本發(fā)明屬于環(huán)境處理中的有機質(zhì)厭氧發(fā)酵處理領(lǐng)域，具體涉及一種糞便和食物垃圾處理裝置。

背景技術(shù)：

食物垃圾（廚余垃圾、餐廚垃圾）、糞便（養(yǎng)殖糞便、人糞便）等有機質(zhì)廢棄物是人類在生產(chǎn)生活過程中往往難以避免的污染物之一，處理不當(dāng)十分容易對人類的生活環(huán)境造成極大的污染或破壞?，F(xiàn)階段處理有機質(zhì)廢棄物的方式主要有填埋、焚燒、裂解和厭氧發(fā)酵。其中，填埋處理最為便捷，成本也最低，但是會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和環(huán)境破壞，填埋后的有機質(zhì)廢棄物容易形成滲濾液或環(huán)境破壞性氣體等二次污染物，并且會對生態(tài)環(huán)境造成長期、持續(xù)的影響，不利于生態(tài)環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展。焚燒處理主要針對含水率較低的有機質(zhì)廢棄物，目前存在的主要問題有前期脫水困難、焚燒設(shè)備占地面積大，能耗和處理成本高，焚燒釋放的能源難以回收等問題，近期難以繼續(xù)發(fā)展。裂解是一種新型處理方式，能夠?qū)⒂袡C質(zhì)廢棄物中的大多數(shù)有機質(zhì)通過裂解反應(yīng)生成可被利用的能源物質(zhì)等有機質(zhì)，但是目前仍然存在許多難以解決的技術(shù)難題，如裂解過程中對溫度、壓力的要求較高，設(shè)備腐蝕折舊嚴(yán)重、裂解效率低，尚未發(fā)現(xiàn)裂解反應(yīng)的高效催化劑等問題。

填埋、焚燒、裂解等有機質(zhì)廢棄物處理方式均存在選址困難、能耗高、投資大等問題，大范圍的應(yīng)用推廣受到極大限制。相比以上所述的處理方式，有機質(zhì)廢棄物的厭氧發(fā)酵處理借助微生物發(fā)酵對有機質(zhì)廢棄物進行分解處理，能耗較低，能夠在發(fā)酵反應(yīng)完成后回收發(fā)酵得到的清潔能源，最大程度地減小污染物體積，并且在發(fā)酵過程中能夠殺滅有機質(zhì)廢棄物中的病原體微生物和寄生蟲，在環(huán)境處理方面有極大的優(yōu)勢。

厭氧發(fā)酵主要是借助微生物的酶促反應(yīng)完成對有機質(zhì)廢棄物的分解，受到其反應(yīng)的特殊性限制，此處理方法對原料的要求非常高，只有最適合厭氧微生物繁殖和代謝的原料環(huán)境才能保證厭氧發(fā)酵的效率。

由于有機質(zhì)廢棄物往往來源廣泛且成分十分復(fù)雜，其中可能包含部分不利于發(fā)酵反應(yīng)和微生物代謝繁殖的成分及沒有反應(yīng)活性的無機成分，特便是在工業(yè)化大規(guī)模處理過程中，食物垃圾、養(yǎng)殖糞便是兩大重要的原料來源。這些有機垃圾在生活和生產(chǎn)過程中，容易混入許多砂石、紙塑等雜質(zhì)。砂石容易在厭氧反應(yīng)罐底部沉積、磨損管道、泵等；紙塑等漂浮物容易在厭氧反應(yīng)罐的液體表面富集，影響氣體排出、堵塞管道。因此在厭氧發(fā)酵反應(yīng)之前對原料除砂除雜尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中所述厭氧發(fā)酵在有機質(zhì)廢棄物處理領(lǐng)域的優(yōu)勢、前景及目前所面臨的主要問題，本發(fā)明設(shè)計了一種糞便和食物垃圾處理裝置，為了達到高效率發(fā)酵所需的標(biāo)準(zhǔn)和要求，本發(fā)明所述的裝置通過以下手段進行厭氧發(fā)酵漿液的預(yù)處理。

本發(fā)明所公開的裝置由進料系統(tǒng)、勻漿系統(tǒng)、漂浮物捕撈系統(tǒng)、除砂系統(tǒng)、出料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)共六個系統(tǒng)組成。本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)為勻漿罐和漿液緩沖罐，二者并列排布，利用本裝置可完成有機質(zhì)廢棄物厭氧發(fā)酵反應(yīng)的預(yù)處理。

針對厭氧發(fā)酵原料大多數(shù)為粘稠狀漿液或懸濁液，本發(fā)明的進料系統(tǒng)為有軸螺旋或柱塞泵，具體內(nèi)容根據(jù)實際處理原料的性狀選擇。

本裝置的勻漿罐是上部為圓柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓錐體結(jié)構(gòu)，高度直徑比為2~3:1的不銹鋼制罐體容器，頂部設(shè)置有進料口（23）的開口，與進料裝置連接，預(yù)處理的原料由此進入勻漿罐（2）處理。

勻漿罐（2）頂部與進料口相鄰位置設(shè)置有進水口（22），與供水管道相連，用于向勻漿罐中加入水以達到勻漿的目的。

勻漿罐（2）頂中部設(shè)置垂直向下深入的立式攪拌器1（3），攪拌器1（3）工作過程中順時針旋轉(zhuǎn)，用于將原料混合均勻并控制原料在攪拌過程中的流動方向，將原料在勻漿罐中進行初次分離后完成不同組分的一次分離。

立式攪拌器1（3）正下方，即勻漿罐（2）下部圓錐體結(jié)構(gòu)與上部連接部位安裝有沉砂板（4），距離立式攪拌器1（3）下緣約200 mm。通過立式攪拌器1（3）攪拌使原料混合充分混合均勻，在重力作用下砂石等高密度無機物沉降，沉降至沉砂板（4）上方的砂石由立式攪拌器1（3）的攪拌作用帶離沉砂板（4），勻漿罐（2）底部的砂石由沉砂板阻隔，避免立式攪拌器1（3）的攪拌作用影響其沉降效率。

漂浮物出口平臺（16）設(shè)置在勻漿罐（2）頂部，系統(tǒng)運行過程中，由水的浮力作用將低密度漂浮物帶至勻漿罐（2）液面，由于立式攪拌器1（3）帶動勻漿罐（2）內(nèi)部懸濁液旋轉(zhuǎn)將漂浮物送至漂浮物出口平臺（16），再由切向設(shè)置的漂浮物刮板機（17）捕獲。

漂浮物經(jīng)漂浮物刮板機（17）捕獲之后輸送至漂浮物捕撈器（14），再由水的重力作用經(jīng)過電動閘閥2（13）送至導(dǎo)料箱（12），經(jīng)導(dǎo)料箱（12）中的旋轉(zhuǎn)格柵輸（11）收集完成對漂浮物的捕撈收集。

向上傾角20-30°的旋轉(zhuǎn)格柵（11）為無軸螺旋機，底部與導(dǎo)料箱（12）連接，漂浮物由漂浮物捕撈器（14）完成捕撈后依靠導(dǎo)料箱12（）中的旋轉(zhuǎn)格柵輸送至系統(tǒng)外。

所述導(dǎo)料箱（12）頂部與漂浮物捕撈器（14）連接，一側(cè)與勻漿罐（2）中部的漿液導(dǎo)流口（19）相連，一側(cè)與旋轉(zhuǎn)格柵輸（11）相連。

原料在勻漿罐（2）中進行初次分離后，漂浮物由漂浮物捕撈收集系統(tǒng)完成漂浮物的捕撈收集，原料漿液經(jīng)過勻漿罐（2）中部的漿液導(dǎo)流口（19）導(dǎo)入導(dǎo)料箱（12）做進一步處理，砂石經(jīng)過沉淀后由一級除砂螺旋（5）帶出勻漿罐（2）以保證勻漿罐（2）中的沉砂效率。

一級除砂螺（5）旋安裝在勻漿罐（2）側(cè)面，與水平面呈45°角，在一級除砂螺旋（5）中上部安裝由高壓水管和高壓噴頭組成的一級反沖洗裝置（20），砂石經(jīng)由一級除砂螺旋（5）輸送至勻漿罐（2）外后，一級反沖洗裝置（20）對除砂螺旋（5）中的砂石進行沖洗，以保證砂石中的夾雜的少量有機質(zhì)漿液被沖洗至勻漿罐（2）。

有機質(zhì)漿液由勻漿罐（2）經(jīng)過導(dǎo)料箱（12）送至漿液緩沖罐（8）做進一步沉降處理或加入藥劑調(diào)理至適合發(fā)酵的性狀。

本裝置的漿液緩沖罐（8）上部為圓柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓錐體結(jié)構(gòu)，頂部與導(dǎo)料箱（12）連接，底部連接二級除砂螺旋（6），中間安裝立式攪拌器2（7），立式攪拌器2（7）槳葉位置的罐體側(cè)面與渣漿泵（9）相連。

在漿液緩沖罐（8）中由立式攪拌器2（7）對有機質(zhì)漿液做進一步攪拌和沉降處理以完成其中少量小體積砂石的沉降并由二級除砂螺旋（6）運送至系統(tǒng)外，二級除砂螺旋（6）中上部設(shè)置有二級反沖洗裝置（21），其結(jié)構(gòu)和功能與一級反沖洗裝置（20）相似，特征在于，高壓噴頭水壓較小。

本裝置在運行過程中由控制系統(tǒng)完成對裝置的運行狀態(tài)的控制，控制系統(tǒng)的傳感器是勻漿罐（2）側(cè)面的浮球液位計1和漿液緩沖罐（8）側(cè)面的浮球液位計2，操作裝置是位于連接導(dǎo)料箱（12）與勻漿罐（2）的管道上的電動閘閥1（18）和位于連接導(dǎo)料箱（12）與漂浮物捕撈器（14）的管道上的電動閘閥2（13），信號處理裝置是外接在操作面板上的PLC。

本裝置利用勻漿罐和漿液緩沖罐中液位高度的壓力差推動本裝置的運行，所述控制系統(tǒng)主要用于勻漿罐和漿液緩沖罐液面高度的控制，以及閥門的開關(guān)。

完成原料的進料后，通過進水口提高勻漿罐的液面高度，同時由PCL控制關(guān)閉電動閘閥1，開啟電動閘閥2，完成勻漿操作和砂石沉降、漂浮物收集等步驟。漂浮物捕撈收集收集完成后，勻漿罐內(nèi)液面持續(xù)升高，根據(jù)浮球液位計的反饋信號打開電動閘閥1并關(guān)閉電動閘閥2，有機質(zhì)漿液經(jīng)過漿液導(dǎo)流口通過電動閘閥1進入導(dǎo)料箱，然后進入漿液緩沖罐進行調(diào)理，爾后由渣漿泵導(dǎo)出預(yù)處理系統(tǒng)進行發(fā)酵處理。

當(dāng)勻漿罐中的液面在下降過程中接近漿液導(dǎo)流口時，傳感器將液面高度信息傳輸?shù)絇LC，此時關(guān)閉電動閘閥1并開啟電動閘閥2，繼續(xù)進料并重復(fù)上述步驟完成漂浮物的收集。

本裝置通過以上循環(huán)工藝進行連續(xù)的有機質(zhì)漿液厭氧發(fā)酵前期處理。

為了防止因傳感器或操作裝置出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的液面高度過高，本裝置在漂浮物捕撈罐器（14）上設(shè)置了漂浮物捕撈器溢流口（15），用于保證勻漿罐中的液面高度低于警戒高度并提示設(shè)備故障預(yù)警，在漿液緩沖罐（8）側(cè)面設(shè)有漿液緩沖溢流口（10），用于保持漿液緩沖罐中的液面低于漂浮物收集器高度，防止有機質(zhì)漿液從漂浮物收集器溢出。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的正視圖。

附圖2為本發(fā)明的俯視圖。

本發(fā)明的附圖標(biāo)注如下：（1）-外箱體；（2）-勻漿罐；（3）立式攪拌器1；（4）-沉砂板；（5）-一級除砂螺旋；（6）-二級除砂螺旋；（7）-立式攪拌器2；（8）-漿液緩沖罐；（9）-渣漿泵；（10）-漿液緩沖溢流口；（11）-旋轉(zhuǎn)格柵；（12）-導(dǎo)料箱；（13）-電動閘2；（14）-漂浮物捕撈器；（15）-漂浮物捕撈器溢流口；（16）-漂浮物出口平臺；（17）-漂浮物刮板機；（18）-電動閘閥1；（19）-漿液導(dǎo)流口；（20）-一級反沖洗裝置；（21）-二級反沖洗裝置；（22）-進水口；（23）-進料口；（24）-浮球液位計1；（25）-浮球液位計2

具體實施方式

以下根據(jù)發(fā)明內(nèi)容所述本發(fā)明所述的裝置做進一步解釋說明。本發(fā)明主要由并列連裝的勻漿罐和漿液緩沖罐組成。其中勻漿罐總體高度約為4700 mm，上部圓柱體結(jié)構(gòu)的高度約為3200 mm，直徑約為2100 nm，勻漿罐距離地面高度約為500 mm。

勻漿罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)及尺寸如下所述：

勻漿罐頂部幾何中心裝有向下伸入的立式攪拌器，攪拌器伸入深度位于勻漿罐圓柱體結(jié)構(gòu)與圓錐體結(jié)構(gòu)交匯點，立式攪拌器下方200 mm處設(shè)置沉砂板，云勻漿罐底部連接一級除砂螺旋。

一級除砂螺旋安裝在勻漿罐側(cè)面，與水平面呈30°傾角，垂直高度約為勻漿罐高度的2/3。在一級除砂螺旋中上部設(shè)置有高壓管道和高壓噴頭組成的一級反沖洗裝置。

漂浮物出頭平臺安裝于勻漿罐頂部，共占據(jù)勻漿罐頂部1/4的面積。漂浮物出口平臺為長方體結(jié)構(gòu)，長和寬均為勻漿罐頂部直徑的1/2，高度約700 mm，內(nèi)設(shè)漂浮物刮板機。一側(cè)與勻漿罐相連，一側(cè)與漂浮物捕撈器相連。

漿液緩沖罐與勻漿罐底部尺寸相同，均為圓錐體結(jié)構(gòu)且兩個圓錐并列等高排列。漿液緩沖罐椎體上方的圓柱體結(jié)構(gòu)高度約700 mm，上部與漂浮物捕撈器底部相連，中上部嵌入導(dǎo)料箱。漿液緩沖罐圓錐體部位的尺寸和構(gòu)造與勻漿罐相似，中部設(shè)置有立式攪拌器2，底部設(shè)置有二級除砂螺旋，二級除砂螺旋中上部設(shè)置有二級反沖洗裝置，與一級反沖洗裝置的區(qū)別在于水壓較小。漿液緩沖罐下方設(shè)置有漿液出料口，與渣漿泵相連。

漂浮物捕撈器位于漿液緩沖罐與勻漿罐相鄰一側(cè)的上方，為倒立圓錐體結(jié)構(gòu)，其頂部直徑約為1200 mm，高度約為1800 mm，下部由管道與導(dǎo)料箱相連，管道上設(shè)置有電動閘閥2。

導(dǎo)料箱右側(cè)安裝有漂浮物收集器，該裝置外部由不銹鋼材料包裹，內(nèi)部為無軸螺旋輸送機，整體為布氏漏斗結(jié)構(gòu)，左側(cè)的漏斗開口狀部位與導(dǎo)料箱完全連接。漂浮物收集器長度約為2700 mm，安裝傾角20°。

本裝置的勻漿罐高度與漿液緩沖罐及其上部導(dǎo)料箱和漂浮物收集器的總體高度一致，勻漿罐與漿液緩沖罐之間相隔400 mm，上部通過漂浮物出口平臺相連，中部由裝有電動閘閥1的管道連接。

本實施案例是對本發(fā)明所公開的裝置的進一步解釋說明，目的在于提供本發(fā)明所設(shè)計裝置的具體尺寸信息和本裝置的組建方法，并不對本發(fā)明的創(chuàng)新點做任何的限制，凡是涉及到本發(fā)明所述的設(shè)計理念及技術(shù)方法的內(nèi)容均應(yīng)在本發(fā)明專利中受到保護，具體保護內(nèi)容在本發(fā)明的權(quán)利要求書中。