CN103044105A - 有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统及方法，该系统中，辅助料仓、有机废弃物仓、输送机、混料机、混料仓、筛分机组成了预处理部分，实现了有机废弃物的水分调整、营养比调和、混合、贮存及筛分；所述的好氧发酵滚筒是全封闭外旋转式发酵滚筒，通过输送机完成进、出料，利用风机和废气处理进行供气及废气处理；所述的控制子系统是通过监测好氧发酵滚筒上在线检测仪反馈的参数，及时调整好氧发酵滚筒及预处理部分运行状态，最终实现整个系统的连续、动态与稳定运行及状态及时修正，大大提高处理效率，缩短发酵时间，改善了处理效果，可实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

Description

有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统及方法

技术领域

本发明涉及城市有机废弃物处理领域，尤其是涉及一种对城市污水处理厂脱水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾等城市有机废弃物进行处理的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统及方法。

背景技术

随着我国经济和城市化进程的加快，城市产生了大量的城市有机废弃物，如城市污水处理厂脱水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾、园林垃圾等，已经造成了“垃圾围城”、“污泥乱倒”等现象。据不完全统计，仅2010年就产生了10000万吨生活垃圾（其中6000万吨餐厨垃圾）、3000万吨脱水污泥。这些污染物中有机物含量高，含有寄生虫卵、病原微生物、重金属等，如得不到妥善处理会造成严重的环境污染及公共卫生事故等。而另一方面，由于这些城市污染物中含有大量的有机物、营养元素，如不善加利用会破坏地球物质循环系统，又造成资源浪费等。目前，我国常用的城市有机废弃物处理处置技术有填埋、好氧发酵、厌氧消化、焚烧等。其中，好氧发酵技术可以充分利用有机废弃物中有机物成分含量高并且含有大量N、P等营养元素和部分植物生长所必需的微量元素，在无害化、减量化、稳定化前提下，突出资源化特点，而且具有技术门槛和经济门槛较低、适用范围广阔等特点，越来越受到人们的关注，尤其是在经济发达国家得到了广泛的应用。

有机废弃物如生活垃圾、餐厨垃圾及污泥的好氧发酵处理一般工艺流程如下所示：

1）预处理：主要调整水分、营养比、破碎、分选、筛分等；

2）主发酵：又称一次发酵，是通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装置内堆肥物料供给氧气。物料内的有机物中大部分在此阶段内被降解，发酵期约15~20d；

3）后发酵：又称二次发酵，主要对主发酵时尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。二次发酵时间通常在20~30d，其长短根据堆肥的使用

4）后处理：主要筛分去除堆肥中的杂质和未完全分解堆肥块

5）脱臭：堆肥过程中会产生臭气，需要对这些臭气进行处理

6）贮存或利用:干燥透气环境储存或生产有机肥等情况。

传统好氧发酵处理系统以发酵槽为主要发酵场所，大部分处理过程通过人工操作来完成，或通过自控程序实现局部连续处理，这样的发酵系统存在着发酵周期长、过程控制较难、系统控制内部脱节、反馈信息滞后、设备反应能力不足等问题，最终造成系统连续性较差，动态处理能力不足，处理效果受操作连贯性的影响较大，最终影响发酵产品质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统及方法，能使对有机废弃物的整个动态好氧发酵处理过程连续进行，从而解决目前的处理系统不能实现整个处理过程的连续进行，存在发酵周期长、不易控制，动态处理能力不足等问题。

解决本发明技术问题的技术方案如下：

本发明实施方式提供一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统，包括：

输送机、预处理子系统、好氧发酵滚筒、第一风机、第二风机、废气处理塔、在线检测仪和控制子系统；

其中，所述输送机依次与所述预处理子系统和好氧发酵滚筒连接；

所述第一风机通过管道与所述好氧发酵滚筒后端空气接口连接，所述第二风机通过管道依次与所述废气处理塔和所述好氧发酵滚筒前端接口连接；

所述在线检测仪设置在所述好氧发酵滚筒的筒壁上，能获取反映所述好氧发酵滚筒内物料发酵状态的数据，所述在线检测仪的数据输出端与所述控制子系统连接；

所述控制子系统，其控制端分别与所述输送机、预处理子系统、好氧发酵滚筒、第一风机、第二风机、废气处理塔通信连接，其数据接收端与所述在线检测仪的数据输出端通信连接，用于根据所述在线检测仪传送的反映所述好氧发酵滚筒内的物料发酵状态的数据，控制各设备运行状态完成对有机废弃物进行连续动态好氧发酵处理。

本发明实施方式还提供一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理方法，包括：

采用本发明给出的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统；

在所述处理系统的控制子系统控制下，所述处理系统的输送机将有机废弃物经所述处理系统的预处理子系统预处理；

预处理后的有机废弃物经所述输送机输送至所述好氧发酵滚筒内进行发酵处理，发酵处理后的物料输出；

所述处理系统的控制子系统根据所述在线检测仪传送的反映所述好氧发酵滚筒内物料发酵状态的数据，控制各设备运行状态完成对有机废弃物进行连续动态好氧发酵处理。

本发明提供的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统，通过控制子系统监测好氧发酵滚筒上在线检测仪反馈的参数，及时调整好氧发酵滚筒及其配套设备以及预处理子系统的运行状态，从而实现进料、发酵能有机配合，实现整个系统连续、动态运行，大大提高了对有机废弃物系统的好氧发酵处理的效率，并且可改善处理效果，实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统的构成示意图；

图2为本发明实施例提供的处理系统中的控制子系统的构成示意图；

图3为本发明实施例提供的有机废弃物连续动态好氧发酵处理方法的流程图；

图1中各标号对应的部件名称为：1-辅助料仓；2-有机废弃物仓；3-输送机；4-混料机；5-混料仓；6-好氧发酵滚筒；7-第一风机；8-废气处理塔；9-筛分机；10-在线检测仪；11-控制子系统；12-第二风机。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明实施例提供一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统，如图1所示，该系统包括：输送机3、预处理子系统、好氧发酵滚筒6、第一风机7、第二风机12、废气处理塔8、在线检测仪10和控制子系统11；

其中，输送机3依次与预处理子系统和好氧发酵滚筒6连接；能将物料输入至预处理子系统和好氧发酵滚筒6；

第一风机7通过管道与好氧发酵滚筒6后端空气接口连接，第二风机12通过管道依次与废气处理塔8和好氧发酵滚筒6前端接口连接；能与好氧发酵滚筒6配合，使其内物料进行好氧发酵处理；

在线检测仪10设置在好氧发酵滚筒6的筒壁上，能获取反映好氧发酵滚筒6内物料发酵状态的数据，在线检测仪的数据输出端与控制子系统11连接；

控制子系统11，其控制端分别与所述输送机3、预处理子系统、好氧发酵滚筒6、第一风机7、第二风机7、废气处理塔8通信连接，其数据接收端与所述在线检测仪10的数据输出端通信连接，用于根据所述在线检测仪10传送的反映所述好氧发酵滚筒6内的物料发酵状态的数据，控制各设备运行状态完成对有机废弃物进行连续动态好氧发酵处理。

上述处理系统中的预处理子系统如图1中所示，包括：辅助料仓1、有机废弃物仓2、混料机4和混料仓5；其中，辅助料仓1和有机废弃物仓2分设，分别经输送机3与混料仓5连接；混料机4设置在混料仓5内，经混料仓5经输送机3与好氧发酵滚筒6连接。这样可将辅助料和有机废弃物分别输送至混料仓混合后，再送入好氧发酵滚筒6进行好氧发酵处理。

上述预处理子系统中的混料机4可采用双螺旋式混料机、桨叶式混料机或立式混料机等，其混合均匀度大于75%。

上述预处理子系统中的辅助料仓1与有机废弃物仓2内均设有破碎装置，便于对大块物料进行破碎。

上述处理系统还可以包括：筛分机6，经输送机10与好氧发酵滚筒6的出料端连接。筛分机6能对好氧发酵滚筒6输出的好氧发酵后的物料进行筛分处理，筛分得到发酵产品。进一步的，筛分机6可采用滚筒式筛分机或振动式筛分机等。

上述处理系统中，好氧发酵滚筒6可采用全封闭外旋转式发酵滚筒。

设置在好氧发酵滚筒6上的在线检测仪10能检测好氧发酵滚筒6内温度、氧浓度、硫化氢和氨气，在线检测仪10可将监测到的数据传送至控制子系统11，如可以4～20mA或1～5V.DC信号方式传输至控制子系统11。

如图2所示，上述处理系统中的控制子系统包括：数据接收装置、主控装置和控制信号输出装置；

其中，数据接收装置，用于接收在线检测仪传送的反映所述好氧发酵滚筒6内的物料发酵状态的数据；

主控装置，与数据接收装置连接，用于根据数据接收装置接收的数据，生成控制调整各设备运行状态的指令；主控装置可采用计算机、单片机等具有数据处理能力的装置；

控制信号输出装置，与主控装置连接，用于输出主控装置生成的指令，以实时控制调整各设备的运行状态。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统，可对城市生活垃圾进行处理，如对污水处理厂产生的脱水污泥进行处理，使处理后的污泥满足稳定化要求。

如图1所示，该系统包括：辅助料仓1、有机废弃物仓2、输送机3、混料机4、混料仓5、好氧发酵滚筒6、第一风机7、第二风机12、废气处理塔8、筛分机9、在线检测仪10和控制子系统11；

其中，输送机3分别与辅助料仓1和有机废弃物仓2连接，辅助料仓1和有机废弃物仓2的出料经输送机依次与混料仓5、好氧发酵滚筒6和筛分机9连接；

好氧发酵滚筒6是全封闭外旋转式发酵滚筒，通过滚筒的缓慢转动，将物料慢慢移向后端，并在此过程中发生物料的混合和充氧，为微生物提供较优越的生长环境，快速发生好氧发酵反应并实现物料升温及促进有机物降解，完成有机废弃物的稳定化与无害化；好氧发酵滚筒6内有机废弃物的发酵周期约为5～7天，滚筒内的温度大于55℃在3天以上。

第一风机7通过管道与好氧发酵滚筒6后端空气接口连接，第二风机12通过管道将好氧发酵滚筒6前端接口与废气处理塔8连接在一起；

在线检测仪10设置在好氧发酵滚筒6的筒壁上，实时监测其内部有机废弃物的发酵程度，并将监测数据通过线缆反馈至控制子系统11；

控制子系统11通过线缆分别与输送机3、混料机4、好氧发酵滚筒6、第一风机7、第二风机12、废气处理塔8、筛分机9、在线检测仪10进行单独连接，实时监控及调整以上设备的运行状态；控制子系统11是利用好氧发酵滚筒6上在线检测仪10反馈的数据信息，通过控制子系统11内部主控装置进行相关计算处理后，向好氧发酵滚筒6、第一风机7、第二风机12、废气处理塔8、输送机3、混料机4和筛分机9等发出指令，实现处理系统内设备运行状态的及时调整，最终实现整个处理系统的连续、自动、动态地运行。

辅助料仓1、有机废弃物仓2、混料仓5分别是辅料、有机废弃物和混合物料的暂存场所，由设置的输送机3进行相应物料的输出；其中在物料流程上，辅助料仓1可设置在有机废弃物仓2之前，即先输出辅助物料，之后输送有机废弃物；

混料仓5接收并混合输送机3输送来的辅助物料、有机废弃物，并通过其内的混料机4进行混料，混料机4可以采用双螺旋式、桨叶式及立式等，其混合均匀度大于75%；

筛分机6接收并筛分输送机3输送来的已经由好氧发酵滚筒6处理后的物料；其中，筛下物B作为产品可进行精加工或资源化利用，筛上物C可作为辅助用料送至辅助料仓1进行暂存和二次利用；筛分机6可采用滚筒式、振动式等形式；

在线检测仪10设置在好氧发酵滚筒6上，主要实时监测好氧发酵系统的温度、氧浓度及硫化氢、氨气等数据向控制子系统11传送，如可以4～20mA或1～5V.DC信号方式传输至控制子系统11。

第一风机7、第二风机12配套设置在好氧发酵滚筒6前、后两端。好氧发酵滚筒6后端设置的第一风机7通过管道将空气送入好氧发酵滚筒6后端；好氧发酵滚筒6前端设置的第二风机12进口通过管道与废气处理塔8的出口连接，而废气处理塔8的进口通过管道与好氧发酵滚筒6前端空气接口连接；利用第二风机12吸压将好氧发酵滚筒6内废气通过好氧发酵滚筒6前端空气接口吸出，在流经废气处理塔8工程中得到处理；处理后的废气A达标排放；

通过控制子系统11监测好氧发酵滚筒6上在线检测仪10反馈的参数，及时调整好氧发酵滚筒6及预处理部分运行状态，最终实现整个系统的连续、动态运行，大大提高了系统的处理效率，改善了处理效果，可实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

利用上述的处理系统对城市污水处理厂产生的脱水污泥进行好氧发酵时，输送机3将辅助料仓1、有机废弃物仓2内的辅助用料和有机废弃物送至混料仓5内由混料机4进行混合，混合后的物料在混料仓5进行暂存或通过输送机3输送至好氧发酵滚筒6进行好氧发酵处理；同时，利用第一风机7、第二风机12和废气处理塔8进行供气及废气处理；同时，控制子系统11实时监测好氧发酵滚筒6上在线检测仪10反馈的数据参数，及时调整好氧发酵滚筒6及预处理子系统运行状态，最终实现整个处理系统的连续、动态运行。在此条件下，污泥在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵55～65℃，于3～5天内完成高温发酵，实现污泥的无害化、稳定化处理。该处理系统也可以实现对垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

经过上述系统处理后污泥的性状如下：含水率45～60%；有机物降含量>200g/kg干污泥，蠕虫卵死亡率>95%，粪大肠菌群菌值>0.01，出料粒径平均<3mm，满足《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》GB/T24600-2009、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》GB/T23486-2009的相关要求。

该处理系统可以实现好氧发酵系统的连续、动态运行，大大提高了系统的处理效率，改善了处理效果，可实现对污泥、垃圾、餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。

实施例二

本实施例提供一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统，该系统结构与上述实施例一给出的系统基本一致，不同的是在辅助料仓1、有机废弃物仓2中设置破碎装置，通过破碎装置可将筛分后重新处理的生活垃圾进行破碎处理。

利用上述好氧发酵系统对城市生活垃圾进行发酵处理，将与发酵辅料和部分发酵物料充分混合后的城市生活垃圾置于辅助料仓1、有机废弃物仓2内进行暂存，并通过输送机3将辅助料仓1、有机废弃物仓2内的有机废弃物和辅助用料送至混料仓5内由混料机4进行混合，混合后的物料在混料仓5进行暂存或通过输送机3输送至好氧发酵滚筒6进行好氧发酵处理；同时，利用第一风机7、第二风机12和废气处理塔8进行供气及废气处理；同时，控制子系统11实时监测好氧发酵滚筒6上在线检测仪10反馈的参数，及时调整好氧发酵滚筒6及预处理部分运行状态，最终实现整个系统的连续、动态运行。在此条件下，有机生活垃圾在好氧微生物的作用下可进行高温好氧发酵55～65℃，于3～5天内完成高温发酵，实现污泥的无害化、稳定化处理。

经过上述系统处理后城市生活垃圾的性状如下：含水率45～60%；有机物降含量>200g/kg干污泥，蠕虫卵死亡率>95%，粪大肠菌群菌值>0.01，满足《城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程》的相关要求。

实施例三

本实施例提供一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理方法，可对城市生活垃圾进行处理，使处理后的产品满足稳定化要求。如图3所示，该方法是一种采用上述实施例一或实施例二的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统的方法，包括以下步骤：

在处理系统的控制子系统控制下，处理系统的输送机将有机废弃物经所述处理系统的预处理子系统预处理；

预处理后的有机废弃物经输送机输送至所述好氧发酵滚筒内进行发酵处理，发酵处理后的物料输出；

处理系统的控制子系统根据在线检测仪传送的反映所述好氧发酵滚筒内物料发酵状态的数据，控制各设备运行状态完成对有机废弃物进行连续动态好氧发酵处理。

上述处理方法中的预处理为：由输送机分别将辅助用料和有机废弃物输送至所述预处理子系统的混料仓内通过混料仓内的混料机进行混合；

混合后的物料在混料仓内暂存或输送至好氧发酵滚筒内。

上述处理方法还包括：发酵处理后的输出物料进入筛分机进行筛分处理，从而得到筛下物和筛上物。

该处理系统可以实现生活垃圾好氧发酵系统的连续、动态运行，缩短发酵时间，大大提高了系统的处理效率，改善了处理效果，可实现对生活垃圾包括餐厨等有机废弃物的无害化及资源化处理。从而解决了现有好氧发酵系统存在的发酵周期长、过程控制较难、系统控制内部脱节、反馈信息滞后、设备反应能力不足、处理效果较差等问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统，其特征在于，包括：

输送机（3）、预处理子系统、好氧发酵滚筒（6）、第一风机（7）、第二风机（12）、废气处理塔（8）、在线检测仪（10）和控制子系统（11）；其中，

所述输送机（3）依次与所述预处理子系统和好氧发酵滚筒（6）连接；

所述第一风机（7）通过管道与所述好氧发酵滚筒（6）后端空气接口连接，所述第二风机（12）通过管道依次与所述废气处理塔（8）和所述好氧发酵滚筒（6）前端接口连接；

所述在线检测仪（10）设置在所述好氧发酵滚筒（6）的筒壁上，能获取反映所述好氧发酵滚筒（6）内物料发酵状态的数据，所述在线检测仪的数据输出端与所述控制子系统（11）连接；

所述控制子系统（11），其控制端分别与所述输送机（3）、预处理子系统、好氧发酵滚筒（6）、第一风机（7）、第二风机（7）、废气处理塔（8）通信连接，其数据接收端与所述在线检测仪（10）的数据输出端通信连接，用于根据所述在线检测仪（10）传送的反映所述好氧发酵滚筒（6）内的物料发酵状态的数据，控制各设备运行状态完成对有机废弃物进行连续动态好氧发酵处理。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理子系统包括：

辅助料仓（1）、有机废弃物仓（2）、混料机（4）和混料仓（5）；其中，

所述辅助料仓（1）和有机废弃物仓（2）分别经所述输送机（3）与所述混料仓（5）连接；

所述混料机（4）设置在所述混料仓（5）内，所述经混料仓（5）经所述输送机（3）与所述好氧发酵滚筒（6）连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述混料机（4）采用双螺旋式混料机、桨叶式混料机或立式混料机，其混合均匀度大于75%；

所述辅助料仓（1）与有机废弃物仓（2）内均设有破碎装置。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：筛分机（6），经所述输送机（10）与所述好氧发酵滚筒（6）的出料端连接。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述筛分机（6）采用滚筒式筛分机或振动式筛分机。

6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述好氧发酵滚筒（6）采用全封闭外旋转式发酵滚筒；

所述在线检测仪（10）采用能检测好氧发酵滚筒（6）内温度、氧浓度、硫化氢和氨气的在线检测仪。

7.权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制子系统包括：

数据接收装置、主控装置和控制信号输出装置；其中，

所述数据接收装置，用于接收所述在线检测仪传送的反映所述好氧发酵滚筒（6）内的物料发酵状态的数据；

所述主控装置，与所述数据接收装置连接，用于根据所述数据接收装置接收的数据，生成控制调整各设备运行状态的指令；

所述控制信号输出装置，与所述主控装置连接，用于输出所述主控装置生成的指令，以实时控制调整各设备的运行状态。

8.一种有机废弃物连续动态好氧发酵处理方法，其特征在于，包括：

采用上述权利要求1～7任一项所述的有机废弃物连续动态好氧发酵处理系统；

在所述处理系统的控制子系统控制下，所述处理系统的输送机将有机废弃物经所述处理系统的预处理子系统预处理；

预处理后的有机废弃物经所述输送机输送至所述好氧发酵滚筒内进行发酵处理，发酵处理后的物料输出；

所述处理系统的控制子系统根据所述在线检测仪传送的反映所述好氧发酵滚筒内物料发酵状态的数据，控制各设备运行状态完成对有机废弃物进行连续动态好氧发酵处理。

9.如权利要求8所述方法，其特征在于，所述预处理为：

由所述输送机分别将辅助用料和有机废弃物输送至所述预处理子系统的混料仓内通过混料仓内的混料机进行混合；

混合后的物料在所述混料仓内暂存或输送至所述好氧发酵滚筒内。

10.如权利要求8所述方法，其特征在于，还包括：

发酵处理后的输出物料进入筛分机进行筛分处理。

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