一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置的制作方法

本实用新型涉及固体废弃物资源化处理技术领域，尤其涉及一种提高餐厨垃圾和稻草混合湿式厌氧消化性能的装置。

背景技术：

餐厨垃圾是指在食品加工、存储、烹制过程中产生的废弃食物残渣，其来源一般为各种规模的饭店、餐厅、咖啡厅和家庭等场所。近年来，餐厨垃圾的年产生量已超过六千万吨，而且随着人们生活水平的提高，餐厨垃圾的产生量也逐年递增。我国是农业大国，每年农作物秸秆的产生量已超过七亿吨，其中稻草的年产生量也超过了2.1亿吨，未经妥善处理的餐厨垃圾和农作物秸秆很容易引起水体、土壤和空气等污染等问题，甚至威胁到人类的身体健康。

通过厌氧消化技术可以把餐厨垃圾和农作物秸秆等有机垃圾和农业废弃物进行厌氧发酵转化成可再生能源—沼气，沼气进一步净化、提纯后生产车用燃料或注入天然气管网，同时沼渣还可生产有机肥料，为餐厨垃圾和秸秆的资源化处理提供了一种很好的方式。

但由于秸秆中的纤维素含量较高，影响了秸秆的降解速率，同时也影响了以秸秆为混合原料的发酵过程的产气效率和产气周期，所以餐厨垃圾与秸秆混合产气效果不理想，产气周期相对较长。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够提高厌氧消化性能的餐厨垃圾与稻草混合处理的装置。

为实现上述目的，本实用新型的一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置的具体技术方案为：

一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置，包括发酵反应装置，发酵反应装置包括发酵罐体和用于对发酵罐体内物料进行搅拌的搅拌组件；发酵罐体的外壁与内胆之间设置有用于对发酵罐体进行保温的保温夹层。

进一步，发酵罐体的外壁上设置有循环水流入口和循环水流出口，循环水流入口与循环水流出口之间设置有蠕动泵和水浴锅，水浴锅内含有恒温的热水，蠕动泵用于驱动水流循环流动，通过蠕动泵的驱动泵水可将水浴锅内的恒温热水流入发酵罐体的保温夹层中进行循环流动，以保证发酵罐体中发酵所需的温度。

进一步，搅拌组件包括设置在发酵罐体顶部的电机、与电机相连的搅拌轴及设置在搅拌轴底部的搅拌桨，驱动电机通过搅拌轴可带动搅拌桨转动对发酵罐体内的餐厨垃圾及稻草进行搅拌。

本实用新型的一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置的优点在于：

1)提高了湿式厌氧消化的产气性能；

2)解决了混合原料的发酵问题，在发酵过程中，无需额外添加稻草预处理剂和其他调节性营养物质，节约运行成本，操作简便；

3)可以控制发酵罐体中的物料处于恒温状态；

4)发酵罐体中搅拌组件的三搅拌装置的设计，保证反应器中料的均匀，解决了稻草在发酵过程中的结壳问题。

附图说明

图1为本实用新型的处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型的处理装置的俯视图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，其示为本实用新型的一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置，用于处理混合餐厨垃圾与稻草的混合原料，其中，包括发酵反应装置，发酵反应装置包括呈圆柱形的发酵罐体1和设置在发酵罐体内的搅拌组件，搅拌组件包括设置在发酵罐体顶部的电机21、与电机相连的搅拌轴22及设置在搅拌轴22底部的搅拌桨23，驱动电机21通过搅拌轴22可带动搅拌桨23转动对发酵罐体内的餐厨垃圾及稻草的混合原料进行搅拌。

进一步，本实用新型中搅拌组件内设置有至少一个搅拌轴22，优选设置有三个搅拌轴22分别设置在发酵罐体顶部的圆等边三角形三边的中线上，每个搅拌轴的上端与电机21的输出轴相连，搅拌轴22的下端与搅拌桨23相连，三个搅拌轴的组合设计保证了发酵反应装置中料的搅拌均匀，解决了稻草在发酵过程中的结壳问题。

进一步，发酵罐体的外壁与内胆之间设置有保温夹层10，发酵罐体的顶部相对应保温夹层处设置有测温口11，测温口内设置有测温组件，测温组件可用于测量保温夹层10内的温度，当测温装置显示的温度满足发酵条件后，即可准备进行发酵反应装置的启动。

进一步，发酵罐体的顶部设置有沼气出口12，发酵罐体内产生的沼气通过沼气出口排出发酵罐体；发酵罐体的内胆上设置有进料口13和出料口14，进料口13设置在发酵罐体的侧壁顶部上，出料口14设置在发酵罐体的侧壁底部上，物料通过顶部的进料口13进入发酵罐体1内，通过底部的出料口排出发酵罐体。此外，进料口和出料口分别设置在发酵罐体中内胆向外延伸出的通道上，进料口通道向上倾斜设置，出料口通道平行设置。其中，出料口14处设置有可控制出料口通道启闭的阀门141。

进一步，发酵罐体的外壁中部上还设置有循环水流入口15和循环水流出口16，且循环水流入口15和循环水流出口16位于进料口13和出料口14之间，循环水流入口15和循环水流出口16分别设置在发酵罐体中外壁向外延伸出的通道上。此外，循环水流入口15与循环水流出口16之间设置有可对驱动水流循环流动的蠕动泵31和水浴锅32，通过蠕动泵31和水浴锅32将循环水流入口15与循环水流出口16相连通在一起，水浴锅32内含有恒温的热水，通过蠕动泵31的驱动泵水可将水浴锅32内的恒温热水从循环水流入口进入发酵罐体的保温夹层中循环流动再从循环水流出口16排出，以保证发酵罐体中发酵所需的温度。

本实用新型使用上述的发酵反应装置的餐厨垃圾与稻草混合处理方法包括以下步骤：

第一步，对餐厨垃圾进行预处理：先将餐厨垃圾进行分选和除杂后粉碎至浆状，然后加入预处理发酵罐体中，在预处理发酵罐体中加入相比于餐厨垃圾一半质量的水，并启动搅拌组件，控温并搅拌一定时间，搅拌停止再静置一段时间后，产生了自然分层的固液分离层，固态的餐厨垃圾渣料通过输送装置运送至调节发酵罐体中，而液态的油水混合物则泵入暂存发酵罐体中。

其中，预处理发酵罐体中搅拌组件的电机1的转速为50-100r/min，优选的转速是70r/min；搅拌时间为30-60min，优选的搅拌时间为40min，在此搅拌条件下，可将餐厨垃圾、稻草和微生物更好的混合在一起，且防止稻草的结壳；预处理发酵罐体的温度控制在30-40℃之间，优选的温度为35℃，在此温度条件下，微生物的活性最好；充分混合后的静置时间为90-240min，优选的静置时间为120min。

第二步，将液态的油水混合物进行分离处理：将暂存发酵罐体中的液态油水混合物经过一段时间静置后，将上层油脂分离出来。

其中，油水混合物分离的静置时间为60-120min，优选的静置时间为90min，在此静置时间内，即可以将油水混合物充分的分离。

第三步，对稻草进行预处理：使用粉碎机将稻草进行粉碎，将粉碎后的稻草中放入暂存发酵罐体，在常温条件下用除油废水(已除去油脂余留下的水)对粉碎后的稻草进行一定时间的预处理，并将稻草的含水率控制在一定范围内；

其中，将稻草的含水率控制在12-15％之间，优选的含水率为14％；对稻草进行预处理的时间为2-7天，优选的预处理时间为4天，在此条件下，经过预处理的稻草和餐厨垃圾混合后产气性能最好。

第四步，对混合原料进行湿式混合厌氧发酵：将调节发酵罐体中的固态的餐厨垃圾渣料与暂存发酵罐体中进行预处理后的稻草按照一定的比例混合形成混合原料，将混合后的混合原料放入厌氧发酵罐体中，并在厌氧发酵罐体中加入一定比例的接种污泥和调节液，调节液可包括一定量的污泥上清液、自来水或多余的餐厨垃圾除油废水，将接种污泥和调节液加入至达到厌氧发酵罐体运行的工作体积或有效容积。然后，启动搅拌组件，充分均匀搅拌进行混合厌氧发酵，去除混合原料中的可被降解部分，同时产生沼气。

其中，在湿式混合发酵过程中，固态的餐厨垃圾渣料与预处理后稻草按照2:1-4:1的挥发性有机固体(VS)比例进行混合，优选的混合比例为3:1；混合原料与接种污泥的混合比例为1:1-2:1；厌氧发酵罐体的恒温热水温度控制在35-37℃。此外，搅拌电机的转速为80-120r/min，优选的转速是100r/min；搅拌混合原料的时间为每隔2小时搅拌2-7分钟，优选的搅拌时间为5分钟。

应注意的是，在实用新型的上述步骤中需进行保温处理：采用恒温水浴锅和水泵对预处理发酵罐体和厌氧发酵罐体进行保温处理。

下面对本实用新型的一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置的工作过程进行举例描述：

首先，将餐厨垃圾进行分选和除杂并粉碎至浆状，放入预处理发酵罐体中，在预处理发酵罐体中加入水，并启动搅拌组件对预处理发酵罐体中浆状的餐厨垃圾进行搅拌，搅拌电机的转速为70r/min，搅拌时间为40min，温度控制在35℃，静置120min后，将分层后的固态餐厨垃圾渣料通过输送装置运送至调节发酵罐体中，液态油水混合物泵入暂存发酵罐体中。

其次，将暂存发酵罐体中的液态油水混合物静置90min，将暂存发酵罐体中的油分离出来。

然后，用除油废水对粉碎后的稻草进行预处理，调节稻草的含水率为14％，常温预处理4天时间。

最后，用坩埚称取一定质量的餐厨垃圾，置于103-107℃的烘箱中24小时后测定餐厨垃圾的干物质含量(TS)，在将称重后的坩埚放入598-602℃的加热设备(马弗炉)中2.5小时后测定餐厨垃圾的挥发性有机固体(VS)。使用同样的方法测定稻草和接种污泥的VS值，用以确定计算上料时餐厨垃圾、稻草和接种污泥的添加质量。固态餐厨垃圾渣料与预处理的稻草按照VS比例为3:1进行混合，加入到厌氧发酵罐体中，并在厌氧发酵罐体中加入接种污泥，混合原料与接种污泥的混合比例为2:1，再加入污泥上清液、自来水或多余的餐厨垃圾除油废水至反应器添加至达到厌氧发酵罐体的工作体积或有效容积处，厌氧发酵罐体的有效容积为12L。

其中，用胶管将发酵反应装置上的循环水流入口15、蠕动泵31、恒温水浴锅32和循环水流出口16依次连接在一起，水浴锅32内加入温度为35-37℃的自来水，启动蠕动泵31，以在保温夹层5内循环流动热水。此外，测温口11处的测温装置温度显示满足35-37℃的条件经过12小时后，即可准备上料和反应器的启动。

根据计算，向发酵反应装置中加入计算的相应质量的餐厨垃圾、稻草和接种污泥，加入污泥上清液或自来水或餐厨垃圾除油废水至反应器的有效容积。打开搅拌装置，搅拌电机的转速为100r/min，搅拌时间控制在每2小时内搅拌5分钟。

在稳定运行阶段，在2gVS/L·d负荷条件下，日产气量可稳定在9-10L，甲烷含量稳定在54-58％之间，pH值维持在7.2-7.3，产气量比同条件下的餐厨垃圾产气率高出5％左右，比稻草产气率高出20％，水力停留时间比纯稻草发酵可缩短5-10天。

本实用新型的一种餐厨垃圾与稻草混合处理的装置，提高了湿式混合厌氧消化的产气性能；解决了混合原料的发酵问题，在发酵过程中，无需额外添加稻草预处理剂和其他调节性营养物质，节约运行成本，操作简便；可以控制发酵罐体中的物料处于恒温状态；发酵罐体中搅拌组件的三搅拌装置的设计，保证反应器中料的均匀，解决了稻草在发酵过程中的结壳问题。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。