一種生物反應(yīng)器和使用該生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)化固體有機(jī)廢棄物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種全密封的生物反應(yīng)器，本發(fā)明還涉及利用該生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)化固體有機(jī)廢棄物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，餐飲、食品加工，發(fā)酵和畜禽養(yǎng)殖等行業(yè)每天都要產(chǎn)生大量的固體有機(jī)廢棄物，包括餐廚垃圾、畜禽糞便、腐爛水果蔬菜以及發(fā)酵工業(yè)的糟渣等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北京市每天產(chǎn)生的餐廚垃圾就達(dá)1600噸以上；按月產(chǎn)生I噸/萬(wàn)人估算，全國(guó)13.4億人口每月將有13.4萬(wàn)噸的餐廚垃圾產(chǎn)生。而畜禽養(yǎng)殖業(yè)的糞便處理問題更為嚴(yán)峻，隨著中國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞便產(chǎn)生量也在迅速增加，中國(guó)畜禽糞便產(chǎn)生量1980年超過了 14億噸，2011年達(dá)21.21億噸，并將隨著畜禽養(yǎng)殖量的增加而迅速增加，到2020年和2030年預(yù)計(jì)將分別達(dá)到28.75億噸和37.43億噸。這些固體有機(jī)廢棄物的產(chǎn)量巨大、處理效率低，甚至隨意排放，不僅浪費(fèi)資源，更污染環(huán)境，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了畜禽產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)又危害公共衛(wèi)生和食品安全，有悖于我國(guó)創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展的理念。如何對(duì)這些放錯(cuò)位置的資源實(shí)行循環(huán)化利用成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中亟需解決的問題。
[0003]另一方面，由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中化肥、農(nóng)藥和除草劑的濫用，已經(jīng)造成土壤板結(jié)和微生態(tài)失衡的不良后果，耕地質(zhì)量迫切需要保護(hù)和提升。往土壤中施用富含解磷、解鉀等功能微生物的生物有機(jī)肥，不僅能起到改善土壤微生態(tài)環(huán)境、防止板結(jié)作用，而且還能達(dá)到抗病、抗旱和增強(qiáng)植物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的效果。
[0004]現(xiàn)在，規(guī)?；幚砉腆w有機(jī)廢棄物普遍使用好氧堆肥或厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)。上述技術(shù)往往存在周期長(zhǎng)，受自然氣候影響較大，當(dāng)管理不善很容易引起二次污染等問題。
[0005]食腐性昆蟲包括家繩(Musca domestica L.)，大頭金繩(Chrysomyiamegacephala F.)和亮斑扁角水虹:(Hermertia illucens L.)，具有生長(zhǎng)周期短、生物量大、易管理、飼養(yǎng)成本低、動(dòng)物適口性好等特點(diǎn)。幼蟲可以迅速分解利用多種固體有機(jī)廢棄物，在短時(shí)間內(nèi)將其轉(zhuǎn)化為生物有機(jī)肥和昆蟲蛋白，具有廣闊的市場(chǎng)開發(fā)前景。同時(shí)，最新研究表明，部分功能微生物在昆蟲處理廢棄物中起著至關(guān)重要的輔助作用。因此，使用微生物和昆蟲共同處理固體有機(jī)廢棄物，不僅能提高處理效率，縮短處理周期；而且，處理之后的蟲糞中還留有一部分可產(chǎn)芽孢的微生物，為生產(chǎn)高經(jīng)濟(jì)附加值的微生物功能有機(jī)肥提供了極大可能。
[0006]雖然已有的方法基本可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；焖俚奶幚碛袡C(jī)廢棄物，但在技術(shù)上仍存在很大的革新空間，如現(xiàn)有的處理裝置均是開放系統(tǒng)，多在淺槽或料槽中進(jìn)行反應(yīng)，不僅溫度和物料含水量難以控制，處理過程中由于蟲子生長(zhǎng)和物料發(fā)酵產(chǎn)生的異味還會(huì)造成二次污染。所以，迫切需要開發(fā)出一種安全環(huán)保，全密封結(jié)構(gòu)的專用生物反應(yīng)器，以及開發(fā)一種工藝簡(jiǎn)便、安全、低成本并且易于推廣的轉(zhuǎn)化固體有機(jī)廢棄物的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全密封結(jié)構(gòu)的生物反應(yīng)器，本發(fā)明還提供利用該生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)化固體有機(jī)廢棄物的方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的生物反應(yīng)器，包括底座，水平放置在所述底座上的封閉反應(yīng)室，所述封閉反應(yīng)室的頂壁開設(shè)有進(jìn)料口、底壁開設(shè)有出料口，所述封閉反應(yīng)室內(nèi)腔下部水平設(shè)置有由電機(jī)帶動(dòng)的攪拌軸，所述攪拌軸上設(shè)置有攪拌葉輪；在所述頂壁上開設(shè)有發(fā)酵液入口，置于封閉反應(yīng)室內(nèi)腔上方的噴頭通過管道與所述發(fā)酵液進(jìn)口相連通；在所述封閉反應(yīng)室頂壁上安裝有壓力表、溫度表和濕度表，在所述封閉反應(yīng)室左側(cè)端壁的上、下位置處分別開設(shè)有空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口，在所述封閉反應(yīng)室右側(cè)端壁的上部開設(shè)有排氣口 ；所述封閉反應(yīng)室內(nèi)腔中設(shè)置有照明燈，所述封閉反應(yīng)室側(cè)壁上設(shè)置有觀察窗。
[0009]所述頂壁由固定板和鉸連在所述固定板上的開合板組合而成，所述進(jìn)料口開設(shè)在所述開合板上，在所述開合板的內(nèi)表面邊沿處設(shè)置有柔性密封條，所述開合板外側(cè)邊與側(cè)壁之間設(shè)置有緊固卡件，靠近所述開合板外側(cè)邊的上表面設(shè)置有拉手。
[0010]所述攪拌葉輪為雙螺旋結(jié)構(gòu)，在其外邊緣處包覆有柔性橡膠膜。
[0011 ] 所述封閉反應(yīng)室的底壁呈弧形結(jié)構(gòu)，開設(shè)在弧形底壁上的出料口處活動(dòng)設(shè)置有密封擋板。
[0012]所述進(jìn)料口沿所述生物反應(yīng)器長(zhǎng)度方向間隔多個(gè)設(shè)置，所述進(jìn)料口通過進(jìn)料支管與漿料中轉(zhuǎn)箱的出料接頭密封連接，所述漿料中轉(zhuǎn)箱的進(jìn)料接頭通過進(jìn)料母管與漿料輸送栗密封連通。
[0013]利用本發(fā)明的生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)化固體有機(jī)廢棄物的方法包括下述步驟:
第一步，將收集到的固體有機(jī)廢棄物進(jìn)行分揀、破碎，入攪拌機(jī)中加水?dāng)嚢璩蓾{料，通過漿料輸送栗將其送入漿料中轉(zhuǎn)箱內(nèi)密封儲(chǔ)存；
第二步，將中轉(zhuǎn)箱內(nèi)的漿料送入專用的生物反應(yīng)器中，同時(shí)接入食腐性昆蟲的幼蟲，并通入壓縮氣體，在預(yù)設(shè)條件下攪拌培養(yǎng)；然后將培養(yǎng)好的微生物發(fā)酵菌液按照一定比例從生物反應(yīng)器發(fā)酵液入口接入物料中，定期攪拌通風(fēng)，待食腐性昆蟲生長(zhǎng)完成后，調(diào)整含水量至設(shè)定值，蟲料混合物經(jīng)生物反應(yīng)器的底部出料口被輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)；
第三步，儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的蟲料混合物通過水平振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，分別收集蟲體和生物有機(jī)月巴，蟲體經(jīng)烘干成為飼料，生物有機(jī)肥經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)合格后包裝貯存。
[0014]針對(duì)餐廚垃圾、豬糞等臭味較大的物料，可在漿料中轉(zhuǎn)箱內(nèi)的物料中添加酵母菌或乳酸菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵后，再將其送入生物反應(yīng)器中進(jìn)行處理。
[0015]本發(fā)明所用的食腐性昆蟲包括家繩(M/sca domestica L.)，大頭金繩(Chrysomyia megacephala F.)和亮斑扁角水ifet (/ferazeriia illucens L.);微生物發(fā)酵菌液包括枯草芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌和酵母菌經(jīng)培養(yǎng)發(fā)酵得到的發(fā)酵菌液。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將生物反應(yīng)器采用全封閉結(jié)構(gòu)，可以有效防止昆蟲的逃逸，更加準(zhǔn)確控制物料反應(yīng)的水分與溫度，杜絕在昆蟲飼養(yǎng)過程中產(chǎn)生的臭味氣體造成的空氣污染；同時(shí)將進(jìn)入生物反應(yīng)器中的物料處理成漿料，上料方便，能耗少且更易于控制和維護(hù)；本發(fā)明在生物反應(yīng)器內(nèi)將食腐性昆蟲的生長(zhǎng)和好氧固體發(fā)酵工藝進(jìn)行合理有效的結(jié)合，對(duì)固體有機(jī)廢棄物處理比較徹底，無(wú)二次污染，而且得到的微生物菌肥和蟲體飼料附加值更尚，大大提尚了廣品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1中頂壁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明所用漿料中轉(zhuǎn)箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明所述的生物反應(yīng)器，包括底座1，水平放置在底座I上的封閉反應(yīng)室2，封閉反應(yīng)室2的頂壁開設(shè)有進(jìn)料口 3、底壁開設(shè)有出料口 4，底壁呈弧形結(jié)構(gòu)，開設(shè)在弧形底壁上的出料口 4處活動(dòng)設(shè)置有密封擋板；在封閉反應(yīng)室I內(nèi)腔下部水平設(shè)置有由電機(jī)5帶動(dòng)的攪拌軸6，攪拌軸6上設(shè)置有攪拌葉輪7，攪拌葉輪7為雙螺旋結(jié)構(gòu)，在其外邊緣處包覆有柔性橡膠膜；在頂壁上開設(shè)有發(fā)酵液入口 8，置于封閉反應(yīng)室內(nèi)腔上方的噴頭9通過管道與發(fā)酵液進(jìn)口 8相連通；在封閉反應(yīng)室頂壁上安裝有檢測(cè)反應(yīng)室內(nèi)部環(huán)境的壓力表9、溫度表10和濕度表11，在封閉反應(yīng)室左側(cè)端壁的上、下位置處分別開設(shè)有空氣進(jìn)口 12和蒸汽進(jìn)口 13，在封閉反應(yīng)室右側(cè)端壁的上部開設(shè)有排氣口 14 ;封閉反應(yīng)室內(nèi)腔中設(shè)置有照明燈15，