專利名稱：污泥交替好氧厭氧堆肥反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型的堆肥反應器，具體是一種污泥交替好氧厭氧堆肥反應器。
背景技術：
堆肥技術一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥。污水處理廠產(chǎn)生大量污泥，污泥的處理處置與資源化是當前迫切需要解決的環(huán)保問題，開發(fā)污泥堆肥技術具有重要意義。
有機廢棄物堆肥系統(tǒng)的分類比較復雜。按有無發(fā)酵裝置可以將堆肥系統(tǒng)簡單分為開放式系統(tǒng)和反應器系統(tǒng)。前者又可分為被動通風條垛式系統(tǒng)、條垛系統(tǒng)、強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)。
1、開放式系統(tǒng)(1)被動通風條垛式堆肥被動式堆肥是將原料簡單堆積，使堆體進行被動通風，經(jīng)長時間自然分解的過程。采用這種方式不能滿足連續(xù)好氧堆肥的條件。
(2)條垛系統(tǒng)將混合好的固體廢棄物堆成條垛狀，在好氧條件下進行分解。通過人工或機械攪拌、翻堆來補充所需氧。條垛系統(tǒng)對場地要求很高，路面設計要求與公路相似，并要求一定的坡度，配有排水系統(tǒng)，規(guī)模也必須適當，必須配有相當數(shù)目的人手。
條垛系統(tǒng)占地面積大，而且腐熟周期長；需要大量的翻堆機械和人力；易受外界影響，不穩(wěn)定。
(3)強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)是通過風機和埋在地下的通風管道進行強制通風供氧的系統(tǒng)，強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)有很多優(yōu)點設備的投資相對較低；能夠更好地控制溫度和通氣情況；產(chǎn)品的穩(wěn)定性較好，且能更有效地殺滅病原菌和控制臭味；由于控制條件較好，強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)堆腐時間相對較短，一般為2～3周；由于堆腐時間相對較短，填充料的用量少，占地面積也相對較小。強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)最重要的一個缺點是，易受氣候條件的影響。
2、反應器系統(tǒng)反應器系統(tǒng)也存在著明顯的不利因素首先是高額的投資，包括堆肥設備的投資(設計、制造)、運行費用及維護費用；由于堆肥周期相對較短，堆肥產(chǎn)品會有潛在的不穩(wěn)定性，幾天的堆腐不足以得到一個穩(wěn)定的、無臭味的產(chǎn)品，堆肥的后腐熟期相對延長；堆肥過程完全依賴專門的機械設備，一旦設備出現(xiàn)問題，堆肥過程即受影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術存在的缺點，提供一種新型的污泥交替好氧厭氧堆肥反應器。本發(fā)明采用溫度-時間反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)了單片機自動控制鼓風機供氧，使堆肥反應器中的堆肥達到好氧/厭氧交替的最佳狀態(tài)。
本發(fā)明通過以下技術方案達到發(fā)明目的本發(fā)明的結構示意圖如附圖1所示，污泥交替好氧厭氧堆肥反應器，包括連體法蘭的頂蓋2、連體法蘭的筒體5及連體法蘭的底蓋13，在筒體5與底蓋13之間設有篩板6；在頂蓋2的上部設有放空口1；在筒體5的底部設有堆肥出口14，側面設有采樣口3與4；在底蓋13的底部設有排液口12。
作為上述技術方案的改進，本發(fā)明還設有鼓風機9，鼓風機9通過膠管8與設置在底蓋13底部的通風口7相連。
作為上述技術方案的進一步改進，本發(fā)明還設有單片機11，單片機11的一端通過繼電器10與鼓風機9相連，另一端則通過設在筒體5側面的熱電偶15、16及17與筒體5相連。
與已有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
本發(fā)明采用溫度-時間反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)了單片機自動控制鼓風機供氧，使堆肥反應器中的堆肥達到好氧/厭氧交替的最佳狀態(tài)，令反應器中堆體溫度上升迅速，堆肥中有機碳、揮發(fā)性固體、揮發(fā)性脂肪酸、種子發(fā)芽率等指標符合污泥農(nóng)用國家標準(GB8172-87)，堆肥質(zhì)量符合無害化衛(wèi)生標準(GB7959-87)。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的篩板的結構示意圖；圖3為本發(fā)明的單片機控制回路圖；圖4為單片機的溫度—時間反饋控制邏輯圖；圖5為造紙污泥堆肥過程中揮發(fā)性固體和有機酸的變化示意圖；圖6為造紙污泥堆肥過程中揮發(fā)性脂肪酸的變化示意圖。
具體實施例方式
以下結合說明書附圖來對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于具體實施方式
所描述的范圍。
本發(fā)明的結構示意圖如附圖1所示，污泥交替好氧厭氧堆肥反應器，包括連體法蘭的頂蓋2、連體法蘭的筒體5及連體法蘭的底蓋13，在筒體5與底蓋13之間設有篩板6；在頂蓋2的上部設有放空口1；在筒體5的底部設有堆肥出口14，側面設有采樣口3與4；在底蓋13的底部設有排液口12。
作為上述技術方案的改進，本發(fā)明還設有鼓風機9，鼓風機9通過膠管8與設置在底蓋13底部的通風口7相連。
作為上述技術方案的進一步改進，本發(fā)明還設有單片機11，單片機11的一端通過繼電器10與鼓風機9相連，另一端則通過設在筒體5側面的熱電偶15、16及17與筒體5相連。
本發(fā)明的工作原理為堆肥物由頂蓋法蘭2裝入，堆肥完成后，由堆肥出口14倒出。堆肥過程中，熱電耦15、16及17將適時監(jiān)測到的溫度反饋到單片機11，單片機根據(jù)設定的程序控制繼電器10對鼓風機9間斷鼓風，風通過篩板6進入裝有堆肥的筒體5，提供堆肥過程中所需的氧氣，附圖2為篩板的結構示意圖。鼓風機時停時鼓風，造成反應器內(nèi)處于好氧、缺氧交替的狀態(tài)，同時，這種根據(jù)溫度自動控制的強制通風不僅優(yōu)化了堆肥內(nèi)供氧情況，而且，好氧厭氧的狀態(tài)也促進了有機物充分分解，使堆體溫度上升迅速，在短時間內(nèi)完成堆肥，符合相關標準。
本發(fā)明的控溫機制為如圖1，由反應器頂部進料，底部堆料出口。由上到下有三根熱電耦15、16及17監(jiān)測反應器內(nèi)部不同點的溫度，其中熱電耦16對應控制溫度點T(60℃)，熱電耦17對應溫度控制點T0(55℃)，當熱電耦16反饋回的溫度高于60℃時，單片機就會控制鼓風機不停鼓風，讓堆體降溫，直至熱電耦17反饋回的溫度低于55℃時，才停止鼓風，恢復最初的時間控制狀態(tài)，單片機控制回路圖如附圖3所示，其邏輯控制圖見附圖4。
采樣點由上到下也有三個，分別是取樣口3、4與堆肥出口14。放空口1是為了防止在鼓風過程出現(xiàn)負壓的情況，調(diào)整反應器內(nèi)部的壓力平衡。排液口12則是為了接收堆肥化過程中可能產(chǎn)生的濾液。
效果實驗附圖5為造紙污泥堆肥過程中揮發(fā)性固體和有機酸的變化示意圖；本實驗造紙污泥的初始揮發(fā)性固體含量(61.31％)偏低，最好與揮發(fā)性固體含量高的物質(zhì)聯(lián)合堆肥。在堆肥的升溫階段，揮發(fā)性固體呈現(xiàn)劇烈的下降趨勢，在高溫階段出現(xiàn)一個最低值，這反映出堆肥中生長出大量微生物，有機物被微生物分解利用。但是由于高溫時段較短，因此揮發(fā)性固體僅僅降到59.6％。隨著堆肥化過程的進行，堆肥中揮發(fā)性固體呈下降趨勢。通常認為，堆肥過程中其揮發(fā)性固體含量下降至一個相對穩(wěn)定值是堆肥接近腐熟的一個重要標志。
圖6為造紙污泥堆肥過程中揮發(fā)性脂肪酸的變化示意圖。揮發(fā)性脂肪酸是微生物分解糖類等碳水化合物的中間產(chǎn)物。從堆肥過程揮發(fā)性脂肪酸的變化可以看出，在堆肥初期，由于微生物的代謝作用，產(chǎn)生大量的有機酸，使物料的揮發(fā)性酸含量上升，從初始的0.22mg-N/l升到高溫后的最高1.66mg-N/l，增加了差不多8倍。而隨著有機酸濃度的提高，污泥堆肥的pH值下降，然后隨著溫度的降低，在第6天出現(xiàn)高值，則pH值相應出現(xiàn)低點，這與丁文川的研究結果相似。揮發(fā)性脂肪酸易于被微生物利用，并且在隨著堆肥化反應的進行，有機物越來越少，揮發(fā)性脂肪酸含量呈下降趨勢。
造紙污泥經(jīng)過70天左右的堆肥，其腐熟產(chǎn)品的品質(zhì)與衛(wèi)生學指標如表1所示，由表1可見堆肥能有效殺滅污泥中的病原菌(以大腸桿菌計)，達到國家衛(wèi)生標準；從表觀上看，腐熟堆肥結構疏松，無臭味，色同黑土；實現(xiàn)污泥無害化、穩(wěn)定化和減量化處理，為造紙污泥堆肥的農(nóng)用提供理論依據(jù)。
表1

權利要求
1.污泥交替好氧厭氧堆肥反應器，包括連體法蘭的頂蓋(2)、連體法蘭的筒體(5)及連體法蘭的底蓋(13)，其特征在于在筒體(5)與底蓋(13)之間設有篩板(6)；在頂蓋(2)的上部設有放空口(1)；在筒體(5)的底部設有堆肥出口(14)，側面設有采樣口(3)與(4)；在底蓋(13)的底部設有排液口(12)。
2.根據(jù)權利要求1所述的污泥交替好氧厭氧堆肥反應器，其特征在于還設有鼓風機(9)，鼓風機(9)通過膠管(8)與設置在底蓋(13)底部的通風口(7)相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的污泥交替好氧厭氧堆肥反應器，其特征在于還設有單片機(11)，單片機(11)的一端通過繼電器(10)與鼓風機(9)相連，另一端則通過設在筒體(5)側面的熱電偶(15)、(16)及(17)與筒體(5)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種污泥交替好氧厭氧堆肥反應器。本發(fā)明包括自制堆肥反應器及單片機自動控溫的供氧系統(tǒng)。本發(fā)明采用溫度－時間反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)了單片機自動控制鼓風機供氧，使堆肥反應器中的堆肥達到好氧/厭氧交替的最佳狀態(tài)，令反應器中堆體溫度上升迅速，堆肥中有機碳、揮發(fā)性固體、揮發(fā)性脂肪酸、種子發(fā)芽率等指標符合污泥農(nóng)用國家標準，堆肥質(zhì)量符合無害化衛(wèi)生標準。
文檔編號C05F17/02GK1654437SQ20051003264
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權日2005年1月4日
發(fā)明者周少奇, 李端 申請人:華南理工大學