有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的装置的制作方法

本实用新型属于有机固体废物处理技术领域，具体涉及一种有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的装置。

背景技术：

随着工农业的发展和人类生活水平的提高，产生的固体废弃物越来越多。有相当大一部分是有机固体废弃物，这些有机固体废物含水率较高，在堆积过程中产生含高浓度渗滤液、臭气，并且具有大量的致病菌、寄生虫卵等，所以目前的有机固废处理方式都不可避免地带来臭气、环境污染、危害人类健康等问题。而有机固体废弃物是一种可资源化利用的废物资源，其中有机物含量高，具有较高的经济价值。因此，将其中的含生物质部分进行生物处理，一方面减少了有毒有害物质的排放，起到治理环境的作用；另一方面，使可回收利用的物质与能量得到最大限度的回收与利用。

目前，国内外有机固体废物处理方式主要有3种：填埋、焚烧和生物处理。作为有机固体废物的最终处理方式，填埋被广泛采用，该法虽然简单易行、投资省、处理量大，但其缺点是占地面积大、二次污染严重，尤其是在人口密集地区，昂贵的地价以及当地居民对环境卫生的要求都不适合填埋场的运行；利用焚烧的方式处理固体废物在人口密度较大的地区使用较多，这种处理方法的优点是高温无害化和大而迅速的减容能力，还能进行能源的回收利用，其缺点是建设投资和运行费用高，且易造成空气污染，特别是有毒气体对人体的影响很大；与前2种处理方法相比，利用生物技术处理有机废物具有保护环境、节约原材料和能源、投资少、运行费用低、经济回报高等优点。

有机废物的生物处理可能是最具可持续性的处理方式，通过先进的技术措施，所有的可生物降解废物都可以通过生物方式进行处理。好氧堆肥是将要堆腐的有机物料与填充料按一定的比例混合，在合适的水分、通气条件下，使微生物繁殖并降解有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化。生物处理技术是利用生物降解废物，不仅能够得到可再次利用的有机肥，还能利用发酵时产生的热量对废物加热以减少其水分。最早是科学家Jewell于1984年提出的用于畜禽粪便的处理，其原理就是利用堆肥过程中微生物分解有机物，并且利用发酵时产生的能量，增加粪便中水分的散发，起到干燥的目的。陈天荣等研制开发了一种鸡粪发酵干燥处理成套设备，利用该设备通过生物发酵处理25~35d，可以使鸡粪含水量由650g/kg下降到200g/kg以下。丁路研制开发了一种粒状高效生物有机肥及制作工艺，先将畜禽粪便发酵，再与粉碎后的农作物废弃物、洗毛下脚料复配；将腐植酸、微量元素等混合后造粒；最后将粒状物料烘干、冷却、筛分，包装成品。袁登辉实用新型的一种城市污泥生物干燥方法，是将城市污泥和填充辅料混合堆置成发酵垛并通过不断的翻堆进行好氧发酵7~9d，污泥含水率下降到了30wt%以下。 柳建国等实用新型一种用机械法对生物污泥进行加工、生产粒状有机肥的方法及设备，先将生物稀污泥加入药剂进行洗涤，再用污泥深度脱水造粒机将洗涤后保留的生物有机稀污泥一次完成脱水、浓缩、造粒，有机颗粒烘干后加工成高品质颗粒状有机肥。

快速高效好氧发酵技术可应用于动物粪便、污泥、底泥等有机固体废物的处理中，这些有机固体废物都具有为粘性较大、含水率高、孔隙率小、氧气输送和水分散发困难等特点。除了使有机固体废物的含水率降低，还要使其快速高效好氧发酵使有机固体废物腐熟分解、消除其中的有害物质、变成可直接再次利用的资源。然而好氧堆肥获得的有机肥多为粉末状，粉末状肥料易吹散、肥效散失过快，因此肥效较低。相比之下，颗粒状肥料具有施用方便、机械强度高、不易吸潮而结块以及肥效持久等特点。所以现有的技术不能很好的把生物处理、快速干燥和粒状产物结合起来，并且存在时间长、操作复杂等问题，不能满足现有需求。

因此，需要一种新的方法，保证有机固体废物快速脱水的同时还能高效好氧发酵，并且获得可直接利用的高肥效的颗粒状肥料，实现有机固体废物真正的高效无害化处理。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题现有：有机固体废物在好氧发酵方法中脱水困难、周期长、步骤繁琐、耗能高和产物肥效低等缺点。

本实用新型提供一种有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的装置，包括反应器1、支架、脱水造粒装置、震荡装置、废液收集池9、液压伸缩装置10、电动机11、进料斗12、加压装置、抽气泵19、轮子4；反应器1设置在支架上，反应器1下部开有进气孔5，加压装置设置在反应器底部并与进气孔连通，排料口2设置在反应器1一侧，脱水造粒装置安装在支架上并位于反应器另一侧，脱水造粒装置和反应器连通，进料斗12设置在脱水造粒装置上；电动机11与脱水造粒装置连接，脱水造粒装置与废液收集池9连通，反应器1上部设置有出气口15，出气口15与抽气泵19连接，且连接管道上设置有气体处理装置18，震荡装置设置在反应器1底部，并通过支撑板6设置在轮子4上方，液压伸缩装置10设置在支架下部并位于脱水造粒装置一侧，反应器上设置有温度传感器16、压力传感器17。

其中所述脱水造粒装置包括螺旋进料部13、造粒部14、机架23，螺旋进料部13与造粒部14设置在机架23上并通过法兰连接；

其中造粒部14包括外壳31、带螺旋叶片的转轴30、造粒孔板29，带螺旋叶片的转轴30设置在外壳31内，造粒孔板29设置在带螺旋叶片的转轴30外侧并位于外壳31内，外壳31上开有颗粒物出口32，颗粒物出口32与反应器连通；螺旋进料部13包括壳体27、转轴25、螺旋叶片22，进料斗12设置在壳体27上，螺旋叶片22固定在转轴25上，转轴25设置在壳体内，且其一端通过轴承24设置在机架上；壳体27下方开有脱水孔28，脱水孔上设置有过滤网，脱水孔通过收集管34与废水收集池9连通，带螺旋叶片的转轴30一端与转轴25连接，另一端通过轴承设置在机架上，转轴通过皮带与电动机11连接。

所述震荡装置为弹簧3。

所述加压装置包括鼓气泵8、气体止逆阀7，鼓气泵8通过气体止逆阀7与进气孔5连通；气体止逆阀7用于防止好氧发酵反应器1中的气体回流。

所述反应器1上设置有加药口20，加药口20下方装有喷洒头21。

所述排料口2和加药口20处设置有常规可控制阀门。

混合物料从进料口12进入螺旋进料部13，电动机11的带动转轴25转动，使得螺旋叶片22旋转并对物料进行挤压脱水，脱除废水通过脱水孔28排出，并在收集管34中汇集进入废水收集池，进行处理；物料通过螺旋进料部13进入到造粒部14当中，在带螺旋叶片的转轴30的挤压力和剪切力的双重作用下，物料从造粒孔板29处压出，形成颗粒状物料通过颗粒物出口进入到反应器1中进行发酵。

所述液压伸缩装置10可调节反应器1的倾斜度，在排料时，启动液压伸缩装置10，使得反应器1向右倾斜，打开排料口2，倾斜度为15°，使物料从排料口2排出。

所述反应装置1为棱柱体结构，由结构层和保温层两层构成。

所述进气孔5的小孔直径为0.5~3cm。

部分物料通过螺旋进料部13时会附着在螺旋进料部上，这些有机物中微生物进行繁殖，从而螺旋进料部内部上会附着有微生物，在下一次物料加入时，会使微生物混合在新加入的物料中（微生物接种），一起进入反应器中，也能够加快微生物的繁殖，缩短时间。当发酵过程中出现有机固体废物颗粒形状不稳定时，启用加药口20，将药剂从加药口20加入，通过喷洒头进入反应器1中。

本实用新型装置在压差强化传质传热发酵过程中，运行装置中的抽气泵19，反应器内的空气从出气口15通过气体处理装置处理后进入抽气泵19后排出，新的空气可通过鼓气泵从反应器底部进气孔5进入堆体。有机固体废物造粒后堆肥化生产粒状有机肥装置在抽真空过程中会抽出反应中产生的二氧化碳、氨气等气体，随着这些气体的排出，反应器中氧气的浓度会增加，这更加有利于菌种的繁殖，并且产生的恶臭气体也会大大减少；抽气时会带出水蒸气，这也会能够加快干燥的速度。运行装置中的加压装置，使气体通过底部进气孔6进入堆体，通过观察压力传感器18，确保反应器内压力在0.1~700Mpa范围内；因加入物料含水率不同，所以间隔抽真空、置换气体和加压时间不同；并且不同间隔时间，能够使氧气在物料中传动更均匀，使氧气和物料接触更充分。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所述设备具有成本低、周期短、操作简单、臭气量小、生产安全、设备占用场地不大、随处理随排放等特点。用该方法，可以使含水率为70%-95%的有机固体废物，通过进料装置后含水率降低到70%以下，经过压差强化传质传热好氧发酵后的有机固体废物含水率小于40%。此方法处理有机固体废物仅需7-16天，并且处理后的有机固体废物，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高、可直接使用的颗粒态有机肥。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图；

图2是本实用新型脱水造粒装置结构示意图；

图中：1为好氧发酵反应器；2为出料口；3为弹簧；4为轮子；5为进气孔；6为支撑板；7为气体止逆阀；8为鼓气泵；9为废水收集池；10为液压伸缩装置；11为电动机；12为进料斗；13为螺旋进料部；14为造粒部；15为出气口；16为温度传感器；17为压力传感器；18为气体处理装置；19为抽气泵；20为加药口；21为喷洒头；22为螺旋叶片；23为机架；24为轴承；25为转轴；26为轴承端盖；27为壳体；28为脱水孔；29为造粒孔板；30为带螺旋叶片的转轴；31为外壳；32为颗粒出口；33为轴承闷盖，34为收集管，35为支架。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点会随着描述而更加清楚；但这些实施例仅是示范性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制；本领域技术人员应当理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型的技术方案的细节和形式进行修改和替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

实施例1

本实施例的处理对象：某城市污水处理厂产生的脱水污泥，其含水率为85%，有机质含量为68%，碳氮比为10.9，密度为1.05t/m³。

脱水造粒：将5t左右的污泥脱水至60%水分后，加入调理剂烟末和碎秸秆（质量比1:2）混合物10kg、石灰25kg、粘合剂含铁型淀粉30kg（玉米淀粉、双氧水、氢氧化钠和硫酸亚铁溶液按质量比30: 2:1:4制得的混合物）；对混合后的污泥原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为2°，每次倾斜震荡时间为10min，物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水分经收集并处理后排放。

压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为60℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为20h，每次抽真空时间为10min，反应器内真空度为35-45kPa，在抽真空结束后10min进行加压操作，加压时间10min，加压后反应器内压力为100-120Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。

上述方法的实现装置如图1、2所示，该装置包括反应器1、支架35、脱水造粒装置、震荡装置、废液收集池9、液压伸缩装置10、电动机11、进料斗12、加压装置、抽气泵19、轮子4；反应器1设置在支架35上，反应器1下部开有进气孔5，加压装置设置在反应器底部并与进气孔连通，排料口2设置在反应器1一侧，脱水造粒装置安装在支架上并位于反应器另一侧，脱水造粒装置和反应器连通，进料斗12设置在脱水造粒装置上；电动机11与脱水造粒装置连接，脱水造粒装置与废液收集池9连通，反应器1上部设置有出气口15，出气口15与抽气泵19连接，且连接管道上设置有气体处理装置18，震荡装置设置在反应器1底部，并通过支撑板6设置在轮子4上方，液压伸缩装置10设置在支架下部并位于脱水造粒装置一侧，反应器上设置有温度传感器16、压力传感器17；所述脱水造粒装置包括螺旋进料部13、造粒部14、机架23，螺旋进料部13与造粒部14设置在机架23上并通过法兰连接；其中造粒部14包括外壳31、带螺旋叶片的转轴30、造粒孔板29，带螺旋叶片的转轴30设置在外壳31内，造粒孔板29设置在带螺旋叶片的转轴30外侧并位于外壳31内，外壳31上开有颗粒物出口32，颗粒物出口32与反应器连通；螺旋进料部13包括壳体27、转轴25、螺旋叶片22，进料斗12设置在壳体27上，螺旋叶片22固定在转轴25上，转轴25设置在壳体内，且其一端通过轴承24设置在机架上；壳体27下方开有脱水孔28，脱水孔上设置有过滤网，脱水孔通过收集管34与废水收集池9连通，带螺旋叶片的转轴30一端与转轴25连接，另一端通过轴承设置在机架上，转轴通过皮带与电动机11连接；所述震荡装置为弹簧3；所述加压装置包括鼓气泵8、气体止逆阀7，鼓气泵8通过气体止逆阀7与进气孔5连通；气体止逆阀7用于防止好氧发酵反应器1中的气体回流；机架两端设置有轴承端盖26和轴承闷盖33。

污泥进入反应器主要在好氧状态下堆肥发酵，10天后完成堆肥和干燥，通过排料口从反应器中排出；排出的污泥含水率为38%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于后续的处理和处置。

实施例2

本实施例的处理对象：某奶牛养殖厂产生的奶牛粪便，其含水率为88%，有机质含量为13.9%，碳氮比为22，密度为1t/m³。

脱水造粒：将2t左右的奶牛粪便脱水至63%水分后，加入调理剂烟末、堆肥、草粉（质量比1:1:1）混合物50kg、石灰26kg，除臭剂纳米铁粉400g，粘合剂改性淀粉20kg（改性淀粉为植物淀粉、次氯酸钙、三聚磷酸钠和丙烯酸按质量比40:1:3:0.5制得的混合物）；对混合后的奶牛粪便原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为1.5°，每次倾斜震荡时间为5min；物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水水分经收集并处理后排放。

压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为70℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为48h，每次抽真空时间为15min，反应器内真空度为1-10kPa，在抽真空结束后20min进行加压操作，加压时间15min，加压后反应器内压力为60-70Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。

本实施例装置同实施例1，不同在于反应器1上设置有加药口20，加药口20下方装有喷洒头21；排料口2和加药口20处设置有常规可控制阀门。

奶牛粪便进入反应器后主要在好氧状态下堆肥发酵，8天后反应器中奶牛粪便完成堆肥和发酵可以随时排出，可以再继续向反应器中加入新鲜的奶牛粪便，以此类推循环。排出的奶牛粪便含水率为35%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于农业施肥。