CN114761363A - 用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，包括：厌氧消化池(100)；穿孔管(200)，位于所述厌氧消化池(100)的中心与内周面之间地以厌氧消化池(100)的长度方向安装，外周面形成有穿孔(210)以便让有机废弃物自由通过；以及输送螺杆(300)，内置于所述穿孔管(200)，从下往上输送沉淀物以便让未分解的有机废弃物在输送过程中被分解。凭此，在输送螺杆从下往上输送有机废弃物的过程中，能诱导其和微生物接触而实现充分分解，因此能提高未分解的有机废弃物的分解效率而增加沼气的生产。
Description
技术领域
本发明揭示一种用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，更具体地说，该装置把堆积在底部的未分解的有机废弃物(污泥及杂质)从下往上输送，并且在输送过程中使其充分分解而提高分解效率，并凭此增加沼气的生产。
背景技术
家庭、畜牧农家及产业现场等处产生的诸如脏水、污水及粪尿之类的废水通常含有很多有机物，在生化需氧量及化学需氧量、浮游物质含量等指标不符合环境基准值的状态下排放该含有有机物的废水时，就会污染土壤或水质。
因此应该通过生物学、物理学、化学处理将废水内的有机物予以净化，并且以该状态放流到河川等处，从而减少环境污染。
但前述方法却存在着问题，例如，以物理方式处理废水内的有机物时处理效果很低，以化学方式处理时不仅污染水质而且处理成本很高，因此近来主要使用基于微生物的生物学方法。
作为该生物学方法之一的厌氧消化工序，是指厌氧微生物摄取有机物并予以分解后放出无机化合物与消化气体(沼气)的反应。
所述厌氧消化工序是很早以前就已确立的传统技术，也称为“甲烷发酵”，厌氧消化工序的主要目的是在处理有机废弃物的同时回收称为甲烷的能量。
一般来说，厌氧消化处理主要分为前处理工序、厌氧消化工序、气体捕集及精炼工序、固形物资源化工序，大部分的厌氧消化工序只适用于固形物含量为10％以内者，近来则随着技术发展而能够适用于固形物大约为25％的高浓度有机废弃物。
现有的厌氧消化装置有大韩民国注册专利第10-1209132号(用于处理有机废弃物的水平型厌氧消化装置)、大韩民国注册专利第10-1209133号(用于处理有机废弃物的圆筒形厌氧消化装置)及大韩民国注册专利第10-2023639号(用于处理高浓度有机废弃物的高速干式厌氧消化装置)等，其揭示了通过有机废弃物的消化过程生产沼气的技术。
但现有技术只着重于轻易排放所沉淀的有机废弃物，有机废弃物沉淀到消化池的底部后仅仅使用螺杆将其排放，却完全没有考虑到从沉淀的有机废弃物获取沼气。
发明内容
技术性问题
本发明旨在解决前述问题，本发明的目的是提供一种用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，把堆积在底部的未分解的有机废弃物(污泥及杂质)从下往上输送，并且在输送过程中使其充分分解而得以提高沼气生产效率。
解决问题的方法
本发明为了达到所述目的，包括
厌氧消化池；
穿孔管，位于所述厌氧消化池的中心与内周面之间地以厌氧消化池的长度方向安装，外周面形成有穿孔以便让有机废弃物自由通过；以及
输送螺杆，内置于所述穿孔管，从下往上输送沉淀物以便让未分解的有机废弃物在输送过程中被分解。
而且，本发明，
所述厌氧消化池的内部进一步设有搅拌器，以垂直于厌氧消化池的方向在上部与下部并列地内置，以清除浮渣、破坏油分层及搅拌有机废弃物。
在此，本发明，所述厌氧消化池内部的底部朝穿孔管的下端部往下倾斜地形成。
而且，本发明，
所述厌氧消化池的外周面上端部进一步设有浮游物回收螺杆，以便把浮游物排放到外部。
而且，本发明，还包括
第一泵，把通过上排放口排放的消化液予以加压输送；
离心脱水机，把所述第一泵所加压输送的消化液予以离心分离后往净化设施排放。
而且，本发明，还包括
第一泵，把通过下排放口排放的沉淀物予以加压输送；
离心脱水机，把所述第一泵所加压输送的沉淀物离心分离而把液相予以分离；以及
第二泵，把所述离心脱水机所分离的液相予以加压输送并向投入口移送。
而且，本发明，
所述厌氧消化池的内部被安装于内周面的热水配管加热升温。
发明的功效
本发明由于上下并排地配置在厌氧消化池内部的搅拌器一边搅拌有机废弃物一边清除浮渣并破坏油分层，而得以诱导厌氧消化过程中产生的沼气顺畅排放，在以厌氧消化池的长度方向安装的输送螺杆从下往上输送有机废弃物的过程中，能诱导其和微生物接触而实现充分分解，因此能提高未分解的有机废弃物的分解效率而增加沼气的生产。
尤其是，在利用输送螺杆输送有机废弃物的过程中，有机废弃物与微生物自由地通过穿孔管的穿孔并互相接触，而能诱导未分解的有机废弃物顺畅地分解，凭此能提高沼气生产率。
而且，通过第一排放口排放的沉淀物(有机废弃物中的污泥及杂质)以第一泵为媒介被加压输送到离心脱水机，被加压输送的沉淀物(有机废弃物中的污泥及杂质)在离心脱水机内部被离心分离后，液相以第二泵为媒介被加压输送并再流入厌氧消化池内，而得以提高沼气的生产效率。
而且，以浮游物回收螺杆为媒介把无益于生产沼气的废塑料或微塑料排放到外部地予以清除，而能进一步提高沼气生产率。
附图说明
图1示出了本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的第一实施例。
图2是本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置中穿孔管的立体图。
图3是本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的俯视剖视图。
图4示出了本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的第二实施例。
图5示出了本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的第三实施例。
图6是本发明第三实施例的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的甲烷生成效率的测量曲线图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
图1示出了本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的第一实施例，图2是本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置中穿孔管的立体图，图3是本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的俯视剖视图。
请参阅图1至图3，第一实施例的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置包括厌氧消化池(100)、穿孔管(200)以及输送螺杆(300)，据此，把堆积在底部的未分解的有机废弃物(污泥及杂质)从下往上输送，并且在输送过程中使其充分分解而提高分解效率，凭此增加沼气的生产。
请参阅图1，所述厌氧消化池(100)使用金属或混凝土材质，并且由贮存桶(110)与盖子(120)构成。
所述贮存桶(110)形成圆筒形，并且内部设有可收容有机废弃物的空间部，贮存桶(110)的形状可以视需要而以公知的各种形态变形。
而且，所述贮存桶(110)的下端部与上端部的外周面分别形成有和内部的空间部互相连通的第一排放管(111)与第二排放管(112)，第一排放管(111)上安装了将第一排放管(111)予以开闭的第一阀门(V1)，第二排放管(112)上安装了将第二排放管(112)予以开闭的第二阀门(V2)。
在此，沉淀的杂质及污泥通过所述第一排放管(111)排放，消化液通过第二排放管(112)排放。
所述盖子(120)配置在贮存桶(110)的上表面，并且以固定工具(例如螺栓及螺母)为媒介和贮存桶(110)互相结合后封闭贮存桶(110)的上部。
所述盖子(120)的上表面分别形成有和贮存桶(110)的内部空间部互相连通的投入口(121)及排气口(122)，有机废弃物通过该投入口(121)投入贮存桶(110)的内部，有机废弃物分解后产生的沼气则通过该排气口(122)排放。
作为参考，所述排气口(122)则和贮存沼气的气体贮存池(未图示)连接。
请参阅图1与图2，所述穿孔管(200)是圆形管，在本实施例则位于贮存桶(110)的中心(垂直轴)与内周面之间地以贮存桶(110)的长度方向安装。
这样的所述穿孔管(200)的外周面上形成有多数个穿孔(210)，贮存在厌氧消化池(100)的有机废弃物能通过该穿孔(210)自由通过。
而且，以预设尺寸形成了开口的开口部(220)以互相相对的方式形成于所述穿孔管(200)的下端部，所述穿孔管(200)的上端部设有可连通地连接以预设尺寸形成了开口的开口部(220)和第二排放口(112)的端部的孔，沉淀到贮存桶(110)底部的有机废弃物能通过该开口部(220)轻易地流入及排放。
另一方面，贮存桶(110)内部的底部面朝穿孔管(200)的开口部(220)往下倾斜地形成，以便让沉淀到底部的有机废弃物顺场地流入穿孔管(200)的开口部(220)。
请参阅图1，所述输送螺杆(300)以穿孔管(200)的长度方向安装在内部，而发挥出从下往上输送有机废弃物以便让未分解的有机废弃物在输送过程中被分解的功能。
尤其是，所述有机废弃物在被输送螺杆(300)输送的过程中，有机废弃物自由地通过穿孔管(200)的穿孔(210)而互相活跃地接触，凭此，未分解的有机废弃物能更顺畅地分解而得以提高沼气的生产率。
请参阅图1，所述厌氧消化池(100)的内部进一步设有以垂直于厌氧消化池(100)的方向在上部与下部并列地内置的搅拌器(400)。
作为一例，所述厌氧消化池(100)内部的上端部配置的搅拌器(400)发挥出清除浮渣并搅拌有机废弃物的功能，厌氧消化池(100)内部的下端部配置的搅拌器(400)则发挥出破坏油分层(油层)并搅拌有机废弃物的功能，凭借着如前所述的搅拌器(400)的功能能诱导厌氧消化过程中产生的沼气顺畅地排放。
而且，所述搅拌器(400)的翼部各自具有不同的尺寸并形成预设角度，所述搅拌器(400)旋转时该翼部使得厌氧有机物被搅拌并且从右往左移动。
另一方面，如图1所示，所述厌氧消化池(100)的内周面进一步设有用于加热内部的热水配管(130)，凭此让厌氧消化池(100)的内部温度保持在36℃～40℃。
另一方面，所述有机废弃物除了食物垃圾以外，还混有废塑料或微塑料等物并一起被投入厌氧消化池(100)内，如前所述的废塑料或微塑料不仅无法分解，还在表面浮动阻碍沼气的排放，并且废塑料挂在搅拌器(400)的翼部时妨碍搅拌并成为引起故障的原因。
在组成厌氧消化池(100)的贮存桶(110)的上端部的外周面进一步以连通内部的方式安装了浮游物回收螺杆(500)，以便回收如前所述地浮游的废塑料或微塑料等并将其排放到外部。
凭此，所述搅拌器(400)旋转并促使浮游于上部的废塑料或微塑料移动，在移动过程中到达浮游物回收螺杆(500)时，浮游物回收螺杆(500)使其移动并排放到外部。
如前所述，以浮游物回收螺杆(500)为媒介把无益于生产沼气的废塑料或微塑料排放到外部地予以清除，而能进一步提高沼气的生产率。
下面说明如前所述地构成的本发明的第一实施例的动作。
首先，通过厌氧消化池(100)的投入口(121)投入有机废弃物。
此时，通过厌氧消化池(100)的热水配管(130)投入热水使得在内部温度为36℃～40℃的条件下运行，根据有机废弃物的种类与浓度而把滞留时间定为40天地运行。
在该状态下，在厌氧消化池(100)的内部上下并排配置的搅拌器(400)一边搅拌有机废弃物一边清除浮渣并破坏油分层。
另一方面，投入所述厌氧消化池(100)内部的有机废弃物中的污泥或杂质，则被厌氧消化池(100)的倾斜的底部面引导而投入内置于穿孔管(200)的输送螺杆(300)，输送螺杆(300)则从下往上输送污泥或杂质。
在如前所述地以输送螺杆(300)为媒介输送有机废弃物的过程中，一部分通过穿孔管(200)的穿孔(210)排放到周边，并且周边的有机废弃物通过穿孔(210)流入，而得以凭借着和微生物的接触充分地进行分解，从而随着分解效率的提升而增加沼气的生产。
另一方面，所述有机废弃物以混有废塑料或微塑料等物的状态投入，如此投入的废塑料或微塑料在厌氧消化池(100)内部浮游的过程中随着搅拌器(400)的旋转而移动，在移动过程中到达浮游物回收螺杆(500)时，浮游物回收螺杆(500)使其移动并排放到外部。
如前所述，浮游物回收螺杆(500)把无益于生产沼气的废塑料或微塑料排放到外部而能进一步提高沼气的生产率。
另一方面，所述厌氧消化池(100)内部产生的沼气则通过排气口(122)排放后贮存到气体贮存池(未图示)。
而且，在所述厌氧消化池(100)的内部无法进一步分解的有机废弃物中的污泥或杂质则通过第一排放管(111)排放，消化液则通过第二排放管(112)排放。
本发明由于在厌氧消化池(100)内部上下并排配置的搅拌器(400)一边搅拌有机废弃物一边清除浮渣并破坏油分层，而得以诱导厌氧消化过程中产生的沼气顺畅地排放，在以厌氧消化池(100)的长度方向安装的输送螺杆(300)从下往上输送有机废弃物的过程中，能诱导其和微生物接触而实现充分分解，因此能提高未分解的有机废弃物的分解效率而增加沼气的生产。
尤其是，有机废弃物在被输送螺杆(300)输送的过程中，有机废弃物与微生物自由地通过穿孔管(200)的穿孔(210)并互相接触而能诱导未分解的有机废弃物顺畅地分解，凭此能提高沼气的生产率。
图3示出了本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的第二实施例，下面结合该图进行说明。
第二实施例在整体上和先前的第一实施例相同，其差异在于，在第一实施例的结构上进一步添加了第一泵(P1)与离心脱水机(600)。
所述第一泵(P1)的功能是把通过上排放口，即通过第二排放口(112)排放的消化液往离心脱水机(600)加压输送。
所述离心脱水机(600)的功能是把第一泵(P1)所加压输送的消化液予以离心分离后往净化设施排放。
图4示出了本发明用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的第三实施例，下面结合该图进行说明。
第三实施例在整体上和先前的第一实施例相同，其差异在于，在第一实施例的结构上进一步添加了第一泵(P1)、离心脱水机(600)及第二泵(P2)。
所述第一泵(P1)的功能是把通过下排放口，即通过第一排放管(111)排放的沉淀物(有机废弃物中的污泥及杂质)往离心脱水机(600)加压输送。
所述离心脱水机(600)的功能是把第一泵(P1)所加压输送的沉淀物(有机废弃物中的污泥及杂质)予以离心分离而把液相予以分离。
所述第二泵(P2)的功能是把离心脱水机(600)所分离的液相予以加压输送并向投入口(121)移送。
如前所述，通过第一排放口(111)排放的沉淀物(有机废弃物中的污泥及杂质)则以第一泵(P1)为媒介被加压往离心脱水机(600)输送，被加压输送的沉淀物(有机废弃物中的污泥及杂质)则在离心脱水机(600)内离心分离后，液相以第二泵(P2)为媒介被加压输送并重新流入厌氧消化池(100)内，从而得以提高沼气的生产效率。
[实验例]
图6是本发明第三实施例的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置的甲烷生成效率的测量曲线图，本发明的对照组则适用大韩民国注册专利第10-1209133号并且和本发明进行了比较。
首先，本发明与对照组的厌氧消化池的容量各为100ton，在内部温度为36℃～40℃的条件下把含有食品废水30％与家畜粪尿70％的流入原料予以投入后，在经过了40天滞留时间的状态下各自测量了在180天期间产生的甲烷气的量。
测量结果。本发明在180天的期间内每日平均生产2.61L/d的甲烷，对照组则在180天的期间内每日平均生产了1.8L/d的甲烷。
通过该实验可以得知本发明的甲烷生成效率比对照组提升了44.4％，凭此可以确认本发明的技术相比于对照组非常优异。
前文仅针对本发明中记载的具体实施例进行了详细说明，但本发明的技术人员当知能在本发明的技术精神范围内实现各种变形及修改，该变形及修改属于权利要求范围是理所当然的。
Claims (7)
1.一种用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
包括：
厌氧消化池；
穿孔管，位于所述厌氧消化池的中心与内周面之间地以所述厌氧消化池的长度方向安装，外周面形成有穿孔以便让有机废弃物自由通过；以及
输送螺杆，内置于所述穿孔管，从下往上输送沉淀物以便让未分解的有机废弃物在输送过程中被分解。
2.根据权利要求1所述的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
所述厌氧消化池的内部进一步设有搅拌器，以垂直于所述厌氧消化池的方向在上部与下部并列地内置，以清除浮渣、破坏油分层及搅拌有机废弃物。
3.根据权利要求1或2所述的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
所述厌氧消化池内部的底部朝所述穿孔管的下端部往下倾斜地形成。
4.根据权利要求1或2所述的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
所述厌氧消化池的内部被安装于内周面的热水配管加热升温。
5.根据权利要求1或2所述的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
所述厌氧消化池的外周面上端部进一步设有浮游物回收螺杆，以便把浮游物排放到外部。
6.根据权利要求1或2所述的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
还包括：
第一泵，把通过上排放口排放的消化液予以加压输送；以及
离心脱水机，把所述第一泵所加压输送的消化液予以离心分离后往净化设施排放。
7.根据权利要求1或2所述的用于处理有机废弃物的垂直圆筒形厌氧消化装置，其特征在于，
还包括：
第一泵，把通过下排放口排放的沉淀物予以加压输送；
离心脱水机，把所述第一泵所加压输送的沉淀物离心分离而把液相予以分离；以及
第二泵，把所述离心脱水机所分离的液相予以加压输送并向投入口移送。
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