一种厨余垃圾好氧发酵设备及其垃圾处理方法与流程

本发明涉及厨余垃圾处理技术领域，具体涉及一种厨余垃圾好氧发酵设备及其垃圾处理方法。

背景技术：

随着城市化进程的加快和人民群众生活水平的不断提高，城市生活垃圾生产量呈每年递增的趋势，由此带来的垃圾处理挑战日益严峻，“垃圾围城”现象越发突出。厨余垃圾占生活垃圾近一半比例，且由于其具有高湿度(60％-80％)、高有机质含量(挥发性固体/总固体含量为74.6％-95.3％)、高营养元素含量(蛋白质含量为总固体含量的1.4-38.9％，碳水化合物占0.8％-59.9％，脂类占0.1％-41.5％)等特征，在储存、运输、处置(填埋或焚烧)过程中极易变质腐烂、滋生蚊蝇、散发恶臭气体及产生渗滤液。好氧发酵是实现厨余垃圾有效处理及资源化的一种有效技术，其是指在好氧情况下，微生物分解利用有机废弃物中的营养元素，在此过程中释放出二氧化碳、水和热量，最终产生一种类似于腐殖质的堆肥产品的过程，可作为土壤添加剂改善土壤性质。

目前，小区层面的厨余垃圾好氧发酵主要通过传统自然发酵和24小时高温堆肥机器。传统自然发酵存在的缺点为：(1)发酵周期长，需要2-3月；(2)人工翻堆，劳动强度高；(3)肥料品质不稳定。24小时高温堆肥机器存在的主要问题为机器发酵仓温度设置为70-80℃高温，微生物无法在这种高温条件下生存和繁殖，厨余垃圾处理原理为高温烘干，非好氧发酵，产生的产品无法达到腐熟标准，无法进行还田资源化。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种厨余垃圾好氧发酵设备及其处理方法，其结构简单，使用方便，能有效解决传统自然发酵存在的发酵周期长、劳动强度高、肥料品质不稳定，以及高温堆肥机器无法达到腐熟标准和无法还田资源化的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种厨余垃圾好氧发酵设备，包括框架和设置在框架内的发酵仓、加热保温系统、搅拌系统、曝气系统、渗滤液收集系统、样品采集和在线监测系统以及电气控制系统，所述发酵仓上设置有进料口和出料口，发酵仓外壁设置有所述加热保温系统，发酵仓的内部设置有所述搅拌系统，发酵仓的底部设置有所述曝气系统和渗滤液收集系统；所述样品采集和在线监测系统包括用于固体物料采集的固体样品采集装置和监测气体浓度的气体样品在线测量装置，所述固体样品采集装置设置在所述发酵仓的侧边，所述发酵仓的上部设置有出气管道，所述气体样品在线测量装置设置在出气管道内；所述电气控制系统电控制所述曝气系统、搅拌系统、加热保温系统。

进一步地方案为，所述发酵仓为u型卧式结构，所述进料口连通设置在发酵仓的上部的框架上，所述出料口连通设置在发酵仓侧壁的框架上。

进一步地方案为，所述固体样品采集装置包括取样器和各固体物料采集管道，各固体物料采集管道水平等距分布在发酵仓的侧壁上，所述取样器与所述固体物料采集管道形状相适配、且取样器在所述固体物料采集管道内沿其管长方向可移动设置；各固体物料采集管道外壁上均设置有温度传感器，各所述温度传感器均与所述电气控制系统电连接；气体样品在线监测装置包括o2传感器、co2传感器、nh3传感器和ch4传感器。

进一步地方案为，所述搅拌系统包括双螺旋绞龙和电机，所述电机设置在发酵仓上方的框架内，所述双螺旋绞龙设置在所述发酵仓内、且双螺旋绞龙的轴长方向与发酵仓轴向一致，所述双螺旋绞龙通过所述传动装置与电机相连。

进一步地方案为，所述加热保温系统包括陶瓷纤维毯和橡硅胶电热带，所述橡硅胶电热带覆盖在所述发酵仓的外侧壁和外顶部，所述陶瓷纤维毯覆盖在所述橡硅胶电热带的外层。

进一步地方案为，所述渗滤液收集系统包括滤网和渗滤液收集盒，所述滤网为弧形不锈钢滤网，所述渗滤液收集盒上通过调节阀设置渗滤液收集口。

进一步地方案为，所述曝气系统包括曝气管和空压机，所述曝气管设置在发酵仓的底部，所述曝气管通过连接管道与所述空压机相连，所述空压机通过连接管布置在所述框架外侧。

一种应用厨余垃圾好氧发酵设备处理垃圾的方法，包括以下步骤：

步骤a.堆肥原料预处理；堆肥原料包括厨余垃圾和绿化垃圾，厨余垃圾粉碎为2-5cm，并沥干水分；绿化垃圾粉碎为2-3cm；

步骤b.装料；将粉碎好的厨余垃圾和绿化垃圾混匀后，置于厨余垃圾好氧发酵设备中；

步骤c.好氧发酵；启动厨余垃圾好氧发酵设备，堆肥原料经过40-55℃的嗜温发酵、55-65℃的嗜热发酵、55-40℃的腐熟三个阶段，即完成厨余垃圾的好氧发酵过程；

步骤d.出料；用作有机肥料施用。

其中绿化垃圾的添加量为，添加至堆肥原料的湿度为65％，碳氮比为20-25:1。

嗜温发酵阶段的工艺参数为：强制连续通风方式供氧；通风速率为0.48l/kgdm/min；采用10r/min转速，按照正转5min、停止55min，反转5min、停止55min方式，循环1-2天；

嗜热发酵阶段的工艺参数为：强制连续通风方式供氧；通风速率为0.72l/kgdm/min；采用10r/min转速，按照正转5min、停止25min，反转5min、停止25min方式，循环5-7天；

腐熟阶段的工艺参数为：强制连续通风方式供氧；通风速率为0.48l/kgdm/min；采用10r/min转速，按照正转5min、停止55min，反转5min、停止55min方式，循环5天。

上述技术方案中提供的厨余垃圾好氧发酵设备及其处理方法，该设备包括发酵仓、加热保温系统、搅拌系统、曝气系统、渗滤液收集系统、样品采集和在线监测系统以及电气控制系统，设置发酵仓对堆肥原料进行集中和发酵；设置加热保温系统对发酵仓内的堆肥原料进行加热和保温，保证发酵过程不受外界环境的影响；设置固体样品采集装置对发酵仓内的物料进行抽样检查，设置气体样品在线监测装置对出气管道内的气体进行监测，便于获知物料发酵情况和散发气体浓度详情；设置搅拌系统对发酵仓内的物料进行对流循环、剪切渗混，实现物料在短时间内的快速均匀混合；设置曝气系统对发酵仓内的通风情况进行控制、氧含量进行反馈控制；最后通过电气控制系统实现曝气系统、搅拌系统、加热保温系统的自动化，提高厨余垃圾处理的方便性和肥料品质的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述厨余垃圾好氧发酵设备的内部结构示意图；

图2为本发明所述厨余垃圾好氧发酵设备的外部结构示意图；

图3为本发明所述取样器的结构示意图。

图中：1.框架；11.出气管道；2.发酵仓；21.进料口；22.出料口；3.加热保温系统；4.双螺旋绞龙；41.电机；42.传动链条；5.空压机；51.曝气管；52.连接管道；6.滤网；61.渗滤液收集口；7.固体物料采集管道；71.取样器；8.电气控制系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明采取的技术方案如图1～3所示，一种厨余垃圾好氧发酵设备，包括框架1和设置在框架1内的发酵仓2、加热保温系统3、搅拌系统、曝气系统、渗滤液收集系统、样品采集和在线监测系统以及电气控制系统8，发酵仓2为u型卧式结构，进料口21连通设置在发酵仓2的上部的框架1上，出料口22连通设置在发酵仓2侧壁的框架1上，发酵仓2可设置长度为1200mm，高度为1000mm，体积为1.071m³，即能满足城市居民小区厨余垃圾堆肥处理；发酵仓2外壁设置有加热保温系统3，加热保温系统3包括陶瓷纤维毯和橡硅胶电热带，橡硅胶电热带覆盖在发酵仓2的外侧壁和外顶部，陶瓷纤维毯覆盖在橡硅胶电热带的外层；发酵仓2的内部设置有搅拌系统，搅拌系统包括双螺旋绞龙4(内外、左右互为反螺旋)和电机41，电机41设置在发酵仓2上方的框架1内，双螺旋绞龙4设置在发酵仓2内、且双螺旋绞龙4的轴长方向与发酵仓2轴向一致，双螺旋绞龙4通过传动链条42与电机41相连，使堆肥原料在发酵仓2内对流循环、剪切渗混，以实现物料在短时间内均匀混合；在发酵仓2的底部设置有曝气系统和渗滤液收集系统，曝气系统包括曝气管51和空压机5，曝气管51设置在发酵仓2的底部，曝气管51通过连接管道52与空压机5相连，空压机5通过连接管布置在框架1外侧；渗滤液收集系统包括滤网6和渗滤液收集盒，滤网6为弧形不锈钢滤网，渗滤液收集盒上通过球阀设置渗滤液收集口61，从而实现对渗滤液的排出。

样品采集和在线监测系统包括用于固体物料采集的固体样品采集装置和监测气体浓度的气体样品在线测量装置，固体样品采集装置设置在发酵仓2的侧边，包括取样器71和各固体物料采集管道7，各固体物料采集管道7水平等距分布在发酵仓2高度350mm位置处，取样器71与固体物料采集管道7形状相适配、且取样器71在固体物料采集管道7内沿其管长方向可移动设置，具体地，取样器71为图3所示的圆柱形中空结构，在发酵过程中，固体物料采集管道7外端使用橡胶塞塞住，需要取样时，拔出橡胶塞，使用取样器71进入固体物料采集管道7进行取样；各固体物料采集管道7外壁上均设置有温度传感器，各温度传感器均与电气控制系统8电连接，实现对物料温度的实时监测，并可自动储存在云平台。

发酵仓2的上部设置有出气管道11，气体样品在线监测装置包括o2传感器、co2传感器、nh3传感器和ch4传感器，各传感器分别设置在出气管道11内，实现气体含量的实时监测、并可自动储存在云平台；电气控制系统8电控制曝气系统(主要为对空压机5风量风速的控制)、搅拌系统、加热保温系统3，实现厨余垃圾好氧发酵的自动化处理。另外，出气管道11上还可以设置橡胶管，利用橡胶管实现气体样品的采集，以用于实验室气体浓度高精度测量。

应用上述厨余垃圾好氧发酵设备处理垃圾的方法，包括以下步骤：

步骤a.堆肥原料预处理；堆肥原料包括厨余垃圾和绿化垃圾(落叶、干草、枯树枝等)，厨余垃圾粉碎为2-5cm，并沥干水分；绿化垃圾粉碎为2-3cm；

步骤b.装料；将粉碎好的厨余垃圾和绿化垃圾混匀后，置于厨余垃圾好氧发酵设备中，其中绿化垃圾的添加量由混合原料的湿度决定，添加绿化垃圾调整混合原料的湿度为65％，碳氮比为20-25即可；

步骤c.好氧发酵；启动厨余垃圾好氧发酵设备，堆肥原料经过40-55℃的嗜温发酵、55-65℃的嗜热发酵、55-40℃的腐熟三个阶段，即完成厨余垃圾的好氧发酵过程；

嗜温发酵阶段的工艺参数为：强制连续通风方式供氧；通风速率为0.48l/kgdm/min；采用10r/min转速，按照正转5min、停止55min，反转5min、停止55min的固定频率方式，循环1-2天；该阶段将堆体原料温度由初始温度升高到55℃，此阶段的目的是通过提供嗜温微生物适宜的生长条件，实现堆体温度升高；采用较小的通风速率(0.48l/kgdm/min)，可有效避免热量过快散失，保证实现温度升高；

嗜热发酵阶段的工艺参数为：强制连续通风方式供氧；通风速率为0.72l/kgdm/min；采用10r/min转速，按照正转5min、停止25min，反转5min、停止25min的固定频率方式，循环5-7天；该阶段将堆体原料温度维持在55-65℃，通过提供嗜热微生物适宜生长条件，实现有机物快速降解；采用较大的通风速率(0.72l/kgdm/min)，为微生物发酵提供充足氧气；

腐熟阶段的工艺参数为：强制连续通风方式供氧；通风速率为0.48l/kgdm/min；采用10r/min转速，按照正转5min、停止55min，反转5min、停止55min的固定频率方式，循环5天；该阶段将堆体原料温度由55℃下降为40℃，此阶段的目的是实现堆肥的成熟与稳定；采用较小的通风速率(0.48l/kgdm/min)，能有效避免热量散失过快。

步骤d.出料；用作有机肥料施用。

总之，本发明提供的厨余垃圾好氧发酵设备及其垃圾处理方法，设置厨余垃圾好氧发酵设备，实现主要发酵过程由机器智能控制替代人工管理，有效解决传统自然发酵发酵周期长、劳动强度大、肥料品质不稳定的问题；采用好氧发酵处理机理，区别于24小时高温堆肥机器的高温烘干机理，解决了高温堆肥处理产生的产品无法达到腐熟标准、无法还田的问题；最后对堆肥嗜温、嗜热和腐熟阶段工艺参数精确控制，提高堆肥效率，将发酵时间缩短到2周，获得高质量产品。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。