CN214327585U - 太阳能辅能式生物发酵装置及包括其的厨余垃圾处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能辅能式生物发酵装置及包括其的厨余垃圾处理系统，包括太阳能集热器、循环泵和用于盛放厨余垃圾的夹层式生物发酵罐；所述太阳能集热器将水加热后通过循环泵将热水循环输送到夹层式生物发酵罐的夹层中，使得热水在太阳能集热器和夹层式生物发酵罐间循环，以提供夹层式生物发酵罐发酵热能。本发明利用太阳能集热器集热给厨余垃圾生物发酵罐提供循环热水的热能，利用生物发酵罐的热交换器夹层式结构，并将水温控制在一定的温度范围，使得快速发酵产生的热量维持发酵所需的最佳环境，经济性最佳；并且厨余垃圾发酵过程中不需电加热，不再消耗电能，全部依靠太阳能，大大节约了能源。

Description

太阳能辅能式生物发酵装置及包括其的厨余垃圾处理系统

技术领域

本发明属于有机厨余垃圾处理技术领域，具体而言，涉及一种太阳能辅能式生物发酵装置及包括其的厨余垃圾资源化就地处理系统。

背景技术

垃圾是不被需要或无用的固体、流体废弃物，我国改革开放以来，城市数目和城市人口有了很大的发展，人民的生活水平也有了很大的提高，因此，作为城市公害的生活垃圾的发生量也是呈几何指数增加的，在人口密集的大城市，垃圾数量和污染问题触目惊心。据报道，我国城市垃圾年清运量已达4亿吨，而且每年还以8％左右的速率增加。大有垃圾埋城的趋势，这些垃圾如不能及时处理或处理不当就会污染环境，已到了必须进行科学化、无害化、资源化处理的新阶段。

处理城市生活垃圾，实现减量化、无害化、资源化，消除城市生活垃圾的污染已成为我国必须解决的重大课题。垃圾可分为可回收垃圾(废纸、塑料、玻璃、金属和布料等)、厨余垃圾(剩菜、剩饭、菜叶、果皮等)、有毒有害垃圾(废电池、废荧光灯管、废水银温度计、废油漆、废家电、过期药品、过期化妆品等)、其他垃圾(砖瓦、陶瓷、渣土、小区绿化产生的落叶、修剪下来的枝条等)。在可回收垃圾中的废纸、塑料、金属等废弃物在民间已经形成了一条高效的回收渠道，但因缺乏管理导致一些高附加值的被回收了，仍然还有很多可回收的没被回收。其他垃圾中的落叶、枝条、包括可回收的织物、破鞋烂娃袜、被污染的塑料纸张等可运至垃圾焚烧发电厂焚烧发电。有毒有害垃圾政府已经建立了严格的储运消纳体系，但执行的不好，管理不到位。其他垃圾中的砖瓦、陶瓷、渣土及可回收的玻璃制品等垃圾基本无害，但也基本是永久存在的垃圾，日积月累对环境影响更大，现在政府建立垃圾粉碎厂，粉碎后的细料对环境没有什么污染，可用作建筑材料或回填。

而针对果蔬、厨余等湿垃圾的回收处理矛盾最大，处理不好直接影响社区环境。原因如下：一是其极易腐烂变质、滋生大量的细菌和病毒影响居民的健康，产生大量臭气影响小区的环境，必须当天拉走处理。由于厨余垃圾的含水、含油量很高，要求垃圾车密闭性很好，但实际的运输车辆都达不到密闭要求，车辆经过时含有大量细菌病毒的臭水遗撒一地，影响环境危害人民的身体健康；其二，这些垃圾在运到垃圾焚烧发电厂焚烧时，由于其高含水率造成燃烧效率下降，需加入大量的燃料助燃，经济性很差，同时燃烧温度上不去，产生二噁英等有害物质，直接危及人民的身体健康；其三，还有湿垃圾污染垃圾焚烧发电厂的环境，臭气熏天。因此，如何处理果蔬、厨余等湿垃圾成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种太阳能辅能式生物发酵装置及包括其的厨余垃圾资源化就地处理系统，利用太阳能提供生物发酵所需热量，大大降低了能耗。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能辅能式生物发酵装置，包括太阳能集热器、循环泵和用于盛放待发酵厨余垃圾的夹层式生物发酵罐；所述夹层式生物发酵罐包括罐体和包裹在罐体外表面的夹层结构；所述太阳能集热器将水加热后通过循环泵输送到夹层式生物发酵罐的夹层结构中，使得热水在太阳能集热器和夹层式生物发酵罐间循环来提供夹层式生物发酵罐发酵所需的热能。

根据本发明，所述夹层式生物发酵罐呈U型结构，在夹层式生物发酵罐的底部并列地设置有排水口和进水口。

根据本发明，所述夹层式生物发酵罐的顶部为敞开式结构或者顶部设有双层保温玻璃或者夹层式生物发酵罐的顶部为封闭式结构，且在顶部设有通向生物发酵罐内的氧气输入口。

根据本发明，所述夹层式生物发酵罐内设有螺旋搅拌桨，以对罐内厨余垃圾搅拌使其耗氧发酵；所述螺旋搅拌桨的搅拌速率为1～2r/分钟。

优选地，所述夹层结构的厚度为30～50mm。

优选地，所述夹层结构从所述罐体底部向开口端延伸，且所述夹层结构的包覆面积占所述罐体外部总表面积的10～20％。

根据本发明，所述太阳能辅能式生物发酵装置还包括温度检测装置和控制装置，用于检测循环水的温度并控制循环泵的启动和关闭。

根据本发明的再一方面，还提供了一种厨余垃圾资源化就地处理系统，包括上述任一种的太阳能辅能式生物发酵装置。

优选地，所述太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理系统还包括：上料分选装置，具有分拣平台，厨余垃圾集中到分拣平台上后分拣，留下厨余垃圾沿着管路传送到一级脱水装置中；水洗脱盐装置，设置在传送分拣后的厨余垃圾至一级脱水装置的管路上方，在传送过程中对厨余垃圾喷洒水洗以脱盐；一级脱水装置，具有液态出口和固态出口，经脱水后的油水混合物由液态出口送入油水分离装置；脱水后的固体经固态出口送入破碎装置，经两级破碎后送入挤压脱水装置；挤压脱水装置，具有液态出口和固态出口，挤压脱水后的油水混合物送入油水分离装置，固态混合物送入生物发酵装置发酵，发酵后得到有机肥料，发酵过程产生的臭气输送至气体净化装置净化，得到洁净空气；油水分离装置，接收到一级脱水装置和挤压脱水装置输送来的油水混合物后，分离出油脂，产生的污水送入水处理装置，经水处理装置净化后的水送到水洗脱盐装置循环利用，剩下的污水排放到生活污水管道。

本发明的有益效果：

1)本发明利用生物发酵罐外部设置的夹层式结构，通过太阳能集热器向生物发酵罐的夹层结构提供循环热水，热水进入发酵罐夹层结构中循环，从而对生物发酵罐加热，继而将热量传递给罐体内部的厨余垃圾，促使其快速发酵。通过设计夹层结构的厚度并且控制夹层结构包覆罐体外部总表面积的10～20％，从而将夹层结构内热水体积和温度控制在一定范围内，使得罐体内的温度恰好处于生物菌最佳活跃温度，使得快速发酵产生的热量维持发酵所需的最佳环境，不至于因温度太高或者不稳定将生物菌烤死，使得厨余垃圾高效发酵，发酵效果最高，经济性最佳。并将水温控制在一定的温度范围，使得快速发酵产生的热量维持发酵所需的最佳环境，经济性最佳；并且厨余垃圾发酵过程中不需电加热，不再消耗电能，全部依靠太阳能，大大节约了能源。

2)本发明采用全新的发酵菌剂(VT菌剂、北京沃土天地生物科技有限公司)发酵速度快，对NaCl有很好的降解作用；发酵彻底，减量化达到95％；生成能够达到国家标准的有机肥料，直接用于农作物、绿植等，一举多得。

附图说明

图1为本发明的太阳能辅能式生物发酵装置的结构示意图。

图2为本发明的太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理的工艺流程图。

图3为本发明的太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合本附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。需要强调，此处描述的具体实施例仅用于更好的阐述本发明，为本发明部分实施例，而非全部实施例，所以并不用作限定本发明。此外，下面描述的本发明实施例中涉及的技术特征，只要彼此间未构成冲突，即可以相互组合。

如图1所示，本发明提供了一种太阳能辅能式生物发酵装置，包括太阳能集热器、循环泵和用于盛放厨余垃圾的夹层式生物发酵罐。太阳能集热器将水加热后通过循环泵将热水循环输送到夹层式生物发酵罐的夹层中，使得热水在太阳能集热器和夹层式生物发酵罐间循环，以提供夹层式生物发酵罐发酵所需的热能。所述夹层式生物发酵罐包括罐体和包裹在罐体外表面的夹层结构40，且夹层式生物发酵罐呈U型结构，底部并列地设置有排水口10和进水口20。在本发明的其他图中未示出的实施例中，排水口10和进水口20也可以设置在夹层式生物发酵罐的两侧或者他位置。

在本发明的一个实施例中，夹层式生物发酵罐顶部为敞开式结构。在另一个实施例中，其顶部也可以设置有双层保温玻璃。

在本发明的一个实施例中，夹层式生物发酵罐的顶部为封闭式结构，且在顶部设有通向罐内的氧气输入口。优选地，在氧气输入口可以设置有向内部延伸的输入管。

根据本发明，夹层式生物发酵罐的罐体内底部设置有螺旋搅拌器30，以对罐体内厨余垃圾进行搅拌，使其减少凝固，同时加速耗氧发酵。螺旋搅拌桨30 的搅拌速率为1～2r/分钟。生物发酵罐内物料倒仓、搅拌、温度曲线，全部由电脑控制自动完成。螺旋搅拌器30与生物发酵罐内壁之间设置有轴套，螺旋搅拌器30与电机通过带传动相连接。

优选地，夹层式生物发酵罐的夹层结构40的厚度为30～50mm。夹层结构 40从罐体的底部向开口端延伸，且所述夹层结构40的包覆面积占罐体外部总表面积的10～20％。

优选地，夹层结构40的外部还包覆有保温层，罐体内壁上还设置有温度传感器，以监控罐体内厨余垃圾的温度。

根据本发明，所述太阳能辅能式生物发酵装置还包括检测装置和控制装置，用于检测循环水的温度并控制循环泵启动和关闭。

本发明还提供了一种太阳能辅能式生物发酵装置的发酵方，包括以下步骤：

S1、按物料千分之一的质量比例向夹层式生物发酵罐中加入VT菌剂，打开检测装置和控制装置，当检测到太阳能集热器的水温达到40℃时，控制循环泵开启；

S2、循环泵开始输送太阳能集热器的水到达夹层式生物发酵罐的进水口20，之后进入发酵罐并在夹层结构40内循环，再通过夹层式生物发酵罐的排水口10 回流到太阳能集热器中，通过循环水提供夹层式生物发酵罐发酵所需的热能。

优选地，夹层式生物发酵罐内厨余垃圾的直径小于10mm。夹层式生物发酵罐内厨余垃圾可以在40℃～50°的循环水下经10～15天高效发酵，富含有机质的混合物料在微生物的作用下，降解为小分子的、容易被作物吸收利用的有机肥料；或者所述夹层式生物发酵罐内的厨余垃圾在50℃～70°的循环水下经7～10 天高效发酵。

本发明采用太阳能加热，使得生物发酵罐夹层内的循环水温度达到 40～70°，此温度正好处于生物菌的最佳活跃温度，高效发酵，并且采用太阳能提供热量无需电耗，利用可再生资源解决了能耗问题，使得行业可不再亏损，实际可以生存下去。发酵完成后产物自动排出或直接入袋包装，可以作为有机肥料回归园林或农田应用，或经进一步深加工制成有机复混肥，从而实现其高值利用。

本发明还提供了一种太阳能辅能式生物发酵装置在厨余垃圾资源化就地处理中的应用。

如图2和图3所示，本发明还提供了一种太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理系统，包括上述任一项所述的太阳能辅能式生物发酵装置。太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理系统还包括：上料分选装置100、水洗脱盐装置200、一级脱水装置300、油水分离装置400、破碎装置500、挤压脱水装置600、生物发酵装置700和气体净化装置800。上料分选装置100具有分拣平台，厨余垃圾集中到分拣平台上后分拣，只留下厨余垃圾沿着管路传送到一级脱水装置300 中。水洗脱盐装置200设置在传送分拣后的厨余垃圾至一级脱水装置300的管路上方，在传送过程中对厨余垃圾喷洒水洗以脱盐。一级脱水装置300具有液态出口和固态出口，经脱水后的油水混合物由液态出口送入油水分离装置400，脱水后的固体经固态出口送入破碎装置500，经两级破碎后送入挤压脱水装置 600。挤压脱水装置600具有液态出口和固态出口，液态出口与油水分离装置连通，固态出口与生物发酵装置700连通，发酵装置700与气体净化装置800连通，将发酵过程产生的污染气体输送至气体净化装置800净化，得到洁净空气。油水分离装置400入口分别与一级脱水装置300和挤压脱水装置600的液态出口连通，将送来的油水混合物分离出油脂，出口与净水处理装置连通，净水处理装置具有两个出口，其中一端与水洗脱盐装置200连通，用于将净化后的水送入水洗脱盐装置200循环利用，另一端与生活污水管道连通，将剩下的污水排放到生活污水管道。

本发明还提供了一种利用上述太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理系统的处理方法，包括以下步骤：将厨余垃圾集中到上料分选装置的分拣平台上进行分拣，精细分类，餐厨、果蔬类有机垃圾经分拣系统，将塑料、铁、玻璃及木头等明显的大块杂物分拣出来，只留下厨余垃圾沿着管路传送，传送过程中对厨余垃圾喷洒水洗脱盐，之后送入一级脱水装置脱水，得到液态油水混合物和固态厨余垃圾。对固态厨余垃圾破碎，大块物料被破碎后更加有利于微生物反应与产物肥料性质的提高。优选地，所述破碎步骤分为一级破碎和二级破碎，一级破碎用于将尺寸大于50mm的厨余垃圾破碎成小于50mm；经所述二级破碎后的厨余垃圾尺寸小于10mm。对破碎后的厨余垃圾挤压脱水，对挤压脱水后的油水混合物和一级脱水后的油水混合物油水分离，分出油脂。将挤压脱水后剩余的碎末状厨余垃圾经自动传送带传送到生物发酵装置内发酵，得到有机肥料。生物发酵产生的臭气送入气体净化装置中净化，得到洁净空气；油水分离后去除油脂的水送入水处理装置中，经过滤处理后的干净水送入水洗脱盐装置循环利用，产生的污水排放到生活污水管道中。

太阳能辅能式厨余垃圾资源化就地处理方法集成了自动上料、混合物料、分步脱水、同步脱油、混合物料破碎、连续式生物发酵及除臭技术等多项功能，可实现不同物料同时不同方式的处理。采用三级脱水+生物发酵的方式，实现整体减量率达90％以上，整体能耗可降低80％以上，采用独特的发酵仓体设计，实现连续运转，投料时间不受设备运行方式的影响，发酵仓内被分割成三段，物料溢流的方式自动倒仓，实现了发酵过程微生物的分级分相，保证设备产出物料的性状稳，集成智能控制与远程监控系统，操作界面清晰简便，对设备工作状态进行设定与操作，实现自动运行、无人值守，适时数据监测、采集、存储、监控与无线传输等功能。占地面小，使用环境要求低，设备模块化、集成化制造，方便搬运及安装。

太阳能辅能式厨余垃圾就地处理系统是将全部的工艺处理流程如垃圾分类、资源化处理、水处理、有毒有害气体净化集中在一个封闭的集装箱内，垃圾直接进入装置内进行分类及处理，出来的只有有机肥和洁净的空气，没有任何气味及细菌病毒，集装箱外形尺寸例如可以为3m*3m*8m，占地面积小，对社区环境没有影响，容易落地实施，一个2000户居民的小区，装置的占地面积只有25平米，装置在工厂整体制造，现场整体吊装就位，接上上下水及电源就可以启动运行。

采用本发明的太阳能辅能式厨余垃圾就地处理系统来处理厨余垃圾，还具有以下有益效果：

1)厨余垃圾资源化就地处理系统可以以集装箱的形式直接放置在居民小区内，这样分类出来的厨余垃圾无需外运就可以直接就地处理成有机肥料还原小区绿化，美化了社区环境，还解决了运输带来的一系列问题，同时绿化产生的落叶、枝条、草径等随厨余垃圾一并处理成有机肥，变废为宝，综合成本最低。因此，采用该就地处理系统可最大限度的对厨余垃圾回收再利用，最大限度地降低清运、处置成本。

1)以居民区、餐饮服务单位、果蔬市场产生的果蔬垃圾、餐厨垃圾和厨余垃圾等有机生活垃圾为处理对象，针对现有处理设施不完备等系列问题，提出通过以有机废弃物(包括餐厨垃圾、果蔬垃圾、厨余垃圾等)低能耗源头处理与高效循环利用为关键技术手段，建立“以快速生物发酵处理为核心技术的就地无害化处理与资源化循环利用”新技术模式，开发基于物联网的餐厨垃圾处理全过程自动化运行与监管服务平台，将产生的餐厨/果蔬类有机垃圾实施就地无害化处理与资源化利用，通过就地生物处理技术将废弃物转化为有机肥料等资源化物质，在城市及农村实现有机肥的回收与利用，系统解决城市及农村环境与食品安全问题，推动新农村和城镇发展。具有投资低，占地面积小，处理效率高，一次完全发酵、出料达标可直接施用，处理过程无需反复投入菌种，无需添加任何辅料，减量化、无害化、资源化等优点，有机垃圾的减量化率达到90％以上，无害化率达到100％，资源化率达到100％。

针对国内餐厨垃圾物料所存在的高含盐、高含油，果蔬垃圾物料中纤维多、细胞壁多糖化等特性，本发明采用VT菌剂，是一种高效微生物活性菌，集成了脂肪类、碳水化合物类、蛋白质类优势菌群。

以上所述仅是本发明的优选应用实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (9)

1.一种太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，包括太阳能集热器、循环泵和用于盛放待发酵厨余垃圾的夹层式生物发酵罐；所述夹层式生物发酵罐包括罐体和包裹在罐体外表面的夹层结构(40)；所述太阳能集热器将水加热后通过循环泵输送到夹层式生物发酵罐的夹层结构(40)中，使得热水在太阳能集热器和夹层式生物发酵罐间循环来提供夹层式生物发酵罐发酵所需的热能。

2.根据权利要求1所述的太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，所述夹层式生物发酵罐呈U型结构，在所述夹层式生物发酵罐的底部并列地设置有排水口(10)和进水口(20)。

3.根据权利要求1所述的太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，所述夹层式生物发酵罐的顶部为敞开式结构或者顶部设有双层保温玻璃或者所述夹层式生物发酵罐的顶部为封闭式结构，且在顶部设有通向生物发酵罐内的氧气输入口。

4.根据权利要求1所述的太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，所述夹层式生物发酵罐内设有螺旋搅拌桨(30)，以对罐内厨余垃圾搅拌使其耗氧发酵。

5.根据权利要求1所述的太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，所述夹层结构(40)的厚度为30～50mm。

6.根据权利要求1所述的太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，所述夹层结构(40)从罐体底部向开口端延伸，且夹层结构(40)的包覆面积占罐体外部总表面积的10～20％。

7.根据权利要求1所述的太阳能辅能式生物发酵装置，其特征在于，还包括温度检测装置和控制装置，用于检测循环水的温度并控制循环泵的启动和关闭。

8.一种厨余垃圾处理系统，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的太阳能辅能式生物发酵装置。

9.根据权利要求8所述的厨余垃圾处理系统，其特征在于，还包括：

上料分选装置(100)，具有分拣平台，厨余垃圾集中到所述分拣平台上后分拣，留下厨余垃圾沿着管路传送到一级脱水装置(300)中；

水洗脱盐装置(200)，设置在传送分拣后的厨余垃圾至一级脱水装置(300)的管路上方，在传送过程中对厨余垃圾喷洒水洗以脱盐；

一级脱水装置(300)，具有液态出口和固态出口，经脱水后的油水混合物由液态出口送入油水分离装置(400)；脱水后的固体经固态出口送入破碎装置(500)，经两级破碎后送入挤压脱水装置(600)；

挤压脱水装置(600)，具有液态出口和固态出口，挤压脱水后的油水混合物送入油水分离装置(400)，固态混合物送入生物发酵装置(700)发酵，发酵后得到有机肥料，发酵过程产生的臭气输送至气体净化装置(800)净化，得到洁净空气；

油水分离装置(400)，接收到一级脱水装置(300)和挤压脱水装置(600)输送来的油水混合物后，分离出油脂，产生的污水送入水处理装置，净水处理装置净化后的水送到水洗脱盐装置(200)循环利用，剩下的污水排放到生活污水管道。

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