一種小型固廢生物轉化器的製造方法

2023-05-26 12:56:41

一種小型固廢生物轉化器的製造方法
【專利摘要】本實用新型專利屬於固體廢物處理【技術領域】，特別涉及一種小型固廢生物轉化器。它是各種生活垃圾、植物不可食生物部分以及動物、人體排洩物等各種固體性廢物的生物反應器，可實現固體廢物資源化，提高資源利用率。該生物轉化器主要針對家庭、食堂、實驗室等小型面積環境下的固廢收集處理。本好氧固廢生物轉化器由支撐架模塊1、發酵罐模塊2、控制模塊3、降溫排氣模塊4、動力模塊5構成。通過支撐架模塊1實現整個反應器的移動，節省勞動力；發酵罐模塊2、降溫排氣模塊4和動力模塊5共同完成廢物的生物好氧轉化處理；控制模塊3實現反應器的自動化，可控化，極大地節省人力、物力。整個反應器設計精巧、美觀，實用性強，操作簡便，節能減排。
【專利說明】一種小型固廢生物轉化器

【技術領域】
[0001]本實用新型專利屬於固體廢物處理【技術領域】，特別涉及一種小型化的好氧固體廢物生物轉化器。它是各種生活垃圾、植物不可食生物部分以及動物、人體排洩物等各種固體性廢物的生物反應器，可實現固體廢物資源化，提高資源利用率。該生物轉化器可應用於家庭、食堂、實驗室等小型面積環境下的固廢收集處理，同時也可以用於農場、工廠等大面積環境下的連續性固廢處理。該發明設計精巧、美觀，實用性強，操作簡便，節能減排。

【背景技術】
[0002]環境汙染問題已經成為目前國內乃至世界性難題，而造成環境汙染的原因大部分都是人類對於各種廢棄物的不合理處理。針對各種廢棄物，除了進行簡單的分類處理外，傳統的物理、化學方法並不能從根本上解決對環境造成的壓力，人們越來越傾向於採用生物方法來處理，例如堆肥，這種生物法既能保證廢物的合理轉化，循環利用，同時可以緩解環境汙染問題，是一種一舉多得的通用方法。但是普遍的堆肥的方式採用戶外的方式，在大型農場或者工廠有專門的大型廢物設備進行處理。而隨著人口的不斷增加，土地面積不斷減少等，在戶外堆肥儼然成了難題；並且我們知道，目前針對固廢處理的設備都是很大型的，佔地面積大，耗能大，只適合用於工廠等大型場所，而每個家庭、實驗室等小型場所也是產生廢棄物的主要來源，怎樣將我們自己產生的廢物解決掉呢？我們提出設計發明了一種小型的固廢生物轉化器，將它應用於家庭等小型場所。
[0003]目前，大型的廢物處理設備無論是針對氣體、水體還是固體的已經相當完善，一些文獻中也提到過關於堆肥處理的小型簡易裝置，但是一般都是靜態厭氧發酵，這樣就會產生各種廢氣、效率低，對於好氧堆肥的反應器尤其是針對家庭等小場所的固體廢物(包括人體排洩物)處理設備尚未見正式報導。同時針對農村這種實用性很大的群體，快速將各種廢棄物(各種植物秸杆、動物排洩物以及生活垃圾)資源化，創造更大的價值是亟待解決的問題。


【發明內容】

[0004]本實用新型專利的目的是提出一種自動可控，操作簡便，節能減排，同時設計精巧、美觀的小型好氧固廢生物轉化器。
[0005]為了實現以上研究目的，設計發明了此種好氧固廢生物轉化器包括支撐架模塊1、發酵罐模塊2、控制模塊3、降溫排氣模塊4、動力模塊5，其特徵在於支撐架模塊I用於支撐發酵罐模塊2、控制模塊3、降溫排氣模塊4以及動力模塊5，通過啟動控制模塊3使發酵罐模塊2中的固體廢物在動力模塊5的協助下完成發酵，同時發酵產生的氣體通過降溫排氣模塊4排出。該發明特徵在於佔地小、可移動、條件可控、節能減排以及操作簡便，功能齊全等優點，可應用於家庭，實驗室等小型場合的固廢處理，同時也可以用於大型農場和工廠等大規模的固廢高效轉化。
[0006]所述支撐架模塊I選用不鏽鋼材質，支撐架設計成穩定的四方體構型，分為兩層，控制模塊3、降溫排氣模塊4以及動力模塊5均固定在支撐架模塊I的上層；發酵罐模塊2佔據上、下兩層；支撐架模塊I的下面採用滾輪6移動和固定。
[0007]所述發酵罐模塊2是整個設計的關鍵，包括罐體32、進料口 7、出料口 8、進氣口 9、出氣口 10、壓力變送器11、補水罐12、中心軸14、攪拌槳15、毛刷16以及溫度傳感器17、溼度傳感器13。罐體32截面為蛋形結構，下方是半圓，上方是半橢圓，半橢圓的短軸與半圓的直徑長度相等，這樣的設計有利於物料上方的空氣流通，氣體進行交換；罐體一側連接進料口 7，進料口採用密封門密封，並且進料口與密封門四周均採用螺旋鈕固定以加強氣密性，同時密封門上安裝玻璃窗供觀察；出料口 8的位置和進料口 7上下對稱，開口大小以及密封型設計均與進料7相同。罐體32內部安裝有中心軸14、攪拌槳15以及毛刷16。中心軸14採用不鏽鋼材質，實心，位於罐體的中心位置(半圓和半橢圓的交界面上)，所有的攪拌槳均採用槳式攪拌，垂直於中心軸14，在攪拌槳15的末尾安裝耐磨性質的毛刷16，毛刷16和發酵罐罐體32內部的頂部有一定的距離以避免固體廢物堵塞出氣口，使好氧發酵更充分。在罐體32的正上方嵌有左右對稱的兩個溼度傳感器13，測試的是上方空氣的溼度，通過上方空氣溼度和物料實際發酵罐內物料含水率的關係來調節物料的含水率；在罐體正下方嵌有兩個溫度傳感器17，左右對稱，用於直接測定物料的溫度。罐體頂部連接有補水罐12和出氣口 10，一側連接進氣口 9和壓力變送器，進氣量可通過送風機的風速來調節風量大小，壓力變送器11用於測試發酵罐內的壓力情況，以實時作出調整。預處理後的固體廢物經過進料口 7進入罐體32內，空氣在壓力變送器11正常工作情況下通過進氣口 9進入，在攪拌槳15的攪拌以及毛刷16的清除作用下物料充分進行好氧發酵，發酵過程中位於下方的溫度傳感器17測試物料溫度，上方的溼度傳感器13測試上方空氣的溼度，當溼度低於設定值時，補水罐12會自動開啟閥門開始補水直至溼度合適，發酵產生的氣體經過出氣口10排出，發酵結束後物料通過出料口 8出料。整個發酵罐的加熱採用電加熱，採用PTC熱敏電阻進行加熱控溫，中間可填充保溫棉，罐體32外層包裹不鏽鋼。
[0008]所述控制模塊3包括可編輯邏輯控制器PLC 33、控制面板18、打開按鈕19、關閉按鈕20以及急停按鈕21，可編輯邏輯控制器PLC 33位於控制模塊的內部，而其餘都位於它的外部，且位置安排可任意。控制面板18採用人機界面，控制元件包括空氣斷路器、接觸器、按鈕和中間繼電器等控制電器。按下打開按鈕19後，控制面板18呈現參數設置界面即開始設置，由可編輯邏輯控制器PLC控制完成，試驗結束後按下關閉按鈕20關閉設備；緊急情況下按下急停按鈕21關閉設備。該模塊的功能實現自動化，操作簡便。
[0009]所述降溫排氣模塊4包括冷凝風機22、彎形管23、尾氣處理槽24以及排風機25。其中出氣口 10連接多個彎形管23，罐內氣體通過出氣口 10進入彎形管23經冷凝風機22降溫，同時彎形管23還可以起到冷凝管的作用，部分氣體經彎形管23降溫冷凝成的液體沿著彎形管倒流入發酵罐內，經冷凝風機22降溫後的氣體到達尾氣處理槽24，它裡面裝有除臭膜26以及紫外燈27,除臭膜26包括一層HEPA (High efficiency particulate airFilter)高效過濾網以吸附異味和0.3微米以上的微小顆粒，還有一層是生物除臭膜可以吸附異味的大分子物質；紫外燈27安裝在尾氣處理槽24的頂端，接線可從上方引出，對過濾後的氣體進行滅菌，殺死帶出的微生物。降溫、除臭、消毒後的氣體經排風機25排出，進入環境中。
[0010]所述動力模塊5，關鍵技術是傳動系統。動力模塊5包括變頻電機28、從動齒輪29、主動齒輪30。變頻電機28與主動齒輪30直接相連，主動齒輪30帶動從動齒輪29通過齒輪傳動完成罐內攪拌系統的攪拌。同時從安全角度上考慮，需要安裝保護罩31。
[0011]本實用新型專利的優點在於:
[0012]1.本實用新型中的各個模塊之間是可以拆卸的，同時也可通過滾輪移動，極大節省了勞動量。
[0013]2.本實用新型中的冷凝水可直接返回反應器內部，無需排出，節省了空間。
[0014]3.本實用新型中的排氣模塊增加了處理功能，氣體不再是簡單的排出，而是需要通過除臭、消毒後排出。
[0015]4.本實用新型中的進、出料口的設計考慮到工效學原理，不會因為過高或者過低而影響進、出料，同時在進料口增加了玻璃窗，可通過玻璃窗觀察反應器內部的物料狀態。
[0016]5.本實用新型中的外形設計不是常規的圓柱體，而是兼容了圓柱和橢球的優點，這樣相較於圓柱體，氣體流通會更通暢，同時槳葉和上臂有一定的距離也可以避免物料堵塞出氣口造成厭氧發酵。
[0017]6.本實用新型操作簡便，基本實現了自動化，無論是溫度、溼度還是氧氣供給都可自行調節，節省了勞動力。
[0018]7.本實用新型應用廣泛，尤其是絕大多數的農村，目前農田中的作物秸杆還是普遍採用焚燒處理，不但對環境造成汙染，還不能實現廢物的循環利用，如果將其應用於農戶，將作物秸杆和人體、動物排洩物一起進行好氧堆肥，可快速實現廢物的資源化，作為肥料返還農田。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的正視圖；
[0020]圖2為本實用新型發酵罐的側視圖；
[0021]圖3為本實用新型攪拌結構的局部正視圖；
[0022]圖4為本實用新型齒輪的側視圖；
[0023]圖中:
[0024]1-支撐架模塊 2-發酵罐模塊3-控制模塊4-降溫排氣模塊
[0025]5-動力模塊6-滾輪7-進料口8-出料口
[0026]9-進氣口10-出氣口11-壓力變送器 12-補水罐
[0027]13-溼度傳感器 14-中心軸15-攪拌槳16-毛刷
[0028]17-溫度傳感器 18-控制面板19-打開按鈕20-關閉按鈕
[0029]21-急停按鈕 22-冷凝風機23-彎形管24-尾氣處理槽
[0030]25-排風機26-除臭膜27-紫外燈28-變頻電機
[0031]29-從動齒輪 30-主動齒輪31-安全保護罩 32-罐體
[0032]33-可編輯邏輯控制器PLC

【具體實施方式】
[0033]下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0034]根據圖1所示，本發明小型好氧固廢生物轉化器，由支撐架模塊1、發酵罐模塊2、控制模塊3、降溫排氣模塊4、動力模塊5組成。支撐架模塊I可做成穩固的四方體結構，分為兩層，控制模塊3、降溫排氣模塊4以及動力模塊5均固定在支撐架模塊I的上層；發酵罐模塊2佔據上、下兩層；支撐架模塊I的下面採用滾輪6移動和固定。發酵罐模塊2包括罐體32、進料口 7、出料口 8、進氣口 9、出氣口 10、壓力變送器11、補水罐12、中心軸14、攪拌槳15、毛刷16以及溫度傳感器17、溼度傳感器13。罐體32 —側連接進料口 7，進料口採用密封門密封，並且進料口與密封門四周均採用螺旋鈕固定以加強氣密性，同時密封門上安裝玻璃窗供觀察；出料口 8的位置和進料口 7上下對稱，開口大小以及密封型設計均與進料7相同。在罐體32的正上方嵌有左右對稱的兩個溼度傳感器13，測試的是上方空氣的溼度，通過上方空氣溼度和物料實際發酵罐內物料含水率的關係來調節物料的含水率；在罐體正下方嵌有兩個溫度傳感器17，左右對稱，用於直接測定物料的溫度。罐體頂部連接有補水罐12和出氣口 10，一側連接進氣口 9和壓力變送器，進氣量可通過送風機的風速來調節風量大小，壓力變送器11用於測試發酵罐內的壓力情況，以實時作出調整。根據圖2所示罐體32截面為蛋形結構，下方是半圓，上方是半橢圓，半橢圓的短軸與半圓的直徑長度相等，這樣的設計有利於物料上方的空氣流通，氣體進行交換；罐體32內部安裝有中心軸14、攪拌槳15以及毛刷16，在攪拌槳15的末尾安裝耐磨性質的毛刷16，毛刷16和發酵罐罐體32內部的頂部有一定的距離以避免固體廢物堵塞出氣口，使好氧發酵更充分。根據圖3所示中心軸14採用不鏽鋼材質，實心，位於罐體的中心位置(半圓和半橢圓的交界面上)，所有的攪拌槳均採用槳式攪拌，垂直於中心軸14。預處理後的固體廢物經過進料口 7進入罐體32內，空氣在壓力變送器11正常工作情況下通過進氣口 9進入，在攪拌槳15的攪拌以及毛刷16的清除作用下物料充分進行好氧發酵，發酵過程中位於下方的溫度傳感器17測試物料溫度，上方的溼度傳感器13測試上方空氣的溼度，當溼度低於設定值時，補水罐12會自動開啟閥門開始補水直至溼度合適，發酵產生的氣體經過出氣口 10排出，發酵結束後物料通過出料口 8出料。整個發酵罐的加熱採用電加熱，採用PTC熱敏電阻進行加熱控溫，中間可填充保溫棉，罐體32外層包裹不鏽鋼。根據圖1所示，控制模塊3包括可編輯邏輯控制器PLC 33、控制面板18、打開按鈕19、關閉按鈕20以及急停按鈕21組成。控制面板18採用人機界面，控制元件包括空氣斷路器、接觸器、按鈕和中間繼電器等控制電器。按下打開按鈕19後，控制面板18呈現參數設置界面即開始設置，由可編輯邏輯控制器PLC控制完成，試驗結束後按下關閉按鈕20關閉設備；緊急情況下按下急停按鈕21關閉設備。該模塊的功能實現自動化，操作簡便。降溫排氣模塊4包括冷凝風機22，彎形管23、尾氣處理槽24以及排風機25。其中出氣口 10連接多個彎形管23，罐內氣體通過出氣口 10進入彎形管23經冷凝風機22降溫，同時彎形管23還可以起到冷凝管的作用，部分氣體經彎形管23降溫冷凝成的液體沿著彎形管倒流入發酵罐內，經過冷凝風機22降溫後的氣體到達尾氣處理槽24，它裡面裝有除臭膜26以及紫外燈27，除臭膜26包括一層HEPA (High efficiencyparticulate air Filter)高效過濾網以吸附異味和0.3微米以上的微小顆粒,還有一層是生物除臭膜可以吸附異味的大分子物質；紫外燈27安裝在尾氣處理槽24的頂端，接線可從上方引出，對過濾後的氣體進行滅菌，殺死帶出的微生物。降溫、除臭、消毒後的氣體經排風機25排出，進入環境中。動力模塊5包括變頻電機28、從動齒輪29、主動齒輪30。變頻電機28與主動齒輪30直接相連，主動齒輪30帶動從動齒輪29通過齒輪傳動完成罐內攪拌系統的攪拌。同時從安全角度上考慮，需要安裝保護罩31。根據圖4所示，主動齒輪30與從動齒輪是外嚙合的。
[0035]總體來說，通過啟動控制模塊3使發酵罐模塊2中的固體廢物在動力模塊5的協助下完成發酵，同時發酵產生的氣體通過降溫排氣模塊4排出氣體完成發酵過程的。
【權利要求】
1.一種小型固廢生物轉化器，包括支撐架模塊(I)、發酵罐模塊(2)、控制模塊(3)、降溫排氣模塊(4)以及動力模塊(5)，其特徵在於支撐架模塊(I)用於支撐發酵罐模塊(2)、控制模塊(3)、降溫排氣模塊(4)以及動力模塊(5)，通過啟動控制模塊(3)使發酵罐模塊(2)中的固體廢物在動力模塊(5)的協助下完成發酵，同時發酵產生的氣體通過降溫排氣模塊⑷排出。
2.如權利要求1所述一種小型固廢生物轉化器，其特徵在於支撐架模塊(I)呈穩定的四方體構型，分為兩層，控制模塊(3)、降溫排氣模塊(4)、動力模塊(5)均固定在支撐架模塊(I)的上層；發酵罐模塊(2);佔據上下兩層；支撐架模塊(I)的下面採用滾輪(6)移動和固定。
3.如權利要求1所述一種小型固廢生物轉化器，其特徵在於發酵罐模塊(2)包括罐體(32)、進料口(7)、出料口(8)、進氣口(9)、出氣口(10)、壓力變送器(11)、補水罐(12)、中心軸(14)、攪拌槳(15)、毛刷(16)以及溫度傳感器(17)、溼度傳感器(13);罐體(32)截面為蛋形結構，下方是半圓，上方是半橢圓，半橢圓的短軸與半圓的直徑長度相等；罐體一側連接進料口(7)，進料口採用密封門密封，並且進料口與密封門四周均採用螺旋鈕固定以加強氣密性，同時密封門上安裝玻璃窗供觀察；出料口(8)的位置和進料口(7)上下對稱，開口大小以及密封性設計均與進料口(7)相同；罐體(32)內部安裝有中心軸(14)、攪拌槳(15)以及毛刷(16);中心軸(14)採用不鏽鋼材質，實心，位於罐體的中心位置，所有的攪拌槳(15)均連接且垂直於中心軸(14)，在攪拌槳(15)的末尾安裝耐磨性材質的毛刷(16)；在罐體(32)正上方嵌有左右對稱的兩個溼度傳感器(13);在罐體正下方嵌有兩個溫度傳感器(17)，左右對稱；罐體頂部連接補水罐(12)和出氣口(10)，一側連接進氣口(9)和壓力變送器(11);預處理後的固體廢物經過進料口(7)進入罐體(32)內，空氣在壓力變送器(11)正常工作情況下通過進氣口(9)進入，在攪拌槳(15)的攪拌以及毛刷(16)的清除作用下物料充分進行好氧發酵，發酵過程中位於下方的溫度傳感器(17)測試物料溫度，上方的溼度傳感器(13)測試上方空氣的溼度當溼度低於設定值時，補水罐(12)會自動開啟閥門開始補水直至溼度合適，發酵產生的氣體經過出氣口(10)排出，發酵結束後物料通過出料口⑶出料。
4.如權利要求1所述一種小型固廢生物轉化器，其特徵在於控制模塊(3)包括可編輯邏輯控制器PLC(33)、控制面板(18)、打開按鈕(19)、關閉按鈕(20)以及急停按鈕(21)；按下打開按鈕(19)後，控制面板(18)呈現參數設置界面即開始設置，並由可編輯邏輯控制器PLC(33)完成控制，試驗結束後按下關閉按鈕(20)關閉設備；緊急情況下按下急停按鈕(21)關閉設備。
5.如權利要求1所述一種小型固廢生物轉化器，其特徵在於降溫排氣模塊(4)由冷凝風機(22)、彎形管(23)、尾氣處理槽(24)、排風機(25)組成；出氣口(10)連接多個彎形管(23);罐體(32)內的氣體通過出氣口(10)進入彎形管(23)經冷凝風機(22)降溫，同時部分氣體經彎形管(23)降溫冷凝成的液體沿著彎形管壁倒流入發酵罐內；經過冷凝風機(22)降溫後的氣體到達尾氣處理槽(24)，它裡面裝有除臭膜(26)以及紫外燈(27)，除臭膜(26)包括一層 HEPA(High efficiency particulate air Filter)高效過濾網以吸附異味和0.3微米以上的微小顆粒，還有一層是生物除臭膜可以吸附異味的大分子物質；紫外燈(27)安裝在尾氣處理槽(24)的頂端，對過濾後的氣體進行滅菌，殺死帶出的微生物；降溫、除臭、消毒後的氣體經排風機(25)排出，進入環境中。
6.如權利要求1所述一種小型固廢生物轉化器，其特徵在於動力模塊(5)，包括變頻電機(28)、從動齒輪(29)、主動齒輪(30);變頻電機(28)與主動齒輪(30)直接相連，主動齒輪(30)帶動從動齒輪(29)完成罐內固廢的攪拌；在主、從動齒輪的右側安裝保護罩(31)。
【文檔編號】C05F17/02GK204125394SQ201420360467
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】劉紅, 董迎迎, 謝倍珍, 劉光輝, 李樂園 申請人:北京航空航天大學