一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置及反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置及反應(yīng)器。包括：一中心軸；一用于軸向推送物料的輸送螺旋，同心固定于該中心軸一側(cè)且從軸端向軸中間位置呈漸縮式延伸；以及若干攪拌槳葉，與輸送螺旋同軸固定于該中心軸另一側(cè)?；谠摂嚢柩b置，可將其設(shè)置于筒體內(nèi)形成用于固體廢棄物的反應(yīng)器。本實用新型中攪拌槳葉的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為：在旋轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生沿中心軸軸向的推送力。由此，可在反應(yīng)器內(nèi)形成分層發(fā)酵體系。該體系能夠大大降低新舊物料的混合率，有效控制固體物料在反應(yīng)器中的停留時間，提高輸出物料的降解效率，提升最終產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】
一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置及反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于固體廢棄物處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置及反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]改革開放以來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，生產(chǎn)生活固廢產(chǎn)生量長期位居世界第一，科學(xué)系統(tǒng)的廢物管理與安全處置體系尚未形成，累計堆存量超過了 200億噸。特別是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，固廢產(chǎn)生數(shù)量激增。如工業(yè)固廢年產(chǎn)生量超過30億噸，綜合利用率約60%，每年新增10億噸重污染固廢未得到有效處置;城鎮(zhèn)固廢年產(chǎn)生量超過20億噸，資源化利用率不到50%，許多城市垃圾已無處可填埋。加快廢物資源化可有效降低廢物堆存引發(fā)的環(huán)境污染問題，并將顯著降低對原生礦產(chǎn)資源開發(fā)的需求，對實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)貢獻(xiàn)巨大。
[0003]垃圾的處理方法很多:堆肥、填埋、焚燒、流化床制燃?xì)?、垃圾燃料、垃圾投海、垃圾養(yǎng)殖蚯蚓、垃圾做筑路材料、垃圾制磚、垃圾制石油、纖維糖化技術(shù)、廢纖維飼料化技術(shù)、垃圾煉鋼、垃圾產(chǎn)沼技術(shù)等，其中最為常用的處理方式有堆肥、填埋、焚燒。堆肥是在控制垃圾的含水率、溫度、通風(fēng)量、碳氮比等工藝條件下，利用微生物對垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行降解，使其成為具有良好穩(wěn)定性的有機(jī)肥料。堆肥可實現(xiàn)垃圾的資源化回收利用，因此是一種具有長遠(yuǎn)發(fā)展前景的垃圾處理方式。
[0004]目前，已經(jīng)研發(fā)了一些生物質(zhì)固體廢棄物資源化減量化技術(shù)與裝備，但存在前期物料與后期物料混合嚴(yán)重，停留時間不可控，出口產(chǎn)品質(zhì)量差等問題，嚴(yán)重制約其市場化前景。
[0005]如公開號為CN99223087.X的專利公開了一種由破碎機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)和筒體組成，其中破碎機(jī)構(gòu)和攪拌機(jī)構(gòu)共用一個主軸，一同安裝于帶有加熱件的筒體內(nèi)。該裝置雖然能夠?qū)崿F(xiàn)堆肥功能，但在實際使用過程中，由于新舊物料都一并堆于反應(yīng)腔內(nèi)，因此無法實現(xiàn)層遞式發(fā)酵，只能用于間斷式的發(fā)酵。
[0006]再如公開號為CN201220237876.4的專利公開了一種封閉式污泥干化制肥機(jī)，它的電機(jī)、減速器、攪拌機(jī)依次相連并安裝在封閉殼體內(nèi)的機(jī)架上，攪拌機(jī)為雙軸攪拌機(jī)。盡管該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)物料的連續(xù)推進(jìn)，但由于雙軸攪拌機(jī)的使用，新進(jìn)的物料會被迅速與舊物料混合，再在充分發(fā)酵之前即被排出制肥機(jī)，由此大大降低了出料的發(fā)酵程度。
[0007]固體廢棄物原位發(fā)酵存在的核心難題為物料停留時間長，物料腐熟不均勻，導(dǎo)致此問題產(chǎn)生的主要原因為不同停留時間的物料混合過大，特別是在動態(tài)反應(yīng)器中，發(fā)生生物反應(yīng)時，物料之間軸向混合率較高，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確控制物料的停留時間。因此，迫切需求開發(fā)一種可實現(xiàn)固體廢棄物獨(dú)立可控的層遞式生物發(fā)酵反應(yīng)器，有效解決生物質(zhì)廢棄物高效安全資源化利用技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服【背景技術(shù)】中技術(shù)或設(shè)備的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置及反應(yīng)器，具有實現(xiàn)固體廢棄物大幅度減量資源化利用，物料停留時間長且可控，獲得高品質(zhì)產(chǎn)品等優(yōu)點。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0010]—種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，包括:一中心軸;一用于軸向推送物料的輸送螺旋，同心固定于該中心軸一側(cè)且從軸端向軸中間位置呈漸縮式延伸；以及若干攪拌槳葉，與輸送螺旋同軸固定于該中心軸另一側(cè)。攪拌裝置固定于反應(yīng)器內(nèi)，通過輸送螺旋將進(jìn)入反應(yīng)器的物料沿漸縮方向進(jìn)行推送，到達(dá)攪拌槳葉所在區(qū)域。攪拌槳葉通過對物料進(jìn)行攪拌，使其充分混勻并發(fā)酵。最終將發(fā)酵完成的物料輸出至反應(yīng)器外，實現(xiàn)連續(xù)處理。
[0011 ]作為優(yōu)選，所述的中心軸為空心軸?？招妮S可大大減輕攪拌裝置的重量。
[0012]作為優(yōu)選，所述的若干攪拌槳葉的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為:在旋轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生沿中心軸軸向的推送力。進(jìn)料過程中，若停止進(jìn)料，則輸送螺旋將不會對反應(yīng)器內(nèi)的物料堆體產(chǎn)生推送力，而被推送至攪拌槳葉僅收到攪拌槳葉的圓周向攪動，但不會進(jìn)一步被向外推送。因此，同一批次進(jìn)入的物料都會集中于某一固定區(qū)域內(nèi)，而不會與其他批次的物料混合。當(dāng)前一批次進(jìn)入的物料被發(fā)酵至一定程度時，可進(jìn)一步向輸送螺旋中添加物料，利用新的物料將已發(fā)酵的物料向外推送，在反應(yīng)器內(nèi)形成分層發(fā)酵體系。該體系能夠大大降低新舊物料的混合率，有效控制固體物料在反應(yīng)器中的停留時間，提尚輸出物料的降解效率，提升最終廣品質(zhì)量。
[0013]而為了增加攪拌槳葉的提高槳葉攪拌剛性，提高抗擾強(qiáng)度剛度，作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的攪拌槳葉橫截面呈菱形，且菱形長軸與中心軸軸向平行。攪拌時，攪拌槳葉以最大面接觸物料，充分?jǐn)噭訕~周邊的物料，使其發(fā)酵均勻。
[0014]作為攪拌槳葉的一種優(yōu)選實現(xiàn)方式，所述的若干攪拌槳葉布設(shè)于中心軸的不同徑向平面上，且每個平面上的攪拌槳葉形成的槳型均為平直葉開啟渦輪式。該形式分布的槳葉使填料呈徑向流動，幾乎不會有軸向流，因此盡量的減少了新舊物料間的軸向混合。
[0015]而作為上述實現(xiàn)方式的進(jìn)一步優(yōu)選，不同徑向平面上的攪拌槳葉數(shù)量相等且沿中心軸軸線方向投影重合。即不同徑向平面上的攪拌槳葉的設(shè)置于中心軸上的姿態(tài)相同，槳葉之間沒有錯位。存在錯位的槳葉也會導(dǎo)致物料被非連續(xù)的跳躍式推進(jìn)，增加物料的軸向混合率。
[0016]而作為上述實現(xiàn)方式的另一種進(jìn)一步優(yōu)選，所述的不同徑向平面之間等距。這使物料能以相對穩(wěn)定的速率進(jìn)料，各段的反應(yīng)較為均勻，便于控制。
[0017]本實用新型的另一目的在于基于上述攪拌裝置，提供一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的反應(yīng)器。反應(yīng)器包括筒體和前述任一優(yōu)選方式下的攪拌裝置，中心軸同心設(shè)置于筒體中，筒體靠近輸送螺旋一側(cè)設(shè)進(jìn)料口，靠近攪拌槳葉一側(cè)設(shè)有出料口。該反應(yīng)器能夠通過特殊結(jié)構(gòu)的攪拌裝置實現(xiàn)形成分層發(fā)酵體系，提高出口產(chǎn)品質(zhì)量。
[0018]作為該反應(yīng)器的一種優(yōu)選，所述的筒體兩側(cè)由可拆卸式的封蓋進(jìn)行密封。封蓋的使用可便于反應(yīng)器的安裝、清理和檢修。
[0019]作為該反應(yīng)器的另一種優(yōu)選，所述的中心軸兩端通過支撐件進(jìn)行支撐，中心軸一側(cè)與驅(qū)動裝置相連實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。中心軸為間歇性旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為3~7 r/min。
[0020]與【背景技術(shù)】相比，本實用新型具有的有益效果是:
[0021]本實用新型涉及的反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)子是反應(yīng)器中的核心組件，除了攪拌能力強(qiáng)，換熱能力強(qiáng)等優(yōu)點外，最顯著的優(yōu)點是在漸縮式螺旋和攪拌槳葉，以及新鮮物料的共同作用下，可實現(xiàn)反應(yīng)器中物料層遞式前進(jìn)，不同時段物料混合較少，有效控制固體物料在反應(yīng)器中的停留時間，提尚物料的降解效率，提升最終廣品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0022]圖1是一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的反應(yīng)器的示意圖。
[0024]圖中:1、進(jìn)料口，2、出料口，4、封蓋，5、筒體，6、支撐件，7、攪拌槳葉，8、輸送螺旋，
9、攪拌槳葉。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。需要說明的是，本實用新型中提到的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下均可進(jìn)行自由組合，不對本實用新型構(gòu)成限制。
[0026]如圖1所示，一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，包括:一中心軸8;—用于軸向推送物料的輸送螺旋7，同心固定于該中心軸8—側(cè)，以中心軸為軸線對稱分布。輸送螺旋7從軸端向軸中間位置呈漸縮式延伸。輸送螺旋7靠近進(jìn)料端一側(cè)直徑大，而靠近攪拌槳葉9 一側(cè)的直徑小。中心軸8另一側(cè)環(huán)繞軸體固定有若干攪拌槳葉9，攪拌槳葉9與輸送螺旋7同軸。使用時，該中心軸8固定于反應(yīng)器內(nèi)，物料由輸送螺旋7推送至攪拌槳葉9所在處。攪拌槳葉9通過對物料進(jìn)行攪拌，使其充分混勻并發(fā)酵。最終將發(fā)酵完成的物料輸出至反應(yīng)器外，實現(xiàn)連續(xù)處理。本實施方式中，為了減小攪拌裝置的重量，中心軸8采用空心軸。
[0027]傳統(tǒng)的反應(yīng)器在使用過程中，最大的問題在于新舊物料混合率過高，盡管反應(yīng)器內(nèi)部分物料的發(fā)酵腐熟程度很高，但是由于攪拌過程中將新物料與該部分物料混合在一起，因此在輸出產(chǎn)品無不可避免地同時輸出了一部分尚未完成發(fā)酵過程的物料。因此，為了解決該技術(shù)問題，攪拌槳葉9的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為:在旋轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生沿中心軸8軸向的推送力。攪拌槳葉9僅用于圓周向?qū)ξ锪线M(jìn)行攪拌，新的物料不會被推送至舊物料所在區(qū)域，反應(yīng)器內(nèi)形成分層發(fā)酵體系。該體系能夠大大降低新舊物料的混合率，有效控制固體物料在反應(yīng)器中的停留時間，提尚輸出物料的降解效率，提升最終廣品質(zhì)量。
[0028]而在此過程中，考慮到充分?jǐn)嚢璧男枨?，攪拌槳葉9橫截面設(shè)置為呈菱形狀，且菱形長軸與中心軸8軸向平行。且菱形槳葉的使用也能大大增加其剛度和穩(wěn)定性，減少槳葉斷裂的風(fēng)險。
[0029]上述條件的攪拌槳葉有多種布局方式，本實施方式中采用了下述方式:攪拌槳葉9布設(shè)于中心軸8的不同徑向平面上，且每個平面上的攪拌槳葉9形成的槳型均為平直葉開啟渦輪式。具體來說，即所以攪拌槳葉分成若干組，每組均分布在一個與中心軸8軸線垂直的平面上。槳葉均采用平直葉，且繞軸呈環(huán)形陣列的開啟渦輪式分布。攪拌槳葉與中心軸夾角為90°，保證物料在攪拌裝置后端使填料呈徑向流動，幾乎不會有軸向流，大幅度降低軸向混合比例，保證不同發(fā)酵時間物料腐熟度。
[0030]盡管平直葉開啟渦輪式的槳葉分布能大大減少軸向混合，但在實際測試過程中，不同平面上槳葉的數(shù)量不同或設(shè)置角度不同仍然會引起跳躍式的軸向推動效應(yīng)。因此，本實施方式中，不同徑向平面上的攪拌槳葉9數(shù)量相等且沿中心軸8軸線方向投影重合。即不同徑向平面上某一角度的攪拌槳葉9均處于中心軸8的一個軸向平面上，其余角度的槳葉也均相同設(shè)計。由此，在攪拌過程中，反應(yīng)器內(nèi)不同徑向平面上的物料均在攪拌槳葉9的驅(qū)動下，呈相同的運(yùn)移規(guī)律運(yùn)動，軸向位移被降至最低。
[0031]攪拌槳葉設(shè)置的不同徑向平面之間距離可根據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整，本實施例中，為了便于操作人員的調(diào)控，不同徑向平面之間等距。
[0032]而基于上述攪拌裝置，將其安裝于筒體5中，便形成了一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的反應(yīng)器。如圖2所示，攪拌裝置的中心軸8沿筒體5的軸線設(shè)置，筒體5靠近輸送螺旋7—側(cè)設(shè)進(jìn)料口 I，靠近攪拌槳葉9一側(cè)設(shè)有出料口 2。輸送螺旋7和攪拌槳葉9軸向長度比1/5?1/8。進(jìn)料口 I落下的物料通過輸送螺旋7進(jìn)行輸送。筒體5兩側(cè)由可拆卸式的封蓋4進(jìn)行密封。中心軸8兩端通過支撐件6進(jìn)行支撐。本實施方式中，支撐件6采用軸承。中心軸8—側(cè)伸出筒體的封蓋4外側(cè)并與減速電機(jī)相連實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。中心軸8為間歇性旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為3?7 r/
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[0033]本實用新型反應(yīng)器的工作原理和過程如下:
[0034]收集到的固體廢棄物通過進(jìn)料口I進(jìn)入反應(yīng)器，物料由輸送螺旋7推送至攪拌槳葉9所在處。在攪拌槳葉9所在區(qū)域通過控溫、控制通風(fēng)量，進(jìn)行原位發(fā)酵，發(fā)酵過程中通過攪拌槳葉9的間歇式作用，實現(xiàn)物料在圓周方向的強(qiáng)力攪拌，但軸向混合效果較弱，從而實現(xiàn)層遞式發(fā)酵，有效控制發(fā)酵物料的停留時間。
[0035]固體廢棄物原位發(fā)酵存在的核心難題為物料停留時間長，物料腐熟不均勻，導(dǎo)致此問題產(chǎn)生的主要原因為不同停留時間的物料混合過大，特別是在動態(tài)反應(yīng)器中，發(fā)生生物反應(yīng)時，物料之間軸向混合率較高，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確控制物料的停留時間。目前，市場上已有的雙軸式反應(yīng)器通常在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置兩條并排的攪拌軸。為了形成對比，將本實用新型的單軸式反應(yīng)器與雙軸式反應(yīng)器，通過運(yùn)用m)EM離散元建模對其軸向混合率進(jìn)行了計算模擬。模擬過程中不同形狀的顆粒代表不同批次的物料，其結(jié)果顯示了經(jīng)過攪拌軸推送后的物料混合狀態(tài)。通過模擬發(fā)現(xiàn)，雙軸式反應(yīng)器在實現(xiàn)物料平推流的同時，軸向混合率達(dá)到42%以上；而單軸式反應(yīng)器通過模擬發(fā)現(xiàn)，軸向混合率僅為17%，明顯優(yōu)于雙軸式反應(yīng)器。有效實現(xiàn)反應(yīng)器中物料的層遞式發(fā)酵尤為適合分層發(fā)酵，不同時段物料混合比率小，同時保證同一時段充分混合，與介質(zhì)、微生物充分接觸，精確控制各段物料的停留時間，提高發(fā)酵效能，保證產(chǎn)品質(zhì)量。相較于雙軸式反應(yīng)器，單軸式反應(yīng)器獲得產(chǎn)品腐熟度(種子發(fā)芽率)是雙軸式反應(yīng)器的兩倍以上，可達(dá)到50%以上。
[0036]本實用新型的附圖及【具體實施方式】均僅用于本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解實用新型的實質(zhì)，不對實用新型保護(hù)范圍構(gòu)成限制。任何屬于本實用新型精神之內(nèi)的技術(shù)方案均屬于保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，包括: 一中心軸(8); 一用于軸向推送物料的輸送螺旋(7)，同心固定于該中心軸(8)—側(cè)且從軸端向軸中間位置呈漸縮式延伸；以及 若干攪拌槳葉(9)，與輸送螺旋(7)同軸固定于該中心軸(8)另一側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，所述的中心軸(8)為空心軸。3.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，所述的若干攪拌槳葉(9)的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為:在旋轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生沿中心軸(8)軸向的推送力。4.如權(quán)利要求3所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，所述的攪拌槳葉(9)橫截面呈菱形，且菱形長軸與中心軸(8)軸向平行。5.如權(quán)利要求3所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，所述的若干攪拌槳葉(9)布設(shè)于中心軸(8)的不同徑向平面上，且每個平面上的攪拌槳葉(9)形成的槳型均為平直葉開啟渦輪式。6.如權(quán)利要求5所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，不同徑向平面上的攪拌槳葉(9)數(shù)量相等且沿中心軸(8)軸線方向投影重合。7.如權(quán)利要求5所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的攪拌裝置，其特征在于，所述的不同徑向平面之間等距。8.—種可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的反應(yīng)器，其特征在于:包括筒體(5)和權(quán)利要求1?7中任一所述的攪拌裝置，中心軸(8)同心設(shè)置于筒體(5)中，筒體(5)靠近輸送螺旋(7)一側(cè)設(shè)進(jìn)料口( I)，靠近攪拌槳葉(9) 一側(cè)設(shè)有出料口( 2)。9.如權(quán)利要求8所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的反應(yīng)器，其特征在于:所述的筒體(5)兩側(cè)由可拆卸式的封蓋(4)進(jìn)行密封。10.如權(quán)利要求8所述的可實現(xiàn)固體廢棄物層遞式發(fā)酵的反應(yīng)器，其特征在于:所述的中心軸(8)兩端通過支撐件(6)進(jìn)行支撐，中心軸(8)—側(cè)與驅(qū)動裝置相連實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；中心軸(8)為間歇性旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為3?7r/min。
【文檔編號】B09B3/00GK205518937SQ201521085778
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月23日
【發(fā)明人】吳偉祥, 王昊書
【申請人】浙江大學(xué)