一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置及方法

本发明属于固体废物处理，特别涉及一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置及方法。

背景技术：

1、厌氧消化是一种我国常用的湿垃圾有机废物处置途径，具有减量化、能耗低、产生生物能源沼气等优点。然而，湿垃圾厌氧消化处理后会产生大量的资源化衍生品—沼渣。

2、目前好氧堆肥是实现沼渣等有机废物无害化处理与资源化利用的重要生物技术手段，堆肥不仅可以去除沼渣中的臭味、有毒物质和致病菌，而且堆肥产品还可以作为土壤改良剂，提高土壤肥力。传统的沼渣好氧堆肥通常是采用条垛式或静态堆肥的方式进行，但不足之处是堆肥周期较长、堆肥效率较低、臭味大。与传统好氧堆肥方式相比，采用机械卧式好氧堆肥方式耦合超高温好氧发酵菌处理沼渣，可显著加快好氧腐熟效率，缩短好氧发酵周期，同时产生较少的臭味物质。这是因为机械卧式好氧堆肥系统具有更充分的搅拌效率，导致物料供氧更加充分，有机质降解更加高效，同时由于超高温好氧发酵菌的加入，可在不依赖外部加热条件下，利用极端嗜热微生物有氧呼吸代谢分解有机物释放的热使堆体产生极端高温，加速有机物的降解并缩短发酵周期。但是该技术存在以下技术瓶颈：(1)由于沼渣粘性较大，当进行动态的机械式搅拌方式时，沼渣超过一定规模后，易导致搅拌机过载，叶轮搅拌受阻，导致系统无法稳定运行；(2)与传统好氧堆肥方式相比，采用卧室机械搅拌会导致水分大量快速的蒸发，同时在引入超高温好氧发酵菌剂实现的超高温的情况下(≥80℃，最高温度可达100℃)，势必也会导致水分的大量蒸发，导致因含水率过低，而抑制好氧微生物的活性；(3)沼渣具有高铵态氮(nh4+-n)的特性，对超高温好氧微生物具有抑制作用，从而影响物料升温，影响沼渣的腐熟。因此有必要予以改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置及方法，以促进物料升温、缩短发酵周期、提高发酵效率、提升无害化效果。

2、为了解决上述问题，采用的技术方案如下：

3、根据本申请的第一方面，提供一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置，包括卧式双层发酵机、混料机、第一输送机、第二输送机以及第三输送机，所述第一输送机的一端对应所述混料机的进料端设置，所述第二输送机的一端连接所述混料机，所述第二输送机的另一端连接所述卧式双层发酵机的进料端，所述卧式双层发酵机的回料端通过所述第三输送机连接所述混料机的回料端。

4、进一步地，所述卧式双层发酵机中设置有三个位于同一轴线的组合叶轮。

5、进一步地，所述组合叶轮为涡轮式-螺杆式-四叶旋风式叶轮，三种叶轮直径为0.4-0.6m，叶轮与罐径的比为0.5-0.6，转速为50-300r/min。

6、进一步地，还包括补水装置，所述补水装置连接所述卧式双层发酵机的进料端。

7、进一步地，所述第二输送机、第三输送机分别为蛟龙输送机和蛟龙回料输送机。

8、根据本申请的第二方面，提供一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的方法，基于如上所述的装置，所述方法包括：

9、在好氧堆肥初始阶段，通过反复对沼渣接种富含极端嗜热微生物的超高温好氧发酵菌剂，使堆体温度上升至高温的好氧发酵过程，超高温好氧发酵菌剂是由ym菌、土芽孢杆菌属和栖热菌属等微生物组成的复合菌剂，复合菌剂总投加量为1-4kg/m3。

10、进一步地，在进行极端嗜热菌剂接种处理的整个过程之后，通过预设的补水量，将好氧堆肥系统中的沼渣水分含量维持在35-50％。

11、进一步地，将沸石与沼渣以1-1.5:10的比例加入卧式双层发酵机中，沸石的阳离子交换容量为120–160meq/100g，以降低沼渣中高浓度nh4+-n

12、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

13、1.本发明卧室双层发酵机中改进的搅拌叶轮的优势：相较于传统的搅拌叶轮，本发明中涡轮式-螺杆式-四叶旋风式组合搅拌叶轮能够通过同时旋转这三种组合叶轮，产生涡流、湍流，以及较大的剪切力，能够在短时间内将物料混合均匀，消除物料间的间隙，避免流体层和固体层的形成，能够承受大规模沼渣的搅拌，同时使沼渣搅拌地更均匀充分，更有利于加快沼渣的腐熟化。使沼渣在动态好氧堆肥中的应用进一步推广。

14、2.本发明的一种接种极端嗜热菌剂形成超高温好氧堆肥过程的方法优势：通过接种富含极端嗜热微生物的超高温好氧发酵菌剂，使堆肥温度在不依赖于外加热源前提下快速提高至80℃以上(最高温度可达到100℃)，这也是传统高温堆肥所不能达到的温度。相比于普通堆肥，超高温堆肥在促进有机物降解、加速堆肥腐熟进程、高效杀灭病虫卵等有害物质以及在堆肥过程二次污染控制等方面具有明显优势。

15、3.本发明添加了自动补水系统的优势：通过添加自动补水系统，解决了超高温和动态的卧式机械搅拌导致沼渣的水分大量蒸发的难题，维持沼渣含水率和好氧微生物活性，加快了沼渣堆肥腐熟的进程。

16、4.本发明采用引入高效、快速吸附去除nh4+-n添加剂方法的优势：通过沸石添加剂的引入，能够将沼渣中的nh4+-n吸附和交换至沸石内部，从而降低了沼渣中高浓度nh4+-n对超高温好氧微生物的抑制，实现了沼渣的快速、高效转化。

17、5.本发明封闭的蛟龙进料传送系统的优势：相较于传统的不封闭的皮带传输，封闭的蛟龙进料传送系统不仅能够提升沼渣的输送效率，而且能够减少能源浪费和环境污染。实现了将大量的沼渣快速、高效地运输到卧室双层发酵机系统中。

技术特征：

1.一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置，其特征在于，包括卧式双层发酵机、混料机、第一输送机、第二输送机以及第三输送机，所述第一输送机的一端对应所述混料机的进料端设置，所述第二输送机的一端连接所述混料机，所述第二输送机的另一端连接所述卧式双层发酵机的进料端，所述卧式双层发酵机的回料端通过所述第三输送机连接所述混料机的回料端。

2.根据权利要求1所述的一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置，其特征在于，所述卧式双层发酵机中设置有三个位于同一轴线的组合叶轮。

3.根据权利要求2所述的一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置，其特征在于，所述组合叶轮为涡轮式-螺杆式-四叶旋风式叶轮，三种叶轮直径为0.4-0.6m，叶轮与罐径的比为0.5-0.6，转速为50-300r/min。

4.根据权利要求1所述的一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置，其特征在于，还包括补水装置，所述补水装置连接所述卧式双层发酵机的进料端。

5.根据权利要求1所述的一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置，其特征在于，所述第二输送机、第三输送机分别为蛟龙输送机和蛟龙回料输送机。

6.一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的方法，基于如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在进行极端嗜热菌剂接种处理的整个过程之后，通过预设的补水量，将好氧堆肥系统中的沼渣水分含量维持在35-50％。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将沸石与沼渣以1-1.5：10的比例加入卧式双层发酵机中，沸石的阳离子交换容量为120–160meq/100g，以降低沼渣中高浓度nh4+-n。

技术总结
本发明提供一种强化湿垃圾沼渣好氧深度腐熟的装置及方法，针对沼渣动态好氧堆肥的处理，采用改进的卧式机械搅拌技术和引入超高温好氧堆肥技术。改进的卧式机械搅拌技术包括将机械轮轴改进为由以同一轴线为中心，由多个不同形状的叶轮组成的搅拌装置。引入超高温好氧堆肥过程包括在好氧堆肥初始阶段，通过反复对沼渣接种富含极端嗜热微生物的超高温好氧发酵菌剂，使堆体温度上升至超高温的好氧腐熟过程，并引入了补水系统以及添加了去除NH<subgt;4</subgt;<supgt;+</supgt;‑N添加剂的方法。本发明可以维持沼渣含水率和好氧微生物活性，加快了沼渣堆肥腐熟的进程。同时添加了去除NH<subgt;4</subgt;<supgt;+</supgt;‑N添加剂，能够降低了沼渣中高浓度NH<subgt;4</subgt;<supgt;+</supgt;‑N对超高温好氧微生物的抑制，实现了沼渣的快速、高效转化。

技术研发人员：李小伟,牛玉龙,欧阳创,杨兴峰,周永泉,刘露露,牛诗雨,沈凯亮
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27