CN217677553U - 撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其包括：预处理进料模块、厌氧生物处理模块、固液分离模块、好氧生物处理模块和沼气发电模块，预处理进料模块用于对有机废弃物生物料进行初步处理；厌氧生物处理模块用于接收来自所述预处理进料模块的经过初步处理的有机废弃物生物料，并利用其中的厌氧生物发酵制取沼气；固液分离模块用于将发酵后的剩余物分离为沼渣和沼液，其中，所述沼液回流至所述预处理进料模块和所述厌氧生物处理模块；好氧生物处理模块用于将所述沼渣处理成有机肥；以及沼气发电模块用于利用所述沼气发电并供所述系统的各个模块使用。本实用新型在解决就地消纳有机废弃物的同时，获得电能和有机肥。

Description

撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统

技术领域

本实用新型涉及废弃物处理和清洁能源供能领域，具体涉及一种撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统。

背景技术

随着我国经济的高速发展和人们生活水平的不断提高，有机废弃物逐年增加，产生量居世界前列。特别是广大农村与乡镇，大量的农作物秸秆、有机生活垃圾、畜禽粪便等有机废弃物未经过无害化处理，随意丢弃、裸露堆置或排入水域、田、塘中，污染生态环境，威胁人、畜健康。从社会角度而言，垃圾处理事关城市文明程度的高低、土地污染、大气污染的多少；从个人角度，直接关联每个人的日常生活健康状态。

生物处理技术是利用微生物对有机废弃物进行降解转化其他附加值产品，使其减量化、无害化和资源化。我国农业区、人员密集区、果蔬农贸市场等区域，有机废弃物较为分散，集中处理选址难、征地难、投资成本大、人员成本高，且一般需要配套长距离收运，诸多问题导致市政处理能力的提高远低于有机废弃物的增加量。

有机废弃物处理产业发展势在必行，现有相关项目以位于远郊和偏僻地区的规模化集中处理工程为主，不利于有机废弃物有效快速消解，长途运输不但成本高，而且容易造成跑冒滴漏等沿途污染。因此，亟需有机废弃物及时处理和就地消纳技术和设备，与集中处理处置工程形成互补。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其采用生物法处理有机废弃物，整体采用移动撬装式和功能模块化设计，无需外网能源输入，在解决就地消纳有机废弃物的同时，获得电能和有机肥。

为实现上述目的，本实用新型可以采用以下技术方案进行：

一种撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其包括：

预处理进料模块，其用于对有机废弃物生物料进行初步处理；

厌氧生物处理模块，其用于接收来自所述预处理进料模块的经过初步处理的有机废弃物生物料，并利用其中的厌氧生物发酵制取沼气；

固液分离模块，其用于将发酵后的剩余物分离为沼渣和沼液，其中，所述沼液回流至所述预处理进料模块和所述厌氧生物处理模块；

好氧生物处理模块，其用于将所述沼渣处理成有机肥；以及，

沼气发电模块，其用于利用所述沼气发电并供所述系统的各个模块使用。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，还包括：光伏发电模块和储电供电模块，所述光伏发电模块用于利用太阳能发电并供所述系统的各个模块使用，所述储电供电模块分别与所述光伏发电模块和所述沼气发电模块相连，用于储存所述光伏发电模块和所述沼气发电模块产生的电能，以供所述系统的各个模块使用。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，还包括：微生物调控模块，所述微生物调控模块分别与所述厌氧生物处理模块和所述好氧生物处理模块相连，用于往所述厌氧生物处理模块和所述好氧生物处理模块投入厌氧菌和好氧菌。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，还包括：智慧控制模块，所述智慧控制模块用于与所述系统的各个模块通信连接，用于监测和调控所述系统的各个模块的状态。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，将所述沼气发电模块和所述好氧生物处理模块运行中产生的热量供应到所述预处理进料模块、所述厌氧生物处理模块、所述固液分离模块和好氧生物处理模块。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，所述预处理进料模块包括输送设备和预处理进料设备；所述厌氧生物处理模块包括厌氧反应器、搅拌设备和第一沼气管，所述沼气发电模块包括沼气净化设备、第二沼气管和沼气发电设备，其中，所述输送设备将有机废弃物生物料送到所述预处理进料设备进行初步处理，经过初步处理的有机废弃物生物料在所述厌氧反应器发酵，所述搅拌设备用于搅拌所述厌氧反应器内的有机废弃物生物料，发酵后的沼气通过所述第一沼气管进入所述沼气净化设备脱水脱硫后通过所述第二沼气管输送到所述沼气发电设备用于发电。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，所述光伏发电模块具有可折叠和展开的太阳能集热板；所述固液分离模块包括出料设备和固液分离机，所述厌氧反应器的沼渣和沼液通过所述出料设备排出到所述固液分离机并进行分离。

如上所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，进一步地，所述系统的各个模块设置在撬装箱内，所述撬装箱设置在汽车上。

一种有机废弃物生物处理工艺，其利用如上所述的有机废弃物生物处理系统，其包括以下步骤：

对有机废弃物生物料进行除杂、破碎、粉碎、除砂，破碎至粒径≤10mm；

在产厌氧菌的作用下生成沼气，控制厌氧发酵的温度为20～56℃，pH为6.5～7.8；

将厌氧发酵的剩余物分离成沼渣和沼液，沼液回流重复使用，沼渣通过调节含水率和孔隙率制成含水率≤30％、有机质TS％≥45％、pH5.5～8.5的有机肥。

如上所述的有机废弃物生物处理工艺，进一步地，在厌氧发酵产沼气过程中使用高活性厌氧产甲烷菌，以及在制肥过程中使用促腐保氮好氧菌。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型通过模块化设计，将厌氧生物处理、好氧生物处理、微生物调控、沼气发电、光伏发电、储电供电、物联网+智慧控制等多项技术进行了有机结合，技术互补，形成了可移动的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，实现有机废弃物的及时处理和就地消纳，获得清洁电能能源和有机肥资源，不需要外网能源输入，可以随到随处理，不需要配套额外的市政设施；而且在处理有机废弃物的过程中，还可以作为电源向外供电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本实用新型实施例的有机废弃物生物处理系统的模块示意图；

图2是本实用新型实施例的有机废弃物生物处理系统的设备俯视图；

图3是本实用新型实施例有机废弃物生物处理系统在撬装箱的视角下的3D主视图；

图4是本实用新型实施例有机废弃物生物处理系统在汽车上的整体3D图。

附图标记说明：1、预处理进料模块；1.1、输送设备；1.2、预处理进料设备；2、厌氧生物处理模块；2.1、厌氧反应器；2.2、搅拌设备；2.3、第一沼气管；3、沼气发电模块；3.1、沼气净化设备；3.2、第二沼气管；3.3、沼气发电设备；4、光伏发电模块；4.1、太阳能集热板(折叠)；4.2、太阳能集热板(展开)；5、储电供电模块；6、固液分离模块；6.1、出料设备；6.2、固液分离机；7、好氧生物处理模块；8、微生物调控模块；9、智慧控制模块；10、撬装箱；11、汽车。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本实用新型实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参见图1至图4，本实用新型提供一种撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其采用生物法处理有机废弃物，整体采用移动撬装式和功能模块化设计，无需外网能源输入，在解决就地消纳有机废弃物的同时，获得电能和有机肥。

参见图1，图1展示了有机废弃物生物处理系统的各个模块之间的连接关系，本事实例中，有机废弃物生物处理系统可以包括预处理进料模块1，厌氧生物处理模块2，沼气发电模块3，光伏发电模块4，储电供电模块5，固液分离模块6，好氧生物处理模块7，微生物调控模块8，智慧控制模块9，其中，预处理进料模块1的作用是对有机废弃物摄入系统中，预处理至符合后续厌氧处理标准后，进料输送至厌氧生物处理模块2进行厌氧发酵制取沼气；厌氧生物处理模块2有沼气和剩余物两个出口，剩余物出口与固液分离模块6相连，固液分离模块6有沼液和固渣两个出口，沼液出口与预处理进料模块1和厌氧生物处理模块2相连，回流至该两个模块进行调浆和接种，固渣出口与好氧生物处理模块7相连，进行好氧制肥；厌氧生物处理模块2的沼气出口与沼气发电模块3相连，产生的电能与光伏发电模块4产生的电能一起送入储电供电模块5进行暂存和供能；沼气发电模块3发电过程中产生的余热，供给预处理进料模块1和厌氧生物处理模块2进行增温以及沼渣的烘干和好氧生物处理模块7初始阶段的快速起温。微生物调控模块8与厌氧生物处理模块2和好氧生物处理模块7相连，分别对厌氧发酵产沼气和好氧生物处理制肥环节进行主动添加微生物菌剂，控制厌氧和好氧生物处理的停留时间。智慧控制模块9用于指挥、检测和调控整套系统的状态和运行。

参见图2至图3，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，预处理进料模块1包括输送设备1.1和预处理进料设备1.2；厌氧生物处理模块2包括厌氧反应器2.1、搅拌设备2.2 和第一沼气管2.3，沼气发电模块3包括沼气净化设备3.1、第二沼气管3.2和沼气发电设备 3.3，其中，输送设备1.1将有机废弃物生物料送到预处理进料设备1.2进行初步处理，经过初步处理的有机废弃物生物料在厌氧反应器2.1发酵，搅拌设备2.2用于搅拌厌氧反应器2.1内的有机废弃物生物料，发酵后的沼气通过第一沼气管2.3进入沼气净化设备3.1脱水脱硫后通过第二沼气管3.2输送到沼气发电设备3.3用于发电。

光伏发电模块4具有可折叠和展开的太阳能集热板；固液分离模块6包括出料设备6.1 和固液分离机6.2，厌氧反应器2.1的沼渣和沼液通过出料设备6.1排出到固液分离机6.2并进行分离。

参见图4，图4展示了有机废弃物生物处理系统在汽车11上的整体3D图，作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，系统的各个模块设置在撬装箱10内，撬装箱10设置在汽车 11上。

为更好地理解本实用新型，下面对具体实施例中的系统运行过程进行描述。

预处理进料模块1中主要负责原料预处理和进料：农作物秸秆由预处理进料模块1的输送设备1.1摄入本实用新型得系统中，送至预处理进料设备1.2进行切割和破碎预处理，破碎至粒径≤10mm后，由预处理进料设备1.2进料至厌氧生物处理模块2的厌氧反应器2.1中，本实施例中为干式厌氧发酵反应器(DA)。

厌氧生物处理模块2主要负责厌氧发酵产沼气：预处理后的有机废弃物进入厌氧反应器 2.1，在产厌氧菌的作用下生成沼气(主要成分为CH₄和CO₂)，控制厌氧发酵的温度为20～ 56℃、pH为6.5～7.8，发酵过程中搅拌设备2.2对厌氧反应器2.1中的料液进行间歇式搅拌，促进底物和微生物之间的接触和传质传热。

固液分离模块6主要负责固液分离：厌氧反应器2.1中发酵料液，每隔一段时间由出料设备6.1抽出，送至固液分离模块6的固液分离机6.2，由固液分离机6.2处理分为沼渣和沼液，沼液回流至预处理进料设备1.2和厌氧反应器2.1，用于原料调浆和微生物接种，调浆浓度为 TS 6％～40％，本实施例厌氧发酵工艺为干发酵，调浆浓度为TS≥15％。

好氧生物处理模块7主要负责好氧生物处理制肥：由固液分离机6.2分离得到的沼渣进入好氧生物处理模块7，通过添加好氧微生物和调节含水率、孔隙率等参数，以及曝气、翻堆等工序，制成含水率≤30％、有机质TS％≥45％、pH5.5～8.5的有机肥。

微生物调控模块8主要负责微生物调控：微生物调控模块8中分别培养有高富集度高活性的厌氧产甲烷菌和促腐保氮好氧菌，根据厌氧生物处理模块2和好氧生物处理模块7的运行情况，进行主动添加注入微生物菌种菌剂，提高厌氧和好氧生物处理效率，提高发酵效率和产品品质。

沼气发电模块3和储电供电模块5联合负责发电、储电和供电：本实用新型系统转化的能源是电能，来源于沼气发电模块3和光伏发电模块4。厌氧反应器2.1产生的沼气由第一沼气管2.3通入沼气发电模块3的沼气净化设备3.1进行脱水脱硫净化，净化后的沼气由第二沼气管3.2通入沼气发电设备3.3进行发电；光伏发电模块4，本实施例中集成于1撬装箱10两侧和顶部，系统非运行期间处于折叠状态(见太阳能集热板(折叠)4.1)，系统运行期间处于展开状态(见太阳能集热板(展开)4.2)，通过太阳能集热板将太阳能转变为电能，与沼气发电模块3并联，产生的电能暂存至储电供电模块5，形成整套系统的能源供应源；储电供电模块5将沼气发电和光伏发电的电能进行暂存，并分别向本实用新型系统用电设备和外部供电，以及满足系统外当地居民的临时供电需求，形成可移动式电源。

本实用新型充分利用余热，具体的，本实用新型系统沼气发电模块3的沼气发电设备3.3 和好氧生物处理模块7，在运行过程中均有热量产生，通过换热器将热量收集并用于预处理进料设备1.2、厌氧反应器2.1的增温以及固液分离机6.2固液分离沼渣的烘干和好氧生物处理模块7初始阶段的快速起温。

智慧控制模块9主要负责系统智慧控制：智慧控制模块9基于物联网+和导航，自动规划系统对各处分散有机废弃物的处理路线和时间，并通过传感器、数字信号传输等技术显示生物处理模块、发电储电供电等模块的状态及数据，并根据数字模型运算做出预警及运行调整指令、智能调控各模块稳定运行。

系统的各个模块和设备集成于撬装箱10内，撬装箱10设置在汽车11上，由汽车11带动至有机废弃物处理地址后，进行无害化和资源化处理。

应用本实施例的撬装式零能耗有机废弃物生物处理及移动电源系统，按照上述过程运行，能够实现小规模分散式城乡、市场、企业产生的有机固体废弃物自动化处置和资源化利用，在消除环境污染的同时获取清洁能源和资源。

同时，本实用新型也提供一种有机废弃物生物处理工艺，其利用如上所述的有机废弃物生物处理系统，其包括以下步骤：

对有机废弃物生物料进行除杂、破碎、粉碎、除砂，破碎至粒径≤10mm；

在产厌氧菌的作用下生成沼气，控制厌氧发酵的温度为20～56℃，pH为6.5～7.8；

将厌氧发酵的剩余物分离成沼渣和沼液，沼液回流重复使用，沼渣通过调节含水率和孔隙率制成含水率≤30％、有机质TS％≥45％、pH5.5～8.5的有机肥。

进一步地，在厌氧发酵产沼气过程中使用高活性厌氧产甲烷菌，以及在制肥过程中使用促腐保氮好氧菌。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，包括：

预处理进料模块，其用于对有机废弃物生物料进行初步处理；

厌氧生物处理模块，其用于接收来自所述预处理进料模块的经过初步处理的有机废弃物生物料，并利用其中的厌氧生物发酵制取沼气；

固液分离模块，其用于将发酵后的剩余物分离为沼渣和沼液，其中，所述沼液回流至所述预处理进料模块和所述厌氧生物处理模块；

好氧生物处理模块，其用于将所述沼渣处理成有机肥；以及，

沼气发电模块，其用于利用所述沼气发电并供所述系统的各个模块使用。

2.根据权利要求1所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，还包括：光伏发电模块和储电供电模块，所述光伏发电模块用于利用太阳能发电并供所述系统的各个模块使用，所述储电供电模块分别与所述光伏发电模块和所述沼气发电模块相连，用于储存所述光伏发电模块和所述沼气发电模块产生的电能，以供所述系统的各个模块使用。

3.根据权利要求1所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，还包括：微生物调控模块，所述微生物调控模块分别与所述厌氧生物处理模块和所述好氧生物处理模块相连，用于往所述厌氧生物处理模块和所述好氧生物处理模块投入厌氧菌和好氧菌。

4.根据权利要求1所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，还包括：智慧控制模块，所述智慧控制模块用于与所述系统的各个模块通信连接，用于监测和调控所述系统的各个模块的状态。

5.根据权利要求2所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，将所述沼气发电模块和所述好氧生物处理模块运行中产生的热量供应到所述预处理进料模块、所述厌氧生物处理模块、所述固液分离模块和好氧生物处理模块。

6.根据权利要求2所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，所述预处理进料模块包括输送设备和预处理进料设备；所述厌氧生物处理模块包括厌氧反应器、搅拌设备和第一沼气管，所述沼气发电模块包括沼气净化设备、第二沼气管和沼气发电设备，其中，所述输送设备将有机废弃物生物料送到所述预处理进料设备进行初步处理，经过初步处理的有机废弃物生物料在所述厌氧反应器发酵，所述搅拌设备用于搅拌所述厌氧反应器内的有机废弃物生物料，发酵后的沼气通过所述第一沼气管进入所述沼气净化设备脱水脱硫后通过所述第二沼气管输送到所述沼气发电设备用于发电。

7.根据权利要求6所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，所述光伏发电模块具有可折叠和展开的太阳能集热板；所述固液分离模块包括出料设备和固液分离机，所述厌氧反应器的沼渣和沼液通过所述出料设备排出到所述固液分离机并进行分离。

8.根据权利要求1所述的撬装式自供能有机废弃物生物处理及移动电源系统，其特征在于，所述系统的各个模块设置在撬装箱内，所述撬装箱设置在汽车上。

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