一种新型节能好氧发酵设备

一种新型节能好氧发酵设备

刘恩奇

北京中源创能工程技术有限公司 北京 朝阳 100101

摘要：随着经济的快速发展、人口的增长和城镇化建设水平的不断提高，我国餐厨垃圾、厨余垃圾、园林垃圾等有机垃圾的产量不断递增。它们作为生活垃圾的重要组成部分，具有成分复杂、富含有机质、含水率高等特点。虽然在基于餐厨、厨余、园林等有机垃圾的特点的研究较多，且研制发明了高温高氧发酵设备来相应处理，但目前许多高温好氧发酵设备存在诸多弊端，其中较为明显的是在设备运行中会产生大量的热能，使得整个设备的耗能非常高。针对高温好氧发酵设备使用中能耗高等问题，本文提供一种新型节能好氧发酵设备，文中具体对这一新型节能好氧发酵设备的构造及特点进行介绍，并对这一好氧发酵设备的具体实施方式进行介绍，最后证明了该好氧发酵设备的能耗较低。

关键词：有机垃圾处理；好氧发酵设备；能耗

1.新型节能好氧发酵设备的介绍

针对现有发明的高温好氧发酵设备存在的能耗高这一技术弊端，基于绿色环保理念基础上，提供了一种新型好氧发酵设备。该好氧发酵设备主要由外壳、电磁阀、外腔、进气通道、出气通道、进气管、除臭剂安置槽、输气管、仓体、搅拌装置、氧气浓度探测仪等构成，具体可见下图1所示。其中，仓体是用于物料发酵的发酵腔，外腔包覆于仓体的外壁面上，进气通道分别与发酵腔和外腔连通，以使发酵腔内的气体能够从进气通道进入至外腔内，出气通道分别与外腔和外部大气环境连通，以使在外腔内流通的气体能够从出气通道排出至外部大气环境中。

该好氧发酵设备具有以下这几点特征：①进气通道和出气通道设置为能够使进入到外腔内的气体在排出前贯穿整个外腔；②仓体包括共同形成发酵腔的底壁、顶壁、前壁、后壁、第一侧壁和第二侧壁，底壁和顶壁相对，第一侧壁和第二侧壁相对设置，外腔包覆于底壁、第一侧壁以及第二侧壁的外侧；③第一侧壁、第二侧壁以及底壁形成为一体件，且一体件的横截面以及外腔的横截面均为U形；④进气通道和出气通道均位于外腔的顶部，进气通道位于第一侧壁所在的一侧，出气通道位于第二侧壁所在的一侧，且进气通道和出气通道中的一个靠近前壁设置，进气通道和出气通道中的另一个靠近后壁设置；⑤好氧发酵设备包括外壳，外腔由外壳的内壁面和仓体的外壁面形成；⑥外壳的顶端以及外腔的顶端均高于仓体的顶端，进气通道和出气通道均位于外壳的顶端与仓体的顶端形成的空间内，外壳的顶端设置有与外部大气环境连通的排气口；⑦在仓体中设置一个探测仪，用于对氧气浓度的测定，同时在外壳排气口处设置一个电磁阀，并与内部氧气浓度探测仪联动控制仓体的气压；⑧外腔内设置有多个进气管，多个进气管均匀布满在整个外腔中，进气管的两端分别用于氧气冲入和封堵，且将每个进气管通过输气管连通发酵腔；⑨在外腔预留一个安置槽，用于除臭剂的放置，仓体内设置用于搅拌物料的搅拌装置。

图1 该好氧发酵设备前视角度透视图

1. 外壳；11、电磁阀；2、外腔；21、进气通道；22、出气通道；23、进气管；24、除臭剂安置槽；25、输气管；3、仓体；31、搅拌装置；32、氧气浓度探测仪；33、第一侧壁；34、底壁；35、第二侧壁

2、具体实施方式

该好氧发酵设备主要用于物料发酵，其具体的实施方式包括以下几个点：

（1）当仓体物料发酵产生高温气体后，可通过进气道进入到外腔中，之后再通过出气道排至外部大气环境中。在这一过程中，由于外腔在仓体的外壁面，一方面可让仓体中加热气体提供外排的路径，另一方也能够实现对仓体外壁面的加温或保温，如此可充分利用仓体中的高温气体，提高了热能利用率，从而在发酵过程中达到节能效果，降低了整体设备的能耗。

（2）为确保进入外腔中的气体能够顺利排出，在设置进气通道和出气通道时，应确保二者贯穿整个外腔，从而能够最大程度地使外腔内流通的高温气体对仓体的仓壁进行加温，提高热能利用率。

（3）如图1所示，第一侧壁、第二侧壁以及底壁形成为一体件，且一体件的横截面以及外腔的横截面均为U形。一体件形成为U形的设计方便清理仓体内部，保证仓体内部的清洁性。同时，为了能够够与第一、二侧壁及底壁的结构形状适配，将外腔的横截面设计为U形状，这样也能让仓体中的高温气体换热过程更加均匀。

（4）进气通道和出气通道均位于外腔的顶部，进气通道位于第一侧壁所在的一侧（左侧），出气通道位于第二侧壁所在的一侧（右侧），且进气通道和出气通道中的一个靠近前壁设置，进气通道和出气通道中的另一个靠近后壁设置。这样的设计是为了最大程度地保证进入到外腔内的高温气体在排出前贯穿整个外腔，以实现高温气体与外腔所包覆的仓体的外壁面的各个区域充分换热，最大程度地利用热能。

（5）该好氧发酵设备包括外壳，外腔由外壳的内壁面和仓体的外壁面形成。在设计外壳的外壁面形状时，采用的是长方体结构。外壳起到支撑和密封作用，保证仓体内的气体不外溢。

（6）仓体内设置有氧气浓度探测仪，外壳的排气口处设置有与氧气浓度探测仪联动以控制仓体内部气压的电磁阀。电磁阀的作用是可对仓体中的压力进行调节，在具体的调节中，主要是根据仓体中的氧气浓度来控制电磁阀的开启程度，若氧气探测仪探测仓体中的氧气浓度较高，就相应减少电磁阀的开启程度，反之，若探测仓体中的氧气浓度降低，就会增大电磁阀的开启程度，从而实现对仓体负压值和通风量的调节。

（7）如图2所示，该好氧发酵设备外腔内设置有多个用于通入氧气的进气管，多个进气管均匀布满在整个外腔中，进气管的两端分别用于输气和封堵，且通过输气管将进气管主体与发酵腔连通。每个进气管上设置有多个输气管，多个输气管沿进气管的长度方向上密布于进气管与仓体之间。这样设计的目的是，让仓体中的物料、氧气、微生物菌种等充分混合在一起，以便更好地进行有机垃圾的发酵处理。

图2 该好氧发酵设备的一种实施方式的俯图

（8）在外腔内设置一个安置槽，目是用于除臭剂的安置。除臭剂安置槽安装在仓体的外壁面上。在除臭剂安置槽内可加入除臭剂，以对仓体发酵过程中产生的废气进行处理，减少发酵过程中产生的废气浓度，从而减小后端废气处理设备的负荷。

（9）仓体内设置有用于搅拌物料的搅拌装置。搅拌装置包括搅拌轴以及设置于搅拌轴上的搅拌桨叶。在仓体内部，通过搅拌轴的搅拌作用，可让仓体中的物料充分搅拌，从而保证发酵的均匀性。

（10）在使用该设备进行物料发酵时，先将有机垃圾破碎脱水后在加入到仓体中进行发酵，这期间也需要同时加入高效微生物菌种和氧气，氧气通过进气管道送入。仓体内产生的气体通过进气通道进入外腔内，利用排气温度加热仓体的仓壁，外腔内的气体再通过出气通道排出至外壳的顶端与仓体的顶端形成的空间中，最后经位于外壳顶端的排气口排出至大气中。

3、结论

为解决以往高温好氧发酵设备存在的技术弊端，本文提供了一种新型节能的好氧发酵设备，该设备有较多优势：①利用仓体中高温气体进行仓体外壁面加热，充分利用了热能，有节能的作用；②通过增加进气管的数量，并均匀布置，可让仓体中的物料等充分混合，提高了有机垃圾发酵的效率；③该好氧发酵设备提高了处理能力、降低了能耗、仓体内的通风性能好、物料发酵均匀，保证了氧气浓度。

参考文献：

[1]张辉,常园园,刘江涛.某厨余垃圾好氧发酵处理项目设计与工艺[J].广东化工,2020,47(17):148-149.

[2]冯康,孟海波,周海宾,沈玉君,王黎明.一体化好氧发酵设备研究现状与展望[J].中国农业科技导报,2018,20(06):69-79.