一种快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置的制作方法

本发明属于垃圾处理，具体涉及一种快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置。

背景技术：

1、垃圾堆肥法是利用自然界的微生物新陈代谢作用，在适宜的碳氮比、含水率等条件下，微生物以固体废物中分子量大、能位高的有机物作为营养源，经过生化反应转化为分子量小、能位低的简单物质稳定下来，同时消除其环境污染，杀灭垃圾中的病菌，具有无害化和资源化特征，是处理有机垃圾最有效、最适宜的技术手段之一。好氧堆肥技术是指堆体在有氧条件下，通过好氧微生物(细菌、真菌、放线菌等)分泌胞外酶将有机固体废弃物分解转化为可溶性有机质，再参与微生物细胞的新陈代谢，最终把固体废弃物转化为稳定的腐殖质，成为有机肥料。有机肥料含有丰富的有机物和腐殖质，通过土壤中有益微生物的利用，能够改善土壤的微生态环境，丰富土壤的有机组分，从而促进了作物对肥料和土壤中营养元素的吸收。好氧堆肥是目前生活垃圾无害化和资源化的处理方法之一，不仅解决了城市的有机固体废弃物环境污染问题，而且提供了适用的腐殖土，从而维持了自然界的良性物质循环，相应的可减少绿地生态系统中土壤维护的成本，进一步减少垃圾转运、人工等费用，具有保护环境、投资少、运行费用低等优点。

2、大部分寒区高速公路服务区都尚未修建生活垃圾处理设施，目前寒区高速公路服务区生活垃圾从收集、转运到最终处理主要是由环卫工人用小型垃圾收集车等聚集到一起堆放，然后由配套的密封式垃圾收集车等将生活垃圾转运至附近区域内的地埋升降式压缩处理站进行垃圾压缩和排污处理，并进一步进行垃圾填埋、垃圾焚烧和专项垃圾处理等生活垃圾终端处理。其存在以下问题：(1)寒区高速公路服务区生活垃圾模式较为单一、运输费用较高和污染严重，加剧了管理运营成本；(2)受低温环境限制，垃圾堆肥工艺设备需具有一定的保温措施、缺乏合理的针对寒区服务区生活垃圾的处理设施；(3)缺少专业人员的管理维护，缺乏自动化管理程序。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有寒区小规模分散型生活垃圾处理不到位，垃圾好氧堆肥低温下分解效率低，脱水效果不佳，搅拌及通风供氧不均匀，堆肥产品质量差，装置自动化、连续化程度低的技术问题，而提供一种快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置。

2、本发明的快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置，包括卧式发酵仓1、鼓风机2、引风机3、气体换热装置4、预洗池5、生物滤池6和控制器7；

3、卧式发酵仓1由圆筒状壳体1-1、曝气搅拌系统1-2、冷凝液收集槽1-3、渗滤液收集槽1-4、螺旋输送器1-5、保温层1-6组成；

4、在圆筒状壳体1-1的前端上部设置漏斗型进料口1-7，在圆筒状壳体1-1的中段的上部设置排气口1-8；保温层1-6设置在圆筒状壳体1-1外表面；

5、曝气搅拌系统1-2由空心搅拌轴1-2-1、螺旋式桨叶1-2-2和三叶片式桨叶1-2-3、驱动电机1-2-4组成；空心搅拌轴1-2-1的两端通过连接轴承与圆筒状壳体1-1的两端连接；空心搅拌轴1-2-1的轴线与圆筒状壳体1的轴线平行且空心搅拌轴1-2-1的轴线在圆筒状壳体1的轴线正下方；空心搅拌轴1-2-1的表面错位开设曝气孔；整根空心搅拌轴1-2-1分为三段，沿物料运行方向长度比例为1:(3～4):(2～3)，两端段安装螺旋式桨叶1-2-2，中间段安装三叶片式桨叶1-2-3；驱动电机1-2-4设置在圆筒状壳体1-1的后端，并与空心搅拌轴1-2-1连接；

6、冷凝液收集槽1-3设置在圆筒状壳体1-1内，在圆筒状壳体1-1上部内壁两侧；与圆筒状壳体1-1后端面的冷凝液排出口1-9相连接；

7、渗滤液收集槽1-4设置在圆筒状壳体1-1外，在圆筒状壳体1-1下部的前侧；在渗滤液收集槽1-4内的圆筒状壳体1-1表面开设渗滤液下流孔1-10，渗滤液收集槽1-4的前端下侧设置渗滤液排液口1-4-1；渗滤液收集槽1-4为方槽；

8、螺旋输送器1-5设置在圆筒状壳体1-1外，在圆筒状壳体1-1下部的后侧；螺旋输送器1-5内的圆筒状壳体1-1的部分去除；螺旋输送器1-5的末端为出料口1-11；

9、鼓风机2经气体换热装置4与空心搅拌轴1-2-1相连接，鼓风机2还通过管路与空心搅拌轴1-2-1直接连接；

10、排气口1-8与引风机3连接；引风机3后的管路分成两支，一支与气体换热装置4、预洗池5、生物滤池6依次相连接；另一支直接与预洗池5、生物滤池6依次相连接；

11、控制器7与鼓风机2、引风机3、驱动电机1-2-4、气体换热装置4电路连接；控制器7远程调控鼓风机2和引风机3的风速与频率、驱动电机1-2-4的转速与频率、气体换热装置4的启停。

12、更优选地，圆筒状壳体1-1的中部设置取样口1-12，取样口1-12的数量为6个。

13、更优选地，所述的快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置还有支架8，所述卧式发酵仓1放置在支架8上。

14、更优选地，所述进料口1-7、出料口1-11、渗滤液排液口1-4-1、冷凝液排出口1-9、取样口1-12均设置密封盖。

15、更优选地，每个取样口1-12内均设置温度传感器及氧含量传感器。

16、更优选地，空心搅拌轴1-2-1的表面错位开设曝气孔，通风方向沿物料运行方向，中间段曝气孔的密度是两端段的4倍，曝气孔直径为5mm。

17、更优选地，空心搅拌轴1-2-1外缠绕2层滤网，以防止物料堵塞曝气孔。

18、更优选地，渗滤液排液口1-4-1与污水处理设施相连。

19、更优选地，冷凝液收集槽1-3为半开口圆弧槽；将圆筒状壳体1-1上部沿壳体内壁流下的冷凝液收集并排出。

20、更优选地，控制器7由计算机、plc控制模块和电路控制箱组成。

21、利用本发明的快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置进行垃圾好氧堆肥的方法，按以下步骤进行：

22、一、收集某高速服务区内的生活垃圾，将纸质类、金属类、塑料类垃圾经人工分选后回收，其余有机垃圾被粉碎研磨成粒度为30mm的细小颗粒；

23、二、启动阶段：将有机垃圾和秸秆颗粒按质量比为3:1混合，调节含水率至60％～65％、碳氮比至20:1～30:1，将混合物料从进料口1-7投入仓体内，每千克物料加入1～2g好氧堆肥发酵菌剂，随后关闭进料口1-7；开启电机1-2-4驱动搅拌轴1-2-1旋转，初始设置搅拌速率为40rpm、搅拌频率为5min/4h，鼓风机2曝气量为0.2m3/(min·m3堆体)、曝气频率为10min/30min；温度和氧含量传感器实时显示数值，控制器7自动调控搅拌速率和频率、曝气量和频率参数、气体换热装置的启停，控制升温区堆体温度为15～55℃、高温区堆体的温度为60～70℃、高温区堆体的氧含量数值为8％～20％；垃圾渗滤液经渗滤液排液口1-4-1排出；冷凝液经冷凝液排出口1-9回收并投加至生物滤池6处理；废气经排气口1-8排出，通入预洗池5和生物滤池6除臭，使废气得到净化；连续运行14天，完成一个好氧堆肥周期，实现装置的启动；

24、三、运行阶段：定期停止鼓风曝气并开启引风机3，将待处理的有机垃圾和部分回流腐熟物料从进料口1-7进入仓体内，打开螺旋输送器1-5将腐熟物料从出料口1-11排出；其中从卧式发酵仓内物料排出的腐熟物料的体积与投入卧式发酵仓内的待处理的有机垃圾和部分回流腐熟物料的体积之和相等；随后关闭进料口1-7和出料口1-11，曝气搅拌系统1-2正常运作；在升温区堆体温度为15～55℃、高温区堆体的温度为60～70℃、高温区堆体的氧含量数值为8％～20％的条件下运行；垃圾渗滤液经渗滤液排液口1-4-1排出；冷凝液经冷凝液排出口1-9回收并投加至生物滤池6处理；废气经排气口1-8排出，通入预洗池5和生物滤池6除臭，使废气得到净化，保证好氧堆肥的稳定运行。

25、本发明的快速脱水的高效率连续式垃圾好氧堆肥装置是一种卧式发酵设备，其工作原理是：垃圾物料经进料口1-7投入到卧式发酵仓1中，经内置的偏心空心搅拌轴1-2-1搅拌并输送，轴外分段开设不均匀曝气孔，实现精准通风曝气，螺旋式桨叶1-2-2和三叶片式桨叶1-2-3交替安装在空心搅拌轴上，螺旋式桨叶1-2-2输送搅拌物料并通过挤压加速脱水，三叶片式桨叶1-2-3对物料进行混合、切割促进发酵，物料从进料端向出料端移动，最终落入螺旋输送器1-5内排出，保证了物料停留时间。垃圾物料在卧式发酵仓1中发酵产生的气体通入由预洗池5与生物滤池6构成的除臭系统，以吸附降解挥发性有机物；环境温度较低时废气余热通过气体换热装置4回用以预热堆体；控制器7根据堆体温度及氧含量数据智能调控风机的风速及启停、驱动电机1-2-4的转速与频率、气体换热装置4的启停，加速堆肥进程。

26、本发明的有益效果是：

27、1、该卧式发酵装置一体化程度高，占地面积小，运行稳定。出料系统可保证物料拥有足够的停留时间，确保连续稳定输出腐熟肥料。定期将出料系统内降温阶段的物料投入进料口，可提供生活垃圾堆肥所需要的嗜温微生物菌群，改善堆体理化性质，促进有机物加速分解，减少臭气的产生。

28、2、曝气搅拌系统兼具输送搅拌物料、通气和脱水的三重功能，空心搅拌轴采取偏心设计，增强对底部物料的扰动作用，缩短桨叶直径，降低驱动电机能耗。好氧堆肥过程需要经历三个阶段，分别为升温阶段、高温阶段、降温与腐熟阶段，空心搅拌轴根据各阶段时长划分成长度比例为1:(3～4):(2～3)的三部分。螺旋式桨叶与三叶片式桨叶交替排布在轴上，螺旋式桨叶根据堆肥周期推进物料，并通过挤压实现升温阶段物料的脱水和降温与腐熟阶段产品的压缩，快速降低物料含水率，控制恶臭气体的产生，减小空气流通阻力，提高堆肥品质。三叶片式角形桨叶在克服较少阻力的情况下充分混合、切割物料，使高温阶段的物料松散，提高物料孔隙率，促进微生物、有机质与氧气的充分接触，防止局部过热及空气短流。空心搅拌轴各部分曝气孔密度不同，中间段曝气孔的密度是两端段的4倍，升温阶段微生物耗氧量较小，曝气孔密度较小，高温阶段微生物耗氧量大且需控制堆体温度，曝气孔密度较大，降温与腐熟阶段微生物耗氧量少，仅需维持含水率的稳定，曝气孔密度较小。通过改变曝气孔密度精准控制各阶段通风供氧强度，提高曝气效率，使推体内氧气分布更加均匀，促进空气流动及热交换，缩短好氧堆肥的周期。

29、3、堆体的含水率随好氧堆肥的进程逐渐下降，故仅在卧式发酵仓前两阶段底部设置渗滤液收集槽，定期收集渗滤液避免其对物料腐熟及搅拌过程产生阻碍作用。好氧堆肥高温阶段堆体温度较高，产生大量水蒸气，气体遇仓壁冷凝成液珠滑落至冷凝液收集槽，槽内液体可用来洗涤臭气或提高生物滤池中填料层的湿度。

30、4、当环境温度较低时新鲜物料无法正常升温，而装置内堆肥高温阶段产生的废气温度高，其余热回用可使鼓入堆体内的空气迅速升温以预热新鲜物料，满足好氧菌生长繁殖的条件，提高好氧堆肥效率，缩短升温阶段时间。

31、5、装置自动化程度高，曝气量、通风次数、间隔时间和搅拌轴转速应根据堆体内温度、氧浓度、水分等实时监测数据及时通过控制系统进行调整，当环境温度较低时自动开启气体换热装置，改善反应器内好氧堆肥的条件，提高堆肥的腐熟度。本装置腐熟阶段物料耗氧速率小于0.1％o2/min，产品种子发芽指数大于90％，堆肥质量良好。

32、本发明的垃圾好氧堆肥装置可用于高寒地区垃圾处理领域。