CN104014580B - 一种有机固体废弃物稳定化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机固体废弃物稳定化处理系统，包括发酵温室、设置在发酵温室内的干化发酵床、设置在发酵温室外的光能集热装置、污水源热泵、热量转换器以及空气净化系统，所述的干化发酵床包括干化预处理区、发酵降解区和陈化稳定区；本发明具有干化预处理功能、运行稳定、工艺周期短、好氧发酵效果好，处理后的废弃物可以用于直接填埋、填埋场覆土、燃料化利用、土壤修复等。

Description

一种有机固体废弃物稳定化处理系统

技术领域

本发明涉及有机固体废弃物处理领域，具体说是涉及一种有机固体废弃物稳定化处理系统。

背景技术

目前随着城镇化进程的加快，城市产生的垃圾量迅速增加，垃圾的处理难度越来越大，尤其是有机物含量较高的垃圾，如餐厨垃圾和污泥等。由于有机废弃物一般含水量大且成分复杂，处理难度较大。

好氧发酵是实现有机固体废弃物稳定化处理与资源化利用的一种有效途径，但由于废弃物含水率高，需要加入大量的调节剂，增加其透气性以促进好氧发酵，调理剂的运输、粉碎、混合等过程在占用大量厂区的同时也造成了处理成本的增加。现有好氧发酵工艺在寒冷季节及地区由于温度较低、微生物酶活性低等原因运行效果差、甚至无法启动，导致有机固体废弃物的酵解时间较长、占地面积大，处理能力和效率低下。另外，在好氧发酵的过程中由于物料堆积时间较长，堆体内的空气传质率低，导致厌氧微生物滋生，从而产生大量的臭气，污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有干化预处理功能、无需大量加入调理剂、适于寒冷地区且臭味污染得到有效控制的有机固体废弃物稳定化处理系统。

本发明采用如下技术方案：

本发明包括发酵温室、设置在发酵温室内的干化发酵床、设置在发酵温室外的光能集热装置、污水源热泵、热量转换器以及空气净化系统；

所述的干化发酵床包括干化预处理区、发酵降解区和陈化稳定区；

所述光能集热装置与热量转换器连接，所述热量转换器与供热盘管连接；所述空气净化系统进气口与发酵温室相通，出气口与布气管连接。

作为本发明的进一步改进，所述干化预处理区自下而上包括地面基础层、填充层，所述的填充层内设置有内部装有循环水或蒸汽的供热盘管；

所述发酵降解区自下而上包括地面基础层、填充层、砾石层以及布气层，所述的填充层内设置有供热盘管，所述的供热盘管内装有导热用的循环水或蒸汽，所述砾石层内设置有用于通入高能离子和新鲜空气的布气管；

所述陈化稳定区自下而上包括地面基础层、砾石层和布气层，所述砾石层内设置有用于通入高能离子新鲜空气的布气管。

作为本发明的进一步改进，所述的干化预处理区还包括设置在地面基础层和填充层之间的绝热层和反射层，所述反射层位于绝热层的上层，所述的发酵降解区还包括设置在地面基础层和填充层之间的绝热层和反射层，所述反射层位于绝热层的上层。

作为本发明的进一步改进，所述填充层顶面中间高两边低，呈人字形。

作为本发明的进一步改进，所述的光能集热装置包括双曲面光能集热器和进行热量传递的真空导热油管，所述真空导热油管与热量转换器相通，所述的污水源热泵与真空导热油管连接。

作为本发明的进一步改进，所述的光能集热装置还包括控制双曲面光能集热器转动的二维追日系统。

作为本发明的进一步改进，所述的空气净化系统包括除湿装置、空气净化器和鼓风机，所述的除湿装置的进气口与发酵温室连接，出气口与空气净化器的进气口连接，空气净化器的出气口与鼓风机的进气口连接，鼓风机的出气口与设置在砾石层中的布气管连接。

作为本发明的进一步改进，所述的干化发酵床两侧设置有渗滤液收集渠。

作为本发明的进一步改进，所述的干化发酵床上设置有布料翻抛装置。

本发明的积极效果如下：

本发明设置有干化预处理区，在进行好氧发酵之前先通过干化区进行预处理，能够有效降低有机固体废弃物的含水率和粘结度，提高透气性和氧气传质率，防止厌氧微生物的滋生，促进好氧微生物的生长，避免传统工艺中需要消耗大量调理剂造成增加运输、粉碎、混合成本。陈化稳定区用于将经过好氧发酵处理的有机固体废弃物进行堆放，在堆放的过程中进行后续缓慢的发酵过程，达到完全腐熟、陈化稳定的效果，经过陈化稳定区处理的熟料可以直接填埋、填埋场覆土、燃料化利用、土壤修复等。

本发明通过光能集热器和污水源热泵双能源供热，保证了系统在连续的阴雨天气或者冬季低温条件下也能正常运行，通过发酵温室的阳光直接照射和填充层的供热盘管由底面向上辐射热量，大大增加了干化发酵床的工作效率。

本发明的光能集热器采用双曲抛物面弧形反光镜，能够大幅度提高采光效果，同时采用二维追日控制系统，能够将光能集热器的集热效率增加60%~90%。通过真空导热油管进行热量的传递，传热效率高，冬季防止结冻爆管，可以使系统在冬季较寒冷气候下能够正常运行。

本发明的除臭系统采用高能离子除臭技术，将含有一定比例高能离子的新鲜空气通过发酵床层中设置的布气管自下而上通入至有机堆体中，高能粒子随热气上升过程穿过堆体内部，与堆体中的臭味物质充分反应并有效降解，达到臭味原位控制。

本发明设置渗滤液收集渠，渗滤液收集渠末端设置潜污泵将渗滤液输送至污水处理设施实现稳定处理，能够有效减轻渗滤液蒸发过程中造成的臭味污染。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明干化发酵床纵向截面结构示意图；

附图3为本发明干化发酵床发酵降解区横向截面结构示意图；

附图4为本发明光能集热装置与供热盘管的连接结构示意图；

附图5为本发明干化预处理区结构示意图；

附图6为本发明发酵降解区结构示意图；

附图7为本发明陈化稳定区结构示意图；

附图8为本发明空气净化装置与布气管连接结构示意图。

在附图中：1. 发酵温室，2. 干化发酵床，2-1. 干化预处理区，2-2. 发酵降解区，2-3. 陈化稳定区，21. 底面基础层，22. 绝热层，23. 反射层，24. 填充层，24-1. 供热盘管，25. 砾石层，25-1. 布气管，26. 布气层，3. 热量转换器，4. 光能集热装置，4-1. 双曲面光能集热器，4-2. 真空导热油管，4-3. 二维追日系统，5. 污水源热泵，6. 空气净化系统，61. 除湿装置，62. 空气净化器，63. 鼓风机，7. 布料翻抛装置，8. 渗滤液收集渠，9. 鼓风管，10. 物料层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

如附图1所示的有机固体废弃物稳定化处理系统，包括发酵温室1、设置在发酵温室1内的干化发酵床2、设置在发酵温室1外的光能集热装置4、污水源热泵5、热量转换器3以及空气净化系统6，所述光能集热装置4和污水源热泵5通过热量转换器3给干化发酵床2提供热量。所述的空气净化系统6的进气口与发酵温室1的上部连通，出气口与干化发酵床2连通，用于向干化发酵床2中鼓入新鲜空气。所述的发酵温室1下部由砖石水泥抹面基础与矮墙支撑，上部由镀锌钢条做支架，顶部覆盖透光率大于75%的双层玻璃或者聚碳酸酯材料，采光性能优良，可以通过太阳辐射对干化发酵床2进行辐射，发酵过程中有机固体废弃物通过太阳辐射和干化发酵床2向上进行热辐射，双向作用，发酵效率高。

如附图2所示，所述的干化发酵床2包括干化预处理区2-1、发酵降解区2-2和陈化稳定区2-3，在好氧发酵前通过干化预处理区2-1有机固体废弃物进行预处理，降低其含水率和粘结度，提高透气性和氧气传质率，防止厌氧微生物的滋生，促进好氧微生物的生长，避免传统工艺中需要消耗大量调理剂造成增加运输、粉碎、混合成本。经过干化处理的有机固体废弃物在发酵降解区2-2进行快速的好氧发酵处理，陈化稳定区2-3用于将经过好氧发酵处理的有机固体废弃物进行堆放，在堆放的过程中进行后续缓慢的发酵过程，达到完全腐熟、陈化稳定的效果，经过陈化稳定区2-3处理的熟料可以直接填埋、填埋场覆土、燃料化利用、废弃土壤修复等。

如附图2、附图5所示，干化预处理区2-1自下而上依次为混凝土打造的地面基础层21、用于保温的绝热层22、用于反射热量的反射层23、对有机固体废弃物进行热辐射的填充层24，所述的填充层24内设置有供热盘管24-1，所述的供热盘管24-1内装有导热用的循环水或蒸汽，本实施例中采用循环水导热。

如附图2、附图6所示，发酵降解区2-2自下而上依次为混凝土打造的地面基础层21、用于保温的绝热层22、用于反射热量的反射层23、对有机固体废弃物进行热辐射的填充层24、透气性能优良的砾石层25以及均匀布气的布气层26，所述的填充层24内设置有供热盘管24-1，所述的供热盘管24-1内装有导热用的循环水，所述砾石层25内设置有用于鼓入新鲜空气的布气管25-1，所述的布气管25-1两侧下方设置有布气孔，将布气孔设置在布气管25-1两侧下方，可有效的防止布气孔堵塞。

如附图2、附图7所示，所述的陈化稳定区2-3自下而上包括地面基础层21、砾石层25和布气层26。

本发明所述的地面基础层21为混凝土层，所述绝热层22采用导热系数较小的泡沫材料，所述反射层23采用金属薄板，所述填充层24的主体为供热盘管24-1，供热盘管24-1之间通过水泥砂浆抹平即可，所述砾石层25采用优化级配砾石，透气性能良好，增加氧气的传质路径，所述布气层26采用穿孔布气砖。

所述的干化发酵床2两侧设置有渗滤液收集渠8，填充层24顶面中间高两边低，呈人字形，这样有利于废弃物中渗出的废液汇集到渗滤液收集渠8中，渗滤液收集渠8末端设置潜污泵将渗滤液输送至污水处理设施实现稳定处理，有效提高干化效率、减轻臭味。

如附图4所示，所述的光能集热装置4包括双曲面光能集热器4-1、真空导热油管4-2以及二维追日系统4-3，所述的双曲面光能集热器4-1采集光能，用于加热架设在其上部的真空导热油管4-2，所述真空导热油管4-2与热量转换器3相通，所述的填充层2-4内的供热盘管24-1与热量转换器3相通，热量转换器3内部设置有蒸发器、冷凝器等装置，通过热量转换器3将真空导热油管4-2中的热量传递到供热盘管24-1内的循环水中，同理，所述的污水源热泵5与真空导热油管4-2连接，所述污水源热泵5作为辅助热源，将污水中的地位热能向高位热能转移，通过热量转换器3将热量传递给供热盘管24-1内的循环水。所述的双曲面光能集热器4-1的支架上设置有二维追日系统4-3，所述二维追日系统4-3控制双曲面光能集热器4-1以位于双曲面光能集热器4-1热能汇聚点的部分真空导热油管4-2为轴，根据太阳的运动调整双曲面光能集热器4-1的角度。所述污水源热泵5可采用型号为GEO-1700HP的污水源热泵。

通过采用双曲面光能集热器4-1和控制双曲面光能集热器4-1与太阳同步转动的二维追日系统4-3来采集光能，光能集热效率增加至90%以上，真空导热油管4-2内装导热油，通过这种方式进行热量转换和传递，增加了热量传递的效率，并且有效的防止冬季导热管路冻结爆管。

采用光能集热装置和污水源热泵双热源可使系统在夜间、长时间阴雨天以及北方寒冷季节里仍能保证好氧发酵系统高效稳定运行，有效的解决发酵工艺在冬季微生物酶活性低、启动困难、运行效果不佳的弊端，同时解决发酵时间长、占地面积大的问题。所述的双曲面光能集热器4-1采用型号为BYTB-2的槽式轻型高性能太阳能集热器，所述的二维追日系统4-3为本领域技术人员所熟知的现有技术，在此不再赘述。

如附图3、附图8所示，所述的空气净化系统6包括除湿装置61、空气净化器62和鼓风机63，所述的除湿装置61的进气口与发酵温室连接，出气口与空气净化器62的进气口连接，空气净化器62的出气口与鼓风机63的进气口连接，鼓风机的出气口与鼓风管9连接，所述鼓风管9与设置在砾石层25中的布气管25-1连接。在鼓风机63的作用下，发酵温室1内部的湿臭气体进入除湿装置61中除掉其中的水分，然后经过空气净化器62除去臭味，空气净化器62同时产生高能离子，由空气净化器62出口端排出的空气为含高能离子的离子风，鼓风机63同时补入一定比例的新风，高能离子风和新风通过鼓风机63鼓入鼓风管9中，然后通过布气管25-1吹入砾石层25中，帮助好氧微生物发酵，提高发酵效率。

本发明所述的干化发酵床2两侧设置有矮墙，在矮墙上架设有布料翻抛装置7，用于对有机固体废弃物进行布料、翻料、双向移料，所述的布料翻抛装置7为本领域技术人员所熟知的现有技术，本实施例中所采用的布料翻抛装置7可采用型号为9FYD-3600的自行式翻堆机。

本发明还包括自动监测控制系统，包括室内外及堆体内温度监测探头、室内湿度监测探头、室内NH₃和H₂S浓度监测探头、堆体水分含量监测探头、堆体氧气含量监测探头以及与上述监测探头的信号输出端连接的控制器，所述的控制器的输出端与翻抛装置7及空气净化系统6的控制端连接。通过对发酵温室1以及物料堆体内的各运行参数进行实时检测，由控制器分析数据，调节空气净化系统6鼓入砾石层25中的高能离子风和新风的比例和进风量，并控制翻抛设备的运行状态，从而控制发酵温室1中的温湿度和好氧发酵的效果。

本发明用于有机固体废弃物的好氧发酵处理，本发明的工作过程如下：

如附图2所示，含水率高达80%-85%的有机固体废弃物通过布料翻抛装置7将其在干化预处理区2-1上层均匀铺料，铺料高度0.15~0.50m，停留4~6天，期间通过阳光辐射和供热盘管24-1加热，在物料层10的上表面和底面同时加热使物料干化，这样双向受热，干化效率高，受热均匀，能有效的避免厌氧微生物的滋生，促进好氧微生物的生长。干化处理期间物料中渗出的水分汇集到渗滤液收集渠8，然后排出，渗滤液收集渠8末端设置潜污泵将渗滤液输送至污水处理设施实现稳定处理，有效提高干化效率、减轻臭味。

然后布料翻抛装置7将干化处理后的物料移送至发酵降解区2-2进行好氧发酵，经过干化预处理区2-1处理后的物料含水率可降低至55%~60%，物料粘结程度大大降低，透气性良好，颗粒内部的氧气传质是好氧发酵工艺初始阶段的重要限速步骤，经干化预处理后出料呈块状或大颗粒状以利于后续工艺中氧气的传质与扩散，避免传统工艺中需要消耗大量调理剂造成增加运输、粉碎、混合成本。发酵降解区2-2铺料高度0.35~1.00m，停留5~8天，期间通过阳光辐射和供热盘管24-1加热，通过供热盘管24-1进行地源供热，能够充分利用热空气上升过程中与物料间充分接触，将热能高效、均匀的传递至堆体内部，热能有效利用率得到大大提高，有效避免堆体表面与内部温度状态差异较大的现象发生，空气净化系统6通过鼓风管9和布气管25-1向砾石层25中鼓入含高能离子的新鲜空气，促进物料中好氧微生物的生长，增加好氧发酵的效率，避免厌氧微生物的滋生，同时减少了臭气的产生。

经过发酵降解区2-2发酵处理的物料由布料翻抛装置7移送到陈化稳定区2-3均匀布料，铺料厚度0.35~1.50m，物料停留时间8~12天，期间由空气净化系统6通过鼓风管9和布气管25-1向砾石层25中鼓入含高能离子的新鲜空气，高能离子自下而上穿过物料，进一步与物料中为充分降解的小分子有机物、致臭物质、细菌等物质反应，达到辅助稳定和从源头减少臭味物质产生的作用。

经过陈化稳定区2-3处理后的物料，可以用于直接填埋、填埋场覆土、燃料化利用、废弃土壤修复等。

Claims (6)

1.一种有机固体废弃物稳定化处理系统，包括发酵温室（1）、设置在发酵温室（1）内的干化发酵床（2）、设置在发酵温室（1）外的光能集热装置（4）、污水源热泵（5）、热量转换器（3）以及空气净化系统（6）；

所述光能集热装置（4）与热量转换器（3）连接，所述空气净化系统（6）进气口与发酵温室（1）相通，所述污水源热泵（5）与热量转换器（3）连接；

其特征在于：所述的干化发酵床（2）包括干化预处理区（2-1）、发酵降解区（2-2）和陈化稳定区（2-3）；

所述热量转换器（3）与供热盘管（24-1）连接；

所述空气净化系统（6）的出气口与布气管（25-1）连接；

所述的干化发酵床（2）两侧设置有渗滤液收集渠（8）；

所述的干化发酵床（2）上设置有布料翻抛装置（7）；

所述干化预处理区（2-1）自下而上包括地面基础层（21）、填充层（24），所述的填充层（24）内设置有供热盘管（24-1）；

所述发酵降解区（2-2）自下而上包括地面基础层（21）、填充层（24）、砾石层（25）以及布气层（26），所述的填充层（24）内设置有供热盘管（24-1），所述砾石层（25）内设置有用于通入高能离子和新鲜空气的布气管（25-1）；

所述陈化稳定区（2-3）自下而上包括地面基础层（21）、砾石层（25）和布气层（26），所述砾石层（25）内设置有用于通入高能离子和新鲜空气的布气管（25-1）。

2.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物稳定化处理系统，其特征在于：所述的干化预处理区（2-1）还包括设置在地面基础层（21）和填充层（24）之间的绝热层（22）和反射层（23），所述反射层（23）位于绝热层（22）的上层，所述的发酵降解区（2-2）还包括设置在地面基础层（21）和填充层（24）之间的绝热层（22）和反射层（23），所述反射层（23）位于绝热层（22）的上层。

3.根据权利要求2所述的一种有机固体废弃物稳定化处理系统，其特征在于：所述填充层（24）顶面中间高两边低，呈人字形。

4.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物稳定化处理系统，其特征在于：所述的光能集热装置（4）包括双曲面光能集热器（4-1）和进行热量传递的真空导热油管（4-2），所述真空导热油管（4-2）与热量转换器（3）相通，所述的污水源热泵（5）与真空导热油管（4-2）连接。

5.根据权利要求4所述的一种有机固体废弃物稳定化处理系统，其特征在于：所述的光能集热装置（4）还包括控制双曲面光能集热器（4-1）转动的二维追日系统（4-3）。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种有机固体废弃物稳定化处理系统，其特征在于：所述的空气净化系统（6）包括除湿装置（61）、空气净化器（62）和鼓风机（63），所述的除湿装置（61）的进气口与发酵温室（1）连接，出气口与空气净化器（62）的进气口连接，空气净化器（62）的出气口与鼓风机（63）的进气口连接，鼓风机（63）的出气口与设置在砾石层（25）中的布气管（25-1）连接。