CN114226419A - 一种有机垃圾好氧发酵设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有机垃圾好氧发酵设备及工艺，涉及有机垃圾处理技术领域，所述设备包括预处理设备和发酵设备，发酵设备包括若干依次连通设置的好氧发酵仓，好氧发酵仓设置有曝气装置、补水装置、加热装置、搅拌装置和排风装置；所述工艺包括步骤（I）对有机垃圾进行预处理；步骤（II）多个好氧发酵仓对有机垃圾进行梯度曝气、按需补水、加热、搅拌；步骤（III）末端的好氧发酵仓对有机垃圾进行曝气、加热、搅拌并出料；本发明通过预处理设备能够有效对有机垃圾进行破碎和脱水，通过多个具有曝气、补水、加热、排风功能的好氧发酵仓能够实现氧气量、湿度、温度的调控，为发酵提供适宜条件，提高了有机垃圾好氧发酵腐熟度和腐熟效率。

Description

一种有机垃圾好氧发酵设备及工艺

技术领域

本发明涉及有机垃圾处理技术领域，具体涉及一种有机垃圾好氧发酵设备及工艺。

背景技术

有机垃圾好氧发酵的影响条件主要为温度、供氧量、含水率、pH等。温度会受到好氧发酵加热、通风的影响，供氧量受到强制曝气、搅拌的影响，含水率受高温、搅拌、通风的影响，pH受原料以及发酵过程的好氧和局部厌氧影响。整个好氧发酵系统的参数条件是协同影响的。

同时有机垃圾好氧发酵分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段。在好氧发酵的不同阶段中，由于物料性质的变化、降解率的差异等，物料所需的适宜温度、湿度、含氧量等条件也会存在差异。如有机垃圾好氧发酵温度、氧气量在适宜范围内，但含水率降低时，微生物活性会随之降低，从而导致有机垃圾的腐熟效果差，腐熟效率低，从而影响垃圾处理效果；如有机垃圾好氧发酵温度、含水率在适宜范围内，但氧气量不足时，同样会降低好氧微生物的活性，使好氧发酵设备发生局部厌氧反应，从而影响垃圾处理效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机垃圾好氧发酵设备及工艺，以解决现有技术中存在的上述技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果；详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种有机垃圾好氧发酵设备，包括依次设置的预处理设备和发酵设备，其中：所述发酵设备包括若干依次连通设置的好氧发酵仓，所述好氧发酵仓设置有曝气装置和补水装置；所有所述好氧发酵仓的物料堆高依次呈梯度降低，所有所述好氧发酵仓的曝气量对应依次呈梯度降低。

优选地，所述好氧发酵仓包括仓体，所述仓体内设置有U形发酵腔；所述好氧发酵仓的一侧与所述U形发酵腔连通设置有进料口，所述好氧发酵仓的另一侧与所述U形发酵腔连通设置有出料口；位于末端的所述好氧发酵仓其出料口设置有排料仓门。

优选地，所述补水装置包括补水动力装置、补水管和补水喷头，其中：所述补水管的进水端与所述补水动力装置相连，所述补水管的出水端设置在所述U形发酵腔内；所述补水喷头连接设置在所述补水管的出水端；所述仓体上设置有湿度传感器，用于所述U形发酵腔内湿度的监测。

优选地，所述U形发酵腔的弧形区段上设置有曝气孔，所述曝气孔与曝气风道相连通；所述曝气装置包括曝气动力装置和曝气管，所述曝气动力装置通过所述曝气管与所述曝气风道连通；所述仓体上设置有氧气传感器，用于所述U形发酵腔内氧气含量的监测。

优选地，所述好氧发酵仓设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括传动相连的搅拌驱动装置和搅拌执行装置，其中：所述搅拌执行装置包括搅拌轴，所述搅拌轴的输入端与所述搅拌驱动装置传动相连，所述搅拌轴的输出端插入至所述U形发酵腔内；所述搅拌轴上设置有多个搅拌桨叶，所有所述搅拌桨叶沿所述搅拌轴相对于所述曝气孔依次交替设置，所有所述搅拌桨叶依次呈周向分布。

优选地，所述好氧发酵仓上设置有加热装置，所述加热装置包括电加热管，其中：所述电加热管的数量设置为多个；所有所述电加热管设置在所述U形发酵腔下方，且相对于所述U形发酵腔的弧形区段呈弧形分布；所述仓体上设置有温度传感器，用于所述U形发酵腔内温度的监测。

优选地，所述好氧发酵仓设置有排风装置，所述排风装置包括排风口，其中：所述排风口设置在所述仓体顶部且与所述U形发酵腔相连通，所述排风口通过排风管道与废气处理设备连接。

优选地，所述预处理设备包括破碎装置和脱水装置，所述破碎装置、所述脱水装置和所述发酵设备依次连接。

优选地，所述有机垃圾好氧发酵设备包括控制装置，所述预处理设备和所述发酵设备均与所述控制装置电连接。

本发明提供的一种有机垃圾好氧发酵工艺，包括至少以下步骤：

步骤（I），通过预处理设备对待处理有机垃圾进行破碎和脱水，得到预处理有机垃圾；

步骤（II），所述预处理有机垃圾依次进入多个好氧发酵仓，进行梯度曝气、加热、搅拌和按需补水，待有氧发酵完成后，得到有机垃圾中间体；

步骤（III），所述垃圾中间体进入末端的好氧发酵仓，进行曝气、加热和搅拌，待有氧发酵腐熟，物料含水率降至30%以下后，出料。

本发明提供的一种有机垃圾好氧发酵设备及工艺至少具有以下有益效果：

所述有机垃圾好氧发酵设备包括依次设置的预处理设备和发酵设备，预处理设备用于待处理有机垃圾处理前的破碎和脱水，发酵设备对预处理有机垃圾进行有氧发酵。

所述发酵设备包括若干依次连通设置的好氧发酵仓，所述好氧发酵仓设置有曝气装置和补水装置，每个好氧发酵仓的曝气装置和补水装置均能够独立实现对相应仓体内有机垃圾进行曝气和补水。

所有所述好氧发酵仓的物料堆高依次呈梯度降低，所有所述好氧发酵仓的曝气量对应依次呈梯度降低，采用梯度曝气配合补水装置按需补水，为有机垃圾的好氧发酵提供适宜的供氧量和湿度，有利于提高有机垃圾好氧发酵腐熟度和腐熟效率。

本发明通过预处理设备能够有效对有机垃圾进行破碎和脱水，通过多个具有曝气、补水、加热、排风功能的好氧发酵仓能够实现氧气量、湿度和温度的调控，为发酵提供适宜条件，提高了有机垃圾好氧发酵腐熟度和腐熟效率，保证垃圾处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明有机垃圾好氧发酵设备结构示意图；

图2是本发明发酵设备进出料方向示意图；

图3是本发明好氧发酵仓结构主视示意图；

图4是本发明好氧发酵仓结构侧视示意图；

图5是本发明好氧发酵仓结构俯视示意图；

图6是本发明好氧发酵仓结构正剖示意图；

图7是本发明好氧发酵仓结构后视示意图。

附图标记

1、预处理设备；2、发酵设备；21、好氧发酵仓；211、U形发酵腔；212、盖板；22、补水装置；23、曝气装置；231、曝气孔；24、搅拌装置；241、搅拌驱动装置；2411、减速机；2412、链传动机构；242、搅拌执行装置；2421、搅拌轴；2422、搅拌桨叶；25、加热装置；251、电加热管；26、排风装置；27、热电偶。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种有机垃圾好氧发酵设备，如图1-图7所示，所述有机垃圾好氧发酵设备包括依次设置的预处理设备1和发酵设备2。

发酵设备2包括若干依次连通设置的好氧发酵仓21，好氧发酵仓21设置有曝气装置23和补水装置22，每个好氧发酵仓21均为独立曝气和独立补水。

在实际使用的过程中，预处理设备1对待处理有机垃圾进行预处理，之后发酵设备2对预处理后的有机垃圾进行有氧发酵。

在上述有氧发酵的过程中，所有好氧发酵仓21的物料堆高依次呈梯度降低，所有好氧发酵仓21的曝气量对应依次呈梯度降低。

补水装置22根据对应好氧发酵仓21其内部有机垃圾的实际含水率，进行适量补水。

本发明通过预处理设备1能够在发酵前对待处理有机垃圾进行预处理，为有机垃圾的有氧发酵提供保证。

通过多个好氧发酵仓21其上的曝气装置23和补水装置22，在有氧发酵的过程中，能够进行梯度曝气和按需补水，为有机垃圾的好氧发酵提供适宜的供氧量和湿度，有利于提高有机垃圾好氧发酵腐熟度和腐熟效率。

作为可选地实施方式，好氧发酵仓21包括仓体，所述仓体内设置有U形发酵腔211，U形发酵腔211其腔体底部为弧形区段，U形发酵腔211其顶部开口，所述开口的位置设置有盖板212，U形发酵腔211为有氧发酵提供空间。

好氧发酵仓21的一侧与U形发酵腔211连通设置有进料口，好氧发酵仓21的另一侧与U形发酵腔211连通设置有出料口，所述进料口和所述出料口设置为长方形口，其位置及高度根据实际需求进行设定。

结合图2所示，发酵设备2中，位于始端的好氧发酵仓21其进料口连接预处理设备1的固相物料出口。

位于始端的好氧发酵仓21其进料方向为低进高出，其相邻好氧发酵仓21对应的为高进低出，之后依次交替，位于末端的好氧发酵仓21为高进低出。

位于末端的好氧发酵仓21其出料口连接设置有不锈钢出料滑道，其出料口的位置设置有排料仓门，所述排料仓门为不锈钢仓门，其上设置有便于通断控制的把手。

当好氧发酵时间达到设计停留时间时，所述排料仓门打开，进行出料。

作为可选地实施方式，如图4所示，补水装置22包括补水动力装置、补水管和补水喷头。

所述补水动力装置为补水泵。

所述补水管的进水端与所述补水动力装置相连，所述补水管的出水端设置在U形发酵腔211内，所述补水管上设置有水量调节阀，所述补水喷头连接设置在所述补水管的出水端，所述水流调节阀用于控制对应补水喷头的补水量。

所述仓体上设置有湿度传感器。

各好氧发酵仓21 其补水均为独立控制，在实际使用的过程中，所述湿度传感器实时监测对应U形发酵腔211内的湿度，进而判定有机垃圾的含水率，当有机垃圾的含水率降低时，对应的补水装置22开启，进行补水，从而使发酵环境处于适宜的湿度。

作为可选地实施方式，如图3和图4所示，U形发酵腔211的弧形区段上位于两侧的位置设置有多个曝气孔231，曝气孔231与曝气风道相连通。

曝气装置23包括曝气动力装置和曝气管，所述曝气动力装置设置为曝气泵，所述曝气泵与所述曝气管连接，所述曝气管与所述曝气风道相连通，曝气孔231的孔径不大于3mm，曝气孔231的数量根据仓内物料高度、曝气气压和曝气孔231孔径进行确定。

所述曝气管穿入所述曝气风道，其端部法兰连接，采用法兰连接，一方面连接牢固，密封效果显著，另一方面易拆卸，便于后期风道清理，减少曝气孔231的堵塞。

所述仓体上设置有氧气传感器，在实际使用的过程中，所述氧气传感器实时监测对应U形发酵腔211内的氧气含量，配合曝气装置23，进行曝气。

曝气量其计算方法如式（1）所示，

式（1）

其中，有机质含量指干基含量；

物料量由仓体内物料堆高而定，物料堆高即物料的有效高度，所述有效高对应的设定原则为高于搅拌轴2421的圆心高度，且低于搅拌桨叶2422的最高端，所有好氧发酵仓21其物料堆高依次呈梯度降低；

有机分子质量根据有机垃圾原料主要含有的碳水化合物（C₆H₁₀O₅）_X、蛋白质C₁₆H₂₄O₅N₄、脂肪C₅₀H₉₀O₆、食品废物C₁₈H₂₆O₁₀N、木片C₂₉₅H₄₂₀O₁₈₆N、混合废纸C₂₆₆H₄₃₄O₂₁₀N等其中一种或者几种的不同实际情况来定；

空气利用率以空气中氧含量与好氧堆肥适宜的最低氧浓度来计算设定。

作为可选地实施方式，如图4和图5所示，好氧发酵仓21设置有搅拌装置24，搅拌装置24包括传动相连的搅拌驱动装置241和搅拌执行装置242.

搅拌驱动装置241包括减速机2411和链传动机构2412，搅拌执行装置242包括搅拌轴2421，搅拌轴2421的输入端通过链传动机构2412与减速机2411相连。

搅拌轴2421的输出端穿过所述仓体的仓壁并插入至U形发酵腔211内，搅拌轴2421与仓壁连接的位置设置有密封装置。

搅拌轴2421上设置有多个搅拌桨叶2422，所有搅拌桨叶2422沿搅拌轴2421相对于曝气孔231依次交替设置，所有搅拌桨叶2422依次呈周向分布，搅拌桨叶2422与曝气孔231位置错开，使搅拌作用与曝气作用互不影响。

搅拌桨叶2422设置为戟型桨叶，其固定端通过抱箍固定在搅拌轴2421上。

搅拌装置24一方面具有搅拌作用，用于物料搅拌，另一方面具有推流的作用，便于物料流动。

作为可选地实施方式，如图3和图6所示，好氧发酵仓21上设置有加热装置25，加热装置25包括电加热管251。

电加热管251的数量设置为多个，所有电加热管251设置在U形发酵腔211下方，且相对于U形发酵腔211的弧形区段呈弧形分布，所有电加热管251平行设置。

所述仓体上设置有温度传感器，如图7所示，所述温度传感器采用热电偶27，热电偶27安装至盖板212上。

在实际使用的过程中，所述温度传感器实时监测对应U形发酵腔211内的温度，配合加热装置25，使发酵环境处于适宜的温度。

作为可选地实施方式，如图7所示，好氧发酵仓21设置有排风装置26，排风装置26包括排风口，所述排风口设置在盖板212上且与U形发酵腔211相连通，所述排风口通过排风管道与废气处理设备连接。

在发酵的过程中，会产生废气，废气经所述排风口和所述排风通道进入至废气处理设备，能够实现发酵设备的排风除臭。

作为可选地实施方式，预处理设备1包括破碎装置和脱水装置，所述破碎装置、所述脱水装置和发酵设备2依次连接。

所述破碎装置采用对辊破碎机，所述脱水装置采用螺旋挤压脱水机。

预处理设备1首先对待处理有机垃圾进行破碎，一方面能够达到好氧发酵的物料粒径要求，另一方面有利于挤压脱水。

作为可选地实施方式，所述有机垃圾好氧发酵设备包括控制装置。

所述对辊破碎机、所述螺旋挤压脱水机均与所述控制装置电连接。

每个好氧发酵仓21的补水装置22、曝气装置23、搅拌装置24和加热装置25均与所述控制装置电连接。

所述湿度传感器、所述氧气传感器和所述温度传感器均与所述控制装置电连接。

所述控制装置配合曝气装置23、加热装置25、搅拌装置24和补水装置22，通过梯度曝气、加热、搅拌、按需补水等手段协同调控好氧发酵设备的参数条件，同时根据实际反应进程，对不同好氧发酵仓21的参数进行独立智能控制，不但能够为好氧发酵提供更适宜的环境条件，而且能够实现整个设备的自动化和智能化。

实施例2：

实施例2建立在实施例1的基础上：

本发明提供一种有机垃圾好氧发酵工艺，包括至少以下步骤：

步骤（I），通过预处理设备1对待处理有机垃圾进行破碎和脱水，得到预处理有机垃圾；破碎能够有效降低物料粒径，以实现均匀化，脱水能够降低物料含水率，使其达到好氧发酵要求的设计含水率，所述设计含水率最低设置为60%，最高设置为70%。

步骤（II），所述预处理有机垃圾在搅拌装置24的推流作用下依次进入多个好氧发酵仓21，通过补水装置22按需补水，通过曝气装置23梯度曝气，通过搅拌装置24搅拌，通过加热装置25加热，使其达到适宜的发酵条件，待有氧发酵完成后，得到有机垃圾中间体；

在此步骤中，所有好氧发酵仓21依次呈梯度曝气，每个好氧发酵仓21的曝气量其计算方式如上述式（1）所示；

发酵过程中，由于高温及排风等因素的影响，实际含水率会逐渐下降，为保证发酵效果，所以需根据实际含水率进行补水，需要注意的是，不同好氧发酵仓21其对应的设计含水率不同，但是所述按需补水的方式相同，均为当实际含水率低于设计含水率时，补水装置22开启，进行补水，当实际含水率达到设计含水率时，补水装置22关闭，补水停止。

步骤（III），所述垃圾中间体在搅拌装置24的推流作用下进入末端的好氧发酵仓21，进行曝气，待达到设计停留时间，有氧发酵腐熟，物料含水率降至30%以下后，打开排料仓门，进行出料。

在此步骤中，位于末端的好氧发酵仓21其内部的有机垃圾由于已达到好氧发酵的腐熟阶段后期，即出料前，根据标准出料时的实际含水率需不大于30%，因此该步骤勿需补水。

在上述有氧发酵的过程中，各好氧发酵仓21通过对应排风装置26，排出发酵时所产生的废气。

本发明通过多个具有独立曝气、补水、搅拌、加热功能的好氧发酵仓21，通过梯度曝气、按需补水等方式，使好氧发酵环境始终处于相对适宜的条件，有效提高了有机垃圾好氧腐熟度和腐熟效率，同时能够及时导出好氧发酵过程中产生的废气，并对其进行处理，保证了垃圾处理效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，在本申请的描述中，“多个”、“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，包括依次设置的预处理设备和发酵设备，其中：

所述发酵设备包括若干依次连通设置的好氧发酵仓，所述好氧发酵仓设置有曝气装置和补水装置；

所有所述好氧发酵仓的物料堆高依次呈梯度降低，所有所述好氧发酵仓的曝气量对应依次呈梯度降低。

2.根据权利要求1所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述好氧发酵仓包括仓体，所述仓体内设置有U形发酵腔；

所述好氧发酵仓的一侧与所述U形发酵腔连通设置有进料口，所述好氧发酵仓的另一侧与所述U形发酵腔连通设置有出料口；

位于末端的所述好氧发酵仓其出料口设置有排料仓门。

3.根据权利要求2所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述补水装置包括补水动力装置、补水管和补水喷头，其中：

所述补水管的进水端与所述补水动力装置相连，所述补水管的出水端设置在所述U形发酵腔内；

所述补水喷头连接设置在所述补水管的出水端；

所述仓体上设置有湿度传感器，用于所述U形发酵腔内湿度的监测。

4.根据权利要求2所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述U形发酵腔的弧形区段上设置有曝气孔，所述曝气孔与曝气风道相连通；

所述曝气装置包括曝气动力装置和曝气管，所述曝气动力装置通过所述曝气管与所述曝气风道连通；

所述仓体上设置有氧气传感器，用于所述U形发酵腔内氧气含量的监测。

5.根据权利要求4所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述好氧发酵仓设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括传动相连的搅拌驱动装置和搅拌执行装置，其中：

所述搅拌执行装置包括搅拌轴，所述搅拌轴的输入端与所述搅拌驱动装置传动相连，所述搅拌轴的输出端插入至所述U形发酵腔内；

所述搅拌轴上设置有多个搅拌桨叶，所有所述搅拌桨叶沿所述搅拌轴相对于所述曝气孔依次交替设置，所有所述搅拌桨叶依次呈周向分布。

6.根据权利要求2所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述好氧发酵仓上设置有加热装置，所述加热装置包括电加热管，其中：

所述电加热管的数量设置为多个；

所有所述电加热管设置在所述U形发酵腔下方，且相对于所述U形发酵腔的弧形区段呈弧形分布；

所述仓体上设置有温度传感器，用于所述U形发酵腔内温度的监测。

7.根据权利要求2所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述好氧发酵仓设置有排风装置，所述排风装置包括排风口，其中：

所述排风口设置在所述仓体顶部且与所述U形发酵腔相连通，所述排风口通过排风管道与废气处理设备连接。

8.根据权利要求2所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述预处理设备包括破碎装置和脱水装置，所述破碎装置、所述脱水装置和所述发酵设备依次连接。

9.根据权利要求1所述的有机垃圾好氧发酵设备，其特征在于，所述有机垃圾好氧发酵设备包括控制装置，所述预处理设备和所述发酵设备均与所述控制装置电连接。

10.一种有机垃圾好氧发酵工艺，其特征在于，包括至少以下步骤：

步骤（I），通过预处理设备对待处理有机垃圾进行破碎和脱水，得到预处理有机垃圾；

步骤（II），所述预处理有机垃圾依次进入多个好氧发酵仓，进行梯度曝气、加热、搅拌和按需补水，待有氧发酵完成后，得到有机垃圾中间体；

步骤（III），所述垃圾中间体进入末端的好氧发酵仓，进行曝气、加热和搅拌，待有氧发酵腐熟，物料含水率降至30%以下后，出料。

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