[实用新型]一种固体高温好氧发酵反应系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生物发酵技术领域,具体涉及一种固体高温好氧发酵反应系统，用于粪便、污泥及垃圾的减量化、无害化、资源化处理。

背景技术

规模化畜禽养殖场、污水处理厂、居民区的主要副产品：粪便、污泥及厨余垃圾（统称为有机废弃物或发酵原料），量大且高度集中，如果不能及时有效处置，极易造成严重的环境污染。

好氧发酵（堆肥）可以通过微生物降解有机物，使有机废弃物实现减量化，无害化、资源化处理。目前广泛采用的场地堆肥发酵技术，主要存在：占地面积大，发酵时间长（一般一次发酵时间需要15～30天左右），在低温天气时发酵速度下降甚至停止，臭气难以收集处理而污染环境等一系列问题。目前大多数研究是槽式堆肥，通过通风强制输氧、翻堆或搅拌等手段提高好氧堆肥的效率或效果，该方式存在的问题有基建、翻堆设备等投资成本高，且发酵产生的热量及臭气则一般任其排往大气，造成严重的二次污染；而著名的达诺（Dano）滚筒式好氧反应器，相对场地发酵具有发酵效率高、占用场地面积小等特点，但发酵效果取决于滚筒长度等因素，为延长发酵原料在滚筒反应器中的停留时间以保证发酵效果，滚筒的长度通常设计成滚筒直径的10以上甚至达20倍以上，因此占地面积仍然很大，设备制造成本高昂，同时还存在新进的发酵原料（有机废弃物）跟已发酵原料接触面积过小、新进的发酵原料缺乏充分的发酵菌母因而反应速度较慢等缺点。

目前，回转滚筒反应器发酵设备多采用滚筒内壁面上设有抄板装置，通过抄板的翻动作用增加空气与物料接触面积，提高好氧发酵效率，但抄板极易造成粘壁，不但降低发酵效率，影响出料，而且还增加驱动滚筒旋转电机的负荷，增加能耗。

在有机废弃物进行发酵堆肥过程中，在有氧或缺氧条件下，物料中的有机成分如蛋白质等被微生物的分解，产生大量有毒有害的臭味气体，这些臭气若不加以处理，直接排放到大气，将严重影响堆肥厂及其周边的大气环境。因此，堆肥过程中的除臭工程成为有机固体废弃物高温堆肥过程不可或缺的一部分。在有机废弃物发酵过程中，微生物通过代谢活动，把其中一部分有机物氧化成简单的无机物，为生物生命活动提供所需的能量，另一部分有机物转化为生物体所需的营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖，在此过程中，放出大量能量，除小部分为细胞质合成提供能量外，其余均以热量的形式放出，据文献介绍，在有机废弃物高温发酵阶段，微生物氧化分解有机废弃物平产生的热量约420 kJ/kg，这些热能随臭气排出，使臭气温度最高可达60~70℃，同时，由于物料堆体温度升高，导致物料水分蒸发速度加快，大量水分也随臭气排出。

在有机废弃物进行反应器发酵堆肥过程中，为了提高发酵效率，缩短堆肥时间，提升有机肥质量，常设置热源对反应器进行加热，如煤炭、柴油和生物质燃料等燃烧，但这些热源在燃烧过程中不可避免地产生烟尘等颗粒物、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO₂)和氮氧化物(NO_x)等有毒有害气体，造成严重的空气、环境污染，产生酸雨、温室效应和雾霾等一系列环境问题，对人类的生产、生活产生极大地负面影响。在治理有机固体废弃物污染的同时，兼顾治理热源燃烧过程中产生的烟气，避免产生二次污染，具有重要的现实意义。

治理臭气和有机臭气的技术有很多，如吸收吸附、焚烧法、化学转化法、冷凝法及生物法等，但在这些方法中，最为经济有效的是生物除臭法，生物除臭法是一种无臭化、无害化的工艺方法，即利用具有除臭功能的微生物菌群转化臭气中的硫化氢、还原硫化物等臭气物质，具有去除率高，运转费用低，操作管理简单，不产生二次污染等优点，但是，生物除臭法除臭效果依赖除臭微生物的活性，除臭进气温度过高或过低都会影响微生物的生长繁殖，进而降低除臭效果，当除臭进气温度高于40℃或低于15℃时，除臭微生物生长繁殖受到抑制；当除臭进气温度高于60℃时，除臭微生物大量死亡，丧失除臭效果。

中国专利CN 102617204A公布了一种高效智能的好氧发酵反应系统，在好氧发酵反应器的滚筒内设置抄板，缺点是抄板使用一段时间后，粘附着大量物料，不仅影响发酵和出料效率，而且还增加能耗，该专利中反应器旋转驱动采用的是小齿轮驱动大齿轮的方法，但大齿轮的成本高昂，安装精度要求高；另外该专利并未提及旋转滚筒与固定端盖的密封问题，不当的密封成本高昂，易产生漏料且维修麻烦；该专利也并未涉及发酵臭气和辅助热源燃烧烟气的处理。

实用新型内容：