一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置的制作方法

本实用新型属于有机废弃物处理技术领域，具体涉及一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置。

背景技术：

农业、林业、畜牧业、水产业或食品加工业等会排放大量的有机固体废弃物；此外，商店、企业、普通家庭等会排放大量厨余垃圾；有机固体废弃物和厨余垃圾等物质中含有有机质废弃物，例如，蔬菜渣、粪便、死鱼、鱼杂碎、贝壳、食物残渣等物质中含有大量的有机质废弃物。

现有技术中，主要采用填埋、焚烧或利用微生物进行生物降解等方式对有机废弃物进行处理。其中，填埋处理方式，将对大气和地下水产生污染；焚烧处理，会产生有毒气体，例如二恶英类等有害物质，从而对大气造成污染。而采取发酵、生物降解等方式时，虽然可以通过有机废物的堆肥化、饲料化而实现有效利用，但有机废物堆积并完全发酵需要花费大量的时间和精力，处理效率较低。不仅如此，生物降解所带来的甲烷气体等还会引起恶臭，造成环境问题。

因此，如何有效解决上述问题，提供一种对有机废弃物进行无害化的、高效的处理装置，是目前迫切需要解决的事情。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，包括卧式分解罐(1)和底座(2)；

所述卧式分解罐(1)的一端通过升降气缸(3)与所述底座(2)连接；所述卧式分解罐(1)的另一端通过支撑柱(4)与所述底座(2)连接，并且，所述支撑柱(4)的底部与所述底座(2)连接；所述支撑柱(4)的顶部与所述卧式分解罐(1)的另一端铰接；

所述卧式分解罐(1)包括分解罐主体(1.1)以及与所述分解罐主体(1.1) 的左右两侧分别密封的左封头(1.2)和右封头(1.3)；所述左封头(1.2)和所述右封头(1.3)均与所述分解罐主体(1.1)可拆卸连接；

在所述左封头(1.2)内安装搅拌电机(5)；在所述右封头(1.3)的中心固定安装轴承座(6)；所述分解罐主体(1.1)的内部安装搅拌主轴(7)，并且，所述搅拌主轴(7)的一端延伸到所述左封头(1.2)中，并与所述搅拌电机(5) 的输出端联动；所述搅拌主轴(7)的另一端延伸到所述右封头(1.3)中，并与所述轴承座(6)连接；所述搅拌主轴(7)由多节搅拌子轴(8)连接固定而成；在每节所述搅拌子轴(8)的两侧，分别固定安装长桨叶(9)和短桨叶(10)，所述长桨叶(9)的外边缘靠近所述分解罐主体(1.1)的罐内壁；所述短桨叶(10) 的长度是所述长桨叶(9)长度的一半；所述搅拌主轴(7)的中心具有轴蒸汽输送通孔，在位于所述左封头(1.2)内部的所述搅拌主轴(7)上具有轴进蒸汽孔；在位于所述右封头(1.3)内部的所述搅拌主轴(7)上具有轴排蒸汽孔；

在所述分解罐主体(1.1)的上部设置至少一个罐进蒸汽孔(11)；在所述分解罐主体(1.1)的外部安装蒸汽发生器(12)；所述蒸汽发生器(12)的第1排蒸汽口通过第1控制阀门(13)与所述罐进蒸汽孔(11)连通；所述蒸汽发生器 (12)的第2排蒸汽口通过第2控制阀门(14)与所述轴进蒸汽孔连通；所述蒸汽发生器(12)的回液口通过第3控制阀门(15)与所述轴排蒸汽孔连通；

在所述分解罐主体(1.1)的上部还安装安全阀(16)和减压口(17)；所述减压口(17)连接有抽真空装置；

在所述分解罐主体(1.1)的上部的左侧安装进料仓(18)，所述进料仓(18) 的排料管道按由上而下方向，依次安装有破碎装置(19)和进料控制阀门(20)；在所述分解罐主体(1.1)的下部右侧安装排料口(21)；所述排料口(21)安装排料控制阀门(22)。

优选的，所述破碎装置(19)包括破碎主轴(19.1)，所述破碎主轴(19.1) 的表面安装若干个破碎刀片(19.2)；在所述破碎主轴(19.1)的上方，安装与所述破碎主轴(19.1)啮合的固定刀片(19.3)；所述破碎主轴(19.1)与破碎电机连接。

优选的，在所述分解罐主体(1.1)内设置温度传感器、压力传感器和真空表；

所述温度传感器、所述压力传感器和所述真空表均连接到控制器的输入端；所述控制器的输出端分别与所述搅拌电机(5)、所述蒸汽发生器(12)、所述第 1控制阀门(13)、所述第2控制阀门(14)、所述第3控制阀门(15)和所述破碎电机连接。

优选的，所述分解罐主体(1.1)的罐壁为两层结构，自内向外，分别为加热层和保温层。

本实用新型提供的一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置具有以下优点：

本实用新型提供的一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，可以在高温高压条件下对容器内的有机废物进行充分的搅拌，实现有机废弃物的水解处理，具有有机废弃物处理效率高效的优点，由于处理过程不会产生二氧化碳等有害气体，是一种无害化的有机废弃物处理装置。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，主要设计思想为：首先将待处理的有机废弃物在进料仓位置进行破碎处理，破碎处理后的有机废弃物进行分解罐内；然后，通过减压口将分解罐内抽为真空环境，再将高温高压饱和蒸汽输送到分解罐内，同时对分解罐内物料进行搅拌处理，使有机废弃物和高温高压饱和蒸汽充分接触，使有机废弃物充分煮熟水解。

由于只将有机废物煮熟，而不进行焚烧，因此，处理过程中不产生焚烧所带来的有毒气体和有害物质等，不会对大气环境造成不利影响；另外，与发酵处理的情况相比，由于本申请为高温高压处理环境，可以在足够短的时间内以较少的劳动完成处理，分解处理效率高；另外，能有效控制处理过程中产生的恶臭，还可以使有机废物中所含有的有害生物、微生物、甚至种子、球茎、根茎以及疯牛病的病因物质——变性蛋白病毒、禽流感病毒等在处理过程中灭绝，实现无害化。此外，通过有机废物中所含有的各种物质(主要是蛋白质)的水解，将促进其转化为氨基酸。因此，本申请提供的利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，不会产生对环境有害的物质，是一种无害化的有机废弃物处理装置，还具有处理效率高的优点。

结合图1，本实用新型提供一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，包括卧式分解罐1和底座2；

卧式分解罐1的一端通过升降气缸3与底座2连接；卧式分解罐1的另一端通过支撑柱4与底座2连接，并且，支撑柱4的底部与底座2连接；支撑柱4的顶部与卧式分解罐1的另一端铰接。通过设置升降气缸3，可以对卧式分解罐1的倾斜角度进行调整，例如，在分解反应过程中，控制卧式分解罐1为水平状态；当分解处理结束需要排料时，可以通过升降气缸3抬高卧式分解罐1的一侧，从而方便物料从卧式分解罐的排料控制阀门22排出，方便使用。

卧式分解罐1包括分解罐主体1.1以及与分解罐主体1.1的左右两侧分别密封的左封头1.2和右封头1.3；左封头1.2和右封头1.3均与分解罐主体1.1可拆卸连接，例如，通过法兰实现可拆卸连接；

在左封头1.2内安装搅拌电机5；在右封头1.3的中心固定安装轴承座6；分解罐主体1.1的内部安装搅拌主轴7，并且，搅拌主轴7的一端延伸到左封头1.2中，并与搅拌电机5的输出端联动；搅拌主轴7的另一端延伸到右封头1.3中，并与轴承座6连接；搅拌主轴7由多节搅拌子轴8连接固定而成；在每节搅拌子轴8的两侧，分别固定安装长桨叶9和短桨叶10，长桨叶9的外边缘靠近分解罐主体1.1的罐内壁；短桨叶10的长度是长桨叶9长度的一半；搅拌主轴7的中心具有轴蒸汽输送通孔，在位于左封头1.2内部的搅拌主轴7上具有轴进蒸汽孔；在位于右封头1.3内部的搅拌主轴7上具有轴排蒸汽孔；

在分解罐主体1.1的上部设置至少一个罐进蒸汽孔11；在分解罐主体1.1的外部安装蒸汽发生器12；蒸汽发生器12的第1排蒸汽口通过第1控制阀门13与罐进蒸汽孔11连通；蒸汽发生器12的第2排蒸汽口通过第2控制阀门14与轴进蒸汽孔连通；蒸汽发生器12的回液口通过第3控制阀门15与轴排蒸汽孔连通；

在分解罐主体1.1的上部还安装安全阀16和减压口17；减压口17连接有抽真空装置。

对于上述的卧式分解罐，具有以下创新设计：

(1)为实现对大容量有机废弃物的处理，为保证使用强度，卧式分解罐内安装的搅拌主轴的直径较大，如果采用常规的搅拌主轴，经试验发现，在向罐内输送高温高压蒸汽时，卧式分解罐内物料的温度上升缓慢，并且，常常达不到所需的目标温度，进而降低了有机废弃物处理效率。

因此，发明人对搅拌主轴进行创新设计，一方面，搅拌主轴的两端分别与搅拌电机和轴承座连接，并且，搅拌主轴采用多节结构设计，从而保证搅拌主轴的使用强度；另一方面，搅拌主轴为中空结构，具有轴进蒸汽孔和轴排蒸汽孔，通过向搅拌主轴内持续注入高温高压蒸汽，从而有效提高搅拌主轴的表面积，由于搅拌主轴直接与被处理的有机废弃物接触，因此，高温的搅拌主轴直接提高了被处理的有机废弃物的温度，使卧式分解罐内物料的温度迅速上升到所需的目标温度。

(2)搅拌主轴的轴进蒸汽孔和轴排蒸汽孔分别位于左右封头内部，而左右封头为可拆卸结构，因此，方便对轴进蒸汽孔和轴排蒸汽孔进行维护和清理。在非工作状态时，可通过轴进蒸汽孔和轴排蒸汽孔对主轴进行反洗。

(3)搅拌主轴上安装的桨叶为成对设置的长桨叶9和短桨叶10，长桨叶9的外边缘靠近分解罐主体1.1的罐内壁，从而能够充分对靠近罐内壁的物料进行搅拌；而短桨叶位于罐内靠近主轴的位置，充分对罐内中心区域的物料进行搅拌，因此，通过长桨叶9和短桨叶10的配合，能够全面无死角的对罐内物料进行搅拌，进而使物料和高温高压水蒸汽充分接触，提高有机废弃物处理效率。

另外，发明人还对进料部分进行了改进。

具体的，在分解罐主体1.1的上部的左侧安装进料仓18，进料仓18的排料管道按由上而下方向，依次安装有破碎装置19和进料控制阀门20；在分解罐主体 1.1的下部右侧安装排料口21；排料口21安装排料控制阀门22。

其中，破碎装置19包括破碎主轴19.1，破碎主轴19.1的表面安装若干个破碎刀片19.2；在破碎主轴19.1的上方，安装与破碎主轴19.1啮合的固定刀片19.3；破碎主轴19.1与破碎电机连接。

其工作原理为：通过进料仓投入待处理的有机废弃物，有机废弃物经破碎装置破碎后，再进入到分解罐的内部，提高有机废弃物与高温水蒸汽的接触面积。对于破碎装置，采用本实用新型的上述结构后，破碎主轴旋转，进而带动破碎刀片旋转，一方面，破碎刀片直接切割有机废弃物；另一方面，破碎刀片在旋转过程中，不断与固定刀片撞击，从而进一步强化对有机废弃物的切割效果。因此，采用此种结构形式的破碎装置，具有破碎效率高的优点。

由于本实用新型对罐内温度要求较高，因此，作为进一步改进，还可以将分解罐主体1.1的罐壁设计为两层结构，自内向外，分别为加热层和保温层。加热层可采用电加热或水蒸汽加热方式，从而进一步提高罐内物料温度。

实际应用中，在分解罐主体1.1内设置温度传感器、压力传感器和真空表；温度传感器、压力传感器和真空表均连接到控制器的输入端；控制器的输出端分别与搅拌电机5、蒸汽发生器12、第1控制阀门13、第2控制阀门14、第3控制阀门15和破碎电机连接。温度传感器、压力传感器和真空表的读数可通过控制器上的显示器显示。

其工作原理为：

(1)将待处理的有机废弃物在进料仓位置进行破碎处理，破碎处理后的有机废弃物进行分解罐内；

(2)进料结束后，将所有的控制阀门均关闭，启动抽真空装置，通过观察真空表读数，将分解罐内抽为真空环境。

(3)保持罐内真空环境不变，一方面，搅拌电机带动搅拌主轴旋转，实现对物料的搅拌作用；另一方面，蒸汽发生器产生高温高压蒸汽，高温高压蒸汽同时注入到罐内和搅拌主轴的轴内，高温高压蒸汽形成亚临界水；注入到搅拌主轴内的蒸汽加热搅拌主轴，通过搅拌主轴间接加热与搅拌主轴接触的物料；直接注入到罐内的蒸汽直接与物料接触，从而蒸煮有机废弃物，通过有机废物中所含有的各种物质(主要是蛋白质)的水解，将促进其转化为氨基酸。

在此过程中，通过温度传感器、压力传感器和真空表，可持续监测罐内的温度、压力和真空度值。

(4)达到所需分解反应时间后，停止向罐内通入蒸汽；待罐内温度降至目标温度后，打开安全阀进行排气操作，待真空度降至目标值后，打开排料控制阀门，控制升降气罐使罐体倾斜，在搅拌桨叶的作用下，将物料从排料口排出。

本实用新型提供的一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置具有以下优点：

本实用新型提供的一种利用亚临界水在真空中快速分解有机废弃物的装置，可以在高温高压条件下对容器内的有机废物进行充分的搅拌，实现有机废弃物的水解处理，具有有机废弃物处理效率高效的优点，由于处理过程不会产生二氧化碳等有害气体，是一种无害化的有机废弃物处理装置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。