[发明专利]一种分体式多段滚筒发酵反应器及发酵方法

说明书

本发明提供一种分体式多段滚筒发酵反应器及发酵方法，所述分体式多段滚筒发酵反应器，包括顺次设置的进料装置、滚筒和进气系统，所述进料装置与滚筒进料端连接，连接处设置有进料端密封；所述滚筒出料端与进气系统连接，连接处设置有出料端密封；所述滚筒包括顺次连接的多段筒体，所述相邻筒体连接处设置有中间密封装置，每段所述筒体下方设置有托轮支撑和驱动装置，所述筒体的中心线与地面成＜1°的倾角，所述滚筒的进料端位于高点，出料端位于低点。本发明反应器具有安装调试简便、节省电机能耗、设备占地面积小的优点，能广泛适用于餐厨垃圾、城市生活垃圾、禽畜粪便、活性污泥等含有大量有机物的固体废弃物的发酵堆肥或生物干化处理。

技术领域

本发明涉及发酵反应器技术，尤其涉及一种分体式多段滚筒发酵反应器及发酵方法。

背景技术

固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。固体废物不像废气、废水那样到处迁移和扩散，必须占有大量的土地，城市固体废物侵占土地的现象日趋严重，我国堆积的工业固体废物有60亿吨，生活垃圾有5亿吨，预计每年有1000万吨固体废物无法处理而堆积在城郊或公路两旁。固体废物是“三废”中最难处置的一种，因为它含有的成份相当复杂，其物理性状(体积、流动性、均匀性、粉碎程度、水份、热值等)也千变万化，要达到上述“无害化、减量化、资源化”目标会遇到相当大的麻烦，目前主要采用的方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。

生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料，还可以用来从废品和废渣中提取金属，是固化废物资源化的有效的技术方法，目前应用比较广泛的有：堆肥、制沼气、废纤维素制糖、废纤维生产饲料、生物浸出等。其中，堆肥(即好氧发酵)方法因为工艺简单、能耗低、产品资源化利用率高等特点而得到广泛应用。

传统的堆肥技术为自然堆肥法，无需设备，但占地面积较大，腐熟慢，周期长，有机肥品质差。现代好氧堆肥是在有氧的条件下，利用堆肥设备使畜禽粪便在好氧微生物的作用达到无害化、资源化、减量化、稳定化的处理。目前，好氧堆肥主要采用槽式发酵工艺和条剁式发酵工艺，生产的有机肥肥效高、稳定性好、生产效率高，但是这两种方法有占地面积大，自动化程度低等缺点。从国外引进的高温好氧堆肥卧式发酵滚筒技术具有机械化程度高，操作简单适宜工业化生产；生产效率高，停留时间短；筒内温度均匀，无害化效果好；能耗低，无撒漏，环境条件较好等优点。

卧式发酵滚筒十分适用于餐厨垃圾、禽畜粪便、活性污泥等各种含有大量有机物的固体废弃物的堆肥处理，但由于物料需要在滚筒内停留至少2～3天时间以保证满足无害化要求，导致卧式发酵滚筒的长度比较长，占地面积较大，对设备的加工制造要求较高。

传统的卧式发酵滚筒结构如图2所示，是一个使用水平滚筒来混合、反应、通风以及输出物料的反应系统。滚筒安装在大的支座上，并且通过一套机械传动装置来驱动滚筒转动。在滚筒中堆肥过程很快开始，物料中的有机物成分被好氧微生物降解，但是堆肥产品必须被进一步熟化才能直接施用于土地，通常采用条垛或静态好氧堆肥来完成堆肥过程的第二阶段。

滚筒中的物料按照其装入滚筒时的次序运动，滚筒旋转的速度和旋转时滚筒中轴线的倾斜度决定了堆肥的停留时间。由于是一体式滚筒设计，整个滚筒各处的转速是一致的，转速过低会导致物料翻混不均匀，造成局部缺氧发生厌氧反应，转速过高导致物料在滚筒中前进速度过快，料层散热过大而无法保证反应温度，而生产工艺要求物料在滚筒中必须高温停留2～3天才能满足无害化要求，故只能加长滚筒水平长度来保证物料停留时间，造成设备整体长度过长，占地面积增大。同时，物料在滚筒内发生好氧发酵反应，大量固态有机物被降解为二氧化碳和水，以气体形式排出，滚筒内的物料实际上是逐渐减量的，如图3～图5所示，滚筒后段的容积并未得到充分利用，间接造成电机驱动功率的浪费。

发明内容