一种面向废弃有机物质高温好氧发酵的系统及发酵方法与流程

本发明涉及废弃有机物发酵设备，具体是指一种面向废弃有机物质高温好氧发酵的系统及发酵方法。

背景技术：

1、目前，随着城市发展、人口增加，有机废弃物的产量上升速度很快，如何高效率地对这些有机废弃物进行“减量化、无害化、资源化”处理，成为社会共同关注的问题。其中，有机生活垃圾、餐厨垃圾、食品加工业下脚料、有机性污泥和禽畜粪便等均具有有机质含量高、可被生物降解等共性，统称为可生物降解废弃有机物。

2、随着微生物的活动，发酵系统的温度不断变化，由于现有的发酵系统整体透气性较差，导致热量在各个局部集聚，从而导致局部温度的升高，存在着较大不不均衡性。此外，还造成大量的热能损失，大大增加了系统运行成本；现有技术中，通常将湿热废气直接回流，但水汽又被带回到了反应器，被发酵物料吸收，物料的水分没法有效去除，无法做到物料的有效减量化，且由于水分没有被带走，发酵罐筒体内的发酵物料含水率偏高，发酵效率低，发酵效果也差。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种面向废弃有机物质高温好氧发酵的系统，用于通过联动搅拌的形式来提高菌种的接氧面积；提供一种面向废弃有机物质高温好氧发酵的方法，用于提高发酵效率。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种面向废弃有机物质高温好氧发酵的系统，包括底部连通的一级沉降池与二级沉降池，所述一级沉降池与二级沉降池内放置有破碎后的废弃有机物，且底部淤积有沉降后的污泥，还包括用于一次发酵的发酵床与二次发酵的发酵罐，所述发酵床与所述二级沉降池的底部通过管道连通，且所述发酵床内设置有用于翻抛污泥的翻抛件；所述发酵罐包括：支架、罐体以及摆动件，所述支架上端设置有活动环，且所述活动环与所述罐体的中部连接，所述摆动件设置在所述罐体的底部，且能够实现所述罐体的周期性摆动，其中，所述翻抛件内还设置有用于在翻抛过程中同步实现发酵菌接种的喷淋件，所述罐体能够通过摆动实现其内部污泥搅拌过程的同时完成曝气。

4、需要说明的是，传统的有机废弃物好氧发酵是污泥中自身存在的微生物对有机物进行生物降解的过程。影响污泥发酵过程的因素很多，对于快速好氧发酵工艺来说，通风供氧、温度、含水率、ph值、c/n、颗粒度等因素都会影响发酵过程。把影响好氧发酵过程的因素分为内在因素和外在因素两类，内在因素包括需要降解的有机物废弃种类以及微生物的种类；外在因素如通风供氧、温度、含水率、ph值、c/n、颗粒度等，这些是对堆肥发酵有重要影响的外在条件，通过人为对这些影响因素的控制，便可以对整个好氧堆肥过程进行控制。而现有技术中的发酵系统，无论是立式发酵系统还是卧式发酵系统，其均受限于污泥与发酵菌种的接氧面积，由于污泥的含固形态存在极大的不确定性，原有发酵系统对污泥发酵过程的翻抛与曝气过程存在较大的局限性。

5、基于上述问题，提出了一种面向废弃有机物质高温好氧发酵的系统，通过预处理的废弃物破碎过程来减小物料的体积，均化物料的含水率，使得沉积的淤泥含固形态趋于一致，其中，破碎后物料的粒径范围在12mm至60mm为佳；再通过发酵池内的一级发酵过程使得发酵菌种与淤泥混合均匀并为发酵菌种的生物活动提高充足的氧气，其中，翻抛件的翻抛过程与喷淋件的接种过程为一个联动过程，在淤泥翻抛的过程中能够同步实现发酵菌的接种过程，其完全区别于现有技术中的直接接种过程，能够大幅度提高接种的均匀性，使得一级发酵效果更为明显；最后再通过发酵罐内的二级发酵过程来对污泥进行再腐熟作业，其中，二次发酵过程的目的在于转化一次发酵过程中未完全降解的易分解的有机物，以及促进较难分解有机物的分解，从而将有机物转化的腐殖质，在上述过程中，需要对二次发酵过程进行低速搅拌，并通入空气，基于发酵罐的结构，通过罐体本身的摆动为内部的污泥提供一个离心力，即内部的污泥具有产生离心运动的趋势，在这个过程中，搅拌件还能够通过搅拌叶组与曝气叶组的转动来对罐体内的污泥进行持续搅拌，并且该搅拌方向与罐体的摆动方向相反，其在罐体内污泥的搅拌表现形式更为明显，并且在持续搅拌的过程中通入空气能够极大程度地增大其接氧面积，进而促进污泥的好氧发酵过程。

6、进一步地，所述翻抛件包括：壳体、电机、行走轮以及翻抛爪，所述翻抛爪转动设置在所述壳体内，所述行走轮转动设置在所述壳体内且与所述发酵床上方的轨道抵接，所述电机设置在所述壳体内且通过传动机构与所述翻抛爪、行走轮连接，所述喷淋件包括凸轮与压力件，所述凸轮设置在所述翻抛爪的两端且同轴设置，所述压力件设置在所述壳体内部的两侧边，且所述压力件的一端与所述凸轮抵接，所述压力件的另一端通过管道连接有接种头，所述翻抛爪转动时，通过所述凸轮与压力件来实现发酵菌的接种。基于上述结构，通过电机与传动机构的联合作用能够带动行走机构在发酵床上方的轨道进行往复移动，并且还能够带动翻抛爪进行持续转动，转动时，部分的翻抛爪进入污泥，并使其向上翻抛；与此同时，翻抛爪所在轴的两端设置的凸轮同步转动，其通过压力件与管道来对菌种槽内的菌种进行喷淋接种。

7、进一步地，所述接种头置于所述翻抛爪的上方，所述壳体内还设置有菌种槽，且所述菌种槽的底部通过管道与所述接种头连通，所述压力件包括：复位弹簧、与所述壳体滑动设置的压力杆以及套设在所述压力杆上的压力筒，所述复位弹簧套设在所述压力杆上且用于压力杆的复位，所述压力筒的出气端通过管道与接种头或菌种槽连通。需要说明的是，菌种槽与管道的连接部位设置有单向阀，当凸轮进行转动时，会对压力杆进行往复式挤压，压力杆在压力筒内做往复运动，即对管道存在间歇性的压力冲击，在发酵菌种自重的作用下，存在着由菌种槽向下掉落的趋势，在管道的间歇性压力冲击下，通过接种头对翻抛上来的淤泥进行接种作业。

8、进一步地，所述发酵罐还包括用于搅拌、增氧的搅拌件，所述搅拌件的搅拌部置于所述罐体内，且与所述罐体保持动密封，所述支架上设置有紧固件，所述紧固件的一端与所述支架连接，另一端与所述罐体连接，且与罐体连接部分位于所述活动环下方。基于上述结构，能够对发酵罐内的淤泥进行搅拌与曝气作业。

9、进一步地，所述搅拌件包括：搅拌叶组、曝气叶组、搅拌电机以及行星轮组，所述电机设置在所述罐体的上端面，且输出端与所述行星轮组连接，所述搅拌叶组的传动轴与所述行星轮组内的行星轮连接，所述曝气叶组的传动轴与所述行星轮组内的太阳轮连接，所述曝气叶组为双螺旋结构，所述双螺旋结构的直径由下至上递减，所述曝气叶组的传动轴内部中空且外周面开始有通孔，所述通孔与曝气装置连通。需要说明的是，搅拌电机与行星轮组之间还可以接入减速箱等传动部件，当搅拌电机启动时，曝气叶组的双螺旋结构进行转动，并且其直径由下至上递减，能够将底部的淤泥搅拌至上部，同时基于行星轮组的结构，搅拌叶组相较于曝气叶组进行反向转动，同时对发酵罐内的淤泥进行再次搅拌，极大程度地提高了发酵罐内污泥的搅拌效率，提高了污泥内发酵菌种与空气的接触面积，促进了淤泥的好氧发酵过程。

10、进一步地，所述摆动件包括：底座、摆动电机、摆动轮以及若干摆轮组，所述底座的下方设置有用于支撑的支撑件，上方开设有密封腔室，所述摆动电机设置在所述底座上且输出端与所述摆动轮连接，所述摆动轮转动设置在所述密封腔室内，若干所述摆轮组间隔均布在所述密封腔室内，所述摆轮组包括：与所述摆动轮外周面抵接的活动杆、摆动杆，所述活动杆与所述密封腔室的底部活动连接且自由端活动贯穿所述密封腔室后与摆动杆的一端铰接，所述摆动杆的中部铰接在所述底座上，所述摆动杆的另一端与所述罐体的底部抵接，所述摆动杆通过所述摆动轮的旋转能够实现对罐体的周期性推动。需要说明的是，由于发酵罐连通其内部的淤泥存在较大的自重，在确保固定支撑的前提下，对发酵罐进行推动，摆动电机同样能够根据使用条件确定是否需要接入减速箱等结构，并且发酵罐其开始摆动之后，其自身也存在着一定的运动惯性，此时的摆动件仅需要提供明显小于初始推动力的动力。由于活动环与罐体的中部连接，并且在弹性件的作用下，其具有一定的运动调整空间与能力，在摆动件的作用下，发酵罐在轴向上的摆动也能具有一定地“升起”的幅度。

11、进一步地，所述活动环的内壁开设有活动腔室，所述罐体外周面设置有与所述活动腔室配合的凸起，所述活动腔室内还设置有弹性件，所述弹性件的两端分别于所述凸起的下端面、活动腔室的下端面固定。对于弹性件，其优选为在活动腔室间隔均布一周的高强弹簧，并且还优选为多层的圈状结构，当发酵罐在摆动件的作用下进行摆动时，罐体外周面上的凸起能够在活动腔室内进行活动，发酵罐的整体的直接表现形式即为轴向上的“钟摆”运动。

12、一种发酵方法，包括以下步骤：步骤1，预处理，将废弃有机物进行破碎，并将破碎后的废弃有机物置于一级沉降池内沉降为污泥，并按照预定时间将污泥移动至二级沉降池内；步骤2，一级发酵，将步骤1中二级沉降池内的污泥泵送至发酵床内，并通过翻抛件按照预定时间进行翻抛，翻抛作业的同时进行发酵菌接种，并控制c/n在25~30范围，发酵床内污泥的含水率控制在55%~65%范围；步骤3，二级发酵，将步骤2中一级发酵后的污泥移动至发酵罐内，在发酵罐内完成二级发酵过程并通过发酵罐外设的加热件进行温度调节；步骤4，尾气处理，在步骤3中的污泥发酵过程中，对发酵罐内产生的气体进行持续收集并处理。基于上述步骤，

13、通过二次发酵中的联动搅拌过程，可以使污泥与发酵菌种均匀混合，又可以使发酵罐内部的污泥均能与氧气充分接触；罐体外周面安装有加热器，以便在环境温度过低时，向发酵罐补充温度，保证发酵菌种的正常发酵活动；发酵菌种在适当的风量、合适的温度和湿度下迅速活动，污泥的发酵温度能够很快达到50°c~60°c，并维持5天~7天左右后达到无害化标准；发酵过程中产生的废气和水蒸气可以通过发酵罐顶部的排气风机排出，排出后，还需要进行尾气处理作业；发酵罐的罐体内部在竖直方向安装有四个温度湿度传感器，以便对发酵罐内部的温度和湿度进行监测。

14、进一步地，步骤3发酵过程中，启动搅拌电机与摆动电机，通过活动环与摆动件能够实现罐体在其轴向上的周期性摆动，通过搅拌件能够实现罐体内污泥的搅拌与曝气过程；其中罐体轴向上的摆动方向与搅拌件内曝气叶组的转动方向相反。搅拌方向与罐体的摆动方向相反，表现的相对搅拌能力更强，即在罐体内污泥的搅拌表现形式更为明显，并且在持续搅拌的过程中通入空气能够极大程度地增大其接氧面积，进而促进污泥的好氧发酵过程。

15、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

16、1、本发明通过罐体结构本身的摆动为内部的污泥提供一个离心力，即内部的污泥具有产生离心运动的趋势，在这个过程中，搅拌件还能够通过搅拌叶组与曝气叶组的转动来对罐体内的污泥进行持续搅拌，并且该搅拌方向与罐体的摆动方向相反，其在罐体内污泥的搅拌表现形式更为明显，并且在持续搅拌的过程中通入空气能够极大程度地增大其接氧面积，进而促进污泥的好氧发酵过程；

17、2、本发明的凸轮进行转动时，会对压力杆进行往复式挤压，压力杆在压力筒内做往复运动，即对管道存在间歇性的压力冲击，在发酵菌种自重的作用下，存在着由菌种槽向下掉落的趋势，在管道的间歇性压力冲击下，通过接种头对翻抛上来的淤泥进行接种作业，进而实现了翻抛与接种的联合运动过程；

18、3、本发明的曝气元件使比重远小于水的空气以较大的动量在污水中喷出后快速上升；空气的高速喷出与快速上升在曝气元件喷口附近产生很强的负压，约有空气量1.3倍的活性污泥被吸入其中，形成空气与污水的混合物后迅速排出；导流板使气液混合物形成左右二股激烈的漩涡，将空气与污水预混均匀；气液混合物喷出时，会在传动轴内部的曝气元件表面形成压力差，经过机械与液力的综合作用，气液混合物中的空气被分割、打散和破碎，分散成小气泡群，增大气液界面，再经气体与污水的激烈接触和碰撞，大幅增加氧气的传质速率和溶氧效率，将氧气强制性地溶于污水中。