[实用新型]一种多段式半连续有机垃圾生物反应装置

说明书

技术领域

本发明属于生活垃圾处理领域，涉及一种多段式半连续有机垃圾生物反应装置，是将生物反应过程分阶段进行控制，通过微生物自身产热或结合热风辅助实现高含水率有机物料的水分高效脱除装置。

背景技术

随着我国社会和经济的持续发展以及人们生活水平的不断提高，城市生活垃圾逐年增加，高含水率、高有机质及成分复杂等特性成为其难处理的重要因素，各地区正在寻求一种非常经济、节能、环保的生活垃圾减量化、稳定化、资源化技术。

生物干化技术依靠自身微生物的好氧发酵活动产生热能，不需外加热源，通过人为控制的强制鼓风，提高干化效率，缩短干化周期。产物含水率较低，减量化明显，可通过焚烧、填埋等常用方法最终处置或后续制备垃圾衍生燃料(RDF)，因其经济环保等特性，该技术逐渐受到人们的关注。目前人们主要针对生物干化工艺优化，以及过程控制等方面展开研究。如中国专利200710038264.6公开了一种生活垃圾的生物干燥方法。该方法采用传统的槽式堆肥反应器，再覆盖捆扎草垫和保温复合卷材，在卷材下粘接于冷却管连接的开孔橡胶尾气收集管。在干化过程中的第2天和第4天除去覆盖物进行翻堆操作。尽管该方法运行成本低，但存在上部冷凝水回流重新润湿物料的问题，另外翻堆过程中存在臭气逸散的污染。如中国专利201110205682.6公开了一种低强度连续曝气快速生物干化方法。通过向脱水污泥(含水率约为80％)中添加一定量的辅料，使搅拌均匀后物料初始含水率在50％-75％，连续曝气的曝气强度为每吨脱水污泥0.5m³/h-5m³/h，在污泥生物干化反应器内快速干化处理，经过6-15天的生物干化处理，物料含水率降低到40％以下。该方法存在辅料用量大，混合搅拌效果差、干化周期长得弊端。如中国专利201210185587.9公开了一种热风辅助的城市原生垃圾好氧生物干化方法与系统。利用热风所提供的氧气及所形成的高温环境，城市原生垃圾中的好氧微生物在高温生物调理剂的参与下将城市原生垃圾中的有机物分解为水分和其他无机物，并释放出热量，高温环境及热量使大部分水分受热蒸发为水蒸气并以湿热废气形式排出、另有部分水分形成垃圾渗滤液排出，达到城市原生垃圾好氧生物干化的目的。虽然该方法也存在反应过程波动较大，需要较频繁的参数调整，也存在过程中搅拌困难的问题。如中国专利201210038719.5公开了一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法。对进排风进行在线调节气体流量和频次，并对进风空气进行除湿加热，管道上设置监测仪表实时监测空气温、湿度，压力等参数；干化产生的臭气集中收集统一处理；通过PLC工控机上位组态界面设定和调整翻堆频率，加速物料的干化；定期采集不同层次、不同深度物料的温度、水分数据，定期监测渗滤液产生量及成分；采用自动控制和手动控制两种控制方式，通过上位组态控制和监控设备仪表的运行。该工艺控制系统较为复杂，而且反应器的空间利用率低。综上可见，目前的生物干化为代表的生物反应器多为一段式，物料在反应其中经过较长的微生物的迟滞驯化期、高温发酵期、后期的衰减期，各个周期交替进行，为优化个阶段需要较为频繁的条件控制调整，极易造成微生物活性的波动变化；另外过程中的物料搅拌多需要打开反应器的上盖进行搅拌，不仅造成热量的损失，而且导致臭气污染控制困难；反应器设计中也存在上部冷凝水回流润湿上部物料的问题。因此，开发一种适合生物反应阶段性特点、而且解决密封搅拌和反应器中冷凝水回流收集的问题，是当前工艺设计和反应器开发的关键。

发明内容

针对传统生物反应器存在的上述问题，本发明提供了一种多段式半连续有机垃圾生物反应装置，通过工艺方法的分段设计，可以对生物反应过程进行分段优化控制，提高反应效率，另外开发了一种反向双螺旋结构，有效解决反应器物料在封闭系统内的输送搅拌混合问题，同时外反应器的设计中也成功解决了反应器上部冷凝水回流的问题。

本发明的一种多段式半连续有机垃圾生物反应装置，包括三级以上的具有反向双螺旋沟槽、搅拌输送机构和冷凝集水结构的反应器，实现进料、出料以及物料混合一体；反应器各级之间采用螺旋推进输料装置连接，一级到二级的螺旋推进输料装置10和二级到三级的螺旋推进输料装置11；各级反应器和各个螺旋推进输料装置的外部均包覆保温材料，同时设有储料罐4、气体配给装置9、进气口7、出气口6、冷凝水排放口5和气液分离装置8等单元；储料罐4在一级反应器1前端，用于储存原料；气体配给装置9与各级反应器的进气口7连接，各级反应器的出气口6和冷凝水排放口5在各级反应器的上端，气液分离装置8在废气排路上。