阅读说明：本技术 一种微生物可控的餐厨垃圾好氧堆肥装置及好氧发酵方法 (Microorganism-controllable kitchen waste aerobic composting device and aerobic fermentation method ) 是由 高东明 黄志刚 田斌 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种微生物可控的餐厨垃圾好氧堆肥装置和好氧发酵方法。所述装置包括传动系统,多回程舱,微生物跃迁装置,供气增压系统,所述餐厨垃圾处在所述多回程舱内部,所述微生物跃迁装置位于所述多回程舱内部,所述传动系统与多回程舱连接并提供动力,所述供气增压系统与多回程舱连接,所述微生物跃迁装置包括水浴管道、放射凹槽和跃迁管道。本发明的微生物跃迁机构可使得前序物料发酵的中后期的微生物跃迁至后续物料发酵的早期,这样可以大大提高发酵早期的微生物量,加快好氧发酵进程,同时利用水浴管道设计进行微生物温度的调节,可以很好的控制微生物的数量和生灭,确保安全高效完成好氧发酵。(The invention provides a kitchen waste aerobic composting device with controllable microorganisms and an aerobic fermentation method. The device comprises a transmission system, a multi-return cabin, a microorganism transition device and an air supply pressurization system, wherein the kitchen waste is located inside the multi-return cabin, the microorganism transition device is located inside the multi-return cabin, the transmission system is connected with the multi-return cabin and provides power, the air supply pressurization system is connected with the multi-return cabin, and the microorganism transition device comprises a water bath pipeline, a radiation groove and a transition pipeline. The microorganism transition mechanism can make the microorganism in the middle and later stages of the fermentation of the preorder material transition to the early stage of the fermentation of the subsequent material, thus greatly improving the microorganism amount in the early stage of the fermentation and accelerating the aerobic fermentation process.)

一种微生物可控的餐厨垃圾好氧堆肥装置及好氧发酵方法

技术领域

本发明涉及餐厨垃圾堆肥技术领域，具体而言，涉及一种微生物可控的餐厨垃圾好氧堆肥装置及好氧发酵方法。

背景技术

好氧发酵堆肥的物料来源于生活垃圾和餐厨垃圾中的有机成分，生活垃圾和餐厨垃圾需要经过预处理后，提取有机物料进行堆肥。堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、比和通风条件下通过微生物的发酵作用，将有机物转变为肥料的过程。在这种堆肥化过程中，有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖质物质，对环境尤其土壤环境不构成危害，而把堆肥化的产物称为营养土。通气条件下使用好氧性微生物的叫做“好氧堆肥”。垃圾好氧堆肥在大量微生物作用下，使垃圾发生的生物转化和氧化分解过程。好氧化分解后，除二氧化碳和水外，主要是硝酸盐、硫酸盐及其他氧化终产物；化学性质稳定，不再进行生化分解；氧化分解过程进行很快，条件适当几天内就可进行完毕。稳定性终产物也没有异味符合卫生条件。但是传统采用条垛式和发酵仓式好氧堆肥占地面积大，好氧发酵时间长，这些问题的存在严重限制了餐厨垃圾好氧堆肥技术和行业的发展。特别是通过调节微生物来大幅缩短发酵时间是一个好的俄解决思路，但是如何进行结构设计来实现微生物的控制，以及保证好氧处理过程中的安全问题，是一个较大的挑战。

发明内容

针对传统好氧堆肥占地面积大，好氧发酵时间长的问题，本发明在餐厨垃圾处理装置中，通过设计多回程结构来节省好氧堆肥空间，通过温度调节来控制餐厨垃圾处理过程中的微生物，利用多方面结构的系统设计有效实现了微生物数量的调节，以及微生物生灭的控制，可以确保厨余垃圾可以安全高效完成好氧发酵处理。

本发明采用的技术方案如下：

一种微生物可控的餐厨垃圾好氧堆肥装置，包括传动系统，多回程舱，微生物跃迁装置，供气增压系统，所述餐厨垃圾处在所述多回程舱内部，所述微生物跃迁装置位于所述多回程舱内部，所述传动系统与多回程舱连接并提供动力，所述供气增压系统与多回程舱连接，所述微生物跃迁装置包括水浴管道、放射凹槽和跃迁管道。

本发明的技术方案还包括以下附属方案：

所述多回程舱包括喂料口、V形叉、外筒、中筒、内筒、中轴、底篦板，所述外筒和内筒的中心轴与中轴重合，所述中轴与所述内筒之间转向相反、所述中筒固定不动，内筒、中筒和外筒同步转动的同时实现垃圾的同步输送。

所述中轴外表面设有垂直于轴向的反螺旋叶片，所述内筒上端设有内筒进料口，所述内筒外壁设有垂直于轴向的正螺旋叶片，所述外筒内壁上有外筒搅拌齿，所述中筒为内壁和外壁的双层结构，所述中筒内壁和所述中筒外壁上方固定连接中筒帽，所述中筒外壁上有中筒搅拌齿，所述中筒底部设有中筒进料口。

所述传动机构包括底座、轴套、轮轴、支架、第一回转轴承、第二回转轴承、连接架、太阳轮、行星轮、行星轮架。

第一回转轴承的上方固定V形叉，底座上固定着支架，在支架的上方固定着第一回转轴承，行星轮和太阳轮以及第二回转轴承内圈的内侧齿圈配合安装，所述太阳轮与行星轮相互啮合，所属行星轮与行星轮架相互内啮合。

所述微生物跃迁装置位于中筒的中部和上部。

所述水浴管道包括多个温度区间段水浴管道，可实现不同温度区间段水浴管道的长度调整和统一温度区间段的管道长度调整；所述放射凹槽为折线或曲线状，且所有放射凹槽均与跃迁管道外边缘相连接。

所述水浴管道设在所述中筒外壁和中筒内壁之间，所述跃迁管道外表面贯穿水浴管道。

放射凹槽的横截面积大于微生物的植株，跃迁管道为多孔的通道，跃迁管道经水浴管道穿越中筒内壁和中筒外壁并连通中筒内壁和中筒外壁的两侧。

所述供气增压系统包括密封盖、风机、空气压缩机和筒壁篦板。

一种微生物可控的餐厨垃圾好氧发酵方法，好氧发酵过程中的微生物跃迁及生物安全控制由微生物跃迁系统完成，并可通过调节水浴管道中的温度来控制微生物的存活或杀灭。

好氧发酵中后期物料内的微生物数量大，此时物料正好处于中筒内壁的中部和上部，微生物通过跃迁管道内的多孔的通道经水浴管道穿越中筒内壁和中筒外壁并进入至外筒与中筒外壁之间，从而提高好氧发酵早期的微生物数量，进而提高物料的分解速度。

当需要杀灭这些微生物时，提高水浴温度至微生物灭绝的高温，由于水浴管道与中筒内壁、中筒外壁、放射凹槽、跃迁管道密切贴合，在高温热量的传导下可有效杀灭中筒及跃迁装置内的微生物，可有效控制生物安全。

与现有技术先比，本发明的优点如下：

第一，本发明技术方案中的多回程结构可以节约厨余垃圾处理过程中所需要的空间，同时这种紧凑结构也为微生物添加后的快速好氧发酵提供了条件。这种使物料以S形路线不断移动发酵的路径设置可以使好氧堆肥过程中微生物产生的热量可以在不同的堆肥阶段合理利用，降低堆肥能耗。

第二，多回程好氧堆肥的微生物跃迁机构可以有效调节不同阶段微生物数量，从而加速发酵过程。通过微生物跃迁机构的设计，可使得前序物料发酵的中后期的微生物跃迁至后续物料发酵的早期，这样可以大大提高发酵早期的微生物量，加快好氧发酵进程。跃迁机构和水浴管道配合使用，水浴管道中温度可根据需要进行调整，可在需要清理微生物时提高水浴温度至微生物灭绝的高度，有效杀灭中筒及跃迁装置内的微生物，可有效控制生物安全。

附图说明

图1是装置的整体结构图

图2是装置的剖面图

图3是中筒结构示意图

图4是多段水浴调温管道

图5是微生物跃迁装置

图6是跃迁装置的剖面图

图7是好氧堆肥过程中的微生物数量示意图

图8是上传动部件示意图。

具体实施方式

参见图1，一种微生物可控的餐厨垃圾好氧堆肥装置，包括传动系统，多回程舱02，微生物跃迁装置，供气增压系统，所述装置整体置于基体底座01上方，所述餐厨垃圾处在所述多回程舱02内部，所述微生物跃迁装置位于所述多回程舱02内部，所述传动系统与多回程舱02连接并提供动力，所述供气增压系统与多回程舱02连接，所述微生物跃迁装置包括水浴管道076、放射凹槽078和跃迁管道079。

参见图2和图3，所述多回程舱02包括喂料口06、V形叉021、外筒022、中筒、内筒031、中轴034、底篦板081，所述外筒022和内筒031的中心轴与中轴重合，所述中轴与所述内筒之间转向相反、所述中筒固定不动，内筒031、中筒和外筒022同步转动的同时实现垃圾的同步输送。

所述中轴034外表面设有垂直于轴向的反螺旋叶片035，所述内筒031上端设有内筒进料口032，所述内筒031外壁设有垂直于轴向的正螺旋叶片033，所述外筒022内壁上有外筒搅拌齿023，所述中筒为内壁和外壁的双层结构，所述中筒内壁077和所述中筒外壁075上方固定连接中筒帽045，所述中筒外壁075上有中筒搅拌齿074，所述中筒底部设有中筒进料口073。

所述传动机构包括底座011、轴套012、轮轴013、支架014、第一回转轴承、第二回转轴承、连接架、太阳轮044、行星轮043、行星轮架042。

第一回转轴承的上方固定V形叉021，底座011上固定着支架014，在支架014的上方固定着第一回转轴承，行星轮043和太阳轮044以及第二回转轴承内圈的内侧齿圈配合安装，所述太阳轮044与行星轮043相互啮合，所属行星轮043与行星轮架042相互内啮合。

参见图4至图6，所述微生物跃迁装置位于中筒的中部和上部，所述微生物跃迁装置包括水浴管道076、放射凹槽078和跃迁管道079。

所述水浴管道076包括多个温度区间段水浴管道，可实现不同温度区间段水浴管道的长度调整和统一温度区间段的管道长度调整；所述放射凹槽078为折线或曲线状，且所有放射凹槽076均与跃迁管道079外边缘相连接。

所述水浴管道079设在所述中筒外壁075和中筒内壁077之间，所述跃迁管道079外表面贯穿水浴管道076。

放射凹槽078的横截面积大于微生物的植株，跃迁管道079为多孔的通道，跃迁管道经水浴管道078穿越中筒内壁077和中筒外壁075并连通中筒内壁和中筒外壁的两侧。

所述供气增压系统包括密封盖03、风机061、空气压缩机062和筒壁篦板082。

下面进一步对主要系统进行详细说明。

带有若干螺纹孔的环状的法兰盘071与第一回转轴承内圈015固联，法兰盘071通过多个圆周分布的立柱与底篦板081固联，底篦板081的外侧固定有上翘的环形舌072，底篦板081与环形舌072交接处的上方固定有中筒外壁075和中筒内壁077，中筒外壁075和中筒内壁077之间设有水浴管道076，中筒外壁075和中筒内壁077的下端在圆周方向上设有若干中筒进料口073，中筒外壁075的中部设有若干中筒搅拌齿074，中筒外壁075外侧的上部设有若干喂料口06，中筒内壁077的下端设有带孔隙的筒壁篦板082。

第一回转轴承外圈016的外圆周为外齿轮式，第一回转轴承外圈016的上方固定V形叉021的外圈， V形叉021的外圈在上部与外筒022固联， V形叉021的内圈外圈与环形舌072嵌套安装，外筒022的内侧固定有若干外筒搅拌齿023。

中筒外壁075和中筒内壁077的上部固联中筒帽045，中筒帽045的上边缘与第二回转轴承外圈038固联，第二回转轴承外圈038与电机轴座040以及行星轮架042通过连接架039固联，第二回转轴承内圈037的内侧设有齿圈，电机041与电机轴座040固联，电机041的轴可以在电机轴座040的内部自由转动，电机041的轴上设有太阳轮044，行星轮043和太阳轮044以及第二回转轴承内圈037的内侧齿圈配合安装，电机041的轴与中轴034通过联轴器联接，中轴034上设有反螺旋叶片035。

第二回转轴承内圈037的下方固联着内筒031，内筒031的上部设有若干个内筒进料口032，外侧设有正螺旋叶片033，内筒031的下部约束在支架014的内部并能够自由转动，内筒031的下部外侧安装有大带轮036，轴套012固定在底座011上，轮轴013安装轴套012上并可以自由转动，小带轮017通过键连接安装在轮轴013上，齿轮018通过键连接安装在轮轴013上，大带轮036与小带轮017安装在同一平面内并通过带传动，小带轮017与第一回转轴承外圈016的外侧齿轮啮合。

风机061的进风端连通装置外的大气，风机061的出风端穿过中筒外壁075和中筒内壁077与中筒内壁077内的空腔连通，密封盖03的下缘与中筒帽045的上缘密切贴合，空气压缩机062的高压空出口经过中筒外壁075和中筒内壁077之间的孔隙从筒壁篦板082向中筒内壁077内侧散发。

一种多回程餐厨垃圾好氧堆肥装置的工作过程如下：

物料经喂料口06进入中筒外壁075和022外筒之间的空间，经外筒搅拌齿023与中筒搅拌齿074的搅拌落至V形叉021的内圈上， V形叉021的内圈较陡的斜坡便于物料经中筒进料口073进入中筒内壁077内部，V形叉021的内圈外圈与环形舌072嵌套安装用于防止物料经缝隙遗漏。物料进入中筒内壁077的内侧后，物料内多余的水分经中筒内壁077的下端设的带孔隙的底篦板081漏出，剩余的物料经正螺旋叶片033与中筒内壁077摩擦力差的作用边进行好氧发酵边向上提升，提升至顶部后经内筒进料口032进入内筒031的内部，经过反螺旋叶片035的作用，从内筒031的顶部边发酵边输送至内筒031的底部出口并排出。

参见图8，物料的输送过程由电机041带动电机轴座040内的中轴034转动，中轴上的太阳轮044带动行星轮043原位转动，行星轮043带动第二回转轴承内圈037反向旋转，回转轴承内圈037带动与其固联的内筒031旋转，旋转的内筒031带动其底部的大带轮036转动，大带轮036通过皮带带动小带轮017转动，小带轮017带动同轴的齿轮018转动，齿轮018带动与其啮合的第一回转轴承外圈016转动，第一回转轴承外圈016带动与其固联的022外筒转动，实现各个环节的同步输送。

好氧发酵过程中的微生物跃迁及生物安全控制由微生物跃迁系统完成，具体过程是：

好氧发酵中后期物料内的微生物数量较大，此时物料正好处于中筒内壁077的中部和上部，中筒内壁077的上面分布着若干由中心向四周放射状展开的放射凹槽078，凹槽的横截面积大于微生物的植株用于微生物的寄居，这样的设置可保证一定数量的微生物不会随物料被正螺旋叶片033带走，这些留下的微生物通过跃迁管道079内的多孔的通道经水浴管道076穿越中筒内壁077和中筒外壁075并进入至外筒022与中筒外壁075之间，从而提高好氧发酵早期的微生物数量，进而提高物料的分解速度。当需要杀灭这些微生物时，提高水浴温度至微生物灭绝的高温，由于水浴管道076与中筒内壁077、中筒外壁075、放射凹槽078、跃迁管道079密切贴合，在高温热量的传导下可有效杀灭中筒及跃迁装置内的微生物，可有效控制生物安全。

多回程好氧堆肥的微生物跃迁机构可以有效调节不同阶段微生物数量，从而加速发酵过程。参见图7，通过微生物跃迁机构的设计，可使得前序物料发酵的中后期的微生物跃迁至后续物料发酵的早期，这样可以大大提高发酵早期的微生物量，加快好氧发酵进程。

好氧发酵所需要的氧气由供气增压系统提供，具体过程是：

空气由风机061的进风端进入风机，风机061的出风端穿过中筒外壁075和中筒内壁077向中筒内壁077以内的空腔中提供空气，为保证供气的有效性，密封盖03的下缘与中筒帽045的上缘密切贴合。对于装置中下部空气难以自然到达的地方，具有一定压力的空气被空气压缩机062的高压空送出并经过设置在中筒内壁077中下部的筒壁篦板082向中筒内壁077内侧散发。

在发酵中期的高温作用下，以及整个过程的微生物作用下，在发酵后期，由于物料内的含水率较低，物料之间形成了较多的孔隙，此时物料正运行至内筒的内部。对于这种孔隙较大的物料则不需要大的压力，使用风机通风即可实现好氧发酵要求。发酵早期物料的含水率较大空隙较小，因此需要空气压缩机提供高压空气通过筒壁篦板对中筒的中下部物料进行供氧。