一种餐厨垃圾一步法处理系统的制作方法

本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种通过好氧生化反应和干燥灭菌处理在同一设备内将餐厨垃圾一步法处理的系统。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展，餐营业的发展也日益壮大，而餐饮行业会产生大量的餐厨垃圾，这些垃圾如果不能进行较好的处理，由于其内部含有大量的油份和其他有机质，容易造成细菌繁殖，会对环境造成重大污染。因此相关行业对此进行了很多研究，并提出了很多有效的处理方式和设备，其处理方法主要是要“采用好氧细菌的生化处理”和“干燥灭菌”两步法处理，但由于这两部分工作，前者需要采用好氧细菌，后者需要在缺氧环境下灭菌，因此目前所采用的，一般都是将两者分开在独立的两套设备内进行，其缺陷如下：1、占地面相对积大；2、两套独立的动力传动机构电力损耗大；3、设备投资相对高；4、物料从一个设备过渡到入另一个设备时造成热能损失，增加负压工序的热能负担。

因此，在降低能耗的前提下，有必要设计一种占地面积小、设备投资低、热利用率高、节省动力的餐厨垃圾处理系统装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种餐厨垃圾一步法处理系统，将“好氧生化反应”和“负压干燥灭菌”有机的结合起来，在同系统内解决了餐厨垃圾处理过程中，好氧生化反应既要通气供氧；而负压干燥灭菌处理又要抽气排氧的矛盾。

本发明的技术方案是：

一种餐厨垃圾一步法处理系统，包括热交换器、好氧生化反应系统、螺旋密封输送联接室、负压干燥灭菌系统组成。

所述好氧生化反应系统包括顺次连接的进料排气机构、低温好氧生化反应室、中温好氧生化反应室、高温好氧生化反应室。

所述负压干燥灭菌系统包括负压螺旋干燥室、负压螺旋灭菌室、排料供氧抽气机构、辅助设备，所述辅助设备包括热交换器和真空抽负装置，所述螺旋负压干燥室、螺旋负压灭菌室、排料供氧抽气机构、热交换器和真空抽负装置顺次连接，并在供氧抽气机构旁接有热交换器。

进一步的，所述进料排气机构包括入料口、螺旋进料机、排气筒、中空轴、进料端封头、主轴承、进料端支撑座所述入料口垂直连接在螺旋进料机上，螺旋进料机内部，并在万向节联轴器内设有螺旋机排料口，螺旋机排料口末端连接万向联轴器。

进一步的，低温好氧生化反应室包括低温外筒、低温内胆、散料鼠笼、低温筛隔网组成的散料装置组成，所述低温内胆沿周向还安装有低温45°翻料板，沿中心轴设有传动轴和传动轴支撑架。

进一步的，中温好氧生化反应室包括中温外筒、中温内胆，所述中温外壳和中温内胆大于其他装置的外壳和内胆，在中温内胆内边周向排布有多个中温45°翻料板和中温直翻料板，从低温万向节延伸而来的螺旋机穿过中温好氧生化反应室的中部，在中温外筒外侧周向设有多个测量罩，以自动检测和控制反应温度。

进一步的，高温好氧生化反应室包括由外到内的高温工作室外筒、高温工作室内胆、高压保温夹层，在高温好氧生化反应室右端设有通氧法兰，通氧法兰上设有氧气通入孔和通氧弯管，从中温好氧生化反应室延伸而来的螺旋机延长轴穿过高温好氧生化反应室的中心，并且在中段设有一段高温万向节，在外筒底部设有一个高温取样口，在高温工作室内胆内侧设有多个高温45°翻料板，在高压工作室外筒外侧为传动机构，传动机构包括大齿轮和小齿轮，在大齿轮下方区域侧面设有传动机构底座，小齿轮安装于传动机构底座上。

进一步的，所述螺旋密封输送连接室包括保温筒，保温筒由输送工作室外筒、输送工作室内胆组成，保温筒内装有一个左大右小的锥形导料筒、锥形导料筒的小端连接有喇叭形螺旋推料机，并在锥形导料筒内安装有锥形内壁螺旋叶，在喇叭形螺旋推料机外侧包裹有真空室内封头，真空室内封头为开口朝外的半椭球面，在其边缘设有向外延伸的边缘，并在边缘上设有多个热氧输入孔，在真空室内封头和锥形导料筒之间的区域作为余热热氧室，所述锥形内壁螺旋叶的中部固定在延伸而来的传动轴上，锥形内壁螺旋叶外边缘与锥形导料筒固定焊接在一起。

进一步的，负压螺旋干燥室包括由外到内的干燥外筒、干燥保温层、干燥中筒、热氧气流层、干燥内胆，在其干燥内胆内侧设有两段物料导流螺旋叶，两段物料导流螺旋叶之间设有干燥筛隔网架，并在干燥筛隔网架上安装干燥筛隔网，在两个干燥筛隔网内侧底部安装有无毒塑料球，在右段的物料导流螺旋叶中部设有一根抽负管，在干燥外筒到干燥内胆之间设有一个贯穿的维修人孔。

进一步的，负压螺旋灭菌室包括由外到内的灭菌外壳、灭菌保温层、灭菌中筒，在灭菌中筒内侧安装有左大右小的灭菌内胆，灭菌内胆内侧设有锥形螺旋叶，锥形螺旋叶与灭菌内胆是分隔开的，锥形螺旋叶在中部连接有排料螺旋机管轴，所述排料螺旋机管轴为中空结构，其左端连接到抽负管上，在螺旋负压灭菌室两端分别设有灭菌前法兰和灭菌后法兰，灭菌中筒到灭菌内胆之间的空间作为热氧室。

进一步的，排料供氧抽气机构包括由内到外的排料抽气螺旋机、螺旋机保温筒、内隔热层、内隔热层外壳、热氧气导流筒、热氧层外壳、外隔热层内胆、外隔热层外壳，在外隔热层外壳到内隔热层之间设有贯穿的热氧入口，热氧入口底部设有旋转三通，并在内隔热层环绕在排料抽气螺旋机的位置设有热氧气通孔，在排料抽气螺旋机右端设有排料鼠笼，在热氧层外壳左端设有中空轴，中空轴外壁设有支撑轴承，在排料供氧抽气机构底部设有固定座，在排料抽气螺旋机中部为螺旋轴，螺旋轴右端设有传动链轮、抽负管旋转接头。

进一步的，热交换器包括换热器主体，换热器主体侧面连接有空气滤清器，另一侧设有热风出口和热源输入口，并在热风出口旁设有耐热风机。

进一步的，真空抽负装置包括循环罐，在循环罐上端设有喷射泵，在喷射泵的上端设有循环罐，循环罐为倒j型管，其另一端连接有循环压力泵，循环压力泵另一头连接到循环罐底部。

本发明的有益效果是：

1、通过对结构的重新设计，让氧化和除菌两个相互抵触的步骤在同一套设备体系中完成，让结构能平稳通常的进行餐厨垃圾的处理，将原来的“二步法”餐厨垃圾处理方式简化为“一步法”餐厨垃圾处理方式。

2、减少了设备占地面积----在处理等量餐厨垃圾的前提下，设备总长度可减少约5米。

3、将原有的两套动力传动机构设计为一套传动动力机构后每年可节省电力，同时能够节省相应的设备投资。

4、简化了处理工序，使设备紧凑，同时能够让处理车间布局更加美观流畅。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的上半部分结构示意图。

图3是图1的下半部分结构示意图。

图4是进料排气机构的结构示意图。

图5是低温好氧生化反应室的结构示意图。

图6是图5右视图的内部结构示意图。

图7是中温好氧生化反应室的结构示意图。

图8是图7右视图的内部结构示意图。

图9是高温好氧生化反应室的结构示意图。

图10是图9右视图的内部结构示意图。

图11是螺旋密封输料室的结构示意图。

图12是螺旋负压干燥室的结构示意图。

图13是干燥筛隔网的细节图。

图14是螺旋负压灭菌室的结构示意图。

图15是排料供氧抽气机构的结构示意图。

图16是热交换器和抽负系统的结构示意图。

图17是排料进气机构的结构示意图。

图18是通氧气法兰的结构示意图。

图中：

1热交换器、2进料排气机构、3低温好氧生化反应室、4中温好氧生化反应室、5高温好氧生化反应室、6物料密封输送室、7负压螺旋干燥室、8负压螺旋灭菌室、9供氧排料抽负机构、10真空抽负系统；

201入料口、20截止阀、203螺旋进料机、204排气筒、205排气筒填料外密封压盖、206主轴承座、207主轴承、208中空轴、209进料端封头、210法兰及法兰螺栓孔、211排气筒吸气罩、212螺旋进料机主轴、213万向节联轴器、214螺旋机排料口、215排气筒填料内密封压盖、216排气筒固定轴承、217进料端支撑座、218排气尾管接口；

301低温前法兰、302低温前法兰螺栓孔、303托轮滚圈、304低温维修人孔、305低温外筒、306低温保温夹层、307低温内胆、308低温筛网架、309低温后法兰、310低温直翻料板、311低温45°翻料板、312低温万向节、313散料鼠笼、314低温取样口、315低温机座、316低温筛隔网、317传动轴支撑架；

401前连接内颈、402中温前连接法兰、403中温前法兰螺栓孔、404前连接外颈、405前空心封头、406反应室外筒、407反应室内胆、408中温保温夹层、409测量罩、410后空心封头、411后连接外颈、412后法兰螺栓孔、413中温后连接法兰、414后连接内颈、415取样口、416万向节、417中温45°翻料板、418中温直翻料板；

501高温前法兰、502传动大齿轮、503高温工作室外筒、504高温工作室内胆、505高温保温夹层、506通氧法兰、507氧气通入孔、508通氧弯管、509高温万向节、510-高温取样口、511-高温45°翻料板、512传动机构机座、513传动机构、514-高温传动轴支撑架；

601输送前法兰、602输送热氧输出孔、603输送前法兰螺栓孔、604输送工作室外筒、605工作室保温夹层、606输送工作室内胆、607锥形导料筒、608锥形内壁螺旋叶、609余热热氧室、610后法兰螺栓孔、611热氧输入孔、612喇叭形螺旋推料机、613推料机直筒部分、614落料鼠笼、615固定轴承、616推料机轴、617轴承压盖、618鼠笼连接法兰、619真空室内封头、620推料机连接法兰、621输送后法兰、622后托轮机构、623万向节；

701干燥外筒、702干燥保温层、703干燥中筒、704热氧气流层、705干燥内胆、706维修人孔、707物料导流螺旋叶、708通气法兰、709热氧气输入孔、710干燥取样口、711无毒塑料球、712干燥筛隔网架、713热氧气输出孔、714前法兰螺栓孔、715干燥筛隔网、716抽负管；

801热氧输出孔、802灭菌前法兰、803灭菌外壳、804灭菌中筒、805灭菌保温层、806锥形螺旋叶、807灭菌内胆、808热氧室、809后法兰螺栓孔、810灭菌后法兰、811排料螺旋机管轴；

901排料抽气螺旋机、902排料抽气连接法兰、903螺旋机保温筒、904内隔热层、905内隔热层外壳、906热氧气导流筒、907热氧层外壳、908外隔热层、909外隔热层外壳、910外隔热层内胆、911热氧出口、912热氧入口、913旋转三通、914排料鼠笼、915固定轴承、916传动链轮、917抽负管旋转接头、918螺旋轴、919固定座、920三通法兰、921热氧气通孔、922支撑轴承、923中空轴、924热氧排出口；

101空气滤清器、102换热器主体、103工作爬梯、104热风出口、105耐热风机、106热源输入口；

1001循环压力泵、1002循环管、1003喷射泵、1004循环罐、1005溢流管、1006维修人孔；

1101法兰盘本体、1102法兰热氧通气孔、1103法兰螺栓孔、1104内外筒固定槽、1105氧气流通管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-3所示，一种餐厨垃圾一步法处理系统，包括“好氧生化反应”部分和“负压干燥灭菌”部分，两部分通过“螺旋密封输送联接室”联接后成为一个具有一定倾斜率的整体（便于工作），工作时，在一组动力传动机构作用下低速旋转。其具体结构如下：

（一）好氧生化反应部分

1、结构组成：好气生化反应器由进料排气机构2、低温好氧生化反应室3、中温好气生化反应室4、高温好氧生化反应室5组成。各反应室沿内周装有若干组均匀对称的翻料板，以加强物料与空气的接触，具体结构和工作方式如下：

2、进料排气机构(如图4所示)

进料排气机构包括入料口201、螺旋进料机203、排气筒204、中空轴208、进料端封头209、主轴承207、进料端支撑座217等。

所述入料口201垂直连接在螺旋进料机203上，螺旋进料机203内部，并在203内设有螺旋机排料口214，螺旋机排料口214末端连接万向节联轴器213

物料由入料口201进入，通过螺旋给料机203定量送入，并由螺旋机排料口214落入下工序（低温好氧生化反应室）。螺旋机的转动轴端装有万向接联轴器213（方便与后述物料密封输送室的螺旋机联接和同步运行）。

低温好氧生化反应室的尾气通过排气筒吸气罩211吸入后经螺旋进料机203的外围由排气尾管接口218排出。

由于进料排气装置的特殊结构，使物料和尾气在进入和排出的整个过程中始终是各行其道，互不干扰。

3、低温好氧生化反应室(如图5-6所示)

低温好氧生化反应器主要由低温外筒305、低温内胆307及低温筛网架308、散料鼠笼313、低温筛隔网316组成的散料装置组成，低温内胆307沿周还安装有低温45°翻料板311，沿中心设有万向节312和传动轴、以及传动轴支撑架317。

从进料机构进入低温好氧生化反应室的物料，在低温外筒305旋转作用下不断上升和洒落，与迎面而来的氧气充分接触，同时物料逐渐通过散料机构，进入下一工序，完成低温段的好氧生化反应。

4、中温好氧生化反应室（如图7-8所示）

中温好氧生化反应室的反应室外筒406和反应室内胆407的直径大于其它反应室直径，因为好氧生化反应主要在中温段进行，同时可加大菌种的呼吸空间。反应室内胆407内壁轴向设置的中温45°翻料板417和中温直翻料板418各占50%，螺旋机延长轴穿中心而过。筒体周边装有测量罩409自动监测和控制反应温度。

物料由低温好氧生化反应室进入中温好氧生化反应室后完成中温段的好氧生化反应，同样缓缓进入下一工序。大多数菌种在中温段完成生化反应。

5、高温好氧生化反应室（如图9-10所示）

高温好氧生化反应室包括高温工作室外筒503、高温工作室内胆504、高温45°翻料板511、通氧法兰506（如图18所示）、通氧弯管508、传动机构513（含大齿轮）等，螺旋机延长轴穿中心而过。

由上述步骤中“3”所述“热气流在负压处理段通过“负压干燥灭菌器”的加热夹层，与内部被处理物料间接逆行(同时加热物料)；热气流到达好氧反应段后直接通往好氧反应室分别被高、中、低温生化反应室逐级利用后排出”。因为处理过程中物料与热气流是逆向运行的，因此，要求将后述“负压干燥灭菌器”夹层中的余热（氧气）引入到“好氧生化反应室”内与物料（菌种）进行好氧反应，这个工作由通氧法兰506和焊接在通氧法兰506上的一组通氧弯管508完成。即气流由通氧法兰506上开的通气孔进入与其配合的通气弯管508集中在中央区与被处理的餐厨垃圾物料逆向而行，需要注意的是，设备实际制造时，通气弯管的出口尽量向筒体的中轴线靠近，避免物料堵塞气流口。

物料在高温好氧生化反应室同样在设备旋转的同时缓缓断续向下一工序“螺旋密封输送联接室”运行。

（二）螺旋密封输送联接室（如图11所示）

物料从好氧生化反应部分送入负压干燥灭菌部分既要做到输送顺利，又要做到密封可靠，此项工作由6螺旋密封输送联接室承担。

机构组成：螺旋密封输送室是由输送工作室外筒604和输送工作室内胆606构成一个保温筒，保温筒内装有一个锥形导料筒607，锥形导料筒607的小端与喇叭形螺旋推料机612用法兰联接，注意：锥形导料筒607上的锥形内壁螺旋叶608与锥形导料筒607焊接为一体，随锥形导料筒607一起转动；喇叭形推料螺旋机612上的螺旋叶与转动轴焊接为一体随转动轴一起转动（由于与万向节623和传动轴相联，实际上是与螺旋进料机203同步运行）。

物料运行：物料由高温好氧生化反应室进入螺旋密封输送室后，在筒体的转动下物料沿锥形导料筒607内的螺旋移动至喇叭形螺旋推料机612，然后又被喇叭形螺旋推料机612推入落料鼠笼614，最后进入门下道工序进行“负压干燥灭菌”处理。

采用进料螺旋机203与喇叭形推料机612同步运行，可保证“好氧反应段”和“真空（负压）处理段”的物料平衡，不至于造成负压部分严重“失压”，既做到输送顺利又做到密封严格，让干燥灭菌室时刻保持负压状态。

气流运行：气流从后述“负压干燥灭菌室”的气流夹层由热氧输入孔611进入余热热氧室609，在加热了锥形导料筒607内的物料后，再通过热氧输出孔602经由通氧弯管508流入前述高、中、低温各好氧生化反应室加以逐级利用。

从“螺旋密封输送联接室”的特殊结构可知，它不但解决了餐厨垃圾处理过程中，好氧生化反应（常压下）通气供氧的需要；同时又满足了干燥灭菌处理（负压下）抽气排氧的需要。

通过螺旋推料机实现了两个工作室气流的互相隔绝，又实现了工作室之间物料的顺利流通。

空间相对大的余热热氧室609还为后工序负压干燥起到充分预热的作用。

（三）负压干燥灭菌处理部分

负压干燥灭菌器由图一中的负压螺旋干燥室7、负压螺旋灭菌室8和供氧排料抽负机构9组成。

1、螺旋负压干燥室（如图12所示）

机构组成：螺旋负压干燥室包括干燥外筒701、干燥中筒703和干燥内胆705。其中干燥外筒701和干燥中筒703形成一保温夹层（内填保温材料）；干燥中筒703和干燥内胆705形成一热气流夹层（提供热气流通道用来间接加热物料，达到内胆内的物料在负压下加速蒸发水份的目的）。内胆内壁上焊接有物料导流螺旋叶707，中部装一个由干燥筛隔网架712、干燥筛隔网715和无毒塑料球71组成的打散机构，中央装有抽负管716及（带轴承的）管架，两端焊接有通气法兰708。

物料运行：物料由喇叭形螺旋推料机612推入负压干燥室后在物料导流螺旋叶707的作用下，物料贴器壁移动，并越过散料装置，断续前移。因干燥室处于30000～35000pa负压状态，同时受到超过100℃的器壁加热，物料中的水份在短时间内急剧蒸发。

气流运行：热气流由热氧气输入孔709进入干燥中筒703和干燥内胆705构成的夹层（热氧气流层704），再从热氧气输出孔713排出。

抽负管716管身上开有气孔，方便物料在不同位置蒸发出的水蒸汽近距离被得到即时排出。

2、螺旋负压灭菌室（如图13所示）

机构组成：螺旋负压灭菌室是由灭菌外壳803和灭菌中筒804构成的双筒保温室，室内安置一个灭菌内胆807，灭菌内胆807的锥形内胆壁与锥形螺旋叶806焊接为一体，灭菌内胆的小端焊接法兰可与后述排料螺旋机相联。左端802前法兰为通气大法兰（法兰上开有螺栓孔和通氧气孔）；右端后法兰螺栓孔809为阻气法兰（法兰上只开有螺栓孔而无氧气孔），中央装有一根抽负管（同时也是排料螺旋机的传动轴）。

物料运行：由于灭菌内胆807和锥形螺旋叶806的转动，迫使物料沿灭菌内胆807沿下向上运动，物料在到达灭菌内胆的锥形筒小端后将由与其相联的排料螺旋机送出。

气流运行：热气流直接从灭菌后法兰810的中间进入热氧室808，由于热氧室空间较大，在足够的热量和温度下对807锥形筒内的物料可达到充分灭菌，灭菌后的热气流通过热氧输出孔801进入如图12所示的“螺旋负压干燥室”的夹层，作为负压干燥的热能。

3、排料供氧抽气机构（如图14所示）

机构组成：排料、供氧、抽气机构包括排料抽气螺旋机901、热氧气导流筒906、旋转三通913、传动链轮916、抽负管旋转接头917、支撑轴承922、中空轴923及支撑座（图中未标注）等。

物料运行：物料被上述锥形螺旋提升并移动到排料抽气螺旋机901的入料口后被直接输送到排料鼠笼914落料后收集。

说明：螺旋机的后部分（约1/4处）没有螺旋叶，物料靠叶片挤压推出，前端不设螺旋叶的目的是防止万一（生产失调）负压室内缺料，此举可使即便在负压室缺料的情况下螺旋机前端将保留一段物料不被排出（起到密封作用），不至负压室突然失压。

气流运行：来自“热交换器”的热氧气流由热氧入口912进入旋转三通913，经过热氧气通孔921进入热氧气导流筒906进入中的热氧室808。

干燥室和灭菌室内物料蒸发的水份，由螺旋轴918（螺旋轴同时起到抽气管的作用）经抽负管旋转接头917排出。

由于此装置的结构特殊，使得产品的排出、热氧气供应、水蒸汽抽取的整个过程中，实现各行其道，互不干扰，顺利进行。

（四）辅助（外围）设备（如图15-16所示）

与本处理系统直接相关的辅助设备如图九所示：

1、热交换器：主要任务是为处理系统提供加热后的灭菌空气，即使热空气在完成负压干燥灭菌后的余热（空气）断续为好氧生化反应工序提供氧气和补充热能。

热交换型式可以是任何一种间接式热交换形式（要求二次介质温度＞180℃），

2、真空抽负装置：主要任务是为负压干燥灭菌室提供一定的真空度，促进物料中的水份短时间内加速蒸发，使产品---蛋白质饲料的营养成份最大限度得到保护。

抽负型式可以是“真空水力喷射器”形式也可以是“负压罗茨风机”形式（要求真空度维持在30000～35000pa），抽气量视实际处理（蒸发）量而定。

综上所述，本发明的特点，主要如下：

1、因倾斜率和工作室螺旋的作用，物料由高端向低端缓缓移动，并源源不断从出料口排出。

2、热气流在负压处理段通过“负压干燥灭菌器”的加热夹层，与内部被处理物料间接逆行(同时加热物料)；热气流到达好氧反应段后直接通往好氧反应室分别被高、中、低温生化反应室逐级利用后排出。

3、负压干燥灭菌室蒸发的水份和气体由真空抽负装置连续不断的抽取（排出），以保持干燥灭菌室内相对的真空度。

4、其中进料端螺旋机与“物料密封输送室”螺旋机工作能力相同，并且通过延长的传动轴和万向节同步运行，保持物料进出平衡。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。