CN216236968U - 一种亚临界水垃圾处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种亚临界水垃圾处理设备，包括压力容器、压力容器套、蒸汽集管、高压锅炉、旋风装置和冷却塔，所述压力容器外设置有压力容器套，且压力容器和压力容器套与蒸汽集管相连接，蒸汽集管一端与高压锅炉相连接，所述压力容器与旋风装置相连接，旋风装置与冷却塔相连接，所述旋风装置和冷却塔均与循环水槽相连接。该亚临界水垃圾处理设备以有机性废弃物为原料，可以分解有机物，如在短时间内高效地生产动物饲料原料或肥料(包括液肥)，该垃圾处理设备具有特殊的压力容器和压力容器套和特殊的搅拌叶，同时该设备可以大大缩短在自然状态下需要几个月至几年的发酵时间。

Description

一种亚临界水垃圾处理设备

技术领域

本实用新型属于垃圾处理技术领域，具体为一种亚临界水垃圾处理设备。

背景技术

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物。随着经济的高速发展，人民生活水平日益提升，垃圾的排出量越来越大，成分也复杂多样。垃圾且具有污染性，需要进行无害化、资源化、减量化和社会化的处理，如不能妥善处理，就会污染环境，浪费资源，破坏生产生活安全，影响人体健康。在生活垃圾处理领域，我国仍处起步阶段，垃圾分类制度体系的不完善以及技术水平的限制，使得我国垃圾处理仍以填埋为主。目前，我国城市生活垃圾累积堆存量超过65亿吨，侵占约35亿平方米土地，全国660多个城市中，已有2/3的大中城市被垃圾包围，有1/4的城市被迫将解决垃圾危机的途径延伸到乡村，导致垃圾二次污染，城乡结合区域的生态环境迅速恶化。

有机性废弃物(塑料温室栽培后的土壤、厨余垃圾、农作物蔬菜残余、家畜粪尿、动物遗体、生活垃圾、污泥等)包括现有生活垃圾处理装置通常使用高温，发酵，干燥后燃烧，或利用其他生物处理(如黑水虻等)。但是目前的处理方式和处理设备都存在局限性，使用发酵的场合，搅拌式堆肥装置的处理需要约两个月，而成熟堆肥需要几个月、处理设施需求大，同时要进行除臭处理；现有高温处理方式则普遍存在焚烧运行不稳定，设备投资成本高，尾气含有有毒物质等问题，均存在一定使用上的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种亚临界水垃圾处理设备，以解决目前垃圾处理时间过长，运行不稳定，设备成本高和容易再次污染环境的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种亚临界水垃圾处理设备，包括压力容器、压力容器套、蒸汽集管、高压锅炉、旋风装置和冷却塔，所述压力容器外设置有压力容器套，且压力容器和压力容器套分别通过高压蒸汽投入口和减压蒸汽投入口与蒸汽集管相连接，蒸汽集管一端与高压锅炉相连接，所述压力容器与旋风装置相连接，旋风装置与冷却塔相连接，所述旋风装置和冷却塔均与循环水槽相连接。

进一步的，所述压力容器内部设置有压力容器内腔，所述压力容器上端设置有有机废物投入口、高压蒸汽投入口和排气塔，压力容器的一侧设置有排出口和液肥排出口，且排气塔上设置有蒸汽排气口和真空排出口。

进一步的，所述压力容器的内部设置有搅拌装置，且搅拌装置的一端用过滑轮和传动带与搅拌马达相连接，且搅拌马达一端设置有减速机。

进一步的，所述排气塔的真空排出口与旋风装置相连接，且旋风装置的另一侧设置有真空接续口和冷却水排出口，所述冷却水排出口与冷却塔相连接。

进一步的，所述旋风装置的真空接续口与排气管的真空吸入口相连接，且排气管的一端通过第一循环泵与循环水槽相连接，所述循环水槽通过第二循环泵与旋风装置相连接。

进一步的，所述压力容器与压力容器套之间设置有压力容器套内腔，且压力容器套的减压蒸汽投入口与蒸汽集管之间设置有减压阀。

进一步的，所述搅拌装置包括旋转轴、三角形搅拌叶、菱形搅拌叶和搅拌棒，所述旋转轴上均匀设置有搅拌棒，且搅拌棒上分别设置有三角形搅拌叶和菱形搅拌叶，所述三角形搅拌叶位于旋转轴的两端，菱形搅拌叶位于两端的三角形搅拌叶之间。

有益效果：与现有技术相比，本申请具有以下优势：

1.该亚临界水垃圾处理设备以有机性废弃物为原料，在短时间内高效地生产动物饲料原料或肥料(包括液肥)，该垃圾处理设备具有特殊的压力容器和压力容器套和特殊的搅拌叶，能使该垃圾处理设备同时具有亚临界水处理和减压干燥机处理两方面的功能，同时该设备可以大大缩短在自然状态下的发酵需要几个月至几年的发酵时间。

2.有机废物中的各种致病菌、杂草种子和残留农用化学品被高温高压亚临界水完全消除，并且天然聚合物如蛋白质的键被亚临界水的水解破坏以形成小分子，从而转化为易于被生物体消化和吸收的物质(氨基酸、葡萄糖和脂肪酸)，不会污染环境。

附图说明

图1是亚临界水垃圾处理设备结构示意图；

图2是压力容器内部结构示意图；

图3使搅拌装置运行示意图；

图4是三角形搅拌叶结构示意图；

图5是菱形搅拌叶结构示意图；

图6是三角形搅拌叶俯视图；

图7是三角形搅拌叶侧视图；

图8是三角形搅拌叶正视图；

图9是菱形搅拌叶俯视图；

图10是菱形搅拌叶侧视图；

图11是菱形搅拌叶正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本申请的亚临界水垃圾处理设备，包括压力容器1、压力容器套2、蒸汽集管13、高压锅炉15、旋风装置16和冷却塔19，压力容器1外设置有压力容器套2，且压力容器1和压力容器套2分别通过高压蒸汽投入口9和减压蒸汽投入口10与蒸汽集管13相连接，蒸汽集管13一端与高压锅炉15相连接，高压锅炉15将高温高压蒸汽供应到压力容器内腔3，压力容器套2可以间接加热，压力容器内腔3可以通过排气管20减压，并同时具有亚临界水处理和减压干燥器处理功能，压力容器1与旋风装置16相连接，旋风装置16与冷却塔19相连接，旋风装置16和冷却塔19均与循环水槽22相连接。

压力容器1内部设置有压力容器内腔3，压力容器1上端设置有有机废物投入口5、高压蒸汽投入口9和排气塔8，有机废物投入口5设置有盖子，方便打开和关闭，压力容器1的一侧设置有排出口6和液肥排出口7，且排气塔8上设置有蒸汽排气口11和真空排出口12。

压力容器1的内部设置有搅拌装置，且搅拌装置的一端用过滑轮27和传动带28与搅拌马达25相连接，且搅拌马达25一端设置有减速机26，尽管旋转轴的旋转比由滑轮27和旋转马达25滑轮的直径比确定，但是最终需要在装入处理材料时充分搅拌和旋转搅拌叶片，旋转轴201的旋转速度优选为每分钟10次左右，在压力容器1的侧面上设置多个不同高度的排放阀的结构，通过从压力容器1的侧面打开位于适当位置的阀，有效地获得沉淀在罐下部的固体物质上产生的液体肥料；同时对剩余的固体可以进行干燥。

将0.5-1MPa左右的蒸汽进料到有机废物投入口5，然后通过蒸汽排气口11使压力容器1的内部减压，将亚临界水处理后的产物进行减压干燥，得到产品。也可以待罐内温度到60-70℃，打开罐体以使其处于大气压，从有机废物投入口5加入固体重量的5-10％堆肥菌，以快速获堆肥。

排气塔8的真空排出口12与旋风装置16相连接，且旋风装置16的另一侧设置有真空接续口17和冷却水排出口18，冷却水排出口18与冷却塔19相连接，排气塔8的气体通过真空排出口12进入旋风装置16，经过旋风装置16的气体再由冷却水排出口18进入冷却塔19，气体经冷却塔19处理之后最终落到循环水槽22中。

旋风装置16的真空接续口17与排气管20的真空吸入口21相连接，且排气管20的一端通过第一循环泵23与循环水槽22相连接，循环水槽22通过第二循环泵24与旋风装置16相连接。

压力容器1与压力容器套2之间设置有压力容器套内腔4，且压力容器套2的减压蒸汽投入口10与蒸汽集管13之间设置有减压阀14。

搅拌装置包括旋转轴201、三角形搅拌叶202、菱形搅拌叶203和搅拌棒204，旋转轴201上均匀设置有搅拌棒204，且搅拌棒204上分别设置有三角形搅拌叶202和菱形搅拌叶203，三角形搅拌叶202位于旋转轴201的两端，菱形搅拌叶203位于两端的三角形搅拌叶202之间，搅拌棒204突出到旋转轴201的相对侧，以便平衡施加到搅拌叶片的负载扭矩并粉碎处理过的材料。

如图3所示，不同的搅拌叶片附接到与相同形状的搅拌叶片相邻的搅拌棒204。即从最远离排出口的位置开始，依次为三角形搅拌叶202、三角形搅拌叶202、菱形搅拌叶203、三角形搅拌叶202、菱形搅拌叶203、三角形搅拌叶202、菱形搅拌叶203、三角形搅拌叶202、菱形搅拌叶203和菱形搅拌叶203，三角形搅拌叶202设置在最远离排出口的搅拌棒上，菱形搅拌叶203设置在最靠近排出口的搅拌棒204上，并且三角形搅拌叶202和菱形搅拌叶203彼此相邻地设置在中心部分上。

如图3所示，所示为各搅拌叶片旋转后处理物的移动方向，为了便于理解，实际上将安装在90度不同位置的搅拌叶片重新排列在同一轴上，各搅拌叶片相互重叠显示，这是为了在搅拌时防止搅拌泄漏而有意识地设计的重叠。

301和302是高压容器1的侧面，6表示排出口，旋转轴朝向排出口6侧顺时针旋转A，逆时针旋转B，高压容器1的侧面301和302被构造成具有弯曲表面而不是平坦表面(也可以是平的，以便承受高压和减压，因此，具有膨胀的侧面301和302的附近具有几乎不被搅动的结构。

当旋转轴B旋转时，最远(左端)到排出口6的三角形搅拌叶202旋转，并且待处理物体沿303所示的方向移动，其结果是停留在301周边的处理物向中央部一侧移动，类似地，通过最靠近302的菱形搅拌叶203的B旋转，待处理物体在306所示的方向上移动，其结果是停留在302周边的处理物向中央部移动，结果，消除了在常规搅拌叶片结构中停留在压力容器侧表面附近的废物，并且提高了搅拌效率。

设置在中心部分的三角形搅拌叶202和菱形搅拌叶203在彼此相反的方向上移动待处理的物体，并且可以通过相同的旋转来实现搅拌，它的方向由303和304，306和307显示。

当进行A旋转以排出处理过的材料时，三角形搅拌叶202和菱形搅拌叶203的没有弯曲表面的所有表面具有相同的角度，并且处理过的材料在相同的方向上移动，使得处理过的材料可以从排出口取出，它的方向是309，310显示，通过将三角形搅拌叶和菱形搅拌叶的一个表面形成为弯曲表面(也可以是平的表面)，可以有效地搅拌待处理的物体，而无需每次反转旋转轴。

如图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，r1是三角形搅拌叶左侧曲面半径，r2是三角形搅拌叶右侧曲面半径，r3是三角形搅拌叶底边半径。r4是菱形搅拌叶左侧曲面半径，r5是菱形搅拌叶右侧曲面半径，r6是菱形搅拌叶底边半径，401是三角形搅拌叶片左侧曲面，402是三角形搅拌叶片右侧曲面，501是菱形搅拌叶片左侧曲面，502是菱形搅拌叶片右侧曲面。

当从上表面观察时，三角形搅拌叶202通过弯曲等腰三角形的一侧而形成，并且当搅拌棒204的左侧401具有曲率半径r1并且右侧402具有曲率半径r2时，需要弯曲以满足r2＞r1，该比率越大，通过旋转处理物就越容易向304的方向移动，但随着r2的曲率半径变大，三角形的前端变得锐利，在搅拌处理物时有破损的危险，因此，可以有意地将尖端部分加工成圆形，以便在旋转三角形搅拌叶202时承受负载扭矩。加强构件安装在搅拌棒204之间以防止损坏。

为了方便起见，用曲率半径r1、r2的组合进行了说明，实际的弯曲是使用B一样条曲线，从前端到后端形成平滑的弯曲，处理物的流动变得平滑。

在三角形搅拌叶侧视图中，底面三角形搅拌叶片底侧在旋转时移动以跟踪压力容器1的内周压力容器内腔3内测。为了解决以下问题：由于传统的基部是直的，因此中心部分远离压力容器的内周，并且在叶片的中心部分和压力容器的内周之间形成间隙。

由于出现间隙，进入间隙的处理物不被搅拌，从而出现搅拌效率降低等缺点。具有本实用新型形状的搅拌叶片的底侧由三角形搅拌叶片底侧的r3和菱形搅拌叶片的底侧的r6表示。理想情况下，r在压力容器半径上稍小，但取决于压力容器的制造精度。比允许范围小10mm左右的r比较实用。

如三角形搅拌叶侧视图和菱形搅拌叶侧视图所示，与高压容器的内表面匹配的r绘制了复杂的曲线，可以容易地制造具有指定曲线的搅拌叶片，菱形搅拌叶203的曲率半径类似地不同，但是左部分501的曲率r3和右部分502的曲率r4之间的关系满足r4＜r5。这同样是用B样条曲线加工成平缓的曲线，通过组合两个搅拌叶片，当它们逆时针旋转时，被处理物体被更好地搅拌，并且有助于缩短处理时间。

亚临界水垃圾处理设备的处理方法，第一步，将需要处理的有机废物经过投入口5放入压力容器内腔3中，关闭投入口盖子，第二步，通过高压锅炉15将高温高压蒸汽装入压力容器内腔3中，第三步，根据所需肥料的种类，操控搅拌马达(25)使三角形搅拌叶(202)和菱形搅拌叶(203)有规律的旋转，第四步，搅拌完毕后，不同种类的肥料从相对应的出口排出。

堆肥获取方法：

通过高压锅炉将高温高压蒸汽装入压力容器3中，并且当压力达到但不限于1.5-2MPa(200-212℃)的压力时，搅拌叶片202、203在1分钟内以约10次的旋转速度(但不限于该速度与)旋转，同时保持该温度在合适的时间，一般为但不限于15-30分钟以进行搅拌处理，完成后，将蒸汽导入压力容器夹套2中进行减压干燥，得到产品。也可在60-70度时，已加入堆肥菌，快速获得堆肥。

液肥获取方法：

经上述处理后，当压力达到1.5-2MPa(200-212℃)的压力时(视被处理物情况，压力可以更高)，三角形搅拌叶202和菱形搅拌叶203在1分钟内以约10次的旋转速度旋转，同时保持该温度15-30分钟以进行搅拌，液肥可以通过液肥排出口7放出，由于该液体是低分子的，因此该液体是速效的液体肥料，用于亚临界水处理反应的液体肥料含有大量的有机酸(酸性的有机化合物)，因此要稀释100-500倍再使用。

动物饲料原料或有机肥获取方法：

不使用液体肥料时，在通常的亚临界水处理后，关闭装置的压力容器1的高压蒸汽输入阀，打开压力容器夹套2的减压蒸汽投入口10，将0.47MPa的蒸汽输入到压力容器1和压力容器夹套2之间的容器夹套空腔4中，通过排气管20降低压力容器1的内部3的压力，改变处理功能，并转移到减压干燥处理过程。干燥后，反转搅拌叶片，即可将产品从产品出口6排出。如果处理废弃物为餐厨垃圾，则产品可以作为动物饲料的原料，或有机肥的原料。

发酵肥的获取方法：

通过将压力容器内腔3的内部减压至0.02-0.03MPa，将待处理物体的温度冷却至60-70℃。当物品的温度稳定在60-70℃时，打开压力容器内腔3的内部以使压力达到大气压力。从使用堆肥的区域收集的本地细菌(指最初生活在该区域中的各种细菌的材料)从有机废物投入口5装料到压力容器中剩余固体材料重量的5-10％。通过减压干燥功能搅拌加入的含有本地细菌的材料，并在60-70℃的条件下在压力容器内部进行减压干燥。当通过减压干燥使水分含量达到约60％时，细菌容易培养，并且搅拌材料被需氧高温细菌淘汰，并且进行扩大培养。将通过该处理获得的固体以50-60％的含水量从压力容器中排出，然后在成熟罐中放置约5天以获得30-35％的含水量，从而产生适合于该区域的本地细菌扩展培养的成熟堆肥。

本实用新型提供了一种亚临界水垃圾处理设备的思路及实施方法，具体应用途径很多，以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：包括压力容器(1)、压力容器套(2)、蒸汽集管(13)、高压锅炉(15)、旋风装置(16)和冷却塔(19)，所述压力容器(1)外设置有压力容器套(2)，且压力容器(1)和压力容器套(2)分别通过高压蒸汽投入口(9)和减压蒸汽投入口(10)与蒸汽集管(13)相连接，蒸汽集管(13)一端与高压锅炉(15)相连接，所述压力容器(1)与旋风装置(16)相连接，旋风装置(16)与冷却塔(19)相连接，所述旋风装置(16)和冷却塔(19)均与循环水槽(22)相连接。

2.根据权利要求1所述的亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：所述压力容器(1)内部设置有压力容器内腔(3)，所述压力容器(1)上端设置有有机废物投入口(5)、高压蒸汽投入口(9)和排气塔(8)，压力容器(1)的一侧设置有排出口(6)和液肥排出口(7)，且排气塔(8)上设置有蒸汽排气口(11)和真空排出口(12)。

3.根据权利要求2所述的亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：所述压力容器(1)的内部设置有搅拌装置，且搅拌装置的一端用过滑轮(27)和传动带(28)与搅拌马达(25)相连接，且搅拌马达(25)一端设置有减速机(26)。

4.根据权利要求2所述的亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：所述排气塔(8)的真空排出口(12)与旋风装置(16)相连接，且旋风装置(16)的另一侧设置有真空接续口(17)和冷却水排出口(18)，所述冷却水排出口(18)与冷却塔(19)相连接。

5.根据权利要求4所述的亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：所述旋风装置(16)的真空接续口(17)与排气管(20)的真空吸入口(21)相连接，且排气管(20)的一端通过第一循环泵(23)与循环水槽(22)相连接，所述循环水槽(22)通过第二循环泵(24)与旋风装置(16)相连接。

6.根据权利要求1所述的亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：所述压力容器(1)与压力容器套(2)之间设置有压力容器套内腔(4)，且压力容器套(2)的减压蒸汽投入口(10)与蒸汽集管(13)之间设置有减压阀(14)。

7.根据权利要求3所述的亚临界水垃圾处理设备，其特征在于：所述搅拌装置包括旋转轴(201)、三角形搅拌叶(202)、菱形搅拌叶(203)和搅拌棒(204)，所述旋转轴(201)上均匀设置有搅拌棒(204)，且搅拌棒(204)上分别设置有三角形搅拌叶(202)和菱形搅拌叶(203)，所述三角形搅拌叶(202)位于旋转轴(201)的两端，菱形搅拌叶(203)位与两端的三角形搅拌叶(202)之间。

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