[发明专利]一种废弃物连续固态发酵反应装置及固态发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及废弃物处理利用领域，具体地，本发明涉及一种废弃物连续固态发酵反应装置及固态发酵方法。

背景技术

中国是世界上垃圾包袱最沉重的国家之一。目前，全国城市垃圾堆放总量高达70亿吨，而且产生量每年以约8.98%速度递增。全国600多座大中城市中，有70%被垃圾所包围。中国仅“城市垃圾”的年产量就近1.5亿吨，这些城市垃圾绝大部分是露天堆放。垃圾在腐化过程中，产生大量热能，主要是氨、甲烷和硫化氢等有害气体，浓度过高形成恶臭，严重污染大气，散发热量，从空中包围城市。由于堆放垃圾发酵，产生甲烷气体，垃圾会发生自燃、自爆现象。它不仅影响城市景观，同时污染了大气、水和土壤，对城镇居民的健康构成威胁，垃圾已成为城市发展中的棘手问题。垃圾不仅造成公害，更是资源的巨大浪费。每年年产1.5亿吨的城市垃圾中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元！北京市现日产垃圾13000吨，全年生产495万吨，而且每年将以8%的速度递增。中国目前处理生活垃圾的方法除露天堆放外，还有卫生填埋，这种方法避免了露天堆放产生的问题，其缺点是建填埋场占地面积大；使用时间相对较短，为十年左右；造价高，垃圾中可回收利用的资源浪费了。再是焚烧，焚烧虽然使垃圾体积缩小50%～95%，但也烧掉了可回收的资源，同时释放出有毒气体，如二恶英、硫氮化合物等，并产生有毒有害炉渣和灰尘。第四种是堆肥，这种方法需要人们将有机垃圾与其它垃圾分开才行，它具有很好的发展前景。当前大量未经分类就填埋或焚烧垃圾，既是对资源的巨大浪费，又会产生二次污染。

工业纤维质发酵糟渣具有量大、集中的特点，这些糟渣富含纤维素，是集中的资源。2008年我国白酒糟产量1500万吨、醋糟800万吨，但是这些糟渣呈现酸性或者碱性，是严重的环境污染源。

废弃物固态发酵处理过程可以在常温、常压下操作，生产可用沼气，充分利用废弃物中的纤维素、木质素、蛋白和糖类等有用组分，大大减小废弃物的体积，与化工热处理、填埋、焚烧发电等耦合，实现废弃物综合利用和治理。

固态发酵过程，按照培养基和处理过程，可以分为静止发酵和动态发酵。其中静止发酵过程存在传热传质性能差，发酵过程不均匀等缺陷；而动态发酵仍存在结构复杂，以及灭菌、清洗存在死角等问题。固态发酵反应器分为：转鼓式、木盒式、加盖盘式、垂直培养盒式、倾斜接种盒式、浅盘式、传送带式、圆柱式和混合式等。现在生产所用的固态发酵反应器还是传统的浅盘式和厚层通风层式的装置，规模较大的是隧道窑连续浅盘发酵，均为静态类型，这种类型的固态发酵反应器存在传质、传热性能差，发酵不均匀等缺陷。固态发酵反应器的发展方向是利用化工的三传一反，强化发酵过程中的传热和传质，因此，动态发酵是固态发酵的发展方向。但是，报道最多的动态发酵反应器——转鼓式反应器不能实现连续操作，限制了其工业应用。其他类型的密闭动态发酵反应器都处于实验室研究阶段，不能应用于实际生产。

采用固态发酵处理废弃物可以充分利用其中的有用组分，实现废弃物综合利用和减量排放的目的，但传统的固态发酵过程和发酵反应器的开发在取得显著进步的同时，固态发酵过程操作繁杂、劳动量大等问题依然是制约固态发酵放大和产业化应用的关键，主要原因是：固态发酵过程间歇操作，装卸劳动强度大。如果能实现发酵过程中连续进料和出料，可以大大提高发酵的效率（CN200610114377.5；CN201110034380.7；CN201110034320.5）。现有的连续固态发酵反应装置存在放大生产后，发酵底物与菌种混合不均匀，发酵底物在发酵罐内分布不均等问题，严重降低了发酵生产效率。另外，固态发酵过程缺乏工艺集成，在废弃物固态发酵过程中仍存在很多发酵残渣，需要进一步处理，因此开发生物、化工耦合工艺可以大幅降低固态发酵过程操作费用。

发明内容

本发明的目的在于，为解决上述问题而提供一种系统可控性强、能连续操作、可以通过折流板强化传热将微生物催化剂与废弃物均匀混合的废弃物连续固态发酵反应装置及固态发酵方法。

本发明的废弃物连续固态发酵反应装置，包括混合罐4及其下方的发酵罐5，所述混合罐4的上部设有菌种入口6与入料口10；所述混合罐4内部位于菌种入口6与入料口10下方设置有若干折流板1，所述折流板1从两侧向下交错倾斜，且均伸过中心线；

所述的混合罐4与发酵罐5之间有一过渡部，该过渡部内设置有分流器2；

所述发酵罐5反应区内部沿轴向设置有若干均匀分布的间隔板3，将发酵罐5中部反应区分成若干等体积区域。