CN202021003U - 一种用于餐厨垃圾转化有机肥的废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于餐厨垃圾转化有机肥的废气处理装置，包括：水箱(13)，其中盛有水；超声波换能装置(6)，设置在水箱内，产生作用于水的超声波；曝气管(14)，安置在水箱内，通过进气口与废气源，其中，超声波换能装置(6)呈圆柱形，产生沿圆柱面径向向外发射的超声波。本实用新型结构简单、紧凑，合理，通过发射能耗低且换能效率高的超声波而产生大量氧化能力极强-OH离子，迅速降解水中溶解的有机物。

Description

一种用于餐厨垃圾转化有机肥的废气处理装置

技术领域

本发明涉及一种废气处理装置，特别涉及一种处理厨余垃圾时产生的废气的处理装置。

背景技术

餐厨垃圾和居民生活是密切相关的，我们每天都要吃饭，吃饭就会丢弃或多或少的废物，这些废物就是餐厨垃圾，又称泔水。随着工业的飞速发展，世界人口的增加，餐厨垃圾对人类的危害以及对环境的污染越来越引起人们的注重。

我国是世界上人口最多的国家，13亿人每天产生餐厨垃圾高达13万吨之多，据统计，目前我国有酒店、餐馆近350万家，每天产生的餐厨垃圾数量十分惊人。据2004年《北京市生活垃圾治理白皮书》中指出，北京″日产餐厨垃圾约1050吨″。白皮书还预测，到2008年，北京市日产餐厨垃圾将达到1200吨左右。我国的另一大城市上海，日产餐厨垃圾也接近1000吨。这也从另外一个侧面反映了我国在餐桌上的浪费十分惊人。餐厨垃圾已经成为了可以影响我们健康和周围环境安全的重要因素，采取有效的方式管理和控制餐厨垃圾的产生，合理安全处置餐厨垃圾，刻不容缓。一方面，由于餐厨垃圾含水率高，普遍存在收集和运输困难的问题，如果与普通的生活垃圾混在一起，也提高了普通垃圾的含水率，降低了热值，对于垃圾焚烧技术的应用就产生了一定的困难；另一方面，餐厨垃圾中的有机物含量高，微生物、细菌大量繁殖，在高温条件下很容易腐烂变质、产生臭味，尤其在暂储阶段和回收运输阶段容易发酵变质，散发不良气味，污染环境；此外，餐厨垃圾所带来的“垃圾猪”和“地沟油”对人类的健康影响越来越重。

目前，处理餐厨有机垃圾的常用方法有“埋法”、“烧法”和“集中处理生产饲料化肥法”以及“微生物消灭法”，但是，这些方法处理有机物餐厨垃圾均有不足之处。

其中，“埋法”的过程是：收集，运输，填埋，其缺点是在收集和运输的过程中污染家居环境，滋生蚊虫苍蝇现象，被填埋之后还容易渗透进而污染地下水，同时占用大量的土地和产生二次污染的问题。

“烧法”是先用焚烧炉焚烧垃圾，再用填埋法处理其所产生的残渣，其的缺点是焚烧时，由于不完全燃烧会产生有害气体——二氧(杂)芑(Dioxin)，而且填埋焚烧残渣会产生二次污染——土壤污染，特别是，焚烧含有很多水分的餐厨垃圾需要助燃装置，使焚烧炉设备非常庞大，维持费用非常昂贵。

“集中处理生产饲料化肥法”是加热、搅拌混合并利用微生物发酵的堆肥方式，其缺点是，产生的堆肥，由于其成熟度、质量和成分比率等原因，不能立即用于农田的施肥；此外，由于处理所需时间很长，而且收集、搬运、放置以及堆肥、储存的维持费用高，恶臭、腐败等卫生方面的问题也没有得到很好的解决。目前，该方法处理每批餐厨垃圾的时间较长，通常为2-3个月，设备的运营成本高。

例如，CN101058098公开了一种泔水垃圾干式回收方法，该方法采用干、湿分离装置，利用餐厨垃圾自身的重量实现餐厨垃圾的部分分离；通过离心式脱水装置实现中度脱水；收集实现干式存放；打包运输。该方法虽然脱去了餐厨垃圾中的水分，可以以降低终端处理的压力和避免二次污染的产生，但是仍需要运送到垃圾处理厂焚烧或环保肥料厂进行处理以获得有机肥料而进行回收利用。

又如，CN101199969A中公开了一种厨余垃圾处理机，该设备是利用微生物发酵分解厨余有机垃圾，厨余垃圾可以沿着前后方向交叉移动而与微生物混合并进行粉碎处理，以提高微生物的活化程度。

这些厨余垃圾在处理过程中，如餐厨垃圾转化有机肥过程中，有机物的氧化、降解会产生碳氢化合物、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NO_X)、氨气等气体，如果不对这些气体进行处理，则不但散发难闻的异味，而且还会给周围环境带来污染，影响人们的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对处理有机垃圾时如餐厨垃圾转化有机肥过程中产生的废气进行处理的废气处理装置。

为实现本发明目的，本发明提供一种废气处理装置，包括水箱，其中盛有水；超声波换能装置，设置在水箱内，产生作用于水的超声波；曝气管，与废气源的排气口相连，安置在水箱内。

此外，废气处理装置还包括气体混合器，安置在废气源与水箱之间，其进口与废气源的排气口相通，其出口与曝气管相连，臭氧发生器连接气体混合器，用于向气体混合器中供应臭氧。

其中，超声波换能装置包括外套，呈筒形；沿外套纵向交替叠置的金属导电片和压电振子，封装在外套内。

其中，交替叠置的导电片和压电振子的两侧分别设有与脉冲高压电源连接的一根导电线。

此外，超声波换能装置还包括：位于外套和压电陶瓷片之间的内套，呈筒形，其外表面与外套的内表面形状一致，其内表面与导电片和压电陶瓷片的外表面一致，以便使外套与内套之间以及内套与交替叠置的导电片和压电陶瓷片之间形成紧密接触。

特别是，内套由至少两个分套组合而成，在分套之间的间隙内安置导电线。

每个导电片两侧中的一侧与两根导电线中的一根接触，其另一侧与两根导电线中的另一根相互隔离。相邻的导电片交替连接两侧的两根导电线，即每个压电陶瓷片由其上下相邻的两个导电片形成电极，若其上方的导电片第一侧与一根导电线隔离而第二侧与另一根导电线接通，则其下方的导电片相应的第一侧与一根导电线接通，而其相应的第二侧与另一根导电线隔离。

换句话说，对于相邻的两个导电片，其中一个导电片的一侧与一导电线接触，其另一侧与另一根导电线隔离，而其中另一个导电片的相应一侧与另一导电线接触，所述另一个导电片的相应另一侧与所述一导电线接触。

本发明具有以下优点：

本发明用于泔水处理的废气处理装置结构简单、紧凑，合理，通过安置在水箱中部的圆柱形超声波换能装置，产生直接作用于水中臭氧和双氧水的超声波，快速产生大量氧化能力极强-OH离子，能够快速而高效地降解水中溶解的废气因而能够有效降解有机物氧化反应产生的废气。

附图说明

图1为本发明用于废气处理装置一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明中超声波换能装置的结构示意图；

图3为沿图2中A-A线的剖视图；

图4为超声波换能装置的部分分解视图；

图5为超声波换能装置的透视图。

附图标记说明：1、气体混合器；1a、进气口；2、臭氧发生器；3、水箱；13a、排气管；4、曝气管；5、水处理装置；5a、出气口；5b、进水口；5c、排水口；6、超声波换能装置；7、挡水板；8、过滤器；8a、活性炭过滤层；8b、高分子筛；9、脉冲高压电源；10、排气泵；11、H₂O₂投放器；12、外套；13、内套；13a、13b、分套；14a、14b第一、第二导电线；15、导电片；15a、绝缘片；16、压电陶瓷片；17、脉冲高压电源。

下面参照附图对本发明作详细说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明的废气处理装置包括：气体混合器1，其具有进气口1a，臭氧发生器2与气体混合器1相通，用于向气体混合器1中输送臭氧(O₃)；处理水箱3，其中盛有水，处理水箱3的底部安置有与气体混合器的出口连接的曝气管14，曝气管14具有细微的通孔，经曝气管14向水中释放混合气体细微气泡。

处理水箱3中曝气管14的上方安置圆柱型超声波换能装置6，超声波换能装置6的上部设有挡水板7，挡水板7与处理水箱3的顶部之间形成排气空间，该排气空间与处理水箱3上部的出气口5a相通，出气口5a连接过滤器8和排气泵10以便过滤并排出处理后的气体。过滤器8中依次设有活性炭过滤层8a和高分子筛8b，用于吸收粉尘和CO₂等不溶于水的气体，以便保护排气泵10，排气泵10为真空泵。处理水箱3的中部设置进水口5b，底部设有排水口5c。

其中，超声波换能装置6与脉冲高压电源17连接，超声波换能装置6垂直安放于处理水箱3的中部。

水箱3的外部还设有与水箱3内部相连的双氧水(H₂O₂)投放器11，用于向水箱内供给一定量的H₂O₂。

如图2所示，本发明中的超声波换能装置包括圆筒形外套31、安置在圆筒形外套内的内套13、由上至下交替叠置在内套13中的金属导电片15和压电陶瓷片16，上下两端由封盖封闭。

内套13的外表面与外套31的内表面形状一致，内套的内表面与导电片15和压电陶瓷片16的外表面一致，以便使外套31的内圆柱面与内套13的外圆柱面之间形成紧密接触，内套的内圆柱面与交替叠置的导电片15和压电陶瓷片16的外圆柱面之间形成紧密接触。

交替叠置的导电片15和压电陶瓷片16的两侧分别设有与脉冲高压电源17连接的导电线14a、14b。每个导电片15的一侧与其中一根导电线相接触，其另一侧与另一根导电线之间设置绝缘片15a而相互隔离。如图2所示，每个压电陶瓷片16由其上下相邻的两个导电片15形成电极，若其上方的导电片15右侧(第一侧)与右(第一)导电线14a隔离而左侧(第二侧)与左(第二)导电线14b接通，则其下方的导电片15右侧(第一侧)与右(第一)导电线14a接通，而其左侧(第二侧)与左(第二)导电线14b隔离，即，相邻的导电片15交替连接两侧的两根导电线14a、14b。

其中，外套12由镀铬的金属钛合金构成；为了便于组装，将内套13分为两个半圆筒形的分套13a、13b(也可分成两个以上的分套)，两分套13a、13b之间的间隙内安置两根导电线14a、14b(见图2所示)，即第一、第二导电线14a、14b分别接脉冲高压电源17。

下面参照图4、5说明超声波换能装置的组装过程。如图4所示，首先将导电片15和压电陶瓷片16交替叠置组装在分套13a内部；在叠置的导电片15和压电陶瓷片16上扣合另一分套13b，并在分套13a、13b之间形成的间隙内安置好第一、第二导电线14a、14b，如图5所示；接着将金属外套31加热，外套31受热后会膨胀，此时将由分套13a、13b组合成的呈筒形的内套13推入筒形外套31内，外套冷却后其内表面与内套的外表面之间形成紧密接触，此外，还可以在内套的外表面上涂有耦合剂，以便使内表面与内套的外表面之间接触良好。

超声波换能装置6可以垂直安放于盛有待处理废水的水箱3的中部，由脉冲高压电源17输出高电压(峰值2500V左右)施加在圆柱型超声波换能装置6上，圆柱型超声波装置中由上至下叠置的多个压电陶瓷片16就产生20～40KHz的沿整个圆柱面径向向外发射的水平方向超声波，作用于处理水箱3内的溶解有废气的水，借助超声波的空化效应诱导其中的O₃和双氧水产生大量的-OH自由基，-OH自由基与水中的有机物发生氧化反应，从而氧化废水中溶解的有机物，借助超声波的高温效应和空化效应同时作用于废水微细气泡，加速废水降解与氧化作用。

下面结合附图1说明本发明废气处理装置的工作原理及工作过程。

废气源即餐厨垃圾转化有机肥的过程中产生碳氢化合物、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、氮氧化物(NO_X)、氨气和水蒸汽等废气，废气通过进气口1a输送至气体混合容器1与臭氧发生器2产生的臭氧混合，降解一部分废气，形成含有部分臭氧的混合气体。

接着，由气体混合器1混合后形成的含有臭氧的混合气体经曝气管以细微气泡的形式释放到处理水箱3内的水中，在圆柱形超声波换能装置6产生的超声波的作用下，使溶于水中的混合气体得到进一步的降解。

其中，由脉冲高压电源17输出高电压(峰值2500V左右)施加在圆柱型超声波换能装置6上，圆柱型超声波装置能产生20～40KHz的超声波，借助超声波换能装置的高温效应和空化效应，作用于处理水箱3内的废水，诱导其中的O₃和双氧水产生大量的-OH自由基，从而氧化废水中溶解的有机物(包括氨)。

最后，水处理后的气体包括二氧化碳经处理水箱3顶部的排气口5a排出，在经过过滤器8过滤后由排气泵10排放到外部空间。

Claims (10)

1.一种废气处理装置，其特征在于包括：

水箱(3)，其中盛有水；

超声波换能装置(6)，设置在水箱内，产生作用于水的超声波；

曝气管(14)，安置在水箱内，通过进气口(1a)与废气源相连。

2.如权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于所述超声波换能装置(6)呈圆柱形，产生沿圆柱面径向向外发射的超声波。

3.如权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于：还包括气体混合器(1)，安置在废气源与水箱(13)之间，其具有与废气源相连的进气口(1a)，其出口与曝气管(4)相连，臭氧发生器(2)连接所述气体混合器(1)，用于向所述气体混合器中供应臭氧。

4.如权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于：所述水箱的上部设出气口(5a)，出气口下方设挡水板(7)，水箱中的液面低于挡水板。

5.如权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于还包括：双氧水投放器(11)，与水箱(3)相连，用于向水箱中供应双氧水。

6.如权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于还包括：过滤器(8)和与过滤器相连的排气泵(10)，过滤器中设有活性炭过滤层(8a)和高分子筛(8b)，其与水箱的出气口(5a)相连，用于对出气口排出的气体进行过滤。

7.如权利要求1或2所述的废水处理装置，其特征在于超声波换能装置包括：外套(12)，呈筒形；沿外套纵向交替叠置的导电片(15)和压电振子(16)，封装在外套(12)内。

8.如权利要求7所述的废水处理装置，其特征在于：所述交替叠置的导电片(15)和压电振子(16)的两侧分别设有与脉冲高压电源连接的一根导电线(14a、14b)。

9.如权利要求8所述的废水处理装置，其特征在于所述超声波换能装置还包括：位于外套与所述导电片和压电陶瓷片之间的内套(13)，呈筒形，其外表面与外套的内表面形状一致，其内表面与所述沿外套纵向叠置的导电片(15)和压电振子(16)的外表面一致，以便使外套与内套之间以及内套与交替叠置的导电片(15)和压电振子(16)之间形成紧密接触，

10.如权利要求9所述的废水处理装置，其特征在于还包括：内套(13)由至少两个分套组合而成，在分套之间的间隙内安置所述导电线(14a、14b)，对于相邻的两个所述导电片，其中一个导电片的一侧与一导电线接触，其另一侧与另一根导电线隔离，而其中另一个导电片的相应一侧与所述另一导电线接触，所述另一个导电片的相应另一侧与所述一导电线接触。

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