專利名稱：一種生活垃圾生物干化反應器及垃圾生物干化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生活垃圾生物干化反應器及垃圾生物干化方法，用來實現城市生活垃圾水分減量和生物穩(wěn)定的裝置，屬于生活垃圾處理領域。
背景技術：
我國生活垃圾含水率較高，這與居民生活習慣、地域、人口組成等都有密切的關系，高含水率垃圾若不進行前處理將水分降下來，則對后續(xù)填埋、焚燒處理等有很大的負面影響，因此降低生活垃圾含水率是提高分選性能及可資源利用的關鍵?，F有的技術中，城市生活垃圾的穩(wěn)定多采用好氧堆肥工藝，此技術可以實現垃圾中水分的降低，但主要目的是以有機物穩(wěn)定與腐熟為主，且堆肥周期較長，一般多為20d 30d。此外，熱干化處理脫水效果較好，能將含水率降至10%以下，處理周期短，最短的為1 池即可完成；但是該技術的劣勢在于需要提供外在蒸汽熱源，投資大，能耗高，且存在爆炸的隱患，最終產物生物質量差，在生活垃圾處理領域應用受到限制。近年來從國外引進了一種“生物干化”處理技術，充分利用微生物好氧發(fā)酵產熱來蒸發(fā)水分，除了強制通風所需的電耗外，不用外加熱源。理論上是一種經濟節(jié)能的干化技術。但是該技術在國內主要應用于污泥處理領域，生活垃圾處理領域至今只有同濟大學進行了初步的小型實驗室研究，中型和大型工程項目還未有研究。生活垃圾生物干化過程受到微生物好氧發(fā)酵和強制通風兩個因素的共同影響，主要是和溫度、濕度及通風量有著密切關系；在垃圾生物處理裝置中涉及對溫度、水分、氧含量等參數研究的較少。韓競耀等人研究了通風量和翻堆次數對生活垃圾生物干化效果的影響，研究結論表明，好氧生物干化可有效降低生活垃圾含水率，且不產生滲濾液；通風量對好氧生物干化有雙向性影響，通風量增大，導致干化溫度降低，不利于水分蒸發(fā)，但可以提高對水蒸氣攜帶容量；翻堆使垃圾空間分布和物料層氣流分布均勻，改善其干化效果，但該研究只處于實驗室階段。中國專利(CN2253347Y、CN101200386A、CN 101372427A 等)都已經開發(fā)不同類型
的生活垃圾好氧堆肥裝置，這些專利共同點在于只針對解決堆肥過程中的某一個因素，如通風供氧或翻堆或傳感器等。

發(fā)明內容
為了克服現有技術結構的不足，本發(fā)明提供一種生物干化反應器及垃圾生物干化方法，既解決了好氧堆肥過程堆肥周期長，滲濾液產生量大；熱干化處理中熱源投資大、能耗高的缺點；又吸取現有生物干化的優(yōu)點，在生活垃圾領域集成一種新型生物干化處理裝置，能夠實時監(jiān)測通風系統及堆體內部環(huán)境，在線調整通風流量頻次及翻堆次數，設備的啟停、運行均采用PLC自動控制，通過上位組態(tài)實現控制參數的預設和調整。
本發(fā)明提供的生活垃圾生物干化反應器，包括上箱體、下箱體，上箱體分為自控室和翻堆室，下箱體分為通風室和生物干化室；上箱體和下箱體兩個箱體拼接倒扣在一起；所述生物干化室內設置有干化箱，所述通風室內設置有與所述生物干化室連通的送風裝置和排風裝置，所述送風裝置包括送風機、除濕器和加熱器，所述翻堆室位于所述生物干化室上方，所述翻堆室安裝立式螺旋翻堆機、行走軌道和關聯的控制電纜。以下為可以采用的具體設置方式。所述送風裝置按照以下方式設置送風機連接通風管道，通風管道的一端連接第一電動調節(jié)閥；第一電動調節(jié)閥通過管道連接除濕器，除濕器通過管道連接加熱器；加熱器的另一端連接的管道上連接有第一流量計、第一溫濕度傳感器和壓力傳感器；加熱器的另一端連接的管道通向生物干化室。所述排風裝置包括排風機、第二溫濕度傳感器、第二流量計及第二電動調節(jié)閥，生物干化室的排風管道上連接第二溫濕度傳感器、第二流量計及第二電動調節(jié)閥；第二電動調節(jié)閥的另一端通過風道管與排風機連接。所述行走軌道為兩維行走機構，供翻堆機在橫向和縱向方向移動。干化箱內部設有通風廊道，在通風廊道上開有一定數量的風孔。在干化箱和下箱體的箱壁上開孔安裝了水分、溫度傳感器，在干化箱底部設置了滲濾液收集口。 該生物干化反應器內部裝有保溫材料。本發(fā)明提供的垃圾生物干化方法含有以下步驟將兩個箱體倒扣拼裝在一起，為垃圾生物干化提供密閉空間，箱體兼具進出料功能，內部設有通風除濕加熱、翻堆、監(jiān)測、除臭系統；對進排風進行在線調節(jié)氣體流量和頻次，并對進風空氣進行除濕加熱，管道上設置監(jiān)測儀表實時監(jiān)測空氣溫、濕度及壓力等參數；空氣經過快速接頭連接的軟管進入生物干化箱干化垃圾；干化產生的臭氣集中收集進行統一處理；通過PLC工控機上位組態(tài)界面設定和調整翻堆頻率，加速物料的干化；定期采集不同層次、不同深度物料的溫度、水分數據，定期監(jiān)測滲濾液產生量及成分；上述反應器運行采用自動控制和手動控制兩種控制方法，通過上位組態(tài)控制和監(jiān)控設備儀表的運行。作為一種較佳實施方式，包括以下步驟將空氣經過送風機鼓入通風管道，途經除濕器對空氣進行除濕，將空氣中的水分降低，同時可以降低進風攜帶的水分對后續(xù)堆體生物干化的影響；除濕后的氣體經過加熱器對空氣進行加熱，一方面可再次降低空氣中水分的含量，另外空氣被加熱到一定溫度，可為堆體生物干化提供能量，加快堆體內水分的蒸發(fā)；通風系統須保證生物干化室呈微負壓，以便排風機能順利將惡臭氣體抽出進行統一處理；通過控制電動調節(jié)閥的開度，在線實現通風流量的調整；溫濕度傳感器和壓力傳感器實時監(jiān)測顯示空氣的溫濕度及壓力值；根據儀表的顯示可反饋到PLC控制柜，遠程控制相關設備的運行；根據工藝需求調整風機的啟停以及運行時間，目的是加快生物降解速率，提高生物干化水分減量效果；采集垃圾堆體內部不同層次、不同深度、不同階段生物干化的數據，在線收集滲濾液并對其產生量及成分進行定期檢測。作為另一種較佳實施方式，包括以下步驟將物料提升起一定高度，保證物料恢復孔隙度，增大微生物與有機質的接觸表面積，提高降解速率；將物料翻堆改善通風氣流的分布，提高通風對物料層內水蒸氣攜帶的效率；將相關檢測參數反饋到PLC控制系統中，完成對生活垃圾生物干化過程的控制功能，同時通過上位機組態(tài)界面可監(jiān)控各個設備的運行情況；控制的小部分進風排放到自控室，起到正壓防腐的功能。本發(fā)明的有益效果是該反應器能很好實現物料干化，不受天氣氣候的影響，水分減量明顯，反應周期短，滲濾液產生量少，生物穩(wěn)定性好，能耗及成本低，環(huán)境污染得到有效控制，電氣自動化控制水平高，能夠在線調節(jié)工藝參數，實時監(jiān)測，安全可靠，易維護，此裝置可以在大型工程項目中推廣使用。


當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定，其中圖1為本發(fā)明箱體外部示意圖；圖2為本發(fā)明箱體內部示意圖。下面結合附圖和實施例對本技術方案做進一步說明。
具體實施例方式顯然，本領域技術人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護范圍。參照圖1和圖2，對本發(fā)明的實施例進行說明。該反應器包括上箱體1、下箱體2，上箱體1分為自控室3和翻堆室4，下箱體2分為通風室5和生物干化室6。反應器由上箱體1和下箱體2兩個箱體拼接倒扣在一起，可控制干化產生的氣體不外逸，將惡臭氣體有序的收集后進行集中處理；也可作為垃圾生物干化翻堆機構的支撐，在無人值守前提下可保證設備的安全運行，同時避免外部環(huán)境條件變化對垃圾干化過程的影響。生物干化室6主要為干化箱18提供完成周期性生物干化的場所。通過裝載機或者其他輸送裝置將物料裝到干化箱18后，由配套的小車將其箱子移到生物干化室6內進行干化。
通風室5主要包括送風機7、電動調節(jié)閥8、除濕器9、加熱器10、第一流量計11、第一溫濕度傳感器12、壓力傳感器13、排風機17及風管。送風機7連接通風管道，通風管道的一端連接第一電動調節(jié)閥8 ；第一電動調節(jié)閥8通過管道連接除濕器9，除濕器9通過管道連接加熱器10 ；加熱器10的另一端連接的管道上連接有第一流量計11、第一溫濕度傳感器12和壓力傳感器13 ；加熱器10的另一端連接的管道通向生物干化室6;生物干化室6的排風管道上連接第二溫濕度傳感器14、第二流量計15及第二電動調節(jié)閥16 ；第二電動調節(jié)閥16的另一端通過風道管與排風機17連接；大氣中的空氣經過送風機7鼓入通風管道，途經除濕器9對空氣進行除濕，將空氣中的水分降低，同時可以降低進風攜帶的水分對后續(xù)堆體生物干化的影響；除濕后的氣體經過加熱器10對空氣進行加熱，一方面可再次降低空氣中水分的含量，另外空氣被加熱到一定溫度，可為堆體生物干化提供能量，加快堆體內水分的蒸發(fā)；通風系統須保證生物干化室6呈微負壓，以便排風機17能順利將惡臭氣體抽出進行統一處理。在送風管道中設置第一電動調節(jié)閥8、第一流量計11、第一溫濕度傳感器12和壓力傳感器13。通過控制第一電動調節(jié)閥8的開度，在線實現流量的調整；第一溫濕度傳感器12和壓力傳感器13實時監(jiān)測顯示空氣的溫濕度及壓力值；根據儀表的顯示可反饋到PLC控制柜23，遠程控制相關設備的運行。根據工藝需求調整風機的啟停以及運行時間，目的是加快生物降解速率，提高生物干化水分減量效果。干化箱18內部設有通風廊道20，在通風廊道20上開有一定數量的風孔，來自通風室5的空氣通過風孔吹向垃圾堆體實現供氧及冷卻的目的；為了采集垃圾堆體內部不同層次、不同深度、不同階段生物干化的數據，在干化箱18和下箱體2的箱壁上開孔安裝了水分、溫度傳感器21，方便安裝和拆卸。在干化箱18底部設置了滲濾液收集口 22，可實現在線收集并對其產生量及成分進行定期檢測。翻堆室4主要包括立式螺旋翻堆機19、行走軌道和關聯的控制電纜。利用立式螺旋翻堆機19的旋轉，螺帶將物料提升起一定高度，可保證物料恢復孔隙度，增大微生物與有機質的接觸表面積，提高降解速率；翻堆還可以改善通風氣流的分布，提高通風對物料層內水蒸氣攜帶的效率。在翻堆室4的上方設置兩維行走機構，以實現翻堆機19在橫向和縱向方向上的移動，軌道兩側有限位裝置，這樣保證翻堆能遍布箱體橫斷面。若生物干化周期結束，翻堆機19還可由垂直狀態(tài)翻轉成水平狀態(tài)，不影響干化箱18的出料。翻堆機19所有的運行都是自動控制，不需要人為操作，保證了安全性。翻堆頻率可通過上位組態(tài)界面設定調整。自控室3安裝了 PLC控制柜23，設自動、手動兩種控制方法?，F場設備將相關檢測參數反饋到PLC控制系統中，完成對生活垃圾生物干化過程的控制功能，同時通過上位機組態(tài)界面可監(jiān)控各個設備的運行情況。反應器內部還裝有保溫材料，目的是防止箱體內部溫度散失，保證冬季箱內溫度有利于操作人員工作及設備的正常運行；通風室5內由第一電動調節(jié)閥8控制的小部分進風可以排放到自控室3，起到正壓防腐的功能。如上所述，對本發(fā)明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，包括上箱體、下箱體，上箱體分為自控室和翻堆室，下箱體分為通風室和生物干化室；上箱體和下箱體兩個箱體拼接倒扣在一起；所述生物干化室內設置有干化箱，所述通風室內設置有與所述生物干化室連通的送風裝置和排風裝置，所述送風裝置包括送風機、除濕器和加熱器，所述翻堆室位于所述生物干化室上方，所述翻堆室安裝立式螺旋翻堆機、行走軌道和關聯的控制電纜。
2.根據權利要求1所述的生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，所述送風裝置按照以下方式設置送風機連接通風管道，通風管道的一端連接第一電動調節(jié)閥；第一電動調節(jié)閥通過管道連接除濕器，除濕器通過管道連接加熱器；加熱器的另一端連接的管道上連接有第一流量計、第一溫濕度傳感器和壓力傳感器；加熱器的另一端連接的管道通向生物干化室。
3.根據權利要求1所述的生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，所述排風裝置包括排風機、第二溫濕度傳感器、第二流量計及第二電動調節(jié)閥，生物干化室的排風管道上連接第二溫濕度傳感器、第二流量計及第二電動調節(jié)閥；第二電動調節(jié)閥的另一端通過風道管與排風機連接。
4.根據權利要求1所述的生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，所述行走軌道為兩維行走機構，供翻堆機在橫向和縱向方向移動。
5.根據權利要求1所述的一種生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，干化箱內部設有通風廊道，在通風廊道上開有一定數量的風孔。
6.根據權利要求1所述的一種生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，在干化箱和下箱體的箱壁上開孔安裝了水分、溫度傳感器，在干化箱底部設置了滲濾液收集口。
7.根據權利要求1所述的一種生活垃圾生物干化反應器，其特征在于，該生物干化反應器內部裝有保溫材料。
8.一種垃圾生物干化方法，其特征在于含有以下步驟；將兩個箱體倒扣拼裝在一起，為垃圾生物干化提供密閉空間，箱體兼具進出料功能，內部設有通風除濕加熱、翻堆、監(jiān)測、除臭系統；對進排風進行在線調節(jié)氣體流量和頻次，并對進風空氣進行除濕加熱，管道上設置監(jiān)測儀表實時監(jiān)測空氣溫、濕度和壓力；空氣進入生物干化箱干化垃圾；干化產生的臭氣集中收集進行統一處理；通過PLC工控機上位組態(tài)界面設定和調整翻堆頻率，加速物料的干化；定期采集不同層次、不同深度物料的溫度、水分數據，定期監(jiān)測其滲濾液產生量及成分；采用自動控制和手動控制兩種控制方式，通過上位組態(tài)控制和監(jiān)控設備儀表的運行。
9.根據權利要求8所述的一種垃圾生物干化方法，其特征在于含有以下步驟；將空氣經過送風機鼓入通風管道，途經除濕器對空氣進行除濕，將空氣中的水分降低，同時降低進風攜帶的水分對后續(xù)堆體生物干化的影響；除濕后的氣體經過加熱器對空氣進行加熱，再次降低空氣中水分的含量，另外空氣被加熱到一定溫度，為堆體生物干化提供能量，加快堆體內水分的蒸發(fā)；通風系統須保證生物干化室呈微負壓，排風機將惡臭氣體抽出進行統一處理；通過控制電動調節(jié)閥的開度，在線實現流量的調整；溫濕度傳感器和壓力傳感器實時監(jiān)測顯示空氣的溫濕度及壓力值；根據儀表的顯示反饋到PLC控制柜，遠程控制相關設備的運行；根據工藝需求調整風機的啟停以及運行時間，加快生物降解速率，提高生物干化水分減量效果；采集垃圾堆體內部不同層次、不同深度、不同階段生物干化的數據，在線收集滲濾液并對其產生量及成分進行定期檢測。
10.根據權利要求8所述的一種垃圾生物干化方法，其特征在于含有以下步驟；將物料提升起一定高度，保證物料恢復孔隙度，增大微生物與有機質的接觸表面積，提高降解速率；將物料翻堆改善通風氣流的分布，提高通風對物料層內水蒸氣攜帶的效率；將相關檢測參數反饋到PLC控制系統中，完成對生活垃圾生物干化過程的控制功能，同時通過上位機組態(tài)界面可監(jiān)控各個設備的運行情況；控制的小部分進風排放到自控室，起到正壓防腐的功能。
全文摘要
一種生活垃圾生物干化反應器及垃圾生物干化方法，屬于生活垃圾處理領域。對進排風進行在線調節(jié)氣體流量和頻次，并對進風空氣進行除濕加熱，管道上設置監(jiān)測儀表實時監(jiān)測空氣溫、濕度，壓力等參數；干化產生的臭氣集中收集統一處理；通過PLC工控機上位組態(tài)界面設定和調整翻堆頻率，加速物料的干化；定期采集不同層次、不同深度物料的溫度、水分數據，定期監(jiān)測滲濾液產生量及成分；采用自動控制和手動控制兩種控制方式，通過上位組態(tài)控制和監(jiān)控設備儀表的運行。本發(fā)明不受天氣氣候的影響，反應周期短，滲濾液產生量少，生物穩(wěn)定性好，能耗及成本低，環(huán)境污染得到有效控制，能夠在線調節(jié)工藝參數，實時監(jiān)測，安全可靠。
文檔編號C05F9/02GK102557764SQ201210038719
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權日2012年2月17日
發(fā)明者何麗娟, 劉競, 史卓成, 吳文偉, 夏寶瑞, 曹占強, 李榮平, 王偉禮, 荀方飛, 葛亞軍, 馬婧一 申請人:北京市環(huán)境衛(wèi)生設計科學研究所, 北京機電院高技術股份有限公司