阅读说明：本技术 一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器 (Kitchen waste stirred tank reactor ) 是由 刘江河 徐伟 张浩天 刘洋莉 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器,包括釜体,釜体内腔经槽底滤板分为第一反应室、第二反应室,第一反应室内腔经隔槽板分隔成两个以上槽；位于最右侧槽的槽底滤板部位设有通孔,通孔处装有活动插板组件；第一反应室内装有第一搅拌器,第一搅拌器包括搅拌轴、多组沿轴向依次装于搅拌轴上的搅拌浆组,各搅拌浆组由多个环布于搅拌轴径向的搅拌浆组成；第二反应室内装有一个以上第二搅拌器,第二搅拌器为螺旋搅拌器。本发明用于居民区餐厨垃圾就地资源化生化处理,就地收集、粉碎直接生化处理将其加工成有机肥料,实现资源化再利用,减容减量,变废为宝,改善环境,设备构造合理技术先进、生化处理效率高、占地小、不用污水过滤设备。(A kitchen waste stirring kettle type reactor comprises a kettle body, wherein the inner cavity of the kettle body is divided into a first reaction chamber and a second reaction chamber through a tank bottom filter plate, and the inner cavity of the first reaction chamber is divided into more than two tanks through a tank separation plate; a through hole is arranged at the filter plate at the bottom of the rightmost groove, and a movable plugboard assembly is arranged at the through hole; a first stirrer is arranged in the first reaction chamber, the first stirrer comprises a stirring shaft and a plurality of stirring paddle groups which are sequentially arranged on the stirring shaft along the axial direction, and each stirring paddle group consists of a plurality of stirring paddles which are annularly distributed on the radial direction of the stirring shaft; more than one second stirrer is arranged in the second reaction chamber, and the second stirrer is a spiral stirrer. The invention is used for the in-situ resource biochemical treatment of the kitchen waste in residential areas, and the kitchen waste is directly processed into organic fertilizer by the in-situ collection and crushing biochemical treatment, thereby realizing the resource reutilization, reducing the volume and the quantity, changing waste into valuable, improving the environment, having reasonable equipment structure, advanced technology, high biochemical treatment efficiency, small occupied area and no sewage filtration equipment.)

一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器

技术领域

本发明涉及一种餐厨垃圾资源化处理的技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾生化处理的搅拌釜式反应器。

背景技术

目前，许多城市乡镇居民区家庭的餐厨垃圾还没有分类投放，餐厨垃圾与生活垃圾混合装入垃圾袋投放在居民区垃圾桶，由垃圾清运人员将垃圾桶倒入垃圾车内运往垃圾中转站倒入压缩机内，经压缩再装入大吨位的垃圾运输车运往郊区垃圾处理中心进行破袋、分选、磁选、堆肥等很多垃圾处理工序。分选难度大，作业环境散发臭气，工序多、时间长，增加了餐余垃圾的腐败程度。每天有大量的生活垃圾因为缺少分类处理设施得不到及时处理。

城市餐厨垃圾日益增长以及滞后的收运处理方式，引发的环境污染和健康及影响城市形象等问题越来越严重。许多国家已高度重视，要求对餐厨垃圾源头进行无害化资源化处理，许多城市都有积极的餐厨垃圾资源化处理计划。在我国城市及乡镇餐厨垃圾产生量很大，就地处置资源再利用，将餐厨垃圾经过生物发酵，转化成植物可以吸收的肥料，适应我国新时代美好环境的发展要求。许多城镇有效的实施了垃圾分类投放，分类的垃圾桶分散收集再集中到处理点，用提升倾倒装机构将垃圾桶内垃圾倒入生化处理一体机内进行脱水、脱油、粉碎及资源化生化处理。餐厨垃圾分散收集存放时间长，一体机内设有脱水机、油水分离装置，还需要输送装置将脱水后的垃圾输送至反应釜内，脱水、脱油及输送装置占用了很多空间，污水还要有市政排水管道排放，分离出的油脂要收集存放再运送至专业处理厂处理，利用餐厨废油生产生物柴油及润滑油等，餐厨废油二次加工工艺复杂成本较高，现有技术方案设备复杂占用空间大，需要市政排污管路，不适合放置在居民区住宅附近，不适合居民区安装使用。

发明内容

针对上述问题，根据家庭餐厨垃圾特点，本发明提供了一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器，主要用于居民区餐厨垃圾就地资源化、无害化的生化处理，就地收集、粉碎直接微生物化学反应处理将其加工成有机肥料，实现资源化再利用，减容减量、变废为宝、改善环境，无异味排放，不用污水过滤设备，不用油水分离设备，不用市政污水管道排放污水，设备占地面积小，垃圾生化处理效率高。

本发明的技术方案是：包括釜体，釜体内腔经槽底滤板分为位于上部的第一反应室、位于下部的第二反应室，第一反应室内腔经隔槽板分隔成两个以上从左至右依次排列的槽；位于最右侧的槽处的槽底滤板部位设有通孔，通孔处装有活动插板组件；第一反应室内装有第一搅拌器，第一搅拌器包括搅拌轴、多组沿轴向依次装于搅拌轴上的搅拌浆组，各搅拌浆组由多个环布于搅拌轴径向的搅拌浆组成，搅拌轴中部穿过隔槽板上的让位通孔，搅拌轴两端装于第一反应室左右两侧壁的第一轴封装置处，第一反应室左侧壁外有用于驱动搅拌轴旋转的第一电机减速器，第一反应室右侧壁设有第一出料口，第一出料口处装有出料阀；第二反应室内装有一个以上第二搅拌器，第二搅拌器为螺旋搅拌器，第二搅拌器由第二搅拌轴与螺旋叶片组成，搅拌轴两端装于第二反应室左右两侧壁的第二轴封装置处，第二反应室左侧壁外有用于驱动第二搅拌轴旋转的第二电机减速器，第二反应室右侧壁设有第二出料口。第二出料口装有可以开启的封堵盖板。

还包括用于向第一反应室内、第二反应室内强制通风的气体分布装置；所述气体分布装置包括伸入第一反应室内腔的各空间的管道组一、伸入第二反应室内的管道组二，管道组一、管道组二内端设有多个喷气孔，管道组一、管道组二外端分别经电磁阀与空气泵连接。通过电磁阀分别控制第一反应室及第二反应室不同生物反应阶段各自需要的氧气量进行强制送风，满足所需的含氧量，使生化反应得以顺利进行。

釜体上装有用于抽出第一反应室内废气的第一风机、用于抽出第二反应室废气的第二风机，废气处理装置进风口经管路与第一风机、第二风机出风口连接，废气经废气处理装置除臭处理后排放。

所述第二反应室内有两个第二搅拌器，两个第二搅拌器并排设置，搅拌工作时两个第二搅拌器转向相反形成物料水平面内循环流动，装添填充物时两个第二搅拌器转向相反形成物料水平面内循环流动将第一反应室落下来的腐熟物料带进第二反应室内，排出添填充物时两个第二搅拌器同向旋转将填充物推出第二出料口。

所述槽底滤板为设有各种形状的小孔、小槽、缝隙或有微孔的弧形板，弧形板的所在圆的圆心靠近搅拌轴，弧形板与第一搅拌器转动圆周形状相应，减少物料流动死角。

所述搅拌浆为平板浆，平板浆所在平面与搅拌轴轴线之间的倾角a=8°—70°。

所述釜体上面装有釜盖，釜盖上设有进料口，进料口直接与粉碎机出料口连接，粉碎机40出料口上面有粉碎滚刀起到了进料口盖板作用；釜体外壁包覆有阻燃型聚乙烯泡沫塑料保温层，保温层外粘贴一层铝箔。

所述活动插板组件包括插板、与插板相连的电动推杆。

釜体外部设有用于餐厨垃圾粉碎时添加菌种的菌种添加装置、多个用于第一反应室与第二反应室不同生化反应阶段的微波加热装置；釜体内部设置有多个用于第一反应室与第二反应室不同生化反应阶段温度检测的温度传感器。

第一反应室的各空间内及第二反应室内均设有用于检测物料在不同生化反应阶段含水率的湿度传感器。第一电机减速器的电机为双速电机，电机低速用于搅拌物料让微生物菌种、物料、氧气充分接触，低速搅拌形成的轴向流较小，物料被隔槽板阻隔在本槽内搅拌，当物料需要过槽时，电机高速搅拌形成向第一出料口方向的轴向流较大能使物料越过隔槽板进入下一槽。

本发明设计成上下两个反应室，槽底滤板滤出物料渗滤液进入第二反应室，使物料含水率基本达到生物发酵处理技术中对物料含水率50％-60％的要求，物料的液体漏入第二反应室，第二反应室内装有餐厨垃圾生化处理后腐熟的物料作为填充物，腐熟的物料经过筛选分离出细小的碎末更好，也可以用木屑作为填充物，也可以是木屑与腐熟物料的混合物料作为填充物，渗滤液中的微小有机质固体物附着在填充物料上，2个第二搅拌器不同旋转方向间歇转动搅拌，间隔时间为0.5—1小时，填充物料与渗滤液充分搅拌并形成内部循环流，气体分布装置强制通风，微波加热装置加热填充物料，附着在填充物料上的渗滤液中的微小有机质固体物进行微生物吸收、分解、氧化，使其中的有机物转化简单的无机物、H₂O和CO₂，水的气体和CO₂经风机抽至废气处理装置处理后排放，

家庭餐厨垃圾中菜叶、玉米芯、西瓜皮、剩菜、骨头等粉碎后产生一些水份和少量的食用油脂，物料含水率过大影响生化反应，现有的生化处理机都配有分离过滤设备，把油水分离出去，过滤分离设备复杂占用空间大，并且要有排污管路排放污水，居民区现场安装时要建造市政排污管路，改建施工难度大，工程造价费用高，安装非常不方便。第二反应室有效解决含水率过大问题，多余的液体可以由槽底滤板滤出进入第二反应室，渗滤液中含有菌种，附着在填充物上，进行微生物化学反应，使渗滤液中的成分趋于稳定化和矿物化，杀灭病原菌和虫卵，H₂O和CO₂随第二风扇经废气处理装置除臭排放至大气，过几个月更换一次新的腐熟物料，更换出来的物料是腐熟透了的肥料制品，不产生二次污染，少量的食用油脂分散在第一反应室和在第二反应室，可以与物料和填充物同时进行生物发酵处理。

本发明从源头直接接收餐厨垃圾，减少垃圾的腐烂、恶臭及传播细菌病毒，减容减量，变废为宝，及时保护了环境，减少了传统清运方式的二次中转、破袋、分选等许多中间环节，直接生化处理将其加工成有机肥料，实现资源化再利用，减容减量效率高、占地小，有效的消减餐厨垃圾排放和资源浪费，实现了就地接收即时处理资源化的新模式。

餐厨垃圾源头进行资源化处理，利用细菌将有机物分解，再将剩下的残渣作为肥料使用，减少餐厨垃圾运输转运费用，没有废渣、废液、臭味等次生污染，环境维护成本低。餐厨废弃物处理由资源“消耗型”转为“生产型”，经后期处理，再粉碎、磁选、风选、筛选、压实造粒及包装，肥料产品性能稳定，可用于园林、农田或菜地的施用肥或土壤改良剂。

餐厨垃圾生化反应是一个微生物过程，有机质固体废物会被微生物分解，为回收养分提供了一种有效方法，能将有机废物转化成稳定、卫生的腐殖质的肥料产品。资源化餐厨垃圾是最好的自然界覆盖物与土壤改良剂，疏松粘质土壤、改善土壤结构、纹理与通风，增强土壤的保水能力，减少化学肥料的投入，节约垃圾掩埋场地，减少因垃圾掩埋沥出液所造成的土地污染和水污染。这项技术从根本上解决餐厨垃圾处理问题，正真实现了餐厨垃圾源头资源化处理，大大的节约了餐厨垃圾收储、运输、焚烧等环节带来的成本。

本发明不用污水过滤设备，不用油水分离设备，不用市政污水管道排放污水，占地2-3平方米，很方便的放置在居民小区，在源头直接收集即刻处理，减少垃圾存放时间，微生物高温生化处理杀灭病原菌和虫卵，使垃圾中的成份趋于稳定化和矿物化，从而减少因腐败发臭和招至蚊虫的可能，优化卫生环境，减少运输费用以及运输过程中的二次污染可能，实现源头处理和就地资源化，垃圾减量率40％-50％，肥料转化率50％-60％。

附图说明

图1是本发明一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器正面构造示意图；

图2是本发明一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器侧面构造示意图；

图3是本发明一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器进风与废气处理示意图；

图4是本发明一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器第一搅拌器示意图；

图5是本发明一种餐厨垃圾搅拌釜式反应器插板示意图。

具体实施方式

图1、2、3、4中，本发明包括釜体1、釜盖2、隔槽板3、第一搅拌器4、出料阀5、第一出料口6、第二搅拌器7、第二轴封装置8、第一电机减速器10、第一轴封装置11、槽底滤板13、第一反应室14、第二反应室15。第一反应室14设有进料口与设置在上面的破碎机出料口直接连接，用于粉碎后的餐厨垃圾和微生物菌种进料，第一反应室14设有第一出料口6，用于餐厨垃圾生化反应腐熟的物料出料，第一反应室14设有槽底滤板13，槽底滤板13设有孔、槽或缝隙用于物料渗滤液渗漏至第二反应室15。隔槽板3将第一反应室14分割成多个槽，第一搅拌器4低速搅拌形成的轴向流较小，物料被隔槽板3阻隔在本槽内搅拌，当物料按反应阶段需要越过隔槽板3进入下一槽时，第一搅拌器4高速搅拌形成向第一出料口6的轴向流较大能使物料越过隔槽板3进入下一槽，先加入的物料先进行微生物化学反应，可以分为早、中、晚三个批次，间隔时间比较长，先进先出适应实际工况。每个槽分别设有微波加热装置和温度传感器，按每槽不同生化处理阶段所需温度分别加热。第一搅拌器4包括搅拌轴19、多组沿轴向依次装于搅拌轴19上的搅拌浆组，各搅拌浆组由多个环布于搅拌轴19径向的搅拌浆29组成，搅拌轴19两端装于第一反应室14左右两侧壁的第一轴封装置11处。搅拌浆29为平板浆，平板浆所在平面与搅拌轴19轴线之间的倾角a=45°。第二反应室15设有第二搅拌器7。第二搅拌器7由第二搅拌轴17与螺旋叶片18组成，搅拌轴17两端装于第二反应室15左右两侧壁的第二轴封装置8处。第二反应室15左侧壁外有用于驱动第二搅拌轴17旋转的第二电机减速器9，第二反应室15右侧壁设有第二出料口16，第二出料口16装有可以开启的封堵盖板。

餐厨垃圾在居民区源头随时收集即刻破碎，破碎产生的液体与垃圾含有的少量食用油脂无需固液分离装置分离出多余的水，也不需要油水分离装置分离出少量的油脂，通过槽底滤板13渗漏至第二反应室15，保正第一反应室内物料的含水率小于50％-60％的范围，使物料的生化反应顺利进行。含水率大于60％，会降低物料中含氧量，造成厌氧状态，物料会结块结团产生恶臭，影响最终产品质量，含水率过低，微生物活性降低，延长了生化反应时间。

湿控系统检测物料及填充物的湿度并实施自动调节，在第一反应室的各个槽内，分别设有湿度传感器，随时检测每槽物料含水率，生化反应进行一段时间有时出现含水率过低，湿控系统自动开启设在第一反应室的喷水阀门给物料进行补水，以保持生化反应不同阶段物料的不同含水率。

第二反应室15内装有餐厨垃圾生化处理后腐熟的物料作为填充物，腐熟的物料经过筛选分离出细小的碎末更好，也可以用木屑作为填充物，也可以是木屑与腐熟物料的混合物料作为填充物，填充物与第一反应室渗漏的渗滤液搅拌混合进行生化反应，2个第二搅拌器7不同旋转方向间歇转动搅拌，形成内部循环流型，附着填充物的渗滤液强制通风充分有氧，好氧微生物对液体中的微小有机质固体物进行微生物吸收、分解、氧化，使其中的有机物转化简单的无机物、H₂O和CO₂。

第一反应室14与第二反应室15设有强制通风的气体分布装置、废气处理装置及温控装置，H₂O和CO₂通过废气处理装置除臭处理后无害排放，强制通风提供充分的氧气。温控装置保持生化反应所需的温度环境。气体分布装置包括伸入第一反应室14内腔的各空间的管道组一、伸入第二反应室15内的管道组二，管道组一、管道组二内端设有多个喷气孔20，管道组一、管道组二外端分别经电磁阀25与空气泵21连接。通过电磁阀25分别控制第一反应室14及第二反应室15不同生物反应阶段各自需要的氧气量进行强制送风，满足物料生化反应所需的含氧量，使生化反应得以顺利进行。釜体1上装有用于抽出第一反应室14内废气的第一风机23、用于抽出第二反应室15废气的第二风机28，废气处理装置24进风口经管路与第一风机23、第二风机28出风口连接，废气经废气处理装置除臭处理后无害排放。

温控系统保持生化反应所需的温度环境,微生物生长在不同阶段对温度有着不同要求，在生长过程中发酵还会产生热量，釜体外壁设有多个微波加热装置，分别用于第一反应室14三个槽与第二反应室15在不同生化反应阶段所需温度分别加热，不需要传导过程就能使物料加热，加热速度快均匀 ，仅需传统加热方式的能耗加热的1/5—1/10，釜体内部设有多个温度传感器，通过控制器调节微波加热器，实现温度自动调节。

图5中，第二反应室15添加填充物时，电动推杆27推动插板281向左移动打开通孔，同时转动第一搅拌器4，第一反应室14的第3槽空间内的腐熟物料落入下面的第二反应室15内，2个第二搅拌器7不同旋转方向转动形成内部循环流，落入的物料被带进第二反应室15。

本发明工作过程：

餐厨垃圾源头收集资源化生化处理一体机，技术先进结构合理，占地面积小，不用污水过滤设备，不用油水分离设备，不用市政污水管道排放污水，垃圾投放时，投放者将袋装餐厨垃圾挂在在挂袋器上，关闭投放窗口即完成垃圾投放。破袋机自动进行破袋并倾倒垃圾至下面的破碎机进料斗内进行破碎，同时菌种添加装置添加微生物菌群，已经粉碎的餐厨垃圾与微生物菌群，直接落入设置在破碎机40出口下面的釜体进料口进入第一反应室14内。

第一搅拌器4间歇低速搅拌，微波加热装置依据每槽生化反应不同阶段需要分别进行加热，第1槽中温阶段30℃—45℃，第2槽高温阶段为50℃—65℃,第3槽腐熟阶段20℃—35℃，餐厨垃圾在加热、搅拌及强制通风的反应釜内进行快速生化反应，好氧微生物对垃圾有机物质的大分子分解为小分子蛋白质片段或者进一步分解为氨基酸，使其中的有机物转化简单的无机物并实现自体生长的生物化学过程，能将有机物转化成腐殖质、H₂O和CO₂，高温能够有效的杀灭餐厨垃圾中的各种病原物，形成稳定、卫生的腐殖质肥料，实现餐厨垃圾无害化处理。

第一搅拌器4低速搅拌形成的轴向流较小，物料被隔槽板3阻隔在本槽内搅拌，当物料按反应阶段需要越过隔槽板时，第一搅拌器4高速搅拌形成向第一出料口6的轴向流较大能使物料越过隔槽板由第1槽进入第2槽，第2槽的物料越过隔槽板进入第3槽。先加入的物料先进行生化反应，经过6-10小时长时间的高温好氧发酵，物料已经腐熟成比较干燥细碎的颗粒，完成垃圾的生化处理，打开出料阀5，转动第一搅拌器4，腐熟的物料从第一出料口6流出。腐熟的物料产品可以直接用于园林绿化施肥，或转运至后期处理厂进行磁选、再发酵、筛分、风选、造粒与包装，生产出优良的有机肥料。

槽底滤板13滤出物料渗滤液进入第二反应室15，第二反应室15内装有餐厨垃圾生化处理腐熟的物料作为填充物，腐熟的物料经过筛选分离出细小的碎末更好，也可以用木屑作为填充物，也可以是木屑与腐熟物料的混合物料作为填充物，填充物与渗滤液搅拌混合进行生化反应。2个第二搅拌器7不同旋转方向间歇转动搅拌，形成内部循环流型，渗滤液附着在填充物上，微波加热装置加热填充物，气体分布装置强制通风，好氧微生物对液体中的微小有机质固体物进行微生物吸收、分解、氧化，使其中的有机物转化简单的无机物、H₂O和CO₂，第二风机及时抽出废气并带走H₂O和CO₂经废气处理装置排放，完成渗滤液的微生物分解与污水处理。第二反应室15内的填充物几个月更换一次，换下来的填充物运往后期处理厂与其它腐熟的物料一同进行后期处理制成肥料，不再产生二次污染。

第一反应室与第二反应室分别设有强制通风装置及废气处理装置，强制通风提供充分的氧气，气体分布装置组件包括管路和多个喷气孔、空气泵，用于向第一反应室、第二反应室强制通风，气体分布装置分别设有电磁阀，通过电磁阀分别控制第一反应室及第二反应室不同生化反应阶段各自需要的氧气量进行强制送风提供物料及填充物充分的氧气，使生化反应得以顺利进行。釜体上装有用于抽出第一反应室废气的第一风机、用于抽出第二反应室废气的第二风机，H₂O和CO₂气体通过废气处理装置除臭处理后无害排放。废气处理装置进风口经管路与第一风机、第二风机出风口连接。

湿控系统检测物料及填充物的湿度并实施自动调节，在第一反应室的三个槽内，分别设有湿度传感器，检测每槽物料含水率，物料生化反应进行一段时间有时会出现含水率过低，湿控系统自动开启设置在第一反应室的喷水阀门给物料进行补水，以保持生化反应不同阶段物料的不同含水率。

温控系统保持生化反应所需的温度环境,微生物生长在不同阶段对温度有着不同要求，在生长过程中发酵还会产生热量，釜体外壁设有多个微波加热装置，分别用于第一反应室14与第二反应室15的三个槽在不同生化反应阶段物料所需温度分别加热，第二反应室15与第一反应室14的三个槽分别设有温度传感器，检测物料在不同生化反应阶段的温度及自动控制；微波加热装置依据每槽物料生化反应不同阶段温度需要分别进行加热，第1槽中温阶段30℃—45℃，第2槽高温阶段为50℃—65℃,第3槽腐熟阶段20℃—35℃，餐厨垃圾在加热、搅拌及强制通风的反应釜内进行快速生化反应，将有机物转化成腐殖质、H₂O和CO₂，高温能够有效的杀灭餐厨垃圾中的各种病原物，形成稳定、卫生的腐殖质肥料，实现餐厨垃圾无害化处理。