CN103787699B - 一种村镇生活垃圾的处理方法与处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种村镇生活垃圾的处理方法与处理装置。村镇生活垃圾的处理方法包括分类筛选、生化混合处理(即熟化降解、酸化降解和厌氧发酵三个工序)2个步骤。处理装置包括高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器；其中高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器均设在地面以下并依次连接成由高到低的阶梯状通道，实现腐熟、酸化和发酵三个工艺过程的自动有序运行。本发明将好氧生物处理和厌氧生物处理方法有机地结合，并将有机物的降解分为腐熟、酸化和发酵三个有序的工艺过程，以加快降解速度，从而实现对生活垃圾的无害化和资源化处理。

Description

一种村镇生活垃圾的处理方法与处理装置

技术领域

本发明涉及一种村镇生活垃圾的处理方法与处理装置。

背景技术

中华人民共和国环境保护部发布的《农村生活污染防治技术政策》(环发[2010]20号2010-02-08实施)中对农村生活垃圾提出五种处置方式，分别是鼓励生活垃圾分类收集，对金属、玻璃、塑料等垃圾进行回收利用；危险废物单独收集处理处置。城镇周边和环境敏感区的农村，可通过“户分类、村收集、镇转运、县市处理”的城乡一体化模式处理处置生活垃圾。对无法纳入城镇垃圾处理系统的农村生活垃圾，在分类收集基础上，采用无机垃圾填埋处理、有机垃圾堆肥处理等技术。砖瓦、渣土、清扫灰等无机垃圾，可作为农村废弃坑塘填埋、道路垫土等材料使用。有机垃圾宜与秸秆、稻草等农业废物混合进行静态堆肥处理，或与粪便、污水处理产生的污泥及沼渣等混合堆肥；亦可混入粪便，进入户用、联户沼气池厌氧发酵。

目前，我国多数地区的村镇生活垃圾处理基本采用集中处理和分散处理2种模式。集中处理模式即通过收集、运输、转运网络把县级行政区纳入一个统一的生活垃圾处理体系，处理工艺是填埋与焚烧。分散处理又可分为镇域处理和村域处理两种。镇域处理由村收集、村镇间运输，由镇处理站点统一处理，处理方式为填埋，极少数采用堆肥方式；村域处理即收集后就地进行填埋和焚烧处理，普遍采取就近堆放，填坑、填沟、露天焚烧的做法。

由于地理、经济等方面因素的限制，服务范围有限，且垃圾运输费用、填埋场投资费用和运行成本居高不下，只有少部分经济发达区域的村镇生活垃圾采取集中处理模式，并建立了相应的收运处理系统，而那些村落分散、地处偏僻、交通不便的村镇并未纳入该套系统。另外，县(区、市)处置点的处理模式多采用填埋或焚烧的方法，不仅大量占用土地，而且会对地下水和周边生活环境造成二次污染，后患无穷。国家每年还需要投入大量的人力、物力、财力进行治理，但是达不到彻底治理的目的，效果都不理想。

生活垃圾填埋是目前我国解决生活垃圾出路的最主要方法，根据环保标准来判断，可分为简易填埋场、受控填埋场和卫生填埋场三个等级。

简易填埋场和受控填埋场为衰减型填埋场，它不可避免地会对周围的环境造成严重污染。

卫生填埋是指能对垃圾渗滤液和填埋气体进行控制的无害化填埋方式，但该方式占用了大量土地，且产生出大量有害性气体和渗滤液不容易控制，释放的气体易发生爆炸事故和火灾；渗滤液为高浓有机废水，生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)浓度高，金属含量和氨氮含量高，有毒有害物质多，水质水量变化大，且变化无规律性，化学性质不稳定，微生物营养比例失调等。因此其稳定化周期较长，可持续性较差，环境风险影响时间长，会造成地下水质发生变化，对周边环境和人类健康的毒害性、危害性和环境污染极大。另外，填埋场填满封场后还需进行长期维护，以及重新选址和占用新的土地。仅适用于拥有相应土地资源且具有较好的污染控制条件的地区采用。并且需要通过生活垃圾分类回收、资源化处理、焚烧减量等多种手段综合利用。

生活垃圾焚烧处理是指通过专门的垃圾焚烧设施处理生活垃圾，可分为简易焚烧炉、国产化焚烧设施和国外引进综合型焚烧设施三类。生活垃圾焚烧处理技术较复杂，工程规模较大，对运行操作人员素质和运行监管水平要求较高，建设投资和运行成本较高。适用于土地资源紧张、生活垃圾热值满足要求的地区采用。

生活垃圾堆肥处理是将生活垃圾中的易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其他化学转化品，从而达到生活垃圾无害化处理的一种处理方法。但发酵周期长，养分含量低，处理后体积大。目前主要有简易堆肥、好氧高温堆肥和厌氧堆肥三种方式。简易堆肥方式主要采用静态发酵工艺，工程规模较小、机械化程度低、投资及运行费用均较低，但环保问题难以解决，存在二次污染。好氧高温堆肥方式一般采用动态或半动态好氧发酵工艺，工程规模相对较大、机械化程度较高、有较齐全的环保措施，但投资及运行费用较高，占地面积较大，容易产生恶臭，其工艺条件也较难控制，且堆肥质量也不好、产品销路不畅，目前好氧高温堆肥场基本处于关闭状态。厌氧堆肥方法是在无氧条件下，使厌氧微生物对废物中的有机物进行分解转化，工程规模普遍较大，机械化程度高，资源化利用率较高，但投资及运行费用高于好氧高温堆肥，国外有较多应用实例，目前我国较少应用。

生活垃圾堆肥处理方式仅适用于处理可降解有机垃圾，并且处理前需要进行严格分类，不适用于混合生活垃圾处理。如中国专利申请号201020049544.4公开了一种太阳能垃圾减量化处理设施，是利用太阳光照提高生活垃圾分解的环境温度，加快其分解，实现垃圾减量。设施设有垃圾分类室、难分解垃圾堆放室和可分解垃圾降减室。其中可分解垃圾降减室为其主体部分，包括出入口、排污、红外灯、折射玻璃、活性炭吸附颗粒等组成部分。降解室的地面上设置有渗滤液排放槽，渗滤液排放槽与蓄液池连通，降解室的上方设置有渗滤液回淋管路，可将垃圾渗滤液喷洒在垃圾堆肥体上，使堆肥垃圾的腐熟度均匀，喷洒过程由人控制。运行过程需要保洁人员将收集的垃圾进行分类，把可回收垃圾、不可回收且难分解垃圾整理出来，可降减的生活垃圾则倒入降减室进行处理，综合处理量一般为50％左右。

目前我国村镇生活垃圾处理方式主要是填埋、焚烧和堆肥法三种。

填埋法虽然简单易行和投资少，但运输量大、占用土地大，二次污染较严重，安全隐患大，资源不能回收利用。

焚烧法是垃圾处理无害化和减量化效果最好的，但运输量大、投资大，运行费用高，易造成空气污染。

堆肥法是一个由自然微生物参与的生理生化过程存在降解发酵周期长及对周边环境造成污染等问题，而且由于发酵不足常常导致肥效降低，实际应用较少。

上述处理方式均不能从源头上根治生活垃圾污染源，并且，年处理费用逐年增加，给各级政府财政造成沉重负担。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种村镇生活垃圾的处理方法

本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种村镇生活垃圾的处理装置。

对于村镇生活垃圾的处理方法，本发明采用的技术方案是：包括以下步骤：

(1)对新进站的垃圾进行人工粗分拣和分类、粉碎和筛选；将筛选分离出的有机物送入混合生化处理工序；

其中人工粗分拣和分类是将有机垃圾、无机垃圾、可回收废弃物和有害垃圾分离；

粉碎将垃圾中的有机物和部分无法进一步分选的混合垃圾粉碎，并送入筛选工序；

筛选采用通用粗颗粒浮选机实现，具体工艺是：混合垃圾经过粉碎机粉碎，使其颗粒大小符合浮选工艺要求后，通过下料槽进入浮选槽，浮选槽中有添加了除臭剂的液体，借助固体颗粒的比重和在液体中沉淀的速度不同，通过循环泵和筛网对混合垃圾进行清洗和分级，经过多遍清洗和分级，混合垃圾中的有机物质和无机物质将被分离开来，其中，经过分离的有机物的直径小于20mm，通过循环泵泵入高温熟化反应槽中的旋转滚筒筛进一步进行熟化和分离；

(2)混合生化处理工序包括熟化降解、酸化降解和厌氧发酵三个工序；

熟化降解是将浮选过程中分离出的有机物通过输送泵输送到高温熟化反应槽内的旋转滚筒筛内进行二次筛选，同时使有机物加温熟化，并喷洒除臭剂和微生物菌液，被熟化的有机物将会从旋转滚筒筛的筛孔中析出，流入到高温熟化反应槽底部，并逐渐流入到通往好氧酸化池的管道中，从而进入酸化降解工序；

酸化降解是将经高温熟化的有机物进入好氧酸化池，并在好氧酸化池内稳定降解；酸化池内的温度通过控制装置进行调节；经稳定降解后的有机物通过管道自动进入厌氧发酵工序；

厌氧发酵是将好氧酸化池内稳定降解后的有机物进入密闭的发酵罐进行厌氧发酵；发酵时产生的沼气经脱H₂O、H₂S及CO₂后进入储气罐储存，发酵后的沉淀物和液体经固液分离机分离，分别制成有机固体复合肥和液体有机肥料，就近销售给农户作为炊事燃料和农田肥料。

作为优选，步骤(2)中高温熟化降解的时间为3～6小时，高温熟化的温度为53～65℃。

作为优选，步骤(2)中酸化降解的温度为36～40℃，酸化降解的时间为46～50小时。

作为优选，步骤(2)中厌氧发酵的时间为18～22天。

对于村镇生活垃圾的处理装置，本发明采用的技术方案是：包括高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器；

高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器均设在地面以下，高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器依次连接成由高到低的阶梯状通道，实现腐熟、酸化和发酵三个工艺过程的自动有序运行；

高温熟化反应槽呈立方体形状，其内部装有若干个滚筒筛和翅片式散热管，滚筒筛的上口与地面齐平，上口通过井盖密闭，工作时开启；翅片式散热管沿槽壁均匀排列，其中的热媒由太阳能集热板或空气能集热器通过管路提供；

好氧酸化反应池的形状为立方体或圆柱体；好氧酸化反应池的上口与地面齐平；好氧酸化反应池的顶部设有钢板格栅，钢板格栅上面覆盖钢化玻璃或阳光板，钢化玻璃或阳光板将好氧酸化反应池密闭；好氧酸化反应池上部预留强制通风口；

厌氧反应器为圆形罐状。

作为优选，高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器使用玻璃钢材料预制，或者采用砌砖和混凝土现场制作。

作为优选，高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器设在地面以下的深度视日处理量经计算确定。

作为优选，滚筒筛为直立的圆柱体，底部与支柱总成连接，支柱总成固定在高温熟化反应槽底部；滚筒筛中心部位垂直安装有传动轴，传动轴上部与驱动电机或与手动旋转器连接；每个滚筒筛的上部设有微生物菌液喷淋头。

本发明的有益效果是：

将好氧生物处理和厌氧生物处理方法有机地结合，并将有机物的降解分为腐熟、酸化和发酵三个有序的工艺过程，以加快降解速度，从而实现对生活垃圾的无害化和资源化处理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明村镇生活垃圾的处理装置实施例的结构示意图。

图2是本发明村镇生活垃圾的处理装置实施例的滚筒筛结构示意图。

图中，1-高温熟化反应槽，2-好氧酸化反应池，3-厌氧反应器，4-滚筒筛，5-电机，6-支柱总成，7-第一通道，8-第二通道，9-第一循环泵，10-第二循环泵，11-散热管，12-喷淋头，13-传动轴。

具体实施方式

1、有机物的处理过程与原理

将经粉碎的有机物送入高温熟化降解槽中的滚筒筛，滚筒筛可电动或手动操作，同时开启微生物菌液和生化水喷淋设备喷淋，由于操作前高温熟化降解槽中的温度已经被调制到55℃左右，因此，将开始高温熟化降解过程，同时，在微生物菌液和生化水的作用下，高温熟化降解槽中的有机物将逐步进入水解、酸化状态，并会持续升温，最高温度可升为65℃左右。熟化降解后的物质将自动从高温熟化降解槽底部的通道流入好氧酸化降解池中，进入中温腐熟、好氧酸化流程。经酸化后的物质，通过好氧酸化降解池底部的通道自动进入厌氧发酵反应器中，进入厌氧发酵过程，在厌氧发酵过程中，根据检测的数据，进行PH值等参数的调制，使PH值维持在6.8～7.5之间，以提高产气量和发酵速度。降解的过程数据由检测装置检测后送入计算机，并由计算机进行过程控制。

高温熟化降解是将生活垃圾中的有机物经微生物菌液喷洒后，在高温(一般在55℃)条件下腐熟，使微生物繁殖并降解有机质，高温可杀死其中的病原菌、寄生虫(卵)等，从而实现高温好氧腐熟，这一过程中的有机物温度较高，微生物活性强，有机物分解速度快，降解彻底。

好氧酸化降解处理过程是在有氧条件下，利用好氧微生物使有机物降解并稳定化。微生物通过自身的新陈代谢，把一部分有机物氧化分解成简单的无机化合物，如二氧化碳CO2、水H2O、氨NH3、磷酸根离子PO₄ ³ _-、硫酸根离子SO₄ ²等，从中获得生命活动所需要的能量，同时又把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物增殖。其底物和微生物浓度随时间的延长而逐渐降低，槽内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程中，提高了处理效果。

厌氧发酵处理是利用厌氧微生物的代谢作用将有机物进行生物降解，并将其转化为各种有机酸、醇、甲烷CH4、硫化氢H2S、二氧化碳CO2、氨NH3、氢H2等和少量细胞物质的处理过程。在此过程中，通过人工干预，利用厌氧微生物使有机物尽可能多的转化为CH4和CO2可燃气体和有机肥，以实现资源化利用最大化。

本实施例将好氧生物处理和厌氧生物处理方法有机地结合，并将有机物的降解分为腐熟、酸化和发酵三个有序的工艺过程，以加快降解速度，从而实现对生活垃圾的无害化和资源化处理。

2、无机物的处理过程

无机物经垃圾粉碎机粉碎后，连同回收的无机物一起送入搅拌机，并按一定比例添入粘合剂，经搅拌后，根据需要，通过压块机压成不同形状的压块，可用于沟、堰和修复道路用的构筑材料。

3、有机物处理的工艺装备

如图1所示，用于有机物处理的工艺装备由高温熟化反应槽1、好氧酸化反应池2和厌氧反应器3组成。

高温熟化反应槽1呈长方形，其内部装有若干个滚筒筛4和翅片式散热管11，其宽度和深度根据所需的日处理量，以及需要安装的滚筒筛数量，经计算确定。高温熟化反应槽1设在地面以下，其上口与地面齐平，上口通过井盖密闭，工作时开启。翅片式散热管沿槽壁均匀排列，其中的热媒由太阳能集热板或空气能集热器通过管路提供。高温熟化反应槽通过第一通道7与好氧酸化反应池2连接。

好氧酸化反应池2的形状可根据实际情况选择采用长方形、正方形或圆形。根据站点的日处理量计算所需容积尺寸。好氧酸化反应池同样设在地面以下，其上口与地面齐平，在顶部开口处设有钢板格栅并覆盖钢化玻璃(或阳光板)将好氧酸化反应池密闭，上部预留强制通风口。好氧酸化反应池通过第二通道8与厌氧反应器连接。

好氧酸化反应池2的顶端装有第一循环泵9。第一循环泵9将好氧酸化反应池2内的液体回流至高温熟化反应槽1内，作为滚筒筛筛选所需的喷淋液，同时也起到酸化池曝气作用。

厌氧反应器3为圆形罐状，其容积尺寸根据所需的日处理量及发酵时间通过计算确定。厌氧反应器3也设在地面以下。

厌氧反应器3的顶端装有第二循环泵9。第二循环泵10将厌氧反应器3内的液体回流至高温熟化反应槽1内，作为滚筒筛筛选所需的喷淋液，以加速滚筒筛内有机物的降解。

第一循环泵9和第二循环泵10并不同时工作，是根据工艺要求分时工作的。

高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器使用玻璃钢材料预制，或者采用砌砖和混凝土现场制作。

高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器三部分设在地面以下的深度视整套装置的日处理量经计算确定。

高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器分别通过第一通道和第二通道呈从高到低的阶梯状连接，以实现腐熟、酸化和发酵三个工艺过程的自动有序运行。

滚筒筛的结构如图2所示。

滚筒筛4采用不锈钢板冲压和焊接制作而成，下部通过连接器与滚筒筛可旋转的支柱总成6连接，支柱总成主要由轴承、法兰和立轴组成，其底端固定在高温熟化反应槽的底部。滚筒筛4中心部位垂直安装有一根传动轴13，传动轴上部通过连接器连接滚筒筛驱动电机5。每个滚筒筛的上部设有喷出微生物菌液的喷淋头12。

滚筒筛的传动轴上部也可以与手动旋转器连接，这样就以手动方式驱动滚筒筛旋转。

本实施例所使用的微生物菌液采用市售的商品菌种：固氮菌、纤维素酶、光合菌、发酵菌、米曲霉和纯芽孢杆菌粉剂配制而成，并且根据工艺进程和厌氧发酵罐驯化过程，配制不同比例和含量的菌液。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种村镇生活垃圾的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对新进站的垃圾进行人工粗分拣和分类、粉碎和筛选；将筛选分离出的有机物送入混合生化处理工序；

所述人工粗分拣和分类是将有机垃圾、无机垃圾、可回收废弃物和有害垃圾分离；

所述粉碎将垃圾中的有机物和部分无法进一步分选的混合垃圾粉碎，并送入筛选工序；

所述筛选采用通用粗颗粒浮选机实现，具体工艺是：混合垃圾经过粉碎机粉碎，使其颗粒大小符合浮选工艺要求后，通过下料槽进入浮选槽，浮选槽中有添加了除臭剂的液体，借助固体颗粒的比重和在液体中沉淀的速度不同，通过循环泵和筛网对混合垃圾进行清洗和分级，经过多遍清洗和分级，混合垃圾中的有机物质和无机物质将被分离开来，其中，经过分离的有机物的直径小于20mm，通过循环泵泵入高温熟化反应槽中的旋转滚筒筛进一步进行熟化和分离；

(2)所述混合生化处理工序包括熟化降解、酸化降解和厌氧发酵三个工序；

所述熟化降解是将浮选过程中分离出的有机物通过输送泵输送到高温熟化反应槽内的旋转滚筒筛内进行二次筛选，同时使有机物加温熟化，并喷洒除臭剂和微生物菌液，被熟化的有机物将会从旋转滚筒筛的筛孔中析出，流入到高温熟化反应槽底部，并逐渐流入到通往好氧酸化池的管道中，从而进入酸化降解工序；

所述酸化降解是将经高温熟化的有机物进入好氧酸化池，并在好氧酸化池内稳定降解；酸化池内的温度通过控制装置进行调节；经稳定降解后的有机物通过管道自动进入厌氧发酵工序；

所述厌氧发酵是将好氧酸化池内稳定降解后的有机物进入密闭的发酵罐进行厌氧发酵；发酵时产生的沼气经脱H₂O、H₂S及CO₂后进入储气罐储存，发酵后的沉淀物和液体经固液分离机分离，分别制成有机固体复合肥和液体有机肥料，就近销售给农户作为炊事燃料和农田肥料。

2.如权利要求1所述的村镇生活垃圾的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述高温熟化降解的时间为3～6小时，高温熟化的温度为53～65℃。

3.如权利要求1所述的村镇生活垃圾的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述酸化降解的温度为36～40℃，酸化降解的时间为46～50小时。

4.如权利要求1所述的村镇生活垃圾的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述厌氧发酵的时间为18～22天。

5.一种村镇生活垃圾的处理装置，其特征在于：包括高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器；

所述高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器均设在地面以下，所述高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器依次连接成由高到低的阶梯状通道，实现腐熟、酸化和发酵三个工艺过程的自动有序运行；

所述高温熟化反应槽呈立方体形状，其内部装有若干个滚筒筛和翅片式散热管，所述滚筒筛的上口与地面齐平，上口通过井盖密闭，工作时开启；所述翅片式散热管沿槽壁均匀排列，其中的热媒由太阳能集热板或空气能集热器通过管路提供；

所述好氧酸化反应池的形状为立方体或圆柱体；好氧酸化反应池的上口与地面齐平；好氧酸化反应池的顶部设有钢板格栅，所述钢板格栅上面覆盖钢化玻璃或阳光板，所述钢化玻璃或阳光板将好氧酸化反应池密闭；好氧酸化反应池上部预留强制通风口；

所述厌氧反应器为圆形罐状。

6.如权利要求5所述的村镇生活垃圾的处理装置，其特征在于：所述高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器使用玻璃钢材料预制，或者采用砌砖和混凝土现场制作。

7.如权利要求5所述的村镇生活垃圾的处理装置，其特征在于：所述高温熟化反应槽、好氧酸化反应池和厌氧反应器设在地面以下的深度视日处理量经计算确定。

8.如权利要求5所述的村镇生活垃圾的处理装置，其特征在于：所述滚筒筛为直立的圆柱体，底部与支柱总成连接，支柱总成固定在高温熟化反应槽底部；滚筒筛中心部位垂直安装有传动轴，传动轴上部与驱动电机或与手动旋转器连接；每个滚筒筛的上部设有微生物菌液喷淋头。