CN204125394U - 一种小型固废生物转化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利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***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

本实用新型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***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***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***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

本实用新型专利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，其特征在于支撑架模块1用于支撑发酵罐模块2、控制模块3、降温排气模块4以及动力模块5，通过启动控制模块3使发酵罐模块2中的固体废物在动力模块5的协助下完成发酵，同时发酵产生的气体通过降温排气模块4排出。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，支撑架设计成稳定的四方体构型，分为两层，控制模块3、降温排气模块4以及动力模块5均固定在支撑架模块1的上层；发酵罐模块2占据上、下两层；支撑架模块1的下面采用滚轮6移动和固定。 

所述发酵罐模块2是整个设计的关键，包括罐体32、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。罐体32截面为蛋形结构，下方是半圆，上方是半椭圆，半椭圆的短轴与半圆的直径长度相等，这样的设计有利于物料上方的空气流通，气体进行交换；罐体一侧连接进料口7，进料口采用密封门密封，并且进料口与密封门四周均采用螺旋钮固定以加强气密性，同时密封门上安装玻璃窗供观察；出料口8的位置和进料口7上下对称，开口大小以及密封型设计均与进料7相同。罐体32内部安装有中心轴14、搅拌桨15以及毛刷16。中心轴14采用不锈钢材质，实心，位于罐体的中心位置(半圆和半椭圆的交界面上)，所有的搅拌桨均采用桨式搅拌，垂直于中心轴14，在搅拌桨15的末尾安装耐磨性质的毛刷16，毛刷16和发酵罐罐体32内部的顶部有一定的距离以避免固体废物堵塞出气口，使好氧发酵更充分。在罐体32的正上方嵌有左右对称的两个湿度传感器13，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；在罐体正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。罐体顶部连接有补水罐12和出气口10，一侧连接进气口9和压力变送器，进气量可通过送风机的风速来调节风量大小，压力变送器11用于测试发酵罐内的压力情况，以实时作出调整。预处理后的固体废物经过进料口7进入罐体32内，空气在压力变送器11正常工作情况下通过进气口9进入，在搅拌桨15的搅拌以及毛刷16的清除作用下物料充分进行好氧发酵，发酵过程中位于下方的温度传感器17测试物料温度，上方的湿度传感器13测试上方空气的湿度，当湿度低于设定值时，补水罐12会自动开启阀门开始补水直至湿度合适，发酵产生的气体经过出气口10排出，发酵结束后物料通过出料口8出料。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，罐体32外层包裹不锈钢。 

所述控制模块3包括可编辑逻辑控制器PLC 33、控制面板18、打开按钮19、关闭按钮20以及急停按钮21，可编辑逻辑控制器PLC 33位于控制模块的内部，而其余都位于它的外部，且位置安排可任意。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。按下打开按钮19后，控制面板18呈现参数设置界面即开始设置，由可编辑逻辑控制器PLC控制完成，试验结束后按下关闭按钮20关闭设备；紧急情况下按下急停按钮21关闭设备。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，同时弯形管23还可以起到冷凝管的作用，部分气体经弯形管23降温冷凝成的液体沿着弯形管倒流入发酵罐内，经冷凝风机22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安装在尾气处理槽24的顶端，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***。动力模块5包括变频电机28、从动齿轮29、主动齿轮30。变频电机28与主动齿轮30直接相连，主动齿轮30带动从动齿轮29通过齿轮传动完成罐内搅拌***的搅拌。同时从安全角度上考虑，需要安装保护罩31。 

本实用新型专利的优点在于： 

1.本实用新型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.本实用新型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.本实用新型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.本实用新型中的进、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.本实用新型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.本实用新型操作简便，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.本实用新型应用广泛，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***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为本实用新型的正视图； 

图2为本实用新型发酵罐的侧视图； 

图3为本实用新型搅拌结构的局部正视图； 

图4为本实用新型齿轮的侧视图； 

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-从动齿轮             30-主动齿轮          31-安全保护罩         32-罐体 

33-可编辑逻辑控制器PLC 

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。 

根据图1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。支撑架模块1可做成稳固的四方体结构，分为两层，控制模块3、降温排气模块4以及动力模块5均固定在支撑架模块1的上层；发酵罐模块2占据上、下两层；支撑架模块1的下面采用滚轮6移动和固定。发酵罐模块2包括罐体32、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。罐体32一侧连接进料口7，进料口采用密封门密封，并且进料口与密封门四周均采用螺旋钮固定以加强气密性，同时密封门上安装玻璃窗供观察；出料口8的位置和进料口7上下对称，开口大小以及密封型设计均与进料7相同。在罐体32的正上方嵌有左右对称的两个湿度传感器13，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；在罐体正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。罐体顶部连接有补水罐12和出气口10，一侧连接进气口9和压力变送器，进气量可通过送风机的风速来调节风量大小，压力变送器11用于测试发酵罐内的压力情况，以实时作出调整。根据图2所示罐体32截面为蛋形结构，下方是半圆，上方是半椭圆，半椭圆的短轴与半圆的直径长度相等，这样的设计有利于物料上方的空气流通，气体进行交换；罐体32内部安装有中心轴14、搅拌桨15以及毛刷16，在搅拌桨15的末尾安装耐磨性质的毛刷16，毛刷16和发酵罐罐体32内部的顶部有一定的距离以避免固体废物堵塞出气口，使好氧发酵更充分。根据图3所示中心轴14采用不锈钢材质，实心，位于罐体的中心位置(半圆和半椭圆的交界面上)，所有的搅拌桨均采用桨式搅拌，垂直于中心轴14。预处理后的固体废物经过进料口7进入罐体32内，空气在压力变送器11正常工作情况下通过进气口9进入，在搅拌桨15的搅拌以及毛刷16的清除作用下物料充分进行好氧发酵，发酵过程中位于下方的温度传感器17测试物料温度，上方的湿度传感器13测试上方空气的湿度，当湿度低于设定值时，补水罐12会自动开启阀门开始补水直至湿度合适，发酵产生的气体经过出气口10排出，发酵结束后物料通过出料口8出料。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，罐体32外层包裹不锈钢。根据图1所示，控制模块3包括可编辑逻辑控制器PLC 33、控制面板18、打开按钮19、关闭按钮20以及急停按钮21组成。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。按下打开按钮19后，控制面板18呈现参数设置界面即开始设置，由可编辑逻辑控制器PLC控制完成，试验结束后按下关闭按钮20关闭设备；紧急情况下按下急停按钮21关闭设备。该模块的功能实现自动化，操作简便。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，同时弯形管23还可以起到冷凝管的作用，部分气体经弯形管23降温冷凝成的液体沿着弯形管倒流入发酵罐内，经过冷凝风机22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安装在尾气处理槽24的顶端，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。动力模块5包括变频电机28、从动齿轮29、主动齿轮30。变频电机28与主动齿轮30直接相连，主动齿轮30带动从动齿轮29通过齿轮传动完成罐内搅拌***的搅拌。同时从安全角度上考虑，需要安装保护罩31。根据图4所示，主动齿轮30与从动齿轮是外啮合的。 

总体来说，通过启动控制模块3使发酵罐模块2中的固体废物在动力模块5的协助下完成发酵，同时发酵产生的气体通过降温排气模块4排出气体完成发酵过程的。 

Claims (6)

1.一种小型固废生物转化器，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)以及动力模块(5)，其特征在于支撑架模块(1)用于支撑发酵罐模块(2)、控制模块(3)、降温排气模块(4)以及动力模块(5)，通过启动控制模块(3)使发酵罐模块(2)中的固体废物在动力模块(5)的协助下完成发酵，同时发酵产生的气体通过降温排气模块(4)排出。 

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，控制模块(3)、降温排气模块(4)、动力模块(5)均固定在支撑架模块(1)的上层；发酵罐模块(2)；占据上下两层；支撑架模块(1)的下面采用滚轮(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)包括罐体(32)、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)；罐体(32)截面为蛋形结构，下方是半圆，上方是半椭圆，半椭圆的短轴与半圆的直径长度相等；罐体一侧连接进料口(7)，进料口采用密封门密封，并且进料口与密封门四周均采用螺旋钮固定以加强气密性，同时密封门上安装玻璃窗供观察；出料口(8)的位置和进料口(7)上下对称，开口大小以及密封性设计均与进料口(7)相同；罐体(32)内部安装有中心轴(14)、搅拌桨(15)以及毛刷(16)；中心轴(14)采用不锈钢材质，实心，位于罐体的中心位置，所有的搅拌桨(15)均连接且垂直于中心轴(14)，在搅拌桨(15)的末尾安装耐磨性材质的毛刷(16)；在罐体(32)正上方嵌有左右对称的两个湿度传感器(13)；在罐体正下方嵌有两个温度传感器(17)，左右对称；罐体顶部连接补水罐(12)和出气口(10)，一侧连接进气口(9)和压力变送器(11)；预处理后的固体废物经过进料口(7)进入罐体(32)内，空气在压力变送器(11)正常工作情况下通过进气口(9)进入，在搅拌桨(15)的搅拌以及毛刷(16)的清除作用下物料充分进行好氧发酵，发酵过程中位于下方的温度传感器(17)测试物料温度，上方的湿度传感器(13)测试上方空气的湿度当湿度低于设定值时，补水罐(12)会自动开启阀门开始补水直至湿度合适，发酵产生的气体经过出气口(10)排出，发酵结束后物料通过出料口(8)出料。 

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)包括可编辑逻辑控制器PLC(33)、控制面板(18)、打开按钮(19)、关闭按钮(20)以及急停按钮(21)；按下打开按钮(19)后，控制面板(18)呈现参数设置界面即开始设置，并由可编辑逻辑控制器PLC(33)完成控制，试验结束后按下关闭按钮(20)关闭设备；紧急情况下按下急停按钮(21)关闭设备。 

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)由冷凝风机(22)、弯形管(23)、尾气处理槽(24)、排风机(25)组成；出气口(10)连接多个弯形管(23)；罐体(32)内的气体通过出气口(10)进入弯形管(23)经冷凝风机(22)降温，同时部分气体经弯形管(23)降温冷凝成的液体沿着弯形管壁倒流入发酵罐内；经过冷凝风机(22)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)安装在尾气处理槽(24)的顶端，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)，包括变频电机(28)、从动齿轮(29)、主动齿轮(30)；变频电机(28)与主动齿轮(30)直接相连，主动齿轮(30)带动从动齿轮(29)完成罐内固废的搅拌；在主、从动齿轮的右侧安装保护罩(31)。