专利名称：有机废物发酵处置装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机废物发酵处置装置，它可以短时间有效地将有机废物如剩饭、残羹剩菜等进行发酵和做成堆肥。
背景技术：
人们对于发明这样的有机废物发酵处置装置已经有所提议，即，将来自于饭馆、旅店和位于医院和学校的烹饪部门的有机废物，如剩饭和残羹剩菜，通过利用某些微生物的发酵来进行分解和堆肥。近年来，对于发明利用适温细菌的有机废物发酵处置装置也有所提议。
适温细菌与常温微生物相比在较高的温度范围内繁殖，通过利用适温细菌，人们不仅可以分解有机物质，而且可以通过使有机废物处于高温之下而使有机废物中的致病细菌和有害寄生虫的虫卵灭活。
图6示出了利用适温细菌的传统有机废物发酵处置装置。本发明人发明了该装置并且针对该发明提出了专利申请。详细内容请见日本专利申请No.JP 11-199356。有机废物发酵处置装置与容器内的废物垂直位置无关地以大致均匀的过程发酵废物，为此，容器基本上为倒圆锥形状。
如该图示意性所示，传统的有机废物发酵处置装置包括大致倒圆锥形状的处置池30，它可以容纳播种有发酵微生物的发酵促进添加剂和如剩饭、残羹剩菜等的有机废物；转轴31，其垂直贯穿处置池30并且由处置池30支承；电机32，其连接到转轴31的底端；多个刀片33，其以规则垂直间距固定到转轴31上；以及多个热传感器34，它测量处置池30内部不同区域的温度。
该有机废物发酵处置装置以如下方式操作。
首先，事先播种有适温细菌的指定量的发酵促进添加剂放于处置池30的底部。这些发酵促进添加剂由生活在土壤和锯屑中的数种微生物(适温细菌)培养出来的细菌构成。然后，如剩饭、残羹剩菜等的有机废物通过废物入口30a投入处置池30中的该发酵促进添加剂中。
当运转电机32以每分钟110次转动转轴31时，固定在转轴31上的刀片33粉碎有机废物，发酵促进添加剂和有机废物得到搅拌和混合。
同时，生活在有机废物中的大量微生物之中的在相对较低温度下繁殖的细菌、真菌、放线菌开始发酵，它们突然增多。在该过程期间，有机废物分解成二氧化碳和水，同时，处置池的内部温度由于该发酵分解作用产生的热量而上升到30-65℃(在本说明书中这叫做发酵热)。当该过程发生时，酵母菌、霉菌、硝化形成的细菌(nitrate-forming bacteria)等逐渐灭绝。
当温度上升时，所述发酵促进添加剂中的适温细菌开始繁殖，处置池中的温度进一步上升。如果这样，多数致病细菌、有毒昆虫的虫卵、寄生虫、病毒、杂草的种子等等灭活，有机废物变成对人类和牲畜无害。
以此方法，适温细菌最大程度地将有机废物分解成二氧化碳和水，通过设置在处置池30底部上的螺旋传送器35，可以获得优质堆肥。
图7示出了当采用传统有机废物发酵处置装置进行发酵时，时间和处置池的内部温度之间的关系。如图所示，在传统有机废物发酵处置装置中，发酵过程在65-95℃下进行大约两小时，堆肥过程中的早期发酵阶段得以完成。
但是，由于传统有机废物发酵处置装置在结构上能够使有机废物发酵产生的发酵热外漏，所述具有低能量效率的问题。
此外，近年来，对于不用发酵热而是采用加热装置使温度升高高于100℃来缩短处置时间并且进一步增加灭菌和除臭效果，人们已经做出努力。但是，多数情况下，由于加热使所含的水量减少，发酵不能适当进行，加热仅仅以使有机废物干燥而告终。因此，在这种环境下，能量效率较低，不能充分实现微生物的发酵和分解。
本发明的目的是解决这些积年的问题，并且旨在发明一种有机废物发酵处置装置，它可以短时间有效地将如剩饭、残羹剩菜等的有机废物进行发酵和做成堆肥。
发明内容
为了解决传统有机废物发酵处置装置的问题，本发明权利要求1的特征在于，有机废物发酵处置装置，其含有播种有发酵微生物的发酵促进添加剂和有机废物，并且通过所述发酵微生物来发酵和分解有机废物，该装置覆盖有绝热材料，用于防治有机废物的发酵产生的发酵热外漏，这样，发酵热可得到很好利用。
此外，本发明权利要求2的特征在于提供有热交换系统，它可以吸收权利要求1所述的处置池产生的剩余热，并将所述剩余热传递至处置池外部，使得剩余热可以外部使用。
此外，本发明权利要求3的特征在于权利要求2所述的热交换系统包括位于处置池和绝热材料之间的空腔，将气体或液体灌注入所述空腔中的灌注管，以及将已经吸收了剩余热的气体或液体释放的释放管。
此外，本发明权利要求4的特征在于如权利要求1至3所述的有机废物发酵处置装置具有气密封系统，其抵抗所述有机废物发酵产生的蒸气压力并维持处置池内部的高温和高压。
此外，本发明权利要求5的特征在于如权利要求4所述的有机废物发酵处置装置还具有可以调节处置池内部压力的压力调节系统。
图1是本发明有机废物发酵处置装置的第一优选实施例的总体透视图；图2是当图1的有机废物发酵处置装置进行发酵时的时间和处置池内部温度之间关系的图表；图3是本发明有机废物发酵处置装置的第二优选实施例的总体透视图；图4是本发明有机废物发酵处置装置的第三优选实施例的总体透视图；图5是当图4的有机废物发酵处置装置进行发酵时的时间和处置池内部温度之间关系的图表；图6是传统有机废物发酵处置装置的总体透视图；图7是当图6的有机废物发酵处置装置进行发酵时的时间和处置池内部温度之间关系的图表。
具体实施例方式
下面，将参照附图详细描述本发明有机废物发酵处置装置的第一优选图1是现在的优选实施例的有机废物发酵处置装置的总体透视图。
本发明中的有机废物发酵处置装置示意性地如下构成大致倒圆锥形状的处置池10、覆盖处置池10的绝缘材料11、贯穿处置池10并由处置池10支承的转轴12、连接到转轴12底端的电机13、以规则间距垂直固定到转轴12上的多个刀片14、测量处置池10内部不同区域温度的多个热传感器15、以及将处置后的堆肥送至外部的螺旋传送器16。
处置池10是金属的大致倒圆锥形状的容器，含有事先播种有发酵微生物的发酵促进添加剂和如剩饭、残羹剩菜等的有机废物。现在的优选实施例中的处置池10由顶面10a、圆筒部分10b(下文称作圆筒)和倒锥形部分10c(下文称作倒锥体)构成。
所述处置池10的顶面10a、圆筒10b和倒锥体10c的外表面相应覆盖有盘状绝热材料11a(下文称作绝热盘)、圆筒状绝热材料11b(下文称作绝热圆筒)和倒圆锥形绝热材料11c(下文称作绝热倒锥体)。这样，由于处置池10的整体都覆盖有绝热材料11并且处置池10产生的发酵热不会外漏，所以处置池的内部温度维持高温。
在所述绝热盘11a上，设置有事先已编程的控制台17，接收来自于处置池内部的热传感器15的信号并施加控制，通过这种控制台，可以观测处置池10中的热量保持量。
此外，在绝热盘11a上，设置有吸收有机废物的废物入口11d和排放在处置池10中产生的二氧化碳气体和蒸气的排放管11e。
在转轴12上，通过螺钉和螺母这类固定装置以规则垂直间距固定有类似于悬臂的多个刀片14，这些刀片14通过固定到转轴12底端的通用电机13的驱动而转动。通过刀片14的转动，有机废物被粉碎并与处置池10中的发酵促进添加剂搅拌、混合。
播种有作为发酵微生物的高温适温细菌的、带有锯屑(实际的锯屑)的发酵促进添加剂已经放入处置池10中之后，投入有机废物至大约65cm的高度。接着，通过每分钟110次转动转轴12达两小时，有机废物由固定到转轴12上的刀片14粉碎，发酵促进添加剂和有机废物得到搅拌和混合。这些发酵促进添加剂和有机废物得到充分粉碎和混合之后，通过热传感器15测量处置池的内部温度，测量结果示于图2中。
该图表示出了处置池内的温度在进行测量之后在大约30分钟之内快速升高，处置池的内部温度(下文称作内部温度)达到65℃。在60分钟之内，它达到有机废物的自然分解温度，最终内部温度达到约100℃。
据推测，这是因为处置池内部产生的发酵热由于覆盖处置池10的隔热材料11而没有外漏。由于处置池10中的发酵热没有外漏，内部温度比常规的(参照图6)更加快速地上升，最高温度达到100℃。这样，由于内部温度快速上升和最高温度的升高，以前需要两小时的发酵现在可以在一小时内完成，大约是原先时间的一半。
下面，参照附图详细描述本发明第二优选实施例。对于未被解释的内容和工艺，与第一优选实施例的相同。
图3是现有的优选实施例中有机废物发酵处置装置的总体透视图。
在该优选的实施例中，处置池10的外表面也覆盖有隔热材料11，与第一优选实施例一样，但是它不同于第一优选实施例之处在于该优选实施例在处置池10和覆盖处置池10的隔热材料11之间具有空腔18。在绝热器11的倒锥形绝热器11c的底部，设置有通向空腔18的灌注管11f；在隔热圆筒11b的上部，设置有通向空腔18的释放管11g。
顺便提及，公知的是，如果温度高于65℃，则处置池10中的发酵进行得很好。
从示出第一优选实施例的时间和内部温度之间关系的图表(图2)可见，当处置池10覆盖有绝热材料11时，内部温度在30分钟内将高于65℃。因而，此时，在处置池10中，产生了多于发酵所需的热量(在本说明书中，多于发酵所需的热量称作剩余热)。
在这种形式的优选实施例中，提供了所述空腔18、灌注管11f、释放管11g。气体或液体通过灌注管11f注入空腔18，所述注入的气体或液体吸收处置池10中的剩余热。当吸收剩余热的气体或液体通过释放管11g释放到外部时，剩余热得以有效利用。例如，剩余热可用于加热系统、热通风、温水供给等，而这又提高了循环效率。
这样，借助空腔18、灌注管11f、释放管11g和通过灌注管11f注入的气体或液体，处置池10内部产生的剩余热可被吸收，可以实现让处置池10中的剩余热传送至外部的热交换系统。
为了释放剩余热，同时维持处置池10中所需热量，注入空腔18中的气体或液体量可调节至适量。
接着，将参照附图详细描述本发明的第三优选实施例。对于未解释的内容和工艺，和第一优选实施例的一样。
图4是现有优选实施例的有机废物发酵处置装置的总体透视图。
该优选实施例中的绝热盘11a的直径大于位于其下的绝热圆筒11b的直径。在绝热圆筒11b的顶部区域，提供有等效于所述绝热盘11a的周边的延伸边缘19。此外，在绝热盘11a和延伸边缘19之间，插有附图中未示出的衬垫(packing)。
作为附加地，四个夹钳20设置在绝热盘11a和延伸边缘19上。这些夹钳20将绝热盘11a的周边和所述延伸边缘19彼此紧紧地压靠在一起，使得处置池10彻底气密地密封。
当在处置池10中进行发酵，并且内部温度变得高于100C时，蒸气在处置池10中产生，但是由于处置池10内部由所述绝热盘11a、延伸边缘19a、衬垫和轧钳20形成气密封，所以处置池内部温度和压力持续较高。换句话说，绝热盘11a、延伸边缘19a、衬垫和轧钳20形成气密封系统，它可以抵抗有机废物产生的蒸气的压力并且保持处置池内部的高温和高压。
在现有的优选实施例中，没有释放管设置在绝热盘11a上，而是设置有压力调节阀21来调节压力。该压力调节阀21和用在普通压力炊具中的压力调节阀具有相同结构，它可以调节处置池10的内部温度。
在该处置池10中，在与对第一优选实施例测量的相同条件下测量的内部温度示于图5中。
该图表示出了处置池内的温度在进行测量之后在大约30分钟之内快速升高，内部温度达到65℃。在90分钟之内，内部温度升高超过100℃。据推测，这是由于提供所述气密封系统，处置池内部维持高温和高压。由于处置池10内部的压力升高，内部温度比常规(参照图6)快速升高，并且最高温度达到120℃。根据微生物学会的“刺激适温细菌可以生长的暂时确定的温度大约为110℃”，所获得的温度在所提及的110℃以上。此外，除了充分灭菌和除臭，该装置还具有新型发酵和分解装置或者刺激适温细菌生长装置的功能。
在此，本发明并不局限于所述优选实施例，而是可以在其技术思想之内体现为多种不同的形式，这些不同的形式在下文解释。
处置池的形式不局限于附图所示的那些，但是可以体现为多种处置池。例如，它不仅可以应用于具有倒圆锥形状的处置池的有机废物发酵处置装置，而且可以应用于圆筒状处置池或者水平放置的处置池。
此外，不必使隔热材料设置在处置池的外表面，而是只要热量不会外漏，也可以将绝热材料设置在内部。
此外，热交换系统不限于第二优选实施例所示的；例如，热交换室可以设置在处置池内部。此外，显而易见的是气密封系统不限于使用夹钳和衬垫，而是可以通过其他装置实现。
此外，所述第三实施例可以与第二实施例结合。换句话说，实施例中既可以具有气密封系统又具有热交换系统。
工业应用性如上所述，采用本发明的有机废物发酵处置装置，由于有机废物的发酵产生的发酵热因绝热材料的覆盖而不会外漏，可以在处置池内部维持高温，因而发酵(效率)提高，而且分解所需的时间可以缩短。此外，由于发酵产生的发酵热得到利用，所以能量效率提高，不必提供附加的加热装置。此外，通过提供位于处置池和隔热材料之间的空腔、将气体或液体注入空腔的灌注管和将吸收有剩余热的气体或液体释放到外部的释放管，建立了剩余热可以传递至处置池外部的热交换方法，使得剩余热可以在外部使用，继而促进了有效的循环过程。
此外，采用气密封系统，其中相对于有机废物发酵产生的蒸气压力，高温高压维持于处置池内部中，不仅发酵效率大大提高和分解时间缩短，而且灭菌和除臭效果显著。
此外，采用可以调节处置池内部压力的压力调节方法，更加容易调节发酵过程中的压力。
此外，采用可以调节处置池内部压力的压力调节方法，可以在宽的范围内调节温度，从而不仅有机废物可以分解，而且在发酵过程中在一定温度范围内生长的微生物的孵卵也可以分解。
权利要求
1.一种有机废物发酵处置装置，其在处置池中包含播种有发酵微生物的发酵促进添加剂和有机废物，并且通过所述发酵微生物发酵和分解所述有机废物，其特征在于为了防止有机废物发酵所产生的发酵热外漏，所述有机废物发酵处置装置覆盖有绝热材料。
2.如权利要求1所述的有机废物发酵处置装置，其特征在于提供有热交换系统，它吸收所述处置池中已经产生的剩余热并将所述剩余热传递至处置池外部。
3.如权利要求2所述的有机废物发酵处置装置，其特征在于为了实现所述热交换系统，设置了所述处置池和绝热材料之间的空腔、将气体或液体灌注入所述空腔中的灌注管、以及将吸收了剩余热的气体或液体释放到外部的释放管。
4.如权利要求1至3任一项所述的有机废物发酵处置装置，其特征在于气密封系统，其抵抗所述有机废物发酵产生的蒸气压力并维持所述处置池内部的高温和高压。
5.如权利要求4所述的有机废物发酵处置装置，其特征在于设置有调节所述处置池内部压力的压力调节系统。
全文摘要
本发明公开了一种有机废物发酵处置装置，其能够发酵处置有机废物，如剩饭和厨余垃圾，在短时间内将它们有效地转化成复合物。有机废物发酵处置装置的处置池(10)中存储有其中播种有发酵微生物的发酵促进剂和有机废物，并且利用发酵微生物将有机废物发酵分解，特征在于，绝热器(11)覆盖了容器，以防止有机废物发酵产生的发酵热外漏。该装置的特征还在于，包括热交换装置(11f，11g，18)，它能够吸收处置池(10)中产生的剩余热并将其传送至处置池(10)外部；以及密封装置(11a，19，20)，用于抵抗由有机废物的发酵而产生的蒸气压力而将处置池(10)维持高温高压条件下。
文档编号B01F15/06GK1487860SQ01822385
公开日2004年4月7日 申请日期2001年1月31日 优先权日2001年1月31日
发明者上田裕一, 上田裕美, 美 申请人:日本生活中心有限会社, 上田裕一