專利名稱:一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備由帶攪拌功能的反應腔體、冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)、空氣加熱及帶有除臭功能的通風系統(tǒng)、水浴加熱及保溫系統(tǒng)和帶有遠程監(jiān)管的智能控制系統(tǒng)組成。反應腔體內(nèi)裝有溫度/濕度傳感器和氧濃度傳感器，用于監(jiān)測腔內(nèi)的溫度、濕度和氧濃度；水浴腔內(nèi)裝有加熱器和溫度傳感器，能及時對反應腔體供熱，水浴腔外為保溫隔熱夾層，用于腔體的保溫；空氣加熱及通風系統(tǒng)在處理過程中可確保反應腔內(nèi)的氧濃度；冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)可以及時地將反應腔內(nèi)的水汽導出；尾氣除臭系統(tǒng)可以防止氣體對環(huán)境的二次污染；設備由PLC智能控制系統(tǒng)控制運行。本實用新型設備結構簡單，運行能耗低，處理效果好。
【專利說明】一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于有機固體廢棄物處理與資源化技術的領域，特別適用于餐廚垃圾等有機垃圾的處理與處置。

【背景技術】
[0002]餐廚垃圾主要來源于餐飲服務業(yè)、家庭和企事業(yè)單位食堂等產(chǎn)生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。隨著我們國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程的逐漸加快，在全國范圍內(nèi)餐廚垃圾的產(chǎn)量大幅度上升，在國內(nèi)的大型，特大型城市中如北京，上海，深圳等，餐廚垃圾的日產(chǎn)量已達數(shù)千噸，全國餐廚垃圾的年產(chǎn)量達到千萬噸。隨著城鎮(zhèn)化進程的持續(xù)推進，食品安全與環(huán)境安全越來越受到重視，餐廚垃圾用作養(yǎng)殖原料的傳統(tǒng)出路正在萎縮。當前城市的餐廚垃圾的處理處置方式以垃圾填埋為主，餐廚垃圾進填埋場除了占用有限的庫容外，還會增加后續(xù)滲濾液處理系統(tǒng)的負荷，在收集、運輸和填埋處理過程中容易產(chǎn)生對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，會對衛(wèi)生安全造成隱患。如回收容器擺放地環(huán)境臟亂，孳生和招引蚊、蠅、鼠、蟑螂等害蟲，易傳染疾病，危害人民的身體健康；垃圾收集轉運站附近容易產(chǎn)生難聞氣味，引起人們感官上的反感；由于餐廚垃圾含水量較高的特性，在運輸?shù)倪^程中易發(fā)生餐廚垃圾外漏和傾灑，嚴重影響市容、市貌和交通；最主要的是城市餐飲企業(yè)的垃圾多被養(yǎng)殖戶收集，作為養(yǎng)殖飼料直接使用，垃圾未經(jīng)處理進入人類食物鏈，危及人民群眾的身體健康；而對于遠離都市的自然景區(qū)所配套的餐飲企業(yè)來說，因其運輸距離遠轉運周期長，其所產(chǎn)生的餐廚垃圾在景區(qū)收集暫存的時間比一般餐飲企業(yè)要長，對景區(qū)環(huán)境的潛在危害更大。餐廚垃圾是日常生活中產(chǎn)生的最為普遍的廢棄物，屬于生活垃圾，其主要成分包括淀粉類食物、植物纖維、動物蛋白和脂肪類等有機物，具有含水率高，油脂、鹽份含量高，易腐爛發(fā)臭，不利于普通垃圾車運輸?shù)忍攸c。對于旅游風景區(qū)等特殊區(qū)域所產(chǎn)生的餐廚垃圾在運輸轉移過程中非常容易對超高要求的環(huán)境質量產(chǎn)生危害。目前餐廚垃圾的處理技術主要包括填埋、焚燒、飼料化處理、厭氧發(fā)酵和好氧堆肥等，其中較有潛力的是厭氧發(fā)酵和好氧堆月巴，但這兩種方法處理周期較長，難以滿足餐廚垃圾日產(chǎn)日清的要求。因此，在此背景下提出了一種能將餐廚垃圾就地處理且具有連續(xù)處理能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于開發(fā)一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備。該設備具結構簡單、占地面小、易加工、智能化、運行費用低、管理方便的特點，適合于小型化、商品化和定型化。
[0004]本實用新型提出的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備由帶攪拌的反應腔體、冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)、空氣加熱及帶有除臭功能的通風系統(tǒng)、水浴加熱及保溫系統(tǒng)和帶有遠程監(jiān)管的智能控制系統(tǒng)組成，能夠實現(xiàn)連續(xù)投料處理、間歇出料且出料產(chǎn)品達到有機肥標準的效果。
[0005]所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的反應腔體內(nèi)安裝轉動軸，轉動軸上安裝有攪拌槳，通過減速機的帶動能夠實現(xiàn)對反應堆體進行翻堆復氧。
[0006]所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的水浴腔內(nèi)安裝有加熱器和溫度傳感器，通過加熱器的作用，使水浴的溫度維持在高溫段，當堆體沒有處在高溫發(fā)酵階段時水浴腔能對反應腔體進行恒溫供熱，維持堆體的發(fā)酵溫度；水浴腔體上還預留了外接熱水源的進出口用于外置熱水對水浴的循環(huán)補充；水浴腔外為保溫隔熱夾層，用于腔體的保溫，保溫隔熱層將反應腔體包裹在其中。
[0007]所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的空氣加熱及具有除臭功能通風系統(tǒng)在處理過程中可確保反應腔內(nèi)的氧濃度與空氣中的氧濃度相當，當堆體的微生物生命代謝活動非常旺盛時，單純翻堆的復氧速率可能跟不上微生物的耗氧速率，因此需要有風機對堆體進行強制通風，空氣加熱器能使進入反應腔體的空氣溫度與堆體的發(fā)酵溫度保持一致，補充因換氣而損失的熱量，能確保微生物的活性；尾氣除臭系統(tǒng)可以避免在強制通風和降解過程中所產(chǎn)生的惡臭氣體對環(huán)境的二次污染。
[0008]所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)可以及時地將反應腔內(nèi)的水汽導出，與反應腔體內(nèi)的濕度傳感器相結合，能確保反應腔體內(nèi)的濕度始終處于微生物最適的濕度值，確保每天投入的餐廚垃圾中所含的水分在24h內(nèi)排出，進而保證反應腔內(nèi)物料的含水率穩(wěn)定保持在20%-40%之間，使余下的有機物得以繼續(xù)發(fā)酵腐熟，從而確保微生物的高效降解速率。
[0009]所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的運行由PLC智能控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)由溫度/濕度傳感器、氧濃度傳感器、信號變送器、人機對話界面、遠程監(jiān)控服務器和PLC模塊組成:通過將預先編寫好的控制運行程序導入到PLC模塊時，控制系統(tǒng)便能對全套設備的各機電設備進行有效的管控，并能將各機電設備的運行狀態(tài)和發(fā)酵過程中的各類設備參數(shù)輸送到人機對話界面和遠程監(jiān)控服務器；將遠程監(jiān)控服務接入因特網(wǎng)后便可以通過手機、平板和電腦等終端設備實現(xiàn)對發(fā)酵設備的遠程實時監(jiān)管。
[0010]本實用新型提出的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的工作過程如下:
[0011]第一步:打開投料門，投入經(jīng)過瀝水的餐廚垃圾濕料，投料可根據(jù)需要隨時、實時投加；
[0012]第二步:關閉投料門，啟動智能控制系統(tǒng)的自動運行按鈕；
[0013]第三步:在運行過程中，根據(jù)餐廚垃圾的產(chǎn)生情況實時投加濕料，并可通過手機和電腦等終端隨時、實時訪問發(fā)酵設備，了解發(fā)酵設備的運行情況；
[0014]第四步:根據(jù)預設的運行周期或實際需要，適量清掏發(fā)酵產(chǎn)品用于綠化施肥。
[0015]本實用新型的優(yōu)點如下:
[0016]1、本實用新型設備能保證每天投入的餐廚垃圾中所含的水分在24h內(nèi)排出，保證反應腔內(nèi)物料的含水率穩(wěn)定保持在20%-40%之間，使余下的有機物得以繼續(xù)發(fā)酵腐熟。從而實現(xiàn)餐廚垃圾的連續(xù)處理；
[0017]3、本實用新型水浴加熱和保溫隔熱夾層的組合措施，能最大限度地保護微生物的發(fā)酵產(chǎn)熱，降低運行成本；
[0018]4、本實用新型創(chuàng)造性地使用了由濕度控制的冷凝水冷卻收集的方法，能始終確保反應腔體內(nèi)的濕度維持在其最適的濕度，從而確保高效的降解速率；
[0019]5、本實用新型創(chuàng)造性地引入了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的PLC智能監(jiān)控系統(tǒng)，除了能對設備實現(xiàn)無人智能自動運行外，還能利用手機、平板和電腦等終端服務器隨時訪問設備的服務器，掌握發(fā)酵設備在運轉過程中各機電設備的工作情況了發(fā)酵過程中的實時參數(shù)，實現(xiàn)了整套發(fā)酵設備和全發(fā)酵過程的數(shù)字化。

【附圖說明】

[0020]附圖1是本實用新型所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備俯視圖暨系統(tǒng)組裝示意圖。
[0021]附圖2是本實用新型所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的A-A剖視圖。
[0022]附圖3是本實用新型所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備的B-B剖視圖。
[0023]附圖標記:
[0024]1.減速機，2.轉軸，3.攪拌槳，4.保溫夾層，5.水浴受體，6.加熱棒安裝孔，7.水浴腔體補水孔，8.水浴腔體出水孔，9.進料口 /清掏口，10.進風口，11.出風口，12.冷卻水進水口，13.冷卻水出水口，14.冷凝水匯集出口，15.風機，16.空氣加熱器，17.尾氣除臭裝置，18.冷卻水水泵，19.冷卻水箱，20.熱水冷卻塔，21.冷卻水箱液位計，22.冷卻水箱溫度傳感器，23.熱水箱/熱水器，24.排污溝，25.反應腔體，26.空氣布氣管，27.空氣管固定支架，28.加熱器，29.冷卻水管，30.冷凝水收集管，31.水浴溫度傳感器，32.溫度/濕度傳感器，33.氧濃度傳感器，34.智能PLC控制系統(tǒng)，35.信號發(fā)射裝置，36.遠程服務器。

【具體實施方式】
[0025]第一步:發(fā)酵設備在現(xiàn)場安裝完畢后應先通水通電，將水浴腔體5和冷卻水箱19以及熱水箱/熱水器23充滿水，然后在智能控制系統(tǒng)34的人機對話界面上將自動運行的按鈕按下；
[0026]第二步:打開進料口 9，將瀝去水分的餐廚垃圾的濕料投入反應腔體25，投料完畢后關閉進料口 9，此步驟可根據(jù)實際需求每日重復進行，進料口可以開在頂部也可以開在側面；
[0027]第三步:在智能控制系統(tǒng)34的控制下，整套發(fā)酵設備系統(tǒng)開始對餐廚垃圾進行好氧發(fā)酵降解，所有機電設備按既定程序運轉，具體程序如下:
[0028](I)由減速機I帶動轉軸2進行旋轉，轉軸2上的攪拌槳3對餐廚垃圾堆體進行翻堆復氧；
[0029](2)反應腔體25內(nèi)安裝的溫度/濕度傳感器32將腔體內(nèi)的溫度和溫度實時傳送到PLC智能控制系統(tǒng)34，當反應腔體內(nèi)的溫度達不到設備設定的要求時，PLC智能控制系統(tǒng)34將自動啟用水浴5進行加熱，主要的加熱方式有兩種，一種是啟用水浴腔體內(nèi)的加熱器28，使水浴內(nèi)的水溫達到設備設定的要求，當水浴的水溫達到所設定的溫度時，水浴腔體內(nèi)的加熱器28便停止工作，另一種加熱方式是開啟熱水箱/熱水器23的補水閥門，使熱水箱/熱水器23的熱水通過水浴腔體補水口 7進入水浴腔體5，水浴腔體5內(nèi)富余的水將通過水浴出水口 8回到熱水箱/熱水器23進行加熱，如此循環(huán)往復直至水浴腔體內(nèi)的溫度傳感器31檢測到水溫達到設備設定的要求后停止；
[0030](3)反應腔體25內(nèi)安裝的氧濃度傳感器33要檢測到腔體內(nèi)的氧濃度低于空氣中的氧濃度時，PLC智能控制系統(tǒng)34將自動啟用空氣加熱通風系統(tǒng)，具體是啟用空氣加熱器16和風機(空氣泵)15，將經(jīng)過加熱的空氣通過設備上的進風口 10進入設備，并最終通過斜向下開孔的空氣布氣管26將熱空氣吹向餐廚垃圾的堆體表面，直至腔體內(nèi)的氧濃度傳感器33檢測到腔體內(nèi)的氧濃度回歸正常值時PLC控制系統(tǒng)再停止風機(空氣泵)15和空氣加熱器16，反應腔體內(nèi)25內(nèi)的氣體通過出風口 11進入尾氣除臭裝置17，最終排向環(huán)境或引到下水道檢查井；
[0031](4)隨著發(fā)酵反應的進行，反應腔體25內(nèi)的濕度將持續(xù)升高，當高到設備設定值時，反應腔體25內(nèi)的溫度/濕度傳感器32將信號傳送給PLC智能控制系統(tǒng)34，PLC智能控制系統(tǒng)34將啟用冷卻水泵18，冷卻水將通過冷卻水進水口 12進入腔體內(nèi)的冷卻水管29，在冷卻水管29內(nèi)與管外的熱蒸氣進行的換熱，使熱蒸汽冷凝后水珠并附著在冷卻水管29的外壁，當水珠長水滴后落入位于正下方冷凝水收集管30，并最終通過冷凝水出水口 14排入地溝24，而經(jīng)過換熱升溫后的冷卻水通過冷卻水出水口 13離開冷卻水管29，再通過冷卻水箱19上方的冷卻水塔20與環(huán)境換熱降溫后進入冷卻水箱19，如此循環(huán)往復直至反應腔體內(nèi)的濕度降低到設備設定值為止；
[0032](5)冷卻水系統(tǒng)在運行過程中，冷卻水箱內(nèi)的水溫會因為與反應腔體內(nèi)的熱蒸汽進行換熱而升溫，當冷卻水箱19內(nèi)的溫度傳感器22檢測到冷卻水箱內(nèi)的水溫升高到設備設定值時，PLC智能控制系統(tǒng)34將自動對冷卻水箱19補充常溫自來水，直至水箱內(nèi)的溫度降低到設備設定值為止；
[0033](6)當冷卻水箱19內(nèi)的液位計21檢測到水箱內(nèi)的液位低于水泵的工作液位時，如果冷卻水泵18正在工作，PLC智能控制系統(tǒng)34將自動關閉正在運行的冷卻水泵18，并同時對冷卻水箱19進行補水，直至冷卻水箱19內(nèi)的水位達到水泵的工作液位時，PLC智能控制系統(tǒng)34綜合其他參數(shù)后再根據(jù)設備設定要求對冷卻水泵18的啟停下達進一步的指令，如果冷卻水泵18沒有工作，PLC智能控制系統(tǒng)34將自動對冷卻水箱19補充常溫自來水，直至水箱的水位達到冷卻水泵18所要求的工作液位；
[0034](7)在發(fā)酵設備的運行過程中，PLC智能控制系統(tǒng)34將實時接收設備內(nèi)的各個傳感器所傳送的信號，并根據(jù)這些信號對發(fā)酵設備內(nèi)的各個機電設備進行調(diào)度管控，同時PLC智能控制系統(tǒng)34通過信號發(fā)射裝置35將各類信號和機電設備的停運信息實時傳送到遠程服務器36，有關人員便可借助手機、平板和電腦等終端設備隨時訪問遠程服務器，從而實時掌握發(fā)酵設備的實時運行情況，從而實現(xiàn)對發(fā)酵設備的數(shù)字化管理。
【權利要求】
1.一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備，其特征在于由帶攪拌的反應腔體、冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)、空氣加熱及帶有除臭功能的通風系統(tǒng)、水浴加熱及保溫系統(tǒng)和帶有遠程監(jiān)管的智能控制系統(tǒng)組成，其運轉模式為:餐廚垃圾進入反應腔體后，減速機帶動攪拌轉軸對堆體進行攪拌翻堆復氧；水浴腔內(nèi)安裝有適量的加熱器和溫度傳感器，通過水浴腔內(nèi)的加熱器的作用，使水浴的溫度維持在高溫段，當堆體沒有處在高溫發(fā)酵階段時水浴腔能對反應腔體進行恒溫供熱，維持堆體的高溫發(fā)酵反應，水浴腔外為保溫隔熱層，用于腔體的保溫，以減少堆體的熱量損失；空氣加熱及通風系統(tǒng)用于在堆體高溫發(fā)酵處理過程中為反應腔內(nèi)輸送高溫的空氣，既確保反應腔內(nèi)的氧濃度與空氣中的氧濃度相當，又補充了通風供氧過程的熱量損失，維持堆體的高溫發(fā)酵反應；冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)用于冷凝反應腔內(nèi)的高溫水蒸汽并將其導出反應腔體，確保每天投入的餐廚垃圾中所含的水分在24h內(nèi)排出，使堆體含水率維持在20%-40% ;尾氣除臭系統(tǒng)用于過濾通風系統(tǒng)所排出的尾氣，防止氣體對環(huán)境的二次污染；設備由PLC智能控制系統(tǒng)控制運行。2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備，其特征在于反應腔體內(nèi)安裝有溫度/濕度傳感器和氧濃度傳感器，用于監(jiān)測設備運行過程中的理化參數(shù)；水浴腔內(nèi)安裝有加熱器和溫度傳感器，根據(jù)反應腔體內(nèi)的實際溫度需求及時對反應腔體供熱；水浴腔外為保溫隔熱夾層，用于腔體的保溫；空氣加熱及通風系統(tǒng)在處理過程中向反應腔內(nèi)輸送高溫的空氣，確保反應腔內(nèi)足夠的氧濃度；冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)用于及時地將反應腔內(nèi)的水汽冷凝后導出；尾氣除臭系統(tǒng)用于防止腔體內(nèi)的惡臭氣體對環(huán)境的二次污染；設備由PLC智能控制系統(tǒng)控制運行。3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備，其特征在于發(fā)酵設備主體為帶攪拌功能的反應腔體，腔體的結構為臥式的圓柱形，圓柱的柱心位置安裝有攪拌轉軸，轉軸上安裝有左右相錯的攪拌槳，轉軸由安裝在腔體外側的減速機帶動。4.根據(jù)權利要求1所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備，其特征在于冷卻水循環(huán)與冷凝水收集系統(tǒng)安裝于反應腔體的正上方，從上向下分別為開有進料口 /出料清掏口的頂部、一排水平等間距安裝的冷卻水管和一排位于冷卻水管正下方的具有一定傾角的冷凝水收集管，其中: (I)冷卻水管可以采用鏡面不銹鋼圓管或方管材料，使用方管時應使其對角線垂直向下； (2 )冷卻水管的連續(xù)方式為串聯(lián)或并聯(lián)，冷卻水的來源為冷卻水箱或自來水，采用冷卻水箱時應配套帶有液位保護的水泵，并在冷卻水箱內(nèi)安裝溫度傳感器和冷卻水箱自動補水電磁/電動閥門，當冷卻水箱的水溫升高或水量不足時，自動補水電磁/電動閥門將開啟補水直至水箱的水溫達到系統(tǒng)預設值和安全水位時再自動關閉； (3)冷凝水收集管為向上凹的半管，管的中心線應與上方的冷卻水管的中心線一致，冷凝水收集半管的管徑不應小于冷卻水管，冷凝水收集管在反應腔體外合并到一主管，并將冷凝水排入市政污水管網(wǎng)或污水處理設施； (4)進料口設置在頂部或在側面。5.根據(jù)權利要求1所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備，其特征在于空氣加熱及帶有除臭功能的通風系統(tǒng)由空氣加熱器、風機、布氣管道和尾氣除臭裝置組成，空氣加熱器與風機聯(lián)動，同步啟動或停止，布氣管道固定安裝于反應腔體內(nèi)臨近減速機一側的內(nèi)壁，其安裝高度為略高于半圓柱內(nèi)的1/2半徑處，布氣管面向堆體一側開有斜向下的吹氣孔，用于向堆體表面強制吹熱氣，既可以確保反應過程中反應腔體內(nèi)具有足夠的氧氣供好氧微生物進行生命代謝活動，又能帶走反應腔體內(nèi)的部分蒸汽；在另一端的軸承面的略低于冷凝水收集管的位置設有出氣孔，并將該出氣孔直接引到下水道的檢查井，或連接到填充有顆粒活性炭的除臭裝置，用于尾氣的除臭處理。6.根據(jù)權利要求1所述的一種具有快速干燥能力的餐廚垃圾好氧發(fā)酵設備，其特征在于水浴加熱及保溫系統(tǒng)由水浴加熱腔體和保溫隔熱夾層組成，水浴的熱水來源有外供熱水和內(nèi)置加熱裝置兩種，水浴腔體內(nèi)安裝有液位計和溫度傳感器，當水浴腔體內(nèi)的液位不足時系統(tǒng)將自動對水浴補水，當水浴的水溫下降時，系統(tǒng)將自動補充熱水或開啟加熱裝置直至水溫達到系統(tǒng)的預設值；水浴腔外為保溫隔熱夾層，保溫隔熱夾層除包裹水浴腔外還包裹了反應腔體的上部空間，能對整個反應腔體和水浴起到良好的保溫作用，能提高供熱效率降低運行能耗。
【文檔編號】C05F9-04GK204298276SQ201420306966
【發(fā)明者】林向宇, 陳少華, 王曉君, 徐穎, 李春明 [申請人]中國科學院城市環(huán)境研究所