CN104030749A - 一种小型固废生物转化器 - Google Patents

Abstract

本发明属于固体废物处理技术领域，特别涉及一种小型固废生物转化器。它是各种生活垃圾、植物不可食生物部分以及动物、人体排泄物等各种固体性废物的生物反应器，可实现固体废物资源化，提高资源利用率。该生物转化器主要针对家庭、食堂、实验室等小型面积环境下的固废收集处理。本好氧固废生物转化器由支撑架模块1、发酵罐模块2、控制模块3、降温排气模块4、动力模块5构成。通过支撑架模块1实现整个反应器的移动，节省劳动力；发酵罐模块2、降温排气模块4和动力模块5共同完成废物的生物好氧转化处理；控制模块3实现反应器的自动化，可控化，极大地节省人力、物力。整个反应器设计精巧、美观，实用性强，操作简便，节能减排。

Description

一种小型固废生物转化器

技术领域

本发明专利属于固体废物处理技术领域，特别涉及一种小型化的好氧固体废物生物转化器。它是各种生活垃圾、植物不可食生物部分以及动物、人体排泄物等各种固体性废物的生物反应器，可实现固体废物资源化，提高资源利用率。该生物转化器可应用于家庭、食堂、实验室等小型面积环境下的固废收集处理，同时也可以用于农场、工厂等大面积环境下的连续性固废处理。该发明设计精巧、美观，实用性强，操作简便，节能减排。

背景技术

环境污染问题已经成为目前国内乃至世界性难题，而造成环境污染的原因大部分都是人类对于各种废弃物的不合理处理。针对各种废弃物，除了进行简单的分类处理外，传统的物理、化学方法并不能从根本上解决对环境造成的压力，人们越来越倾向于采用生物方法来处理，例如堆肥，这种生物法既能保证废物的合理转化，循环利用，同时可以缓解环境污染问题，是一种一举多得的通用方法。但是普遍的堆肥的方式采用户外的方式，在大型农场或者工厂有专门的大型废物设备进行处理。而随着人口的不断增加，土地面积不断减少等，在户外堆肥俨然成了难题；并且我们知道，目前针对固废处理的设备都是很大型的，占地面积大，耗能大，只适合用于工厂等大型场所，而每个家庭、实验室等小型场所也是产生废弃物的主要来源，怎样将我们自己产生的废物解决掉呢？我们提出设计发明了一种小型的固废生物转化器，将它应用于家庭等小型场所。

目前，大型的废物处理设备无论是针对气体、水体还是固体的已经相当完善，一些文献中也提到过关于堆肥处理的小型简易装置，但是一般都是静态厌氧发酵，这样就会产生各种废气、效率低，对于好氧堆肥的反应器尤其是针对家庭等小场所的固体废物(包括人体排泄物)处理设备尚未见正式报道。同时针对农村这种实用性很大的群体，快速将各种废弃物(各种植物秸秆、动物排泄物以及生活垃圾)资源化，创造更大的价值是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种自动可控，操作简便，节能减排，同时设计精巧、美观的小型好氧固废生物转化器。

为了实现以上研究目的，设计发明了此种好氧固废生物转化器包括支撑架模块1、发酵罐模块2、控制模块3、降温排气模块4、动力模块5。由支撑架模块1支撑发酵罐模块2、控制模块3、降温排气模块4以及动力模块5，控制模块3在发酵罐模块2的左前方，降温排气模块4在其后方，动力模块5在其右下方，其特征是启动控制模块3使固体废物在发酵罐模块2中借助于动力模块5完成发酵，再通过降温排气模块4排出气体。其发酵罐从侧视图看，下方是半圆，上方是半椭圆，该椭圆的短轴长度等于此圆的直径，这样的设计有利于物料上方的空气流通，气体进行交换；桨叶和发酵罐上顶有一定的距离以避免堵塞出气口，使好氧发酵更充分。该发明特征在于占地小、可移动、条件可控、节能减排以及操作简便，功能齐全等优点，可应用于家庭，实验室等小型场合的固废处理，同时也可以用于大型农场和工厂等大规模的固废高效转化。

所述支撑架模块1选用不锈钢材质，根据承重大小选择不同型号的不锈钢，支撑架设计成稳定的普通四方体构型，分为两层，上面一层放置上述的控制模块3、降温排气模块4以及动力模块5；发酵罐模块2占据上、下两层；最下面采用滚轮6移动和固定。

所述发酵罐模块2是整个设计的关键，表面连接包括进料口7，出料口8，进气口9，出气口10、压力变送器11以及补水罐12。内部包括搅拌模块，由中心轴14，搅拌桨15以及毛刷16构成；发酵罐上方偏左嵌有湿度传感器13，左右对称，测试的是上方空气的湿度，通过上方空气湿度和物料实际发酵罐内物料含水率的关系来调节物料的含水率；下方嵌有两个温度传感器17，左右对称，用于直接测定物料的温度。其中进料口7和出料口8出于工效学原理的设计，并不是在发酵罐的正上和正下方，进料口7位于发酵罐的前上方，呈长方形，而且左侧被固定，上、下、右方均采用螺旋按钮固定以加强气密性，同时可安装玻璃窗供观察；出料口8位于发酵罐的左下方，位置和进料口7上下对称，开口大小以及密封性设计均与进料口7相同，无论是进料口还是出料口均采用密封圈密封。进气口9位于发酵罐前上方偏左，通过送风机的风速来调节风量大小；出气口10位于发酵罐的正上方，偏右，以避免进入发酵罐的空气直接从出气口10抽走，无法维持发酵罐内的负压。压力变送器11位于发酵罐的前上方，偏右，用于测试发酵罐内的压力情况，以实时作出调整。发酵罐正上方居中位置还连接补水罐12，在发酵罐内物料的含水率低于设定值时，自动开启阀门开始补水，补水时间根据情况来设定。发酵罐内部是搅拌模块，采用桨式搅拌设计，包括中心轴14、搅拌桨15以及毛刷16，其中中心轴14采用承重大的不锈钢体，实心，位于发酵罐的中心位置，所有的搅拌桨15均垂直于中心轴14，以便搅拌物料，在桨的末尾安装耐磨性材质的长5cm左右的毛刷16，目的是将粘在发酵罐壁上的物料清扫干净，这样也可以方便发酵结束后的清理工作。整个发酵罐的加热采用电加热，采用PTC热敏电阻进行加热控温，中间可填充保温棉，外层包裹不锈钢。

所述控制模块3，主要采用可编辑逻辑控制器(PLC)完成控制，包括位于中央位置的控制面板18；下方依次是打开按钮19、关闭按钮20以及急停按钮21，顺序可任意。控制面板18采用人机界面，控制元件包括空气断路器、接触器、按钮和中间继电器等控制电器。该模块的功能实现自动化，操作简便。

所述降温排气模块4，包括冷凝风机22，弯形管23、尾气处理槽24以及排风机25。其中气体经出气口10连接多个弯形管23，罐内气体通过出气口10进入弯形管23经冷凝风机22降温冷却排出，另外弯形管23还可以起到冷凝管的作用，降温后的冷凝水沿着弯形管倒流入发酵罐内。降温后的气体到达尾气处理槽24，它里面装有除臭膜26以及紫外灯27，除臭膜26包括一层HEPA(High efficiency particulate air Filter)高效过滤网以吸附异味和0.3微米以上的微小颗粒，还有一层是生物除臭膜可以吸附异味的大分子物质；紫外灯27安装在最顶端，接线可从上方引出，对过滤后的气体进行灭菌，杀死带出的微生物。降温、除臭、消毒后的气体经排风机25排出，进入环境中。

所述动力模块5，关键技术是传动系统。包括变频电机28、齿轮29、30，通过齿轮传动带动罐内搅拌系统的搅拌。其中齿轮30为主动轮以保证搅拌速率。同时从安全角度上考虑，需要安装保护罩31。

本发明的优点在于：

1.本发明中的各个模块之间是可以拆卸的，同时也可通过滚轮移动，极大节省了劳动量。

2.本发明中的冷凝水可直接返回反应器内部，无需排出，节省了空间。

3.本发明中的排气模块增加了处理功能，气体不再是简单的排出，而是需要通过除臭、消毒后排出。

4.本发明中的进、出料口的设计考虑到工效学原理，不会因为过高或者过低而影响进、出料，同时在进料口增加了玻璃窗，可通过玻璃窗观察反应器内部的物料状态。

5.本发明中的外形设计不是常规的圆柱体，而是兼容了圆柱和椭球的优点，这样相较于圆柱体，气体流通会更通畅，同时桨叶和上臂有一定的距离也可以避免物料堵塞出气口造成厌氧发酵。

6.本发明操作简便，基本实现了自动化，无论是温度、湿度还是氧气供给都可自行调节，节省了劳动力。

7.本发明应用广泛，尤其是绝大多数的农村，目前农田中的作物秸秆还是普遍采用焚烧处理，不但对环境造成污染，还不能实现废物的循环利用，如果将其应用于农户，将作物秸秆和人体、动物排泄物一起进行好氧堆肥，可快速实现废物的资源化，作为肥料返还农田。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明发酵罐的侧视图；

图3为本发明中进料口侧视图；

图4为本发明中出料口侧视图；

图5为本发明搅拌结构的局部正视图；

图6为本发明齿轮的侧视图；

图中：

1-支撑架模块 2-发酵罐模块 3-控制模块 4-降温排气模块

5-动力模块 6-滚轮 7-进料口 8-出料口

9-进气口 10-出气口 11-压力变送器 12-补水罐

13-湿度传感器 14-中心轴 15-搅拌桨 16-毛刷

17-温度传感器 18-控制面板 19-打开按钮 20-关闭按钮

21-急停按钮 22-冷凝风机 23-弯形管 24-尾气处理槽

25-排风机 26-除臭膜 27-紫外灯 28-变频电机

29-齿轮 30-齿轮 31-安全保护罩

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明小型好氧固废生物转化器，由支撑架模块1、发酵罐模块2、控制模块3、降温排气模块4、动力模块5组成，将各模块组织调试好。

首先调节控制模块3，在控制面板24上将各参数调至所需范围，本发明中可调参数有温度、湿度、进气口9、排风扇25的风速以及转速，同时在补水罐12内加水开启补水；

然后打开进料口9，将要进行处理的废弃物按照一定的处理方法放入反应器内，关闭进料口，此时开启打开按钮19，进入控制面板18上的控制界面，开启自动运行模式；

此时，反应器开始运行，电机28开始工作，通过齿轮29、30带动整个搅拌模块14、15、16开始搅拌，同时进气口9、出气口10开始有气体流动，降温风扇22、排风扇25、紫外灯27都开始工作，各温度传感器17、湿度传感器13开始感应以自行调节物料的温、湿度。

发酵过程中，气体通过弯形管23经降温风扇22冷却降温，冷凝水会沿着冷凝管(弯形管23)流入反应器内部，实现水分的循环。

待发酵结束后，打开出料口8，需要在运行搅拌模块14、15、16的情况下取出物料，按下关闭按钮26。

如遇紧急情况需要关闭反应器，可直接按下急停按钮27。

Claims (6)

1.一种小型固废生物转化器，由支撑架模块1支撑发酵罐模块2、控制模块3、降温排气模块4以及动力模块5，控制模块3在发酵罐模块2的左前方，降温排气模块4在其后方，动力模块5在其右下方，其特征在于启动控制模块3使固体废物在发酵罐模块2中借助于动力模块5完成发酵，再通过降温排气模块4排出气体。

2.如权利要求1所述一种小型固废生物转化器，其特征在于支撑架模块1，呈稳定的四方体构型，分为两层，上面放置控制模块3、降温排气模块4、动力模块5；上、下两层共同承重发酵罐模块2；最下面采用滚轮6移动和固定。

3.如权利要求1所述一种小型固废生物转化器，其特征在于发酵罐模块2，从侧视图看下方是半圆，上方是半椭圆，该椭圆的短轴长度等于此圆的直径，包括进料口7，出料口8，进气口9，出气口10、压力变送器11、补水罐12、中心轴14，搅拌桨15、毛刷16以及温度传感器17、湿度传感器13。出于工效学考虑，进料口7呈长方形，位于在发酵罐的前上方，左侧被固定，上、下、右方均采用螺旋按钮固定以加强气密性，同时安装玻璃窗供观察；出料口8被设计在发酵罐的左下方，位置和进料口7上下对称，开口大小以及密封性设计均与进料口7相同。进气口9位于发酵罐的前上方偏左；出气口10在发酵罐的正上方偏右；压力变送器11位于发酵罐的前上方，居中；在发酵罐正上方居中位置还连接补水罐12，当发酵罐内物料的含水率低于设定值时，自动开启阀门开始补水，补水时间根据情况来设定；中心轴14采用承重大的不锈钢体，实心，位于发酵罐的中心位置，所有的搅拌桨15均垂直于中心轴14，在桨的末尾安装耐磨性材质的长5cm左右的毛刷16；在发酵罐上方偏左嵌有湿度传感器13，左右对称，测试的是上方空气的湿度，通过上方空气湿度和物料实际发酵罐内物料含水率的关系来调节物料的含水率；下方嵌有两个温度传感器17，左右对称，可直接测定物料的温度。

4.如权利要求1所述一种小型固废生物转化器，其特征在于控制模块3，主要采用可编辑逻辑控制器(PLC)完成控制，包括位于中央位置的控制面板18；下方依次是打开按钮19、关闭按钮20以及急停按钮21，顺序可任意。

5.如权利要求1所述一种小型固废生物转化器，其特征在于降温排气模块4，气体经出气口10连接多个弯形管23，罐内气体通过出气口10进入弯形管23经冷凝风机22降温冷却排出，同时弯形管23还可以起到冷凝管的作用，降温后的冷凝水沿着弯形管倒流入发酵罐内；降温后的气体到达尾气处理槽24，它里面装有除臭膜26以及紫外灯27，除臭膜26包括一层HEPA(High efficiency particulate air Filter)高效过滤网以吸附异味和0.3微米以上的微小颗粒，还有一层是生物除臭膜可以吸附异味的大分子物质；紫外灯27安装在最顶端，接线可从上方引出，对过滤后的气体进行灭菌，杀死带出的微生物；降温、除臭、消毒后的气体经排风机25排出，进入环境中。

6.如权利要求1所述一种小型固废生物转化器，其特征在于动力模块5，变频电机28带动齿轮29、30传动使罐内搅拌桨搅拌，齿轮30为主动轮以保证搅拌速率；同时从安全角度上考虑，需要安装保护罩31。