CN212669574U - 一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，包括垃圾粉碎装置、物料罐、干式厌氧消化反应器、固液分离器、好氧堆肥反应器和臭气处理装置；干式厌氧消化反应器通过输送管道与固液分离器连通，输送管道上设置有物料泵，固液分离器、好氧堆肥反应器均通过除臭气管道与臭气处理装置连通。本实用新型采用厌氧消化与好氧堆肥核心技术耦合，大大提高各类易腐垃圾的转化率和沼气的能源产率；好氧堆肥反应器内部采用逐层下落结构，缩短堆肥时间，提高堆肥产品质量，同时，辅以臭气净化技术单元，沼液回用自消纳，实现易腐垃圾源头减量与清洁联产，获得清洁能源、优质有机肥料与土壤改良剂，实现处理系统无二次污染的闭环控制。

Description

一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置

技术领域

本实用新型涉及垃圾处理领域，尤其涉及一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置。

背景技术

生活中的易腐垃圾产生量大，且分散于各个社区、菜市场、餐饮商圈及工厂企事业单位的食堂，既使顺利施行垃圾分类政策，易腐垃圾的资源化处理仍需收集、转运、存储等系列流程，而垃圾收运环节往往极易造成沿途遗漏污水和排放臭气等二次污染。

我国城市易腐垃圾的处理处置技术主要以垃圾焚发电和卫生填埋为主，部分地区辅以好氧堆肥以及厌氧消化等资源化处理方式。然而，焚烧过程释放的 POPs等污染物对空气环境造成污染，且城市易腐垃圾的高水分低热值的特点会导致易腐垃圾焚烧处理工艺的复杂，也影响到垃圾焚烧处理的效率和经济效益。另外，采用填埋处理易腐垃圾虽然简单，但是占用大量的土地，填埋过程中释放出各种恶臭气体以及包含多种重金属和有机物复合污染的渗滤液需要进一步的处理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，解决现有的垃圾处理方式污染环境，浪费资源的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，包括按垃圾处理顺序依次布置的垃圾粉碎装置、物料罐、干式厌氧消化反应器、固液分离器、好氧堆肥反应器和臭气处理装置；所述干式厌氧消化反应器通过输送管道与所述固液分离器连通，所述输送管道上设置有物料泵，所述固液分离器、好氧堆肥反应器均通过除臭气管道与所述臭气处理装置连通；

所述垃圾粉碎装置将易腐垃圾粉碎成颗粒状垃圾物料，通过输送装置将颗粒状垃圾物料输送至所述物料罐中暂时储存，所述干式厌氧消化反应器将所述物料罐中储存的颗粒状垃圾物料进行搅拌、厌氧消化反应，产生沼液、沼渣和沼气，沼液和沼渣通过所述输送管道被所述物料泵输送至所述固液分离器进行分离，分离之后的沼渣经过所述好氧堆肥反应器加工成有机肥料，所述好氧堆肥反应器与所述固液分离器工作过程中产生的臭气通过所述除臭气管道输送至所述臭气处理装置进行净化处理。

进一步的，所述干式厌氧消化反应器通过沼气管道与沼气储罐连通，所述干式厌氧消化反应器产生的沼气通过所述沼气管道输送至所述沼气储罐进行储存；

所述固液分离器通过沼液回流管道与所述物料罐连通，分离之后的沼液通过所述沼液回流管道回流到所述物料罐进行沼液回用。

进一步的，所述干式厌氧消化反应器包括消化反应器壳体以及与所述消化反应器壳体两端部密封连接的反应器封头，所述消化反应器壳体的左端上部设置有第一进料口，所述消化反应器壳体的右端上部设置有沼气出口，所述沼气出口与所述沼气管道连通，所述消化反应器壳体的右端下部设置有第一出料口，所述消化反应器壳体中设置有螺旋混合推进搅拌器、分隔板和多组相对布置的阳极板和阴极板；

所述螺旋混合推进搅拌器的转动轴与两侧的所述反应器封头转动连接；所述分隔板位于所述消化反应器壳体的中部，并且所述分隔板与所述消化反应器壳体下半部的侧壁固定连接。

进一步的，所述分隔板上设置有多个液体流通孔。

进一步的，所述消化反应器壳体采用双层夹套结构，所述消化反应器壳体的外壁上设置有供换热介质流进流出所述双层夹套结构的介质进口和介质出口；

两个所述反应器封头上均设置有pH探头和第一温度探头。

进一步的，所述消化反应器壳体中添加有外源电子介体。

进一步的，所述好氧堆肥反应器包括堆肥反应器壳体，所述堆肥反应器壳体的顶部设置有第二进料口和出气口，所述出气口通过风道与所述臭气处理装置连通；所述堆肥反应器壳体的底部设置有第二出料口和进气口；

所述堆肥反应器壳体的内部从上到下间隔设置有多个均可向外侧抽拉的托板，各所述托板上均设置有多个透气孔，各所述托板的上方均设置有物料刮板和第二温度探头；

位于顶部的所述托板的上方设置有匀料器，所述匀料器与安装在所述堆肥反应器壳体顶部的第一驱动电机动力连接。

进一步的，所述第二进料口和第二出料口上均铰接有挡板，所述挡板的铰接轴上设置有用于驱动所述挡板复位的扭簧；

各所述托板的两侧通过滑轨连接在所述堆肥反应器壳体的内壁上。

进一步的，所述进气口通过风道与换热器出口连通，所述换热器进口通过风道与所述物料罐连通。

进一步的，所述堆肥反应器壳体的外壁上设置有多个用于驱动所述托板抽拉的抽拉驱动组件，各所述抽拉驱动组件与各所述托板一一对应，所述抽拉驱动组件包括安装在所述托板底面并排的两个齿条，所述齿条与下方的齿轮啮合，所述齿轮与安装在所述堆肥反应器壳体外壁上的第二驱动电机动力连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：

本实用新型采用厌氧消化与好氧堆肥核心技术耦合，厌氧消化反应器通过外源电子介体协同微电场刺激，大大提高各类易腐垃圾的转化率和沼气的能源产率；好氧堆肥反应器内部采用逐层下落结构，缩短堆肥时间，提高堆肥产品质量，同时，辅以臭气净化技术单元，沼液回用自消纳，实现易腐垃圾源头减量与清洁联产，本实用新型在解决城市“垃圾围城”难题的同时，获得清洁能源、优质有机肥料与土壤改良剂，实现处理系统无二次污染的闭环控制。

附图说明

下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置的运行示意图；

图2为本实用新型干式厌氧消化反应器的结构示意图；

图3为本实用新型分隔板的结构示意图；

图4为本实用新型好氧堆肥反应器的结构示意图；

图5为本实用新型抽拉驱动组件的结构示意图。

附图标记说明：1、垃圾粉碎装置；2、物料罐；3、干式厌氧消化反应器； 301、消化反应器壳体；301-1、介质进口；301-2、介质出口；302、反应器封头；302-1、pH探头；302-2、第一温度探头；303、第一进料口；304、第一出料口；305、螺旋混合推进搅拌器；306、分隔板；306-1、液体流通孔；307、阳极板；308、阴极板；309、沼气出口；4、固液分离器；5、好氧堆肥反应器； 501、堆肥反应器壳体；502、第二进料口；503、出气口；504、第二出料口； 505、进气口；506、托板；507、透气孔；508、物料刮板；509、匀料器；510、第一驱动电机；511、挡板；512、第二温度探头；513、抽拉驱动组件；513-1、齿条；513-2、齿轮；513-3、第二驱动电机；6、臭气处理装置；7、沼气储罐； 8、物料泵；9、换热器；10、输送管道；11、除臭气管道；12、沼气管道；13、沼液回流管道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例中公开了一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，包括按垃圾处理顺序依次布置的垃圾粉碎装置1、物料罐2、干式厌氧消化反应器3、固液分离器4、好氧堆肥反应器5和臭气处理装置6。干式厌氧消化反应器3通过输送管道10与固液分离器4连通，输送管道10上设置有物料泵8，固液分离器4、好氧堆肥反应器5均通过除臭气管道11与臭气处理装置6连通。

垃圾粉碎装置1将易腐垃圾粉碎成颗粒状垃圾物料，通过输送装置将颗粒状垃圾物料输送至物料罐2中暂时储存，干式厌氧消化反应器3将物料罐2中储存的颗粒状垃圾物料进行搅拌、厌氧消化反应，产生沼液、沼渣和沼气，沼液和沼渣经输送管道10被物料泵8输送至固液分离器4进行分离，分离之后的沼渣经过好氧堆肥反应器5加工成有机肥料，好氧堆肥反应器5与固液分离器4 工作过程中产生的臭气通过除臭气管道11输送至臭气处理装置6净化处理，臭气处理装置6包括下部除臭装置和顶部的负压风机。

为了便于对干式厌氧消化反应器3中的沼气进行存储，干式厌氧消化反应器3通过沼气管道12与沼气储罐7连通，干式厌氧消化反应器3产生的沼气通过沼气管道12输送至沼气储罐7进行储存。

为了提高干式厌氧消化反应器3的发酵效果，固液分离器4通过沼液回流管道13与物料罐2连通，分离之后的沼液通过沼液回流管道13回流到所述物料罐2进行沼液回用。回流的沼液伴随粉碎的垃圾颗粒物进入到干式厌氧消化反应器3中，进行发酵。

需要说明的是，每日的垃圾收集间歇性的，而干式厌氧消化反应器3的运转是连续性的。物料罐2的作用是将一次收集来的物料粉碎后暂时保存，然后分批次缓慢进料，以防止一次性大量进料导致厌氧消化过程的不稳定。垃圾粉碎装置1、物料罐2和干式厌氧消化反应器3的安装是属于上中下的格局，具体来说，垃圾粉碎装置1的出料口与物料罐2的进料口对接连通，物料罐2的出料口与干式厌氧消化反应器3的进料口对接连通，在进、出料口的连接处设置有控制阀门，通过控制阀门的开度依靠重力作用进料，无需外加机械。如果考虑到粉碎后餐厨垃圾黏度比较大怕堵塞管路，可以设置个螺旋搅拌防止储罐内物料分层。

固液分离操作是间歇性的，考虑采用的是自然沉降法将呈泥浆状的沼渣进行固液分离，每次沉降12～24h,根据厌氧产出沼渣的量来调整。固液分离器4 和好氧堆肥反应器5采用上下结构布局，固液分离器4的出口通过阀门和好氧堆肥反应器5的进口连接。

如图2所示，干式厌氧消化反应器3包括消化反应器壳体301以及与消化反应器壳体301两端部密封连接的反应器封头302，消化反应器壳体301的左端上部设置有第一进料口303，消化反应器壳体301的右端上部设置有沼气出口 309，沼气出口309与沼气管道12对接连通。消化反应器壳体301的右端下部设置有第一出料口304，消化反应器壳体301中设置有螺旋混合推进搅拌器305、分隔板306和多组相对布置的阳极板307和阴极板308。

阳极板307和阴极板308在消化反应器壳体301产生微电场，通过调控阴阳极电压或者电流强度的大小，一方面可以在反应器产生微电场强化刺激微生物活性，加快易腐垃圾中难降解物质的转化，提高产甲烷效率；另一方面在阳极板307和阴极板308的电解作用下直接将有机物氧化，并且电解NaCl生成的氧化性产物亦有助于有机物的分解。

在消化反应器壳体301通过添加外源电子介体，如生物炭、活性炭等有助于体系内电子的传递促进厌氧消化的进行。在两个反应器封头302上均设置有 pH探头302-1和第一温度探头302-2，两个探头均与PLC控制器电性连接，对消化反应器壳体301内反应过程的参数进行实时监测。

螺旋混合推进搅拌器305的转动轴与两侧的反应器封头302转动连接，螺旋混合推进搅拌器305可由电机驱动。螺旋混合推进搅拌器305在消化反应器壳体301内部转动，定时的搅拌混合物料，加速厌氧消化过程的传质和反应速率，螺旋混合推进搅拌器305在搅拌的过程中把物料推向第一出料口304侧。

分隔板306位于消化反应器壳体301的中部，并且分隔板306与消化反应器壳体301下半部的侧壁焊接固定。分隔板306防止物料从第一进料口303进入消化反应器壳体301内部后直接进入到出料侧，分隔板306对混合物料形成一定的阻挡，有利于螺旋混合推进搅拌器305在搅拌的过程中对物料进行充分的混合。如图3所示，为了便于消化反应器壳体301内部沼液的流通，在分隔板306上设置有多个液体流通孔306-1。

为了保证消化反应温度，消化反应器壳体301采用双层夹套结构，消化反应器壳体301的外壁上设置有供换热介质流进流出双层夹套结构的介质进口 301-1和介质出口301-2。可采用热水作为供换热介质。

如图4所示，好氧堆肥反应器5包括堆肥反应器壳体501，堆肥反应器壳体501的顶部设置有第二进料口502和出气口503，出气口503通过风道与臭气处理装置6连通；堆肥反应器壳体501的底部设置有第二出料口504和进气口505。在本实施例中，进气口505通过风道与换热器9出口连通，换热器9进口通过风道与物料罐2连通。经换热器9加热后的气体流向好氧堆肥反应器5的内部，为堆肥过程中提供热量，保证堆肥过程中所需要的温度。

堆肥反应器壳体501的内部从上到下间隔设置有多个均可向外侧抽拉的托板506，在本实施例中，各托板506的两侧通过滑轨连接在堆肥反应器壳体501 的内壁上。各托板506上均设置有多个透气孔507，各托板506的上方均设置有物料刮板508和第二温度探头512。经换热器9加热后的气体通过各托板506上的透气孔507逐渐向上部流通，高温气体在流通的过程中，对每层托板506上的沼渣进行供热促进堆肥过程中微生物活性的提高，同时对堆肥产品进行热烘干。

通过向外侧抽拉的托板506，托板506上的沼渣在物料刮板508的作用下，自然掉落在下方的托板506上，通过重复上述操作，可实现沼渣的不间断的烘干处理。最终处理好的沼渣形成有机肥料，从第二出料口504排出。第二温度探头512与PLC控制器电性连接，用于监控每层托板506的堆肥温度。

堆肥反应器壳体501的外壁上设置有多个用于驱动托板506抽拉的抽拉驱动组件513，各抽拉驱动组件513与各托板506一一对应。如图5所示，抽拉驱动组件513包括安装在托板506底面并排的两个齿条513-1，齿条513-1与下方的齿轮513-2啮合，齿轮513-2与安装在堆肥反应器壳体501外壁上的第二驱动电机513-3动力连接。通过PLC控制第二驱动电机513-3带动齿轮513-2旋转，将托板506带出和复位。

位于顶部的托板506的上方设置有匀料器509，匀料器509与安装在堆肥反应器壳体501顶部的第一驱动电机510动力连接，匀料器509在第一驱动电机 510的作用下转动，将物料均匀铺在托板506上。

在堆肥的过程中，为避免高温气体从出料口泄出，在第二进料口502和第二出料口504上均铰接有挡板511，挡板511的铰接轴上设置有用于驱动挡板 511复位的扭簧。当物料从第二进料口502进入，或者从第二出料口504排出时，当物料积累到一定量后，在物料堆积重力的作用下，挡板511自动打开。

在本实施例中，垃圾粉碎装置1、物料罐2、干式厌氧消化反应器3、固液分离器4、好氧堆肥反应器5和臭气处理装置6均由PLC控制。具体来说，PLC 与控制垃圾粉碎装置1运转的开关电性连接。PLC与物料罐2出口的阀门连接，通过控制阀门的开合时间对干式厌氧消化反应器3实行进料。PLC与干式厌氧消化反应器3的pH探头、温度探头、沼气成分析探头、流量探头和搅拌装置控制开关相连接，对厌氧消化过程中的参数检测和控制搅拌频率，同时PLC也与反应器出料阀门和物料泵相连，二者同时工作实现厌氧消化反应器的出料。PLC与固液分离器4的出料阀门相连，主要是控制给好氧堆肥反应器5进料的时间。 PLC与好氧堆肥反应器5各层托板506运动的电机相连，进而控制各层托板运动时间，实现堆肥物料的装卸。同时也与第二温度探头512相连，检测堆肥温度。 PLC也与臭气处理装置6的负压变频风机相连，控制空气流量。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：包括按垃圾处理顺序依次布置的垃圾粉碎装置(1)、物料罐(2)、干式厌氧消化反应器(3)、固液分离器(4)、好氧堆肥反应器(5)和臭气处理装置(6)；所述干式厌氧消化反应器(3)通过输送管道(10)与所述固液分离器(4)连通，所述输送管道(10)上设置有物料泵(8)，所述固液分离器(4)、好氧堆肥反应器(5)均通过除臭气管道(11)与所述臭气处理装置(6)连通；

所述垃圾粉碎装置(1)将易腐垃圾粉碎成颗粒状垃圾物料，通过输送装置将颗粒状垃圾物料输送至所述物料罐(2)中暂时储存，所述干式厌氧消化反应器(3)将所述物料罐(2)中储存的颗粒状垃圾物料进行搅拌、厌氧消化反应，产生沼液、沼渣和沼气，沼液和沼渣通过所述输送管道(10)被所述物料泵(8)输送至所述固液分离器(4)进行分离，分离之后的沼渣经过所述好氧堆肥反应器(5)加工成有机肥料，所述好氧堆肥反应器(5)与所述固液分离器(4)工作过程中产生的臭气通过所述除臭气管道(11)输送至所述臭气处理装置(6)进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述干式厌氧消化反应器(3)通过沼气管道(12)与沼气储罐(7)连通，所述干式厌氧消化反应器(3)产生的沼气通过所述沼气管道(12)输送至所述沼气储罐(7)进行储存；

所述固液分离器(4)通过沼液回流管道(13)与所述物料罐(2)连通，分离之后的沼液通过所述沼液回流管道(13)回流到所述物料罐(2)进行沼液回用。

3.根据权利要求2所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述干式厌氧消化反应器(3)包括消化反应器壳体(301) 以及与所述消化反应器壳体(301)两端部密封连接的反应器封头(302)，所述消化反应器壳体(301)的左端上部设置有第一进料口(303)，所述消化反应器壳体(301)的右端上部设置有沼气出口(309)，所述沼气出口(309)与所述沼气管道(12)连通，所述消化反应器壳体(301)的右端下部设置有第一出料口(304)，所述消化反应器壳体(301)中设置有螺旋混合推进搅拌器(305)、分隔板(306)和多组相对布置的阳极板(307)和阴极板(308)；

所述螺旋混合推进搅拌器(305)的转动轴与两侧的所述反应器封头(302)转动连接；所述分隔板(306)位于所述消化反应器壳体(301)的中部，并且所述分隔板(306)与所述消化反应器壳体(301)下半部的侧壁固定连接。

4.根据权利要求3所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述分隔板(306)上设置有多个液体流通孔(306-1)。

5.根据权利要求3所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述消化反应器壳体(301)采用双层夹套结构，所述消化反应器壳体(301)的外壁上设置有供换热介质流进流出所述双层夹套结构的介质进口(301-1)和介质出口(301-2)；

两个所述反应器封头(302)上均设置有pH探头(302-1)和第一温度探头(302-2)。

6.根据权利要求3所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述消化反应器壳体(301)中添加有外源电子介体。

7.根据权利要求1所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述好氧堆肥反应器(5)包括堆肥反应器壳体(501)，所述堆肥反应器壳体(501)的顶部设置有第二进料口(502)和出气口(503)，所述出气口(503)通过风道与所述臭气处理装置(6)连通；所述堆肥反应器壳体(501)的底部设置有第二出料口(504)和进气口(505)；

所述堆肥反应器壳体(501)的内部从上到下间隔设置有多个均可向外侧抽拉的托板(506)，各所述托板(506)上均设置有多个透气孔(507)，各所述托板(506)的上方均设置有物料刮板(508)和第二温度探头(512)；

位于顶部的所述托板(506)的上方设置有匀料器(509)，所述匀料器(509)与安装在所述堆肥反应器壳体(501)顶部的第一驱动电机(510)动力连接。

8.根据权利要求7所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述第二进料口(502)和第二出料口(504)上均铰接有挡板(511)，所述挡板(511)的铰接轴上设置有用于驱动所述挡板(511)复位的扭簧；

各所述托板(506)的两侧通过滑轨连接在所述堆肥反应器壳体(501)的内壁上。

9.根据权利要求7所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述进气口(505)通过风道与换热器(9)出口连通，所述换热器(9)进口通过风道与所述物料罐(2)连通。

10.根据权利要求7所述的兼具产能与高附加值产品的易腐垃圾原位处理集成装置，其特征在于：所述堆肥反应器壳体(501)的外壁上设置有多个用于驱动所述托板(506)抽拉的抽拉驱动组件(513)，各所述抽拉驱动组件(513)与各所述托板(506)一一对应，所述抽拉驱动组件(513)包括安装在所述托板(506)底面并排的两个齿条(513-1)，所述齿条(513-1)与下方的齿轮(513-2)啮合，所述齿轮(513-2)与安装在所述堆肥反应器壳体(501)外壁上的第二驱动电机(513-3)动力连接。

Images