專利名稱：一種將泔水快速轉化成有機肥的設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處理有機垃圾的設備及方法，特別涉及一種將餐廚垃圾轉化成有機肥的設備及方法。
背景技術：
餐廚垃圾和居民生活是密切相關的，我們每天都要吃飯，吃飯就會丟棄或多或少的廢物，這些廢物就是餐廚垃圾，又稱泔水。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，世界人口的增加，餐廚垃圾對人類的危害以及對環(huán)境的污染越來越引起人們的注重。 我國是世界上人口最多的國家，13億人每天產生餐廚垃圾高達13萬噸之多，據統(tǒng)計，目前我國有酒店、餐館近350萬家，每天產生的餐廚垃圾數量十分驚人。據2004年《北京市生活垃圾治理白皮書》中指出，北京"日產餐廚垃圾約1050噸"。白皮書還預測，到2008年，北京市日產餐廚垃圾將達到1200噸左右。我國的另一大城市上海，日產餐廚垃圾也接近1000噸。這也從另外一個側面反映了我國在餐桌上的浪費十分驚人。餐廚垃圾已經成為了可以影響我們健康和周圍環(huán)境安全的重要因素，采取有效的方式管理和控制餐廚垃圾的產生，合理安全處置餐廚垃圾，刻不容緩。一方面，由于餐廚垃圾含水率高，普遍存在收集和運輸困難的問題，如果與普通的生活垃圾混在一起，也提高了普通垃圾的含水率，降低了熱值，對于垃圾焚燒技術的應用就產生了一定的困難；另一方面，餐廚垃圾中的有機物含量高，微生物、細菌大量繁殖，在高溫條件下很容易腐爛變質、產生臭味，尤其在暫儲階段和回收運輸階段容易發(fā)酵變質，散發(fā)不良氣味，污染環(huán)境；此外，餐廚垃圾所帶來的“垃圾豬”和“地溝油”對人類的健康影響越來越重。目前，處理餐廚有機垃圾的常用方法有“埋法”、“燒法”和“集中處理生產飼料化肥法”以及“微生物消滅法”，但是，這些方法處理有機物餐廚垃圾均有不足之處。其中，“埋法”的過程是收集，運輸，填埋，其缺點是在收集和運輸的過程中污染家居環(huán)境，滋生蚊蟲蒼蠅現(xiàn)象，被填埋之后還容易滲透進而污染地下水，同時占用大量的土地和產生二次污染的問題?！盁ā笔窍扔梅贌隣t焚燒垃圾，再用填埋法處理其所產生的殘渣，其缺點是焚燒時，由于不完全燃燒會產生有害氣體-二惡英，而且填埋焚燒殘渣會產生二次污染一土壤污染，特別是，焚燒含有很多水分的餐廚垃圾需要助燃裝置，使焚燒爐設備非常龐大，維持費用非常昂貴?！凹刑幚砩a飼料化肥法”是加熱、攪拌混合并利用微生物發(fā)酵的堆肥方式，其缺點是，產生的堆肥，由于其成熟度、質量和成分比率等原因，不能立即用于農田的施肥；此夕卜，由于處理所需時間很長，而且收集、搬運、放置以及堆肥、儲存的維持費用高，惡臭、腐敗等衛(wèi)生方面的問題也沒有得到很好的解決。目前，該方法處理每批餐廚垃圾的時間較長，通常為2-3個月，設備的運營成本高。例如，CN101058098公開了一種泔水垃圾干式回收方法，該方法采用干、濕分離裝置，利用餐廚垃圾自身的重量實現(xiàn)餐廚垃圾的部分分離；通過離心式脫水裝置實現(xiàn)中度脫水；收集實現(xiàn)干式存放；打包運輸。該方法雖然脫去了餐廚垃圾中的水分，可以降低終端處理的壓力和避免二次污染的產生，但是仍需要運送到垃圾處理廠焚燒或環(huán)保肥料廠進行處理以獲得有機肥料而進行回收利用。又如，CNlOl 199969A中公開了一種廚余垃圾處理機，該設備是利用微生物發(fā)酵分解廚余有機垃圾，廚余垃圾可以沿著前后方向交叉移動而與微生物混合并進行粉碎處理，以提高微生物的活化程度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服前面所述不足之處，提供一種快速而有效降解泔水并將其轉化成有機肥的設備。

一方面，本發(fā)明提供以下技術方案一種將泔水轉化成有機肥的設備，包括轉化室，其中安置待處理泔水，具有進氣管和排氣口 ；攪拌裝置，安置在轉化室內位于其下部；加熱裝置，安置在轉化室底部，用于對轉化室內的待處理泔水進行加熱；供氣裝置，用于向轉化室中供應含氧氣體，其通過進氣管與轉化室相連。其中，進氣管的噴頭的開口對著轉化室內的待處理泔水。特別是，噴頭呈由上至下漸縮的形狀。特別是，攪拌裝置與轉化室內壁上的定刀相配合。另一方面，本發(fā)明提供一種將泔水轉化成有機肥的設備，包括轉化室，其中安置待處理泔水，具有進氣管和排氣口 ；攪拌裝置，安置在轉化室內位于其下部；加熱裝置，安置在轉化室底部，對轉化室內的待處理泔水加熱；供氣裝置，用于向轉化室中供應含氧氣體，其通過進氣管與轉化室相通；對反應室中排出氣體進行處理的廢氣處理裝置，其與所述反應室的排氣口相通。其中，廢氣處理裝置包括水箱，其中盛有水；圓柱形超聲波發(fā)生器，設置在水箱內，位于水箱中部，產生沿圓柱面向外發(fā)射的超聲波，用于處理水箱中的液體；曝氣管，與反應室的排氣口相連，安置在水箱底部。此外，本發(fā)明將泔水轉化成有機肥的設備還包括氣體混合器，安置在反應室與廢氣處理裝置之間，其進口與反應室的排氣口相通，其出口與廢氣處理裝置的曝氣管相連，臭氧發(fā)生器連接所述氣體混合器，用于向氣體混合器中供應臭氧。特別是，水箱的上部設出氣口，出氣口下方設擋水板，水箱中的液面低于擋水板。進氣管的噴頭的開口對著轉化室內的待處理泔水。特別是，噴頭呈由上至下漸縮的形狀。另一方面，本發(fā)明提供一種利用上述將泔水轉化成有機肥的設備將泔水快速處理成有機肥料的方法，包括以下順序進行的步驟1)將待處理泔水安置在反應室中；2)對反應室內的待處理泔水進行加熱，同時向反應室內噴射經加熱的含氧氣體，使待處理泔水在經加熱的含氧氣體的作用下進行分解形成廢氣和有機肥料。此外，還包括步驟3)，對步驟2)產生的廢氣進行處理，首先使其與臭氧混合，接著將混合氣體通過廢氣處理裝置進行處理。本發(fā)明與已有技術相比具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明設備結構簡單、緊湊，合理，通過產生氧化能力極強-OH離子，能夠在2-3小時內通過溫和而快速的轉化過程，將餐廚垃圾如泔水有效降解為原有體積的10-20%。2、本發(fā)明設備適應性強既可處理餐廚垃圾，又可處理普通有機生活垃圾。3、本發(fā)明設備和方法在處理泔水的過程中，有效避免了異味的散發(fā)，保證了環(huán)境衛(wèi)生。


圖I為本發(fā)明將泔水轉化成有機肥設備的結構示意圖。圖2為本發(fā)明中使用的超聲波換能裝置的結構示意圖；圖3為沿圖2中A-A線的剖視圖。
附圖標記說明1、氧氣發(fā)生裝置；2、氣體加熱裝置；3、蓋子；4、進氣泵；5、反應室；5a、排氣口 ；6、反應室加熱裝置；7、攪拌裝置；8、電機；8a、減速器；9、餐廚垃圾；10、進氣管；10a、進氣管噴頭；11、氣體混合器；12、臭氧發(fā)生器；13、水箱；13a、排氣管；14、曝氣管；15、水處理裝置；15a、出氣口 ；15b、進水口 ；15c、排水口 ；16、超聲波換能裝置；17、擋水板；19、脈沖高壓電源；20、過濾器；20a、活性炭過濾層；20b、高分子篩；21、排氣泵；22、H2O2投放器；31、外套；32、內套；33a、33b、導線；34、導電片；34a、絕緣片；35、壓電陶瓷片;70、攪拌裝置軸；71、動刀；72、攪拌葉；73、定刀。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明將泔水轉化成有機肥的設備包括用于安置待處理餐廚垃圾并使其進行氧化和分解的轉化室5。其中，轉化室5為金屬材料如不銹鋼等制成，呈上部開口的筒狀，上部開口用于投放處理介質如餐廚垃圾等有機物質，用蓋子3封閉。本發(fā)明將泔水處理成有機肥料的設備能夠處理的餐廚垃圾也稱泔水，包括蔬菜、肉類、魚類、蝦殼、零食、蛋殼、魚骨頭、水果、茶渣、谷物在內的人類可食用物體，除此之外，動物的骨頭棒經破碎機破碎后也可以處理。轉化室5具有伸入轉化室內的進氣管10，進氣管10端部設噴頭10a，對著轉化室內的待處理餐廚垃圾9，呈由上至下漸縮的形狀，換句話說開口呈上大下小的形狀。轉化室5內的底部具有攪拌裝置7，攪拌裝置7通過安置在轉化室5外底部的電機8和減速器8a帶動其沿水平方向旋轉，攪拌裝置7通過沿垂直方向延伸的攪拌裝置軸70與減速器8a相連。攪拌裝置7在旋轉過程中將待處理餐廚垃圾切碎并進行攪拌，如圖所示，其一側設有第一攪拌葉72，另一側設有第二攪拌葉71，攪拌裝置7在旋轉過程中，第二攪拌葉71與安置在轉化室5內壁上的定刀73相互配合，通過第一攪拌葉72、第二攪拌葉71翻攪并切碎待處理的餐廚垃圾。加熱裝置6安置在轉化室5底部，也可圍繞轉化室側面安置加熱裝置6，用于對轉化室5內的待處理餐廚垃圾進行加熱，通?？刂妻D化室5底部和/或側面de加熱裝置的加熱溫度至少為100°C，優(yōu)選100-300°C，優(yōu)選100-150°C。供氣裝置可以包括進氣泵4，進氣泵4通過進氣管10與轉化室內相通，從外界泵送空氣到轉化室內，氣體由進氣管10的噴頭IOa噴放至轉化室5內待處理的餐廚垃圾上。供氣裝置可以包括進氣泵4，從外界泵送空氣；以及氣體加熱裝置2，安置在進氣泵4與轉化室5之間，即其一端連接進氣泵4，另一端連接轉化室5的進氣管10，進氣泵4泵送的含氧空氣或氣體(含氧氣體中氧氣的體積百分比在20%以上)經氣體加熱裝置2加熱后由進氣管10的噴頭IOa噴放至轉化室5內待處理的餐廚垃圾上。通常，氣體加熱裝置2將含氧氣體加熱至100-350°C，優(yōu)選150-250°C。其中，每秒鐘供入的氣體量為至少I. 2升，優(yōu)選I. 2-3. 5升。供氣裝置也可以包括氧氣發(fā)生裝置I ;與氧氣發(fā)生裝置I相連的進氣泵4，向其泵送空氣；以及氣體加熱裝置2，安置在氧氣發(fā)生裝置I與轉化室5之間，即，其一端連接氧氣發(fā)生裝置I，另一端連接轉化室5的進氣管10，氧氣發(fā)生裝置I產生的氧氣經氣體加熱裝置2加熱后由進氣管10的噴頭IOa噴放至轉化室5內待處理的餐廚垃圾上。通常，氣體加熱裝置2將氧氣加熱至100-350°C。其中，每秒鐘供入的氧氣量為至少I. 2升，優(yōu)選I. 2-3. 5升。反應室5上部的排氣口與氣體混合器11相通，臭氧發(fā)生裝置12與氣體混合器11 相通，用于向氣體混合器11中輸送臭氧(O3),氣體混合器的出口通過排氣管13a接曝氣管14，曝氣管14通入盛有水的處理水箱13的底部，曝氣管14具有細微的通孔，經曝氣管14向水中釋放混合氣體細微氣泡。處理水箱13中曝氣管14的上方安置圓柱型超聲波換能裝置16，超聲波換能裝置16的上部設有擋水板17，擋水板17與處理水箱13的頂部之間形成排氣空間，該排氣空間與處理水箱13上部的出氣口 15a相通，出氣口連接過濾器20和排氣泵21以便排出處理后的氣體。處理水箱13的中部設置進水口 15b，底部設有排水口 15c。其中，超聲波換能裝置16與脈沖高壓電源19連接，超聲波換能裝置16垂直安放于處理水箱13的中部。圖I所示的超聲波換能裝置16呈圓柱形，安置在水箱13內的中部，產生沿圓柱面徑向向外發(fā)射的超聲波。如圖2所示，超聲波換能裝置包括圓筒形外套31和沿外套縱向由上至下交替疊置在外套31中的金屬導電片34和壓電振子(為壓電陶瓷片)35，外套的上下兩端由封蓋封閉。其中，交替疊置的導電片和壓電陶瓷片的兩側分別設有與脈沖高壓電源連接的導線33a、33b。此外，超聲波換能裝置還包括位于外套31和壓電陶瓷片35之間的內套32，內套32的外表面與外套的內表面形狀一致，內套的內表面與導電片34和壓電振子35的外表面一致，以便使外套31的內圓柱面與內套32的外圓柱面之間形成緊密接觸，內套的內圓柱面與交替疊置的導電片34和壓電振子35的外圓柱面之間形成緊密接觸。其中，每個導電片34兩側中的一側與兩根導線33a、33b中的一根接觸，其另一側與兩根導線33a、33b中的另一根相互隔離。如圖2所示，每個壓電陶瓷片35由其上下相鄰的兩個導電片34形成電極，例如，某個壓電陶瓷片35上方的一個導電片34的左側(第二側)與第一導線33a接通，其右側(第一側)與第二導線33b之間設置絕緣片34a而相互隔離，其下方的一個導電片34的右側與導線33b接通，其左側與導線33a之間設置絕緣片34a而相互隔離；或者，某個壓電陶瓷片35上方的一個導電片34的右側(第一側)與第一導線33a接通，其左側(第二側)與第二導線33b之間設置絕緣片34a而相互隔離，其下方的一個導電片34的左側(第二側)與導線33b接通，其右側(第一側)與導線33a之間設置絕緣片34a而相互隔離。S卩，相鄰的導電片34交替連接兩側的兩根導線33a、33b。
其中，外套31由鍍鉻的金屬鈦合金構成；為了便于組裝，外套和內套呈圓筒形，將內套32分為兩個半圓筒形的分套32a、32b (也可分成兩個以上的分套)，兩分套32a、32b之間的間隙內安置第一、第二導線33a、33b (見圖2所示)，分別接脈沖高壓電源。再如圖I所示，水箱13的外部還設有與水箱13內部相連的雙氧水(H2O2)投放器22,用于向水箱內供給一定量的H2O2。水箱的出氣口處設過濾器20，過濾器20中依次設有活性炭過濾層20a和高分子篩20b，用于吸收CO2等不溶于水的氣體和粉塵，以便保護排氣泵21，排氣泵21為真空泵。將待處理泔水倒入轉化室5中，接通攪拌裝置交替正轉和反轉以緩慢攪拌(每分鐘10至50轉)，同時接通加熱裝置6對其進行加熱。接著，啟動進氣泵4，向氧氣發(fā)生裝置I泵送空氣，由氧氣發(fā)生裝置I產生的氧氣通過加熱裝置2加熱至100-350°C，優(yōu)選250-350°C，以提高其活性。加熱的氧氣或含氧氣體通過進氣管10的噴頭IOa噴射在待處理泔水9的表面，使得待處理泔水在高溫氧氣的作用 下進行快速轉化為有機肥。得到的有機肥料可以用于給花草和農田施肥。泵送的含氧氣體也可不加熱，相比含氧氣體加熱的情況餐廚垃圾轉化有機肥的時間較長。本發(fā)明設備通過對氧氣加熱使其成為活性較強的氧化劑，待處理泔水通過噴射在其表面的高溫含氧氣體或氧氣的氧化作用，降解成有機肥料，并產生一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、氨氣和水，水受熱后生成水蒸汽。待處理泔水降解后產生的廢氣(含有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氨氣和水蒸汽等)可以輸送至氣體混合容器11與臭氧發(fā)生器12產生的臭氧混合(混合溫度在100°C左右)，通過臭氧降解廢氣成分。隨后，由氣體混合器11混合后形成的混合氣體(其中含有未與廢氣成分反應的剩余臭氧)經曝氣管14以細微氣泡的形式釋放到處理水箱13內的水中，在超聲波換能裝置16產生的超聲波的作用下，含有混合氣體的廢水得到進一步的降解。其中，由脈沖高壓電源19輸出高電壓(峰值2500V左右)施加在圓柱型超聲波換能裝置16上，圓柱型超聲波換能裝置能產生20 40KHz的超聲波，借助超聲波換能裝置的高溫效應和空化效應，作用于處理水箱13內的廢水，誘導其中的03和雙氧水產生大量的強氧化-OH自由基,從而氧化廢水中溶解的有機物(包括氨)。最后，溶解有混合氣體的廢水經處理后由排水口 15c排放，水處理后的氣體包括二氧化碳由處理水箱13頂部的出氣口 15a排出，經過濾器20過濾后由排氣泵21排放到大氣中。經過2. 5小時 3小時的工作后，一個循環(huán)處理工作結束。以單次處理餐廚垃圾80kg為例，餐廚垃圾中包含有蝦殼、米飯、蔬菜、豬肉、魚骨，含水量為25%，將加熱裝置6的溫度設置在200-210°C，每秒鐘通入的氣體(含氧量20% )量為2. O升，經本發(fā)明設備處理3小時后，轉化室中的剩余物有機肥料約為20. 6kg。通入氣體的含氧量為50%時，處理時間約為2. 5小時。以單次處理餐廚垃圾80kg為例，餐廚垃圾包含豆腐渣，含水量28%，將加熱裝置6的溫度設置在200-210°C，氣體加熱裝置的溫度設置在150°C，每秒鐘通入的加熱氣體(含氧量20% )量為3. 5升，經本設備轉化處理2. 5小時后，轉化室中的剩余物有機肥料為10. 5kg。通入氣體的含氧量為50%時，處理時間約為2. 2小時。以單次處理餐廚垃圾80kg為例，餐廚垃圾包含豆腐、菜葉、面條、茶渣，含水量27%，將加熱裝置6的溫度設置在200-210°C，每秒鐘通入的氣體(含氧量20% )量為2. O升，經本設備轉化處理3. O小時后，轉化室中的剩余物有機肥料為14. 2kg。以單次處理餐廚垃圾80kg為例，餐廚垃圾包含豆腐、菜葉、面條，含水量26%，將加熱裝置6的溫度設置在110-120°C，氣體加熱裝置的溫度設置在150°C，每秒鐘通入的氣體(含氧量20%)量為2. O升，經本設備轉化處理2. 6小時后，轉化室中的剩余物有機肥料為14. 6kg。通入氣體的含氧量為50%時，處理時間約為2. 3小時。以單次處理餐廚垃圾80kg為例，餐廚垃圾包含米飯、面條、蔬菜、魚肉、豬肉，含水量在22%，將加熱裝置的溫度設置在280-290°C，氣體加熱裝置的溫度設置在150°C，每秒鐘通入的加熱氣體(含氧量20% )量為2. 6升，經本設備轉化處理2. 5小時后，轉化室中的剩余物有機肥料為15. 8kg。通入氣體的含氧量為50%時，處理時間約為2. 2小時。
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以單次處理餐廚垃圾80kg為例，餐廚垃圾包含米飯、豆腐渣、面條、蔬菜、豬肉，含水量20%，將加熱裝置6的溫度設置在140-150°C，氣體加熱裝置的溫度設置在180°C，每秒鐘通入的加熱含氧量50%的氣體量為3. 5升，經本設備轉化處理2. 5小時后，轉化室中的剩余物有機肥料為15kg。通入氣體的含氧量為50%時，處理時間約為2. I小時。
權利要求
1.一種將泔水轉化成有機肥的設備，包括 轉化室(5)，其中安置待處理泔水，具有進氣管(10)和排氣口(5a)； 攪拌裝置，安置在轉化室(5)內位于其下部； 加熱裝置出)，安置在轉化室(5)底部，對轉化室內的待處理泔水加熱； 供氣裝置(1、2)，用于向轉化室中供應含氧氣體，其通過進氣管與轉化室(5)相通。
2.如權利要求I所述的將泔水轉化成有機肥的設備，其特征在于進氣管的噴頭(IOa)的開口對著轉化室內的待處理泔水，噴頭(IOa)呈由上至下漸縮的形狀。
3.如權利要求I或2所述的將泔水轉化成有機肥的設備，其特征在于所述攪拌裝置與轉化室內壁上的定刀(73)相配合。
4.一種將泔水轉化成有機肥的設備，包括 轉化室(5)，其中安置待處理泔水，具有進氣管(10)和排氣口(5a)； 攪拌裝置，安置在轉化室(5)內位于其下部； 加熱裝置出)，安置在轉化室(5)底部，對轉化室內的待處理泔水加熱； 供氣裝置(1、2)，用于向轉化室中供應含氧氣體，其通過進氣管與轉化室(5)相通； 對反應室中排出氣體進行處理的廢氣處理裝置，其與所述反應室(5)的排氣口(5a)相通。
5.如權利要求4所述的將泔水轉化成有機肥的設備，其特征在于廢氣處理裝置包括 水箱(13)，其中盛有水； 超聲波發(fā)生器(16)，設置在水箱內，位于水箱中部，產生向外發(fā)射的超聲波，用于處理水箱中的液體； 曝氣管(14)，與反應室的排氣口(5a)相連，安置在水箱底部。
6.如權利要求5所述的將泔水轉化成有機肥料的設備，其特征在于還包括氣體混合器(11)，安置在反應室(5)與廢氣處理裝置之間，其進口與反應室(5)的排氣口(5a)相通，其出口與廢氣處理裝置的曝氣管(14)相連，臭氧發(fā)生器(12)連接所述氣體混合器(11)，用于向所述氣體混合器中供應臭氧。
7.如權利要求6所述的將泔水轉化成有機肥料的設備，其特征在于所述水箱的上部設出氣口(15a)，出氣口下方設擋水板(17)，水箱中的液面低于擋水板。
8.如權利要求4所述的將泔水轉化成有機肥料的設備，其特征在于進氣管的噴頭(IOa)的開口對著轉化室內的待處理泔水，噴頭(IOa)呈由上至下漸縮的形狀。
9.一種利用權利要求4至8任一所述設備將泔水轉化成有機肥料的方法，包括以下順序進行的步驟 1)將待處理泔水安置在反應室(5)中； 2)對反應室(5)內的待處理泔水進行加熱，同時向反應室內噴射經加熱的含氧氣體，使待處理泔水在經加熱的含氧氣體的作用下進行分解形成廢氣和有機肥料。
10.如權利要求9所述的將泔水轉化成有機肥料的方法，其特征在于還包括步驟3)，對步驟2)產生的廢氣進行處理，首先使其與臭氧混合，接著將混合氣體通過廢氣處理裝置進行處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將泔水轉化成有機肥的設備，包括轉化室(5)，其中安置待處理泔水，具有伸入轉化室內的進氣管(10)；攪拌裝置，安置在轉化室(5)內位于其下部；加熱裝置(6)，安置在轉化室(5)底部，對轉化室內的待處理泔水加熱；供氣裝置(1、2)，用于向轉化室中供應含氧氣體，其通過進氣管與轉化室(5)相通連以便向其中供氣。本發(fā)明通過在轉化室中使需轉化的有機垃圾和高溫氧氣接觸，加速待處理泔水的轉化，使轉化溫和而快速地完成，達到降解有機物的目的。
文檔編號C05F9/02GK102887733SQ201110200268
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者余福華 申請人:余福華