一种有机废弃物好氧发酵方法及设备与流程

本发明涉及城市、乡镇等产生的有机废弃物处理领域，尤其是涉及一种对城市污水处理厂脱水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾等城市有机废弃物进行处理的一种有机废弃物好氧发酵设备及方法。

背景技术：

通常，随着居民生活水平的提高和城市化进程的加快，城市及乡镇不断产生了大量的城镇有机废弃物，包括污水处理厂脱水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾、园林垃圾、农业废弃物等，已经造成了“垃圾围城”、“污泥乱倒”等现象。据有关数据显示，我国2010年全年就产生了10000万吨生活垃圾（其中6000万吨餐厨垃圾）、3000万吨脱水污泥。这些污染物中有机物含量高，含有寄生虫卵、病原微生物、重金属等，如得不到妥善处理会造成严重的环境污染及公共卫生事故等。而另一方面，由于这些城市污染物中含有大量的有机物、营养元素，如不善加利用会破坏地球物质循环系统，又造成资源浪费等。

针对以上废物性质，我国目前常采用填埋、好氧发酵、厌氧消化、焚烧等技术对城镇产生的有机废弃物进行处理处置。其中，高温好氧发酵处理方式以其投资运行成本低、二次污染小且运行稳定,可实现资源化等优势而倍受青睐，特别是在污泥处理处置领域更为突出。截止2012年，在已建成投运的2832座城镇污水处理厂中,处理规模在4万吨以下的小型污水处理厂就有1895座,受政策、当地经济发展水平、污水排放需求和地域等一系列因素影响,污水处理厂的小型化趋势将进一步加强。同时,由于目前国内中、小城市污水处理厂、生活垃圾及餐厨垃圾产生点众多且位置分散，或由于运输不便,使得其集中处理处置受到限制。对于超过半数的中小型污水处理厂或其他有机废弃物产生点,由于厂区面积小,位置分散且污泥产生量较少,且现有好氧发酵设备大多存在批次及静态发酵模式而不能实现连续运行、设备配置复杂成本高等问题，现有槽式发酵、仓式发酵的发酵效率较低，造成发酵周期较长（一般20-30天），使得占地因之较大，在现有污水处理厂内就难以实施。因此，其尚缺乏一种适用的高效、占地小和基建投资、运行成本均较低的污泥等有机废弃物处理处置设备。

技术实现要素：

本发明提供一种有机废弃物好氧发酵设备及方法，可改变现有设备采用的发酵批次及静态发酵模式，实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

根据本发明的一个方面，提供了一种有机废弃物好氧发酵设备，该发酵设备包括：箱体，所述的箱体利用隔板根据功能划分为发酵区与操作区，该箱体设置了保温层、进料口、出料阀板、放空口、废液口；链式翻抛装置，所述的链式翻抛装置包括驱动马达、活动齿轮组、链条、刮板，实现箱体内物料翻抛与进、出料；供气系统，所述供气系统由风机、控制阀、干管、支管、废气管组成；监控系统，所述监控系统由监控仪表、控制单元组成，控制单元通过监控和分析监控仪表反馈数据，控制物料进出、供风系统运行等过程。

优选地，将与发酵辅料或部分发酵产品充分混合后的有机废弃物，从进料口加入到好氧发酵设备前端，并于箱体发酵区内进行好氧发酵；利用驱动马达在活动齿轮组配合下通过链条拖动刮板，将进料口连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区堆体顶部，同时将箱体底部物料均匀混合。控制单元监控及分析控制仪表反馈数据后，利用风机根据需要通过干管、支管向箱体内物料供气，促进有机物快速、高效的发酵反应，发酵成熟的产品在刮板作用下从出料阀板输出，完成发酵处理。

所述监控系统在给整个系统配电的同时还监控及分析监控仪表反馈数据，该数据包括温度、湿度、氧气浓度及臭气浓度等，控制单元设有PLC控制器对数据进行处理后通过程序控制风机、控制阀、出料阀板等运行，以确保系统正常运行。

所述链式翻抛装置利用驱动马达在活动齿轮组配合下通过链条拖动刮板，将进料口连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区堆体顶部，同时将箱体底部物料均匀混合并将发酵成熟的产品从出料闸阀、出料槽输出。

所述箱体为密闭的长方体，内侧设置了保温层来降低箱体内物料的热量损失；所述隔板设在箱体内，将箱体根据功能划分成比例较大的发酵区和空间较小的操作区；操作区内安装驱动马达、风机、控制阀、控制单元，其他部件均设置在发酵区；所述隔板上设置出料阀板、放空口，实现物料的输出与清空；所述进料口设在箱体前端上部，并配密封盖板；

所述供风系统受监控系统控制，根据监控仪表反馈运行；所述供气干管、供气支管均设置在箱体内刮板运行工作面之下，根据箱体大小及物料堆放高度设置供气支管数量，供气支管上开设微孔进行通风。风机通过供气干管与供气支管相连，通过供气干管上设置的控制阀进行风量调节。废气口设置在发酵区侧壁的顶部，将废气引出进行净化处理。

进一步优选地，在根据本发明的发酵设备，其中箱体与物料接触的部分是经过防腐、防水、耐热（<100℃）处理的，进料口、出料闸板、清空口是封闭处理的，有利于物料的封闭处理及废气与废水的排放。顶部设置了吊耳，底部后端设置固定轴，方便吊车装卸与倾斜卸料。

所述的活动齿轮组、链条、刮板等堆体内安装部件为耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。

所述的干管和支管是耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。其中支管上设有多个微孔，且通孔的孔眼在管壁上呈45°角，多个通孔等距分布在穿孔布气管上。

所述控制仪表、控制单元均为侧壁安装，进出线采用快接头连接方式。

本发明所具有的有益效果至少在于：

解决了现有设备的批次与静态发酵所带来的发酵效率低、发酵周期长等问题，实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

通过使用本系统，污泥在发酵设备中可进行55～65℃高温好氧发酵，于15天内完成高温发酵，发酵周期缩短25-50%，实现污泥的无害化、稳定化处理。该处理系统也可以实现对垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本公开内容的技术方案，下面参照附图描述本申请的具体实施方式。

图1示出了根据本发明的一种有机废弃物好氧发酵设备的俯视平面示意图。

图2示出了根据本发明的一种有机废弃物好氧发酵设备的立面侧视剖面示意图。

图3示出了根据本发明的一种有机废弃物好氧发酵设备的立面端示图。

附图标记说明；

1：箱体；2：保温层；3：隔板；4：进料口；5：出料阀板；6：放空口；7：废液口；8：驱动马达；9：活动齿轮组；10：链条；11：刮板；12：风机；13：干管；14：支管；15：控制阀；16：废气管；17：监控仪表；18：控制单元。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

在根据本发明公开内容的一个实施方式中，提供了一种用于处理有机废弃物的好氧发酵设备。该设备包括如下部件：

箱体，所述的箱体利用隔板根据功能划分为发酵区与操作区，该箱体设置了保温层、进料口、出料阀板、放空口、废液口；该箱体通常为密闭的长方体，当然，也可以是其它适宜的形状。内侧设置了保温层来降低箱体内物料的热量损失；所述隔板设在箱体内，将箱体根据功能划分成比例较大的发酵区和空间较小的操作区；操作区内安装驱动马达、风机、控制阀、控制单元，其他部件均设置在发酵区；所述隔板上设置出料阀板、放空口，实现物料的输出与清空；所述进料口设在箱体前端上部，并配密封盖板；

链式翻抛装置，所述的链式翻抛装置包括驱动马达、活动齿轮组、链条、刮板，实现箱体内物料翻抛与进、出料；该链式翻抛装置利用驱动马达在活动齿轮组配合下通过链条拖动刮板，将进料口连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区堆体顶部，同时将箱体底部物料均匀混合并将发酵成熟的产品从出料闸阀、出料槽输出。

供气系统，所述供气系统由风机、控制阀、干管、支管、废气管组成；该供风系统受监控系统控制，根据监控仪表反馈运行；所述供气干管、供气支管均设置在箱体内刮板运行工作面之下，根据箱体大小及物料堆放高度设置供气支管数量，供气支管上开设微孔进行通风。风机通过供气干管与供气支管相连，通过供气干管上设置的控制阀进行风量调节。废气口设置在发酵区侧壁的顶部，将废气引出进行净化处理。

监控系统，所述监控系统由监控仪表、控制单元组成，控制单元通过监控和分析监控仪表反馈数据，控制物料进出、供风系统运行等过程。该监控系统在给整个系统配电的同时还监控及分析监控仪表反馈数据，该数据包括温度、湿度、氧气浓度及臭气浓度等，控制单元设有PLC控制器对数据进行处理后通过程序控制风机、控制阀、出料阀板等运行，以确保系统正常运行。

其中所述的活动齿轮组、链条、刮板等堆体内安装部件为耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。

所述箱体与物料接触的部分是经过防腐、防水、耐热（<100℃）处理的，进料口、出料闸板、清空口是封闭处理的，有利于物料的封闭处理及废气与废水的排放。顶部设置了吊耳，底部后端设置固定轴，方便吊车装卸与倾斜卸料。

所述的干管和支管是耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。其中支管上设有多个微孔，且通孔的孔眼在管壁上呈45°角，多个通孔等距分布在穿孔布气管上。

所述控制仪表、控制单元均为侧壁安装，进出线采用快接头连接方式。

在本发明的一个实施方案中，与发酵辅料或部分发酵产品充分混合后的有机废弃物，从进料口加入到好氧发酵设备前端，并于箱体发酵区内进行好氧发酵；驱动马达在活动齿轮组配合下通过链条拖动刮板，将进料口连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区堆体顶部，同时将箱体底部物料均匀混合。控制单元监控及分析控制仪表反馈数据后，利用风机根据需要通过干管、支管向箱体内物料供气，促进有机物快速、高效的发酵反应，发酵成熟的产品在刮板作用下从出料阀板输出，完成发酵处理。最终实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

下面，结合图1具体说明根据本发明公开内容的一个实施方式。该实施方式仅是示例性的，本发明公开内容并不限于下述具体实施方式的具体细节。

如图1所示，在根据本发明公开内容的一个用于处理有机废弃物的箱式好氧发酵设备中，包箱体1、保温层2、隔板3、进料口4、出料阀板5、放空口6、废液口7、驱动马达8、活动齿轮组9、链条10、刮板11、风机12、干管13、支管14、控制阀15、废气管16、监控仪表17、控制单元18。

其中，箱体1通常为长方体型箱体，高度一般不超过3m，长度根据处理能力确定；箱体1内设保温层2，侧壁设置进料口4、出料阀板5、放空口6、废液口7；隔板3根据功能将箱体1划分为发酵区与操作区；驱动马达8、风机13、控制阀15、控制单元18等安装于操作区，其他部件均设置在发酵区。隔板3的上下开孔分别设置了出料闸板5、清空口6。风机12通过干管13与支管14相连，通过干管14上设置的控制阀15进行风量调节，干管14、支管15均设置在刮板11运行工作面之下。根据箱体大小及物料堆放高度设置支管14数量，供气支管14上开设微孔进行通风。废气管16设置在发酵区的侧壁顶部，而废液排放管7设置发酵区最下面。

上述好氧发酵设备的驱动马达8在活动齿轮组9配合下通过链条10拖动刮板11，将进料口4连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区的堆体顶部，同时刮板11将箱体底部物料均匀混合并将发酵成熟的产品从出料阀板5输出，实现了物料的均匀混合及连续运行。

进一步，安装在箱体设备安装区侧壁的控制单元18监控及分析侧壁安装的监测单元17的反馈数据，利用程序控制风机13、控制阀15、驱动马达8等启停。最终实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

上述有机废弃物箱式好氧发酵设备，风机13、驱动马达8可以为变频调速型，其运行工况（如启停、运行频率、开启时间等）受控制单元18内控制器和程序控制，实现了发酵系统的自行控制与调节。

所述箱体1与物料接触的部分是经过防腐、防水、耐热（<100℃）处理的，进料口4、出料闸板5、清空口6是封闭处理的，有利于物料的封闭处理及废气与废水的排放。顶部设置了吊耳，底部后端设置固定轴，方便吊车装卸与倾斜卸料。

所述的活动齿轮组9、链条10、刮板11等堆体内安装部件为耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。

所述的干管14和支管15是耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。其中支管15上设有多排微孔，微孔的孔眼在管壁上呈45°角布置，微孔根据供气需求等距分布在穿孔布气管上。

所述控制仪表17、控制单元18均为侧壁安装，进出线采用快接头连接方式。

利用上述有机废弃物箱式好氧发酵设备，对有机废弃物好氧进行发酵的方法具体包括以下步骤：

与发酵辅料或部分发酵产品充分混合后的有机废弃物，从进料口4加入到好氧发酵设备箱体1前端，并于箱体1发酵区内进行好氧发酵；驱动马达8在活动齿轮组9配合下通过链条10拖动刮板11，将进料口4连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区堆体的顶部，同时将箱体底部物料均匀混合。控制单元18监控及分析控制仪表17反馈数据后，利用风机13根据需要通过干管14、支管15向箱体1内物料供气，促进有机物快速、高效的发酵反应，发酵成熟的产品在刮板11作用下从出料阀板5输出，完成发酵处理。最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。在此条件下，有机废弃物在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵，于7～15天内完成高温发酵。

该装置实现有机废弃物的无害化、稳定化、资源化处理。同时实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

实施例一

本实施例提供一种有机废弃物箱式好氧发酵设备，可对城市生活污水处理厂产生的脱水污泥进行处理，使处理后的污泥满足稳定化要求。

如图1所示，该系统包括：箱体1、保温层2、隔板3、进料口4、出料阀板5、放空口6、废液口7、驱动马达8、活动齿轮组9、链条10、刮板11、风机12、干管13、支管14、控制阀15、废气管16、监控仪表17、控制单元18；

其中，

箱体1为长方体型箱体，内设保温层2，侧壁设置进料口4、出料阀板5、放空口6、废液口7；隔板3根据功能将箱体1划分为发酵区与操作区；驱动马达8、风机13、控制阀15、控制单元18等安装于操作区，其他部件均设置在发酵区。隔板3的上下开孔分别设置了出料闸板5、清空口6。风机12通过干管13与支管14相连，通过干管14上设置的控制阀15进行风量调节，干管14、支管15均设置在刮板11运行工作面之下。根据箱体大小及物料堆放高度设置支管14数量，供气支管14上开设微孔进行通风。废气管16设置在发酵区侧壁的顶部，而废液排放管7设置发酵区最下面。驱动马达8在活动齿轮组9配合下通过链条10拖动刮板11，将进料口4连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区的堆体顶部，同时刮板11将箱体底部物料均匀混合并将发酵成熟的产品从出料阀板5输出，实现了物料的均匀混合及连续运行。安装在箱体1设备安装区的侧壁的控制单元18监控及分析侧壁安装的监测单元17的反馈数据，利用程序控制风机13、控制阀15、驱动马达8等启停。最终实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

风机13、驱动马达8可以为变频调速型，其运行工况（如启停、运行频率、开启时间等）受控制单元18内控制器和程序控制，实现了发酵系统的自行控制与调节。

箱体1与物料接触的部分是经过防腐、防水、耐热（<100℃）处理的，进料口4、出料闸板5、清空口6是封闭处理的，有利于物料的封闭处理及废气与废水的排放。顶部设置了吊耳，底部后端设置固定轴，方便吊车装卸与倾斜卸料。

活动齿轮组9、链条10、刮板11等堆体内安装部件为耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。

干管14和支管15是耐高温、耐腐蚀材料制成或经过防腐处理。其中支管15上设有多排微孔，微孔的孔眼在管壁上呈45°角布置，微孔根据供气需求等距分布在穿孔布气管上。

控制仪表17、控制单元18均为侧壁安装，进出线采用快接头连接方式。

利用上述的箱式发酵设备对污泥进行好氧发酵时，将与发酵辅料或部分发酵产品充分混合后的有机废弃物，从进料口4加入到好氧发酵设备箱体1前端，并于箱体1发酵区内进行好氧发酵；驱动马达8在活动齿轮组9配合下通过链条10拖动刮板11，将进料口4连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区堆体顶部，同时将箱体底部物料均匀混合。控制单元18监控及分析控制仪表17反馈数据后，利用风机13根据需要通过干管14、支管15向箱体1内物料供气，促进有机物快速、高效的发酵反应，发酵成熟的产品在刮板11作用下从出料阀板5输出，完成发酵处理。最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。在此条件下，有机废弃物在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵，于7～15天内完成高温发酵。

经过上述系统处理后污泥的性状如下：含水率<45%；有机物降含量>200g/kg干污泥，蠕虫卵死亡率>95%，粪大肠菌群菌值>0.01，出料粒径平均<3mm，满足《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》（GB/T 24600-2009）、《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》（GB/T 23486-2009）的相关要求。

该设备可以大大缩短对有机废弃物的发酵周期至10～15天，实现了污泥的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期，最终实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

实施例二

本实施例提供一种有机废弃物箱式好氧发酵设备，可对经过预处理的生活垃圾进行处理，使处理后的产品满足稳定化要求。

该系统结构与图1基本一致，不同的是刮板11形式及高度、风机12型号、支管14数量、废气管16和废液口7的型号要增加一档、保温层厚度不小于100mm。

利用上述好氧发酵设备对经过预处理的生活垃圾进行发酵处理，生活垃圾通过进料口4加入到好氧发酵设备箱体1前端，并于箱体1发酵区内进行好氧发酵；驱动马达8在活动齿轮组9配合下通过链条10拖动刮板11，将进料口4连续或间歇进入的物料均匀分摊至发酵区的堆体顶部，同时将箱体底部物料均匀混合。控制单元18监控及分析控制仪表17反馈数据后，利用风机13根据需要通过干管14、支管15向箱体1内物料供气，促进有机物快速、高效的发酵反应，发酵成熟的产品在刮板11作用下从出料阀板5输出，完成发酵处理。安装在箱体设备安装区侧壁的控制单元18监控及分析侧壁安装的监测单元17的反馈数据（主要是温度、湿度、氧浓度等），利用程序控制风机12、控制阀15、驱动马达8等启停。最终实现物料的连续进出与均匀混合，按需供气及减少臭气排放，提高发酵效率并缩短发酵周期。在此条件下，餐厨垃圾在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵（55～65℃），于7～10天内完成高温发酵，实现生活垃圾的无害化、稳定化处理。

经过上述系统处理后城市生活垃圾的性状如下：含水率45～60%；有机物降含量>200g/kg干污泥，蠕虫卵死亡率>95%，粪大肠菌群菌值>0.01，满足《城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程》的相关要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。