專利名稱：有機廢物發酵處置裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機廢物發酵處置裝置，它可以短時間有效地將有機廢物如剩飯、殘羹剩菜等進行發酵和做成堆肥。
背景技術：
人們對于發明這樣的有機廢物發酵處置裝置已經有所提議，即，將來自于飯館、旅店和位于醫院和學校的烹飪部門的有機廢物，如剩飯和殘羹剩菜，通過利用某些微生物的發酵來進行分解和堆肥。近年來，對于發明利用適溫細菌的有機廢物發酵處置裝置也有所提議。
適溫細菌與常溫微生物相比在較高的溫度范圍內繁殖，通過利用適溫細菌，人們不僅可以分解有機物質，而且可以通過使有機廢物處于高溫之下而使有機廢物中的致病細菌和有害寄生蟲的蟲卵滅活。
圖6示出了利用適溫細菌的傳統有機廢物發酵處置裝置。本發明人發明了該裝置并且針對該發明提出了專利申請。詳細內容請見日本專利申請No.JP 11-199356。有機廢物發酵處置裝置與容器內的廢物垂直位置無關地以大致均勻的過程發酵廢物，為此，容器基本上為倒圓錐形狀。
如該圖示意性所示，傳統的有機廢物發酵處置裝置包括大致倒圓錐形狀的處置池30，它可以容納播種有發酵微生物的發酵促進添加劑和如剩飯、殘羹剩菜等的有機廢物；轉軸31，其垂直貫穿處置池30并且由處置池30支承；電機32，其連接到轉軸31的底端；多個刀片33，其以規則垂直間距固定到轉軸31上；以及多個熱傳感器34，它測量處置池30內部不同區域的溫度。
該有機廢物發酵處置裝置以如下方式操作。
首先，事先播種有適溫細菌的指定量的發酵促進添加劑放于處置池30的底部。這些發酵促進添加劑由生活在土壤和鋸屑中的數種微生物(適溫細菌)培養出來的細菌構成。然后，如剩飯、殘羹剩菜等的有機廢物通過廢物入口30a投入處置池30中的該發酵促進添加劑中。
當運轉電機32以每分鐘110次轉動轉軸31時，固定在轉軸31上的刀片33粉碎有機廢物，發酵促進添加劑和有機廢物得到攪拌和混合。
同時，生活在有機廢物中的大量微生物之中的在相對較低溫度下繁殖的細菌、真菌、放線菌開始發酵，它們突然增多。在該過程期間，有機廢物分解成二氧化碳和水，同時，處置池的內部溫度由于該發酵分解作用產生的熱量而上升到30-65℃(在本說明書中這叫做發酵熱)。當該過程發生時，酵母菌、霉菌、硝化形成的細菌(nitrate-forming bacteria)等逐漸滅絕。
當溫度上升時，所述發酵促進添加劑中的適溫細菌開始繁殖，處置池中的溫度進一步上升。如果這樣，多數致病細菌、有毒昆蟲的蟲卵、寄生蟲、病毒、雜草的種子等等滅活，有機廢物變成對人類和牲畜無害。
以此方法，適溫細菌最大程度地將有機廢物分解成二氧化碳和水，通過設置在處置池30底部上的螺旋傳送器35，可以獲得優質堆肥。
圖7示出了當采用傳統有機廢物發酵處置裝置進行發酵時，時間和處置池的內部溫度之間的關系。如圖所示，在傳統有機廢物發酵處置裝置中，發酵過程在65-95℃下進行大約兩小時，堆肥過程中的早期發酵階段得以完成。
但是，由于傳統有機廢物發酵處置裝置在結構上能夠使有機廢物發酵產生的發酵熱外漏，所述具有低能量效率的問題。
此外，近年來，對于不用發酵熱而是采用加熱裝置使溫度升高高于100℃來縮短處置時間并且進一步增加滅菌和除臭效果，人們已經做出努力。但是，多數情況下，由于加熱使所含的水量減少，發酵不能適當進行，加熱僅僅以使有機廢物干燥而告終。因此，在這種環境下，能量效率較低，不能充分實現微生物的發酵和分解。
本發明的目的是解決這些積年的問題，并且旨在發明一種有機廢物發酵處置裝置，它可以短時間有效地將如剩飯、殘羹剩菜等的有機廢物進行發酵和做成堆肥。
發明內容
為了解決傳統有機廢物發酵處置裝置的問題，本發明權利要求1的特征在于，有機廢物發酵處置裝置，其含有播種有發酵微生物的發酵促進添加劑和有機廢物，并且通過所述發酵微生物來發酵和分解有機廢物，該裝置覆蓋有絕熱材料，用于防治有機廢物的發酵產生的發酵熱外漏，這樣，發酵熱可得到很好利用。
此外，本發明權利要求2的特征在于提供有熱交換系統，它可以吸收權利要求1所述的處置池產生的剩余熱，并將所述剩余熱傳遞至處置池外部，使得剩余熱可以外部使用。
此外，本發明權利要求3的特征在于權利要求2所述的熱交換系統包括位于處置池和絕熱材料之間的空腔，將氣體或液體灌注入所述空腔中的灌注管，以及將已經吸收了剩余熱的氣體或液體釋放的釋放管。
此外，本發明權利要求4的特征在于如權利要求1至3所述的有機廢物發酵處置裝置具有氣密封系統，其抵抗所述有機廢物發酵產生的蒸氣壓力并維持處置池內部的高溫和高壓。
此外，本發明權利要求5的特征在于如權利要求4所述的有機廢物發酵處置裝置還具有可以調節處置池內部壓力的壓力調節系統。
圖1是本發明有機廢物發酵處置裝置的第一優選實施例的總體透視圖；圖2是當圖1的有機廢物發酵處置裝置進行發酵時的時間和處置池內部溫度之間關系的圖表；圖3是本發明有機廢物發酵處置裝置的第二優選實施例的總體透視圖；圖4是本發明有機廢物發酵處置裝置的第三優選實施例的總體透視圖；圖5是當圖4的有機廢物發酵處置裝置進行發酵時的時間和處置池內部溫度之間關系的圖表；圖6是傳統有機廢物發酵處置裝置的總體透視圖；圖7是當圖6的有機廢物發酵處置裝置進行發酵時的時間和處置池內部溫度之間關系的圖表。
具體實施例方式
下面，將參照附圖詳細描述本發明有機廢物發酵處置裝置的第一優選圖1是現在的優選實施例的有機廢物發酵處置裝置的總體透視圖。
本發明中的有機廢物發酵處置裝置示意性地如下構成大致倒圓錐形狀的處置池10、覆蓋處置池10的絕緣材料11、貫穿處置池10并由處置池10支承的轉軸12、連接到轉軸12底端的電機13、以規則間距垂直固定到轉軸12上的多個刀片14、測量處置池10內部不同區域溫度的多個熱傳感器15、以及將處置后的堆肥送至外部的螺旋傳送器16。
處置池10是金屬的大致倒圓錐形狀的容器，含有事先播種有發酵微生物的發酵促進添加劑和如剩飯、殘羹剩菜等的有機廢物。現在的優選實施例中的處置池10由頂面10a、圓筒部分10b(下文稱作圓筒)和倒錐形部分10c(下文稱作倒錐體)構成。
所述處置池10的頂面10a、圓筒10b和倒錐體10c的外表面相應覆蓋有盤狀絕熱材料11a(下文稱作絕熱盤)、圓筒狀絕熱材料11b(下文稱作絕熱圓筒)和倒圓錐形絕熱材料11c(下文稱作絕熱倒錐體)。這樣，由于處置池10的整體都覆蓋有絕熱材料11并且處置池10產生的發酵熱不會外漏，所以處置池的內部溫度維持高溫。
在所述絕熱盤11a上，設置有事先已編程的控制臺17，接收來自于處置池內部的熱傳感器15的信號并施加控制，通過這種控制臺，可以觀測處置池10中的熱量保持量。
此外，在絕熱盤11a上，設置有吸收有機廢物的廢物入口11d和排放在處置池10中產生的二氧化碳氣體和蒸氣的排放管11e。
在轉軸12上，通過螺釘和螺母這類固定裝置以規則垂直間距固定有類似于懸臂的多個刀片14，這些刀片14通過固定到轉軸12底端的通用電機13的驅動而轉動。通過刀片14的轉動，有機廢物被粉碎并與處置池10中的發酵促進添加劑攪拌、混合。
播種有作為發酵微生物的高溫適溫細菌的、帶有鋸屑(實際的鋸屑)的發酵促進添加劑已經放入處置池10中之后，投入有機廢物至大約65cm的高度。接著，通過每分鐘110次轉動轉軸12達兩小時，有機廢物由固定到轉軸12上的刀片14粉碎，發酵促進添加劑和有機廢物得到攪拌和混合。這些發酵促進添加劑和有機廢物得到充分粉碎和混合之后，通過熱傳感器15測量處置池的內部溫度，測量結果示于圖2中。
該圖表示出了處置池內的溫度在進行測量之后在大約30分鐘之內快速升高，處置池的內部溫度(下文稱作內部溫度)達到65℃。在60分鐘之內，它達到有機廢物的自然分解溫度，最終內部溫度達到約100℃。
據推測，這是因為處置池內部產生的發酵熱由于覆蓋處置池10的隔熱材料11而沒有外漏。由于處置池10中的發酵熱沒有外漏，內部溫度比常規的(參照圖6)更加快速地上升，最高溫度達到100℃。這樣，由于內部溫度快速上升和最高溫度的升高，以前需要兩小時的發酵現在可以在一小時內完成，大約是原先時間的一半。
下面，參照附圖詳細描述本發明第二優選實施例。對于未被解釋的內容和工藝，與第一優選實施例的相同。
圖3是現有的優選實施例中有機廢物發酵處置裝置的總體透視圖。
在該優選的實施例中，處置池10的外表面也覆蓋有隔熱材料11，與第一優選實施例一樣，但是它不同于第一優選實施例之處在于該優選實施例在處置池10和覆蓋處置池10的隔熱材料11之間具有空腔18。在絕熱器11的倒錐形絕熱器11c的底部，設置有通向空腔18的灌注管11f；在隔熱圓筒11b的上部，設置有通向空腔18的釋放管11g。
順便提及，公知的是，如果溫度高于65℃，則處置池10中的發酵進行得很好。
從示出第一優選實施例的時間和內部溫度之間關系的圖表(圖2)可見，當處置池10覆蓋有絕熱材料11時，內部溫度在30分鐘內將高于65℃。因而，此時，在處置池10中，產生了多于發酵所需的熱量(在本說明書中，多于發酵所需的熱量稱作剩余熱)。
在這種形式的優選實施例中，提供了所述空腔18、灌注管11f、釋放管11g。氣體或液體通過灌注管11f注入空腔18，所述注入的氣體或液體吸收處置池10中的剩余熱。當吸收剩余熱的氣體或液體通過釋放管11g釋放到外部時，剩余熱得以有效利用。例如，剩余熱可用于加熱系統、熱通風、溫水供給等，而這又提高了循環效率。
這樣，借助空腔18、灌注管11f、釋放管11g和通過灌注管11f注入的氣體或液體，處置池10內部產生的剩余熱可被吸收，可以實現讓處置池10中的剩余熱傳送至外部的熱交換系統。
為了釋放剩余熱，同時維持處置池10中所需熱量，注入空腔18中的氣體或液體量可調節至適量。
接著，將參照附圖詳細描述本發明的第三優選實施例。對于未解釋的內容和工藝，和第一優選實施例的一樣。
圖4是現有優選實施例的有機廢物發酵處置裝置的總體透視圖。
該優選實施例中的絕熱盤11a的直徑大于位于其下的絕熱圓筒11b的直徑。在絕熱圓筒11b的頂部區域，提供有等效于所述絕熱盤11a的周邊的延伸邊緣19。此外，在絕熱盤11a和延伸邊緣19之間，插有附圖中未示出的襯墊(packing)。
作為附加地，四個夾鉗20設置在絕熱盤11a和延伸邊緣19上。這些夾鉗20將絕熱盤11a的周邊和所述延伸邊緣19彼此緊緊地壓靠在一起，使得處置池10徹底氣密地密封。
當在處置池10中進行發酵，并且內部溫度變得高于100C時，蒸氣在處置池10中產生，但是由于處置池10內部由所述絕熱盤11a、延伸邊緣19a、襯墊和軋鉗20形成氣密封，所以處置池內部溫度和壓力持續較高。換句話說，絕熱盤11a、延伸邊緣19a、襯墊和軋鉗20形成氣密封系統，它可以抵抗有機廢物產生的蒸氣的壓力并且保持處置池內部的高溫和高壓。
在現有的優選實施例中，沒有釋放管設置在絕熱盤11a上，而是設置有壓力調節閥21來調節壓力。該壓力調節閥21和用在普通壓力炊具中的壓力調節閥具有相同結構，它可以調節處置池10的內部溫度。
在該處置池10中，在與對第一優選實施例測量的相同條件下測量的內部溫度示于圖5中。
該圖表示出了處置池內的溫度在進行測量之后在大約30分鐘之內快速升高，內部溫度達到65℃。在90分鐘之內，內部溫度升高超過100℃。據推測，這是由于提供所述氣密封系統，處置池內部維持高溫和高壓。由于處置池10內部的壓力升高，內部溫度比常規(參照圖6)快速升高，并且最高溫度達到120℃。根據微生物學會的“刺激適溫細菌可以生長的暫時確定的溫度大約為110℃”，所獲得的溫度在所提及的110℃以上。此外，除了充分滅菌和除臭，該裝置還具有新型發酵和分解裝置或者刺激適溫細菌生長裝置的功能。
在此，本發明并不局限于所述優選實施例，而是可以在其技術思想之內體現為多種不同的形式，這些不同的形式在下文解釋。
處置池的形式不局限于附圖所示的那些，但是可以體現為多種處置池。例如，它不僅可以應用于具有倒圓錐形狀的處置池的有機廢物發酵處置裝置，而且可以應用于圓筒狀處置池或者水平放置的處置池。
此外，不必使隔熱材料設置在處置池的外表面，而是只要熱量不會外漏，也可以將絕熱材料設置在內部。
此外，熱交換系統不限于第二優選實施例所示的；例如，熱交換室可以設置在處置池內部。此外，顯而易見的是氣密封系統不限于使用夾鉗和襯墊，而是可以通過其他裝置實現。
此外，所述第三實施例可以與第二實施例結合。換句話說，實施例中既可以具有氣密封系統又具有熱交換系統。
工業應用性如上所述，采用本發明的有機廢物發酵處置裝置，由于有機廢物的發酵產生的發酵熱因絕熱材料的覆蓋而不會外漏，可以在處置池內部維持高溫，因而發酵(效率)提高，而且分解所需的時間可以縮短。此外，由于發酵產生的發酵熱得到利用，所以能量效率提高，不必提供附加的加熱裝置。此外，通過提供位于處置池和隔熱材料之間的空腔、將氣體或液體注入空腔的灌注管和將吸收有剩余熱的氣體或液體釋放到外部的釋放管，建立了剩余熱可以傳遞至處置池外部的熱交換方法，使得剩余熱可以在外部使用，繼而促進了有效的循環過程。
此外，采用氣密封系統，其中相對于有機廢物發酵產生的蒸氣壓力，高溫高壓維持于處置池內部中，不僅發酵效率大大提高和分解時間縮短，而且滅菌和除臭效果顯著。
此外，采用可以調節處置池內部壓力的壓力調節方法，更加容易調節發酵過程中的壓力。
此外，采用可以調節處置池內部壓力的壓力調節方法，可以在寬的范圍內調節溫度，從而不僅有機廢物可以分解，而且在發酵過程中在一定溫度范圍內生長的微生物的孵卵也可以分解。
權利要求
1.一種有機廢物發酵處置裝置，其在處置池中包含播種有發酵微生物的發酵促進添加劑和有機廢物，并且通過所述發酵微生物發酵和分解所述有機廢物，其特征在于為了防止有機廢物發酵所產生的發酵熱外漏，所述有機廢物發酵處置裝置覆蓋有絕熱材料。
2.如權利要求1所述的有機廢物發酵處置裝置，其特征在于提供有熱交換系統，它吸收所述處置池中已經產生的剩余熱并將所述剩余熱傳遞至處置池外部。
3.如權利要求2所述的有機廢物發酵處置裝置，其特征在于為了實現所述熱交換系統，設置了所述處置池和絕熱材料之間的空腔、將氣體或液體灌注入所述空腔中的灌注管、以及將吸收了剩余熱的氣體或液體釋放到外部的釋放管。
4.如權利要求1至3任一項所述的有機廢物發酵處置裝置，其特征在于氣密封系統，其抵抗所述有機廢物發酵產生的蒸氣壓力并維持所述處置池內部的高溫和高壓。
5.如權利要求4所述的有機廢物發酵處置裝置，其特征在于設置有調節所述處置池內部壓力的壓力調節系統。
全文摘要
本發明公開了一種有機廢物發酵處置裝置，其能夠發酵處置有機廢物，如剩飯和廚余垃圾，在短時間內將它們有效地轉化成復合物。有機廢物發酵處置裝置的處置池(10)中存儲有其中播種有發酵微生物的發酵促進劑和有機廢物，并且利用發酵微生物將有機廢物發酵分解，特征在于，絕熱器(11)覆蓋了容器，以防止有機廢物發酵產生的發酵熱外漏。該裝置的特征還在于，包括熱交換裝置(11f，11g，18)，它能夠吸收處置池(10)中產生的剩余熱并將其傳送至處置池(10)外部；以及密封裝置(11a，19，20)，用于抵抗由有機廢物的發酵而產生的蒸氣壓力而將處置池(10)維持高溫高壓條件下。
文檔編號B01F15/06GK1487860SQ01822385
公開日2004年4月7日 申請日期2001年1月31日 優先權日2001年1月31日
發明者上田裕一, 上田裕美, 美 申請人:日本生活中心有限會社, 上田裕一