圾箱重量趋向稳定时停止，此时垃圾体积及重量参见表1。
样品2的脱水条件具体包括：
启动气泵先通过排气管以25L/(kg.h)的流量向垃圾桶下部空腔内间歇式输送空气，每次输送时间为8min，间歇时间为52min，且每次输送空气时先输送温度为55℃的热空气3min，剩余5min输送常温下的空气。
初始垃圾温度常温约15℃，36h后，监测到垃圾桶内温度上升速度仅为8℃/d，控制气泵向垃圾桶下部空腔内持续输送空气，输送时通过启停预热器(启15min，停15min)实现70～80℃热空气与常温空气间隔输送，6h后垃圾桶重量趋向稳定时停止，此时垃圾体积及重量参见表1。
样品3和4：不做处理，普通垃圾桶放置48h。
表1各样品参数表
Figure BDA0003010364000000151
Figure BDA0003010364000000161
由表1可知，采用本发明提供的好氧脱水方法处理后厨余垃圾最大体积减少约28.5％(样品1)，含水率下降约10％，厨余垃圾性质更为稳定化，垃圾桶可以进一步容纳部分垃圾。样品2处理后体积和含水率也同样下降很多。由于废水废气集中排出，本地污染明显减少。对比样品3和4的传统应用场景，臭味和废水问题特别严重。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，其特征在于，包括供气单元、排水单元、凝水单元和垃圾桶，所述垃圾桶包括桶体、上盖、布气板、进气管、排水管和排气管，所述布气板位于所述桶体内部，将所述桶体分隔成上下两个空腔，所述进气管、排水管、排气管均设置在所述桶体的侧壁上，且所述进气管和排水管靠近所述桶体底部，所述排气管靠近所述桶体顶部，所述供气单元与所述进气管连接，用于通过所述进气管向所述桶体内输入含氧热气体，所述凝水单元与所述排气管连接，用于将所述排气管排出的气体冷凝成水，所述排水单元分别与所述排水管和凝水单元连接，用于排出所述凝水单元和/或排水管排出的液体。
2.根据权利要求1所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，其特征在于，还包括支撑平台，所述垃圾桶位于所述支撑平台上，所述支撑平台设有称重装置，用于获取所述垃圾桶的重量信号；
所述系统还包括支架，所述支架固定在所述支撑平台上，所述支架上设有与所述进气管、排水管、排气管一一对应的对接进气口、对接排水口、对接排气口，所述对接进气口与所述供气单元的连接，所述对接排水口与所述排水单元连接，所述对接排气口与所述凝水单元连接；
所述系统还包括位于所述垃圾桶内的温度传感器，所述温度传感器用于获取所述垃圾桶内的温度信号；
所述桶体上还设有温度传感器接口，所述支架上设有与所述温度传感器接口对应的直流电源插头。
3.根据权利要求2所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，其特征在于，所述垃圾桶下部设有滚轮；
所述支撑平台上设有挡块，用于限定所述滚轮的移动轨迹，使所述垃圾桶到达预设位置后，所述垃圾桶上的进气管、排水管、排气管与所述支架上的对接进气口、对接排水口、对接排气口一一对应连接。
4.根据权利要求1所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，其特征在于，所述凝水单元包括冷凝装置和排气管路，所述冷凝装置设有排液口和排气口，所述排水单元与所述排液口连接，所述排气管路上部与所述冷凝装置的排气口连接，所述排气管路下部设有多组排气孔。
5.根据权利要求2所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述供气单元、排水单元连接，用于控制所述供气单元和/或排水单元启停；
所述控制器分别与所述温度传感器和称重装置连接，用于获取所述温度传感器的温度信号和所述称重装置的重量信号，以根据所述温度信号和重量信号确定对所述供气单元的控制策略。
6.基于权利要求1～5任一项所述的社区厨余垃圾原位好氧脱水系统进行原位好氧脱水的方法，其特征在于，包括：
供气单元通过进气管向垃圾桶下部空腔内输送含氧热气体；
进入垃圾桶内部的含氧热气体经布气板进入上部空腔的厨余垃圾内，使厨余垃圾进行好氧发酵；
好氧发酵产生的气体经排气管排出后，由凝水单元进行气液分离，其中的液体与垃圾桶排水管排出的液体一同由排水单元排出。
7.根据权利要求6所述的原位好氧脱水的方法，其特征在于，所述排水单元排出的液体作为社区绿化带灌溉补水，所述凝水单元排出的气体分散排入社区绿化带土壤中。
8.根据权利要求7所述的原位好氧脱水的方法，其特征在于，所述凝水单元包括冷凝装置和排气管路，所述冷凝装置设有排液口和排气口，所述排水单元与所述排液口连接，所述排气管路上部与所述冷凝装置的排气口连接，所述排气管路下部设有多组排气孔，所述排气管路下部埋入社区绿化带土壤中。
9.根据权利要求6所述的原位好氧脱水的方法，其特征在于，所述供气单元通过进气管向垃圾桶下部空腔内输送含氧热气体，具体包括：
供气单元通过进气管以20～30L/(Kg.h)的流量向垃圾桶下部空腔内间歇式输送空气，每次输送时间为5～10min，间歇时间为50～55min，且每次输送空气时先输送温度为52～58℃的热空气2～4min，剩余时间输送常温下的空气；
垃圾桶内温度上升速度大于预设升温速度且垃圾桶内温度维持在53～60℃时，供气单元向垃圾桶下部空腔内持续输送常温空气，直置垃圾箱重量维持稳定；
当到达预设时间后，垃圾桶内温度上升速度仍然没大于预设升温速度时，供气单元向垃圾桶下部空腔内持续输送空气，直至垃圾箱重量维持稳定，其中，持续输送空气时，70～80℃的热空气与常温空气间隔输送。
10.根据权利要求9所述的原位好氧脱水的方法，其特征在于，好氧发酵完成后，倾倒垃圾时垃圾桶内预留2～5wt％已发酵垃圾作为下次好氧发酵接种物。
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