本發(fā)明屬于環(huán)境處理中的有機(jī)質(zhì)厭氧發(fā)酵處理領(lǐng)域，具體涉及一種糞便和食物垃圾處理裝置。

背景技術(shù)：

食物垃圾（廚余垃圾、餐廚垃圾）、糞便（養(yǎng)殖糞便、人糞便）等有機(jī)質(zhì)廢棄物是人類在生產(chǎn)生活過程中往往難以避免的污染物之一，處理不當(dāng)十分容易對(duì)人類的生活環(huán)境造成極大的污染或破壞。現(xiàn)階段處理有機(jī)質(zhì)廢棄物的方式主要有填埋、焚燒、裂解和厭氧發(fā)酵。其中，填埋處理最為便捷，成本也最低，但是會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和環(huán)境破壞，填埋后的有機(jī)質(zhì)廢棄物容易形成滲濾液或環(huán)境破壞性氣體等二次污染物，并且會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成長期、持續(xù)的影響，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。焚燒處理主要針對(duì)含水率較低的有機(jī)質(zhì)廢棄物，目前存在的主要問題有前期脫水困難、焚燒設(shè)備占地面積大，能耗和處理成本高，焚燒釋放的能源難以回收等問題，近期難以繼續(xù)發(fā)展。裂解是一種新型處理方式，能夠?qū)⒂袡C(jī)質(zhì)廢棄物中的大多數(shù)有機(jī)質(zhì)通過裂解反應(yīng)生成可被利用的能源物質(zhì)等有機(jī)質(zhì)，但是目前仍然存在許多難以解決的技術(shù)難題，如裂解過程中對(duì)溫度、壓力的要求較高，設(shè)備腐蝕折舊嚴(yán)重、裂解效率低，尚未發(fā)現(xiàn)裂解反應(yīng)的高效催化劑等問題。

填埋、焚燒、裂解等有機(jī)質(zhì)廢棄物處理方式均存在選址困難、能耗高、投資大等問題，大范圍的應(yīng)用推廣受到極大限制。相比以上所述的處理方式，有機(jī)質(zhì)廢棄物的厭氧發(fā)酵處理借助微生物發(fā)酵對(duì)有機(jī)質(zhì)廢棄物進(jìn)行分解處理，能耗較低，能夠在發(fā)酵反應(yīng)完成后回收發(fā)酵得到的清潔能源，最大程度地減小污染物體積，并且在發(fā)酵過程中能夠殺滅有機(jī)質(zhì)廢棄物中的病原體微生物和寄生蟲，在環(huán)境處理方面有極大的優(yōu)勢(shì)。

厭氧發(fā)酵主要是借助微生物的酶促反應(yīng)完成對(duì)有機(jī)質(zhì)廢棄物的分解，受到其反應(yīng)的特殊性限制，此處理方法對(duì)原料的要求非常高，只有最適合厭氧微生物繁殖和代謝的原料環(huán)境才能保證厭氧發(fā)酵的效率。

由于有機(jī)質(zhì)廢棄物往往來源廣泛且成分十分復(fù)雜，其中可能包含部分不利于發(fā)酵反應(yīng)和微生物代謝繁殖的成分及沒有反應(yīng)活性的無機(jī)成分，特便是在工業(yè)化大規(guī)模處理過程中，食物垃圾、養(yǎng)殖糞便是兩大重要的原料來源。這些有機(jī)垃圾在生活和生產(chǎn)過程中，容易混入許多砂石、紙塑等雜質(zhì)。砂石容易在厭氧反應(yīng)罐底部沉積、磨損管道、泵等；紙塑等漂浮物容易在厭氧反應(yīng)罐的液體表面富集，影響氣體排出、堵塞管道。因此在厭氧發(fā)酵反應(yīng)之前對(duì)原料除砂除雜尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中所述厭氧發(fā)酵在有機(jī)質(zhì)廢棄物處理領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)、前景及目前所面臨的主要問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種糞便和食物垃圾處理裝置，為了達(dá)到高效率發(fā)酵所需的標(biāo)準(zhǔn)和要求，本發(fā)明所述的裝置通過以下手段進(jìn)行厭氧發(fā)酵漿液的預(yù)處理。

本發(fā)明所公開的裝置由進(jìn)料系統(tǒng)、勻漿系統(tǒng)、漂浮物捕撈系統(tǒng)、除砂系統(tǒng)、出料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)共六個(gè)系統(tǒng)組成。本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)為勻漿罐和漿液緩沖罐，二者并列排布，利用本裝置可完成有機(jī)質(zhì)廢棄物厭氧發(fā)酵反應(yīng)的預(yù)處理。

針對(duì)厭氧發(fā)酵原料大多數(shù)為粘稠狀漿液或懸濁液，本發(fā)明的進(jìn)料系統(tǒng)為有軸螺旋或柱塞泵，具體內(nèi)容根據(jù)實(shí)際處理原料的性狀選擇。

本裝置的勻漿罐是上部為圓柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓錐體結(jié)構(gòu)，高度直徑比為2~3:1的不銹鋼制罐體容器，頂部設(shè)置有進(jìn)料口（23）的開口，與進(jìn)料裝置連接，預(yù)處理的原料由此進(jìn)入勻漿罐（2）處理。

勻漿罐（2）頂部與進(jìn)料口相鄰位置設(shè)置有進(jìn)水口（22），與供水管道相連，用于向勻漿罐中加入水以達(dá)到勻漿的目的。

勻漿罐（2）頂中部設(shè)置垂直向下深入的立式攪拌器1（3），攪拌器1（3）工作過程中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，用于將原料混合均勻并控制原料在攪拌過程中的流動(dòng)方向，將原料在勻漿罐中進(jìn)行初次分離后完成不同組分的一次分離。

立式攪拌器1（3）正下方，即勻漿罐（2）下部圓錐體結(jié)構(gòu)與上部連接部位安裝有沉砂板（4），距離立式攪拌器1（3）下緣約200 mm。通過立式攪拌器1（3）攪拌使原料混合充分混合均勻，在重力作用下砂石等高密度無機(jī)物沉降，沉降至沉砂板（4）上方的砂石由立式攪拌器1（3）的攪拌作用帶離沉砂板（4），勻漿罐（2）底部的砂石由沉砂板阻隔，避免立式攪拌器1（3）的攪拌作用影響其沉降效率。

漂浮物出口平臺(tái)（16）設(shè)置在勻漿罐（2）頂部，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由水的浮力作用將低密度漂浮物帶至勻漿罐（2）液面，由于立式攪拌器1（3）帶動(dòng)勻漿罐（2）內(nèi)部懸濁液旋轉(zhuǎn)將漂浮物送至漂浮物出口平臺(tái)（16），再由切向設(shè)置的漂浮物刮板機(jī)（17）捕獲。

漂浮物經(jīng)漂浮物刮板機(jī)（17）捕獲之后輸送至漂浮物捕撈器（14），再由水的重力作用經(jīng)過電動(dòng)閘閥2（13）送至導(dǎo)料箱（12），經(jīng)導(dǎo)料箱（12）中的旋轉(zhuǎn)格柵輸（11）收集完成對(duì)漂浮物的捕撈收集。

向上傾角20-30°的旋轉(zhuǎn)格柵（11）為無軸螺旋機(jī)，底部與導(dǎo)料箱（12）連接，漂浮物由漂浮物捕撈器（14）完成捕撈后依靠導(dǎo)料箱12（）中的旋轉(zhuǎn)格柵輸送至系統(tǒng)外。

所述導(dǎo)料箱（12）頂部與漂浮物捕撈器（14）連接，一側(cè)與勻漿罐（2）中部的漿液導(dǎo)流口（19）相連，一側(cè)與旋轉(zhuǎn)格柵輸（11）相連。

原料在勻漿罐（2）中進(jìn)行初次分離后，漂浮物由漂浮物捕撈收集系統(tǒng)完成漂浮物的捕撈收集，原料漿液經(jīng)過勻漿罐（2）中部的漿液導(dǎo)流口（19）導(dǎo)入導(dǎo)料箱（12）做進(jìn)一步處理，砂石經(jīng)過沉淀后由一級(jí)除砂螺旋（5）帶出勻漿罐（2）以保證勻漿罐（2）中的沉砂效率。

一級(jí)除砂螺（5）旋安裝在勻漿罐（2）側(cè)面，與水平面呈45°角，在一級(jí)除砂螺旋（5）中上部安裝由高壓水管和高壓噴頭組成的一級(jí)反沖洗裝置（20），砂石經(jīng)由一級(jí)除砂螺旋（5）輸送至勻漿罐（2）外后，一級(jí)反沖洗裝置（20）對(duì)除砂螺旋（5）中的砂石進(jìn)行沖洗，以保證砂石中的夾雜的少量有機(jī)質(zhì)漿液被沖洗至勻漿罐（2）。

有機(jī)質(zhì)漿液由勻漿罐（2）經(jīng)過導(dǎo)料箱（12）送至漿液緩沖罐（8）做進(jìn)一步沉降處理或加入藥劑調(diào)理至適合發(fā)酵的性狀。

本裝置的漿液緩沖罐（8）上部為圓柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓錐體結(jié)構(gòu)，頂部與導(dǎo)料箱（12）連接，底部連接二級(jí)除砂螺旋（6），中間安裝立式攪拌器2（7），立式攪拌器2（7）槳葉位置的罐體側(cè)面與渣漿泵（9）相連。

在漿液緩沖罐（8）中由立式攪拌器2（7）對(duì)有機(jī)質(zhì)漿液做進(jìn)一步攪拌和沉降處理以完成其中少量小體積砂石的沉降并由二級(jí)除砂螺旋（6）運(yùn)送至系統(tǒng)外，二級(jí)除砂螺旋（6）中上部設(shè)置有二級(jí)反沖洗裝置（21），其結(jié)構(gòu)和功能與一級(jí)反沖洗裝置（20）相似，特征在于，高壓噴頭水壓較小。

本裝置在運(yùn)行過程中由控制系統(tǒng)完成對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)的控制，控制系統(tǒng)的傳感器是勻漿罐（2）側(cè)面的浮球液位計(jì)1和漿液緩沖罐（8）側(cè)面的浮球液位計(jì)2，操作裝置是位于連接導(dǎo)料箱（12）與勻漿罐（2）的管道上的電動(dòng)閘閥1（18）和位于連接導(dǎo)料箱（12）與漂浮物捕撈器（14）的管道上的電動(dòng)閘閥2（13），信號(hào)處理裝置是外接在操作面板上的PLC。

本裝置利用勻漿罐和漿液緩沖罐中液位高度的壓力差推動(dòng)本裝置的運(yùn)行，所述控制系統(tǒng)主要用于勻漿罐和漿液緩沖罐液面高度的控制，以及閥門的開關(guān)。

完成原料的進(jìn)料后，通過進(jìn)水口提高勻漿罐的液面高度，同時(shí)由PCL控制關(guān)閉電動(dòng)閘閥1，開啟電動(dòng)閘閥2，完成勻漿操作和砂石沉降、漂浮物收集等步驟。漂浮物捕撈收集收集完成后，勻漿罐內(nèi)液面持續(xù)升高，根據(jù)浮球液位計(jì)的反饋信號(hào)打開電動(dòng)閘閥1并關(guān)閉電動(dòng)閘閥2，有機(jī)質(zhì)漿液經(jīng)過漿液導(dǎo)流口通過電動(dòng)閘閥1進(jìn)入導(dǎo)料箱，然后進(jìn)入漿液緩沖罐進(jìn)行調(diào)理，爾后由渣漿泵導(dǎo)出預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)酵處理。

當(dāng)勻漿罐中的液面在下降過程中接近漿液導(dǎo)流口時(shí)，傳感器將液面高度信息傳輸?shù)絇LC，此時(shí)關(guān)閉電動(dòng)閘閥1并開啟電動(dòng)閘閥2，繼續(xù)進(jìn)料并重復(fù)上述步驟完成漂浮物的收集。

本裝置通過以上循環(huán)工藝進(jìn)行連續(xù)的有機(jī)質(zhì)漿液厭氧發(fā)酵前期處理。

為了防止因傳感器或操作裝置出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的液面高度過高，本裝置在漂浮物捕撈罐器（14）上設(shè)置了漂浮物捕撈器溢流口（15），用于保證勻漿罐中的液面高度低于警戒高度并提示設(shè)備故障預(yù)警，在漿液緩沖罐（8）側(cè)面設(shè)有漿液緩沖溢流口（10），用于保持漿液緩沖罐中的液面低于漂浮物收集器高度，防止有機(jī)質(zhì)漿液從漂浮物收集器溢出。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的正視圖。

附圖2為本發(fā)明的俯視圖。

本發(fā)明的附圖標(biāo)注如下：（1）-外箱體；（2）-勻漿罐；（3）立式攪拌器1；（4）-沉砂板；（5）-一級(jí)除砂螺旋；（6）-二級(jí)除砂螺旋；（7）-立式攪拌器2；（8）-漿液緩沖罐；（9）-渣漿泵；（10）-漿液緩沖溢流口；（11）-旋轉(zhuǎn)格柵；（12）-導(dǎo)料箱；（13）-電動(dòng)閘2；（14）-漂浮物捕撈器；（15）-漂浮物捕撈器溢流口；（16）-漂浮物出口平臺(tái)；（17）-漂浮物刮板機(jī)；（18）-電動(dòng)閘閥1；（19）-漿液導(dǎo)流口；（20）-一級(jí)反沖洗裝置；（21）-二級(jí)反沖洗裝置；（22）-進(jìn)水口；（23）-進(jìn)料口；（24）-浮球液位計(jì)1；（25）-浮球液位計(jì)2

具體實(shí)施方式

以下根據(jù)發(fā)明內(nèi)容所述本發(fā)明所述的裝置做進(jìn)一步解釋說明。本發(fā)明主要由并列連裝的勻漿罐和漿液緩沖罐組成。其中勻漿罐總體高度約為4700 mm，上部圓柱體結(jié)構(gòu)的高度約為3200 mm，直徑約為2100 nm，勻漿罐距離地面高度約為500 mm。

勻漿罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)及尺寸如下所述：

勻漿罐頂部幾何中心裝有向下伸入的立式攪拌器，攪拌器伸入深度位于勻漿罐圓柱體結(jié)構(gòu)與圓錐體結(jié)構(gòu)交匯點(diǎn)，立式攪拌器下方200 mm處設(shè)置沉砂板，云勻漿罐底部連接一級(jí)除砂螺旋。

一級(jí)除砂螺旋安裝在勻漿罐側(cè)面，與水平面呈30°傾角，垂直高度約為勻漿罐高度的2/3。在一級(jí)除砂螺旋中上部設(shè)置有高壓管道和高壓噴頭組成的一級(jí)反沖洗裝置。

漂浮物出頭平臺(tái)安裝于勻漿罐頂部，共占據(jù)勻漿罐頂部1/4的面積。漂浮物出口平臺(tái)為長方體結(jié)構(gòu)，長和寬均為勻漿罐頂部直徑的1/2，高度約700 mm，內(nèi)設(shè)漂浮物刮板機(jī)。一側(cè)與勻漿罐相連，一側(cè)與漂浮物捕撈器相連。

漿液緩沖罐與勻漿罐底部尺寸相同，均為圓錐體結(jié)構(gòu)且兩個(gè)圓錐并列等高排列。漿液緩沖罐椎體上方的圓柱體結(jié)構(gòu)高度約700 mm，上部與漂浮物捕撈器底部相連，中上部嵌入導(dǎo)料箱。漿液緩沖罐圓錐體部位的尺寸和構(gòu)造與勻漿罐相似，中部設(shè)置有立式攪拌器2，底部設(shè)置有二級(jí)除砂螺旋，二級(jí)除砂螺旋中上部設(shè)置有二級(jí)反沖洗裝置，與一級(jí)反沖洗裝置的區(qū)別在于水壓較小。漿液緩沖罐下方設(shè)置有漿液出料口，與渣漿泵相連。

漂浮物捕撈器位于漿液緩沖罐與勻漿罐相鄰一側(cè)的上方，為倒立圓錐體結(jié)構(gòu)，其頂部直徑約為1200 mm，高度約為1800 mm，下部由管道與導(dǎo)料箱相連，管道上設(shè)置有電動(dòng)閘閥2。

導(dǎo)料箱右側(cè)安裝有漂浮物收集器，該裝置外部由不銹鋼材料包裹，內(nèi)部為無軸螺旋輸送機(jī)，整體為布氏漏斗結(jié)構(gòu)，左側(cè)的漏斗開口狀部位與導(dǎo)料箱完全連接。漂浮物收集器長度約為2700 mm，安裝傾角20°。

本裝置的勻漿罐高度與漿液緩沖罐及其上部導(dǎo)料箱和漂浮物收集器的總體高度一致，勻漿罐與漿液緩沖罐之間相隔400 mm，上部通過漂浮物出口平臺(tái)相連，中部由裝有電動(dòng)閘閥1的管道連接。

本實(shí)施案例是對(duì)本發(fā)明所公開的裝置的進(jìn)一步解釋說明，目的在于提供本發(fā)明所設(shè)計(jì)裝置的具體尺寸信息和本裝置的組建方法，并不對(duì)本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)做任何的限制，凡是涉及到本發(fā)明所述的設(shè)計(jì)理念及技術(shù)方法的內(nèi)容均應(yīng)在本發(fā)明專利中受到保護(hù)，具體保護(hù)內(nèi)容在本發(fā)明的權(quán)利要求書中。