CN104450501B - 一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置及其应用，装置包括废弃物预处理系统、污水厌氧发酵池和污水二级处理池，其中所述废弃物预处理系统包括生活垃圾箱、搅拌系统、有机垃圾水解池和无机垃圾贮存池。本发明的一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置及其应用与现有技术相比，具有对发酵原料适应性广、一次性投资省、操作简单方便、运行管护成本低且可回收部分清洁能源等特点，实现了生活垃圾的源头减量，生活垃圾减量化率达40%以上，极大地降低了生活垃圾收集、运输成本；实现了生活污水的就地处理和资源化，无需铺设太多管道，符合分散式农村生活废弃物处理及低投入、低维护成本的需求，具有很好的推广利用价值。

Description

一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置及其应用

技术领域

本发明属于资源再生利用与环境保护领域，具体涉及一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置及其应用。

背景技术

近年来，由于社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，生活废弃物产生量随之增加，但农村居民的环保意识、生活习惯以及配套的环保设施均未跟进，农村生活污水直排入河、生活垃圾直接丢弃于庭院周边或附近沟渠，农村生活产生的生活污水和生活垃圾污染已成为农村面源污染的重要来源，农村生态环境呈逐渐恶化趋势。随着各级政府对环境保护工作的日益重视，加上农民对健康生活的迫切需求，农村生态环境保护工作被提到了非常重要的高度。2005年10月，中国共产党十六届五中全会通过《十一五规划纲要建议》，提出要按照“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的要求，扎实推进社会主义新农村建设。其中，村容整洁是社会主义新农村建设的重要内容。此外，农业部根据社会主义新农村建设要求，提出了“美丽乡村”建设。但是，无论是社会主义新农村建设还是“美丽乡村”建设，都对农村生态环境建设提出了很高的要求。

在广大农村地区，农村生活废弃物主要是指农民生活产生的生活污水和生活垃圾，生活污水包括冲厕水、厨房用水、洗衣洗澡用水等，生活垃圾包括餐厨垃圾、瓜皮果壳、塑料袋、废纸等，其中易分解有机物含量较高。据调查，农村生活垃圾中有机垃圾比重达50%以上，随调查区域略有差别。由于农民居住分散、集中度低的特点，农村废弃物处理不可能走城市集中处理模式。在江苏太湖地区，针对农村生活废弃物处理问题，在各级政府的大力支持下，已形成了生活垃圾“组保洁、村收集、镇转运、县（区）处理”的模式，生活污水采用管网收集-集中处理的模式。虽然前期政府投入了大量资金，但后续的管护及运行费用仍将考验这些工程及处理设施能否持续有效运行，且这种依靠政府投资的模式在我国广大农村地区也没有复制的可能。

由于农民居住分散的特点，采用接管收集-集中处理生活污水的模式，接管的工作量和工程投入均较大，大规模实施的难度较大。对于太湖流域已建立的“组保洁-村收集-镇转运-县（区）处理”的模式，有一定的借鉴意义，但同样受制于农民居住分散，生活垃圾源头收集、清运成本较高，而这部分费用对于经济欠发达地区地方政府难以承受。为降低生活污水处理和生活垃圾收集成本，对于分散居住的农户生活污水实现就地处理、生活垃圾源头减量将极大地降低农村生活废弃物收集、处理成本，为社会主义新农村和美丽乡村建设提供技术支撑。从现有专利检索来看，对分散式生活废弃物资源化处理的技术尚不多，专利（公开号CN102786139A）公开了一种农村生活废物生态化处理技术及反应器，主要包括生活垃圾处理单元、污水处理单元和泥水循环单元。首先从污水处理单元中抽取一定量的活性污泥泥水混合物均匀撒布在陈垃圾表层，然后将经过挑拣石块等无机物后的生活垃圾分层填入生活垃圾处理单元，新鲜垃圾在微生物作用下迅速降解，泥水混合物中的液体与垃圾体产生的渗滤液，通过收集管道与生活污水最终进入生活污水处理单元调节池，并在好氧微生物作用下达标处理。可以看出，该专利是通过生活垃圾堆肥化、生活污水处理达标排放的模式处理农村生活废物，对于单户或者几户农户并不适用，且需要建设生活垃圾堆肥池，对堆肥后的生活垃圾如何处理也缺乏介绍，整个过程需要消耗大量动力，无任何产出，属于纯投入型技术。

在国家越来越重视农村环境综合整治的大背景下，研发一套投资省、运行管护成本低、操作简单方便，且适合农村分散式居住特点的农村生活废物处理技术，应有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对农村居民居住和生活废弃物分布分散的特点以及生活垃圾源头分类困难、生活污水接管成本过高等问题，提供一种实现垃圾源头减量、有机生活垃圾与生活污水混合厌氧发酵产沼气和污水生态净化的装置及方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其包括废弃物预处理系统、污水厌氧发酵池和污水二级处理池，其中所述废弃物预处理系统包括生活垃圾箱、搅拌系统、有机垃圾水解池和无机垃圾贮存池，所述有机垃圾水解池设于所述生活垃圾箱的正下方，生活垃圾箱的下部与有机垃圾水解池相通，所述无机垃圾贮存池设于所述有机垃圾水解池的一侧，所述生活垃圾箱在靠近无机垃圾贮存池的一侧设有无机垃圾开口，所述搅拌系统设于所述生活垃圾箱内部或有机垃圾水解池的上部，所述搅拌系统通过转动能够将所述有机垃圾水解池内的无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池内；在所述生活垃圾箱内部或有机垃圾水解池的上部设有向有机垃圾水解池内通入生活污水的布水系统，或者所述搅拌系统上设有通入生活污水的生活污水进水口、生活污水流通管路和向有机垃圾水解池布入生活污水的生活污水出水口；所述无机垃圾贮存池的底部设有与所述污水厌氧发酵池相连接的污水管路，所述有机垃圾水解池的上部设有与所述污水厌氧发酵池相连通的污水流动或溢流管路；所述污水厌氧发酵池的顶部设有出气口，污水厌氧发酵池的上部设有与所述污水二级处理池相连通的污水流动或溢流管路。

本发明中的搅拌系统可采用现有的手动或自动的搅拌系统，为节省动力和适应农村地区的特点，可采用手动的搅拌系统。在一种技术方案中，搅拌系统包括搅拌板、支撑轴、大齿轮、小齿轮、链条和把手，搅拌板以钢管或者以钢管和支撑轴做为支撑架并以铁丝网做为主体而制成，多个搅拌板单隔地分布在所述支撑轴上，所述支撑轴设在所述生活垃圾箱的下部或有机垃圾水解池的上部，所述大齿轮固定连接在所述支撑轴的一端，所述小齿轮连接在生活垃圾箱与大齿轮同侧的上部，所述大齿轮和小齿轮通过链条相连接，所述把手连接在小齿轮上使把手通过驱动小齿轮旋转带动链条进而驱动大齿轮旋转并最后带动支撑轴和搅拌板转动。

本发明的生活污水可以通过布水系统或是直接通过搅拌系统导入有机垃圾水解池内。在一种方案中，搅拌系统的支撑轴为中空的管状结构，在该支撑轴内设有布水管，布水管的多个污水出水口分别穿过支撑轴壁通至支撑轴外部，或者以支撑轴为布水管并在支撑轴壁上开有多个污水出水口。

为了便于有机垃圾水解池内的无机垃圾或有机垃圾残渣移入有机垃圾水解池内，在一种方案中，生活垃圾箱的无机垃圾开口位置高于无机垃圾贮存池和有机垃圾水解池的连接处，搅拌系统的搅拌板的宽度略小于搅拌系统的支撑轴至所述无机垃圾开口之间的长度以使搅拌板旋转带起的无机垃圾或有机垃圾残渣能够从所述无机垃圾开口滑至无机垃圾贮存池内。

有机垃圾水解池可以采用现有的装置或者通过施工将其设置成各种形状。在一种技术方案中，有机垃圾水解池的底部为契合搅拌系统搅拌板的半圆槽状。

无机垃圾贮存池可以在其上部设有不影响将无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池内的盖板。无机垃圾或有机垃圾残渣移入无机垃圾贮存池内时，由于垃圾含水率较高，且在垃圾进入无机垃圾贮存池时会带入少量水解液，因此做为一种优选方案，可在无机垃圾贮存池的底部设有污水滤层；该污水滤层8包括位于上部的由不同大小的石块构成的石块层和设于该石块层下部的铁丝网；与所述污水厌氧发酵池相连接的污水管路设在污水滤层的铁丝网下方。

本发明中的污水厌氧发酵池是污水进行厌氧发酵产沼气之处，污水厌氧发酵池与有机垃圾水解池的上部连通管路端为污水进口端，污水厌氧发酵池与所述污水二级处理池的连通管路端为污水出口端，污水厌氧发酵池在污水进口端和/或污水出口端设有延长水流路径并能去除悬浮物或沉淀物的档板；在污水厌氧发酵池内设有填料层，该填料层由砾石、碎石、波尔环、波纹管、蜂窝管、软性尼龙纤维滤料、半软性聚乙烯、聚丙烯滤料、弹性聚苯乙烯滤料中的一种或多种物料的组合构成。

本发明中的污水二级处理池具有大高径比，在污水二级处理池的顶部设有盖板，在污水二级处理池的污水进口端和/或污水出口端设有延长水流路径并能去除悬浮物或沉淀物的档板。污水二级处理池可采用硬质塑料桶制成，塑料桶高径比为3-5之间，桶口设有盖板，可由塑料、水泥板、铁皮等制成，目的是遮挡雨水进入二级处理池内。

污水二级处理池的上部设有排水口或溢流口，其与农田灌溉水渠相通，或者与污水深度处理系统的入水口相连通，所述污水深度处理系统主要由水生植物、水生动物及藻类构成。污水深度处理系统为污水深度净化设施，仅在我国丰水区域适用，如太湖流域、珠江流域等，在北方干旱缺水区无需该设施。该系统无需单独建设，可结合农村已有的沟渠塘进行改造，沟渠塘近水岸边大量种植水生植物，塘内养殖少量草鱼、鲫鱼和螺蛳等，出水可用于农田灌溉或直接汇入周边河道，出水水质完全达到地表示排放标准。

本发明中的废弃物预处理系统、污水厌氧发酵系统、污水二级处理池、污水深度处理系统通过管道依次相串联，其中，污水在污水厌氧发酵系统、污水二级处理池、污水深度处理系统可通过高度差自然溢流，无需外加动力。

在本发明中：农村生活废弃物是指：生活污水和生活垃圾，这里的生活污水仅指冲厕水，生活垃圾包括厨余垃圾、瓜皮果壳、塑料袋、废纸等，有机垃圾比例在50%以上。

本发明还包括一种应用上述分散式农村生活废弃物资源化利用装置进行农村生活废弃物处理的方法：将生活垃圾从垃圾箱侧门丢入生活垃圾箱内，然后在搅拌系统的作用下移入或直接落入有机垃圾水解池中，通过布水系统或搅拌系统向有机垃圾水解池内加入生活污水，生活垃圾中的有机垃圾在有机垃圾水解池内充分混合使有机组分进行水解溶出进入水解液，水解后的无机垃圾或有机垃圾残渣在搅拌系统作用下从生活垃圾箱的无机垃圾开口进入无机垃圾贮存池，然后取出填埋，有机垃圾水解池内的水解液污水通过管路进入污水厌氧发酵池，无机垃圾贮存池内的少量污水从其底部的污水管路进入污水厌氧发酵池；污水在污水厌氧发酵池内进行厌氧发酵产沼气，产出的沼气通过污水厌氧发酵池的出气口排出并利用，厌氧发酵后的污水排出至污水二级处理池中做进一步处理，污水二级处理池的高径比在3-5之间，污水在其进行表层兼氧中下层厌氧处理，污水二级处理池处理后的出水作为农田灌溉用水，或者进一步通入污水深度处理系统中进行植物深度处理。

在一种优选方案中，农村生活废弃物处理的方法具体包括如下步骤：

（1）生活垃圾从垃圾箱的侧门进入有机垃圾水解池，生活污水经布水系统均匀进入有机垃圾水解池，并在搅拌系统作用下与有机生活垃圾充分混合水解产酸。每次向垃圾箱内丢弃生活垃圾后，借助搅拌系统将丢弃的生活垃圾浸没于污水中，促进生活垃圾中有机组分水解溶出，经过一段时间水解处理后，生活垃圾中的有机部分大多进入水解液中，无机部分随搅拌系统进入有机垃圾水解池旁的无机垃圾贮存池，之后进行填埋处理；

（2）有机垃圾水解池出水进入污水厌氧发酵池厌氧发酵产沼气，发酵温度为常温，在沼气池内加入填料，提高污泥浓度和污水处理效果，在沼气池顶部设有出气口，将收集的沼气净化后作为炊事燃料；

（3）污水厌氧发酵池出水进入污水二级处理池进一步处理，该池无需密封，顶部设有盖板，避免雨水进入，污水二级处理池高径比在3-5之间，表层兼氧中下层厌氧，主要起沉淀污水中悬浮物、降低污水中总氮、总磷和COD浓度的目的；

（4）污水二级处理池出水进入污水深度处理系统进一步处理后作为农田灌溉用水。污水深度处理系统是在农村已有的沟渠塘基础上改造而来，在沟渠近水岸边大量种植美人蕉、芦苇、黄菖蒲等对氮磷有较强吸附、吸收能力的植物，沟渠底部种植伊乐藻等藻类，沟渠内还可以养殖少量鲫鱼、草鱼、螺蛳等提高污水净化能力。在我国缺水、干旱区，污水二级处理池出水可直接用于农田灌溉，无需建设污水深度处理系统，但在南方雨水较充沛地区，如太湖流域、珠江流域，污水二级处理池出水必须经深度处理后回用农田或外排，减少面源污染风险。

本发明的有益效果：

1、工艺简单，可操作性强，工程投资成本低，且所用设备均可移动，工程建设周期短。

2、对原料的适应性广，可同时处理农村生活垃圾和生活污水，且生活垃圾无需特殊分选处理。

3、运行管护成本低，除搅拌系统需少量人力外，整个处理系统无需额外能耗，生活垃圾、生活污水从进入系统至出系统无需人工干预，系统运行管护极其方便。

4、适用于分散式居住的农村生活废弃物处理，废水从进水到出水无需额外动力投入，且运行稳定，生活垃圾经处理后减量化率在40%以上，降低了生活垃圾收集、运输成本，也降低了生活污水管道铺设、处理设施建设和运行成本，产生的沼气还可用于农民炊事，实现了废弃物的资源化利用。

附图说明

图1是本发明的一种处理系统的平面布局图。

图2是本发明的一种搅拌系统切面图。

图3是本发明的一种废弃物预处理系统的结构示意图。

图中：1、垃圾箱侧门，2、生活垃圾箱，3、生活污水布水系统，4、有机垃圾水解池，5、无机垃圾贮存池盖板，6、无机垃圾贮存池，7、无机垃圾，8、污水滤层，9、生活污水进水口，10、大齿轮，11、小齿轮,12、搅拌系统，13、废弃物预处理系统，14、生活垃圾水解池与污水厌氧发酵池间溢流管，15、污水厌氧发酵池，16、出气口，17、污水厌氧发酵池挡板，18、污水厌氧发酵池与污水二级处理池间溢流管，19、污水二级处理池盖板，20、污水二级处理池挡板，21、污水二级处理池，22、污水二级处理池与污水深度处理系统间溢流管，23、污水深度处理系统，24、生活污水出水口，25、支撑轴，26、铁丝网，27、钢管，28、搅拌板，29、把手，30、链条。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明实施例的基本结构，下面结合实施例对本发明作进一步说明。

如图所示，本发明的分散式农村生活废弃物资源化利用装置包括废弃物预处理系统13、污水厌氧发酵池15和污水二级处理池21，以及各种附属管路。其中废弃物预处理系统13包括生活垃圾箱2、搅拌系统12、有机垃圾水解池4和无机垃圾贮存池6，有机垃圾水解池4设于生活垃圾箱2的正下方，生活垃圾箱2的下部与有机垃圾水解池4相通，无机垃圾贮存池6设于有机垃圾水解池4的一侧，生活垃圾箱2在靠近无机垃圾贮存池6的一侧设有无机垃圾开口，搅拌系统设于所述生活垃圾箱2内部或有机垃圾水解池4的上部，搅拌系统12通过转动能够将所述有机垃圾水解池4内的无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱2的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池6内；无机垃圾贮存池6的底部设有与污水厌氧发酵池15相连接的污水管路，有机垃圾水解池4的上部设有与所述污水厌氧发酵池15相连通的污水流动或溢流管路；污水厌氧发酵池15的顶部设有出气口16，污水厌氧发酵池15的上部设有与所述污水二级处理池21相连通的污水流动或溢流管路18。

本发明中的废弃物预处理系统13是本处理系统的核心之一，它集生活垃圾收集、分选、有机生活垃圾与生活污水混合水解于一体，生活垃圾与生活污水在有机垃圾水解池4内在搅拌系统12作用下实现混合水解及有机垃圾与无机垃圾的分选，生活垃圾中的有机部分大多溶出进入水解液，无机部分在搅拌系统作用下进入无机垃圾贮存池，填埋处理。废弃物预处理系统13主要包括生活垃圾箱2、搅拌系统12、有机垃圾水解池4和无机垃圾贮存池6，其中有机垃圾水解池设于所述生活垃圾箱2的正下方，生活垃圾箱2的下部与有机垃圾水解池4相通，无机垃圾贮存池6设于所述有机垃圾水解池4的一侧，生活垃圾箱2在靠近无机垃圾贮存池6的一侧设有无机垃圾开口。在垃圾箱一侧设置侧门1，生活垃圾从侧门1进入有机垃圾水解池4。生活垃圾箱2无底部，其下设有机垃圾水解池4，有机垃圾水解池4的面积可大于生活垃圾箱2的底部，也可以小于生活垃圾箱2的底部，只要能够顺利地将生活垃圾从生活垃圾箱2移入有机垃圾水解池4内，并能够通过搅拌系统12能够将无机垃圾或有机垃圾残渣从有机垃圾水解池4移入无机垃圾贮存池6内即可。在一种优选方案中，有机垃圾水解池4的上部与生活垃圾箱2的底部相匹配，以节省空间并便于各装置的设置。有机垃圾水解池4可以采用现有的装置或者通过施工将其设置成各种形状。在一种技术方案中，有机垃圾水解池的底部为契合搅拌系统搅拌板的半圆槽状。

本系统中的生活垃圾箱2的主要作用是为有机垃圾水解池4和搅拌系统12遮雨，减少蝇虫，垃圾箱可以砖砌，也可采用硬质塑料或PP板等加工而成，可充分考虑美观性，设计成各种形状，实现了垃圾箱可移动，降低建设成本，搅拌系统12和有机垃圾水解池4位于垃圾箱2正下方，无机垃圾贮存池6位于垃圾箱2旁。

搅拌系统12可以设置于生活垃圾箱2的内部或有机垃圾水解池4的内部（例如有机垃圾水解池4上部）。搅拌系统12除了可以对有机垃圾水解池4进行搅拌，并使生活垃圾从生活垃圾箱2顺利移入有机垃圾水解池4外，还可以通过转动将所述有机垃圾水解池4内的无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱2的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池6内；本发明中的搅拌系统可采用现有的手动或自动的搅拌系统，为节省动力和适应农村地区的特点，可采用手动的搅拌系统。

在一种技术方案中，搅拌系统12包括搅拌板28、支撑轴25、大齿轮10、小齿轮11、链条30和把手29，搅拌板28以钢管27或者以钢管27和支撑轴25做为支撑架并以铁丝网26做为主体而制成，多个搅拌板28单隔地分布在所述支撑轴25上，支撑轴25设在生活垃圾箱2的下部或有机垃圾水解池4的上部，大齿轮10固定连接在支撑轴25的一端，小齿轮11连接在生活垃圾箱2的上部，大齿轮10和小齿轮11通过链条30相连接，把手29连接在小齿轮11上使把手29通过驱动小齿轮11旋转带动链条30进而驱动大齿轮10旋转并最后带动支撑轴25和搅拌板28转动。

上述搅拌系统12在使用时，每次从垃圾箱侧门1向垃圾箱2投入生活垃圾后，可以人工将把手29转动1-2圈（视垃圾量决定），把手带动小齿轮11转动，小齿轮11通过链条30带动大齿轮10转动，大齿轮10带动支撑轴25转动，支撑轴25上的搅拌板28随支撑轴25转动，搅拌板带动有机垃圾水解池中的生活垃圾从垃圾箱侧门1一侧转移至无机垃圾贮存池6一侧，有机垃圾水解后的残渣及无机垃圾随搅拌板28滑落至无机垃圾贮存池6。更进一步的，由钢管与铁丝网制作的搅拌板，其中铁丝网孔径为5-10mm，钢管与有机垃圾水解池壁接触，生活垃圾随搅拌板从进料口一端逐渐移至出料口一端，生活垃圾中的小颗粒有机物，如米饭、汤等经铁丝网直接进入水解液，大颗粒有机物在搅拌板28作用下浸没于水解液中，经过一段时间水解处理后，有机垃圾残渣及无机垃圾随搅拌板28转动进入有机垃圾水解池旁的无机垃圾贮存池6内。由于无机垃圾贮存池边缘与搅拌板接触面有一定倾斜度，搅拌板转至无机垃圾贮存池与有机垃圾水解池连接处时，有机垃圾分解后的残渣及无机垃圾沿搅拌板滑落至无机垃圾贮存池6内。搅拌板28固定于支撑轴25上，随支撑轴25转动而转动，支撑轴25侧面安装一大齿轮10，并在临近的垃圾箱侧壁设置一小齿轮11和把手29，小齿轮11与大齿轮10通过链条30连接，在小齿轮11上带有一把手29，把手29带动小齿轮11转动，把手29是整个搅拌系统12转动的动力来源。每次向垃圾箱内倒入垃圾后，人工将把手29转1-2圈（根据垃圾量确定），目的是将新加入的垃圾浸没于水解液中。

本装置中生活垃圾箱2的无机垃圾开口使有机垃圾水解池4内无机垃圾或有机垃圾残渣移入无机垃圾贮存池6，故该无机垃圾开口一般位于生活垃圾箱的下部，在一种优选方案中，无机垃圾开口的位置高于无机垃圾贮存池6和有机垃圾水解池4的连接处，造成搅拌板28转动至有机垃圾水解池4与无机垃圾贮存池6连接处时形成一个倾斜度，无机垃圾随搅拌板28滑至无机垃圾贮存池6。另外搅拌系统12的搅拌板的宽度略小于搅拌系统的支撑轴25至所述无机垃圾开口之间的长度以使搅拌板旋转带起的无机垃圾或有机垃圾残渣能够从所述无机垃圾开口滑至无机垃圾贮存池6内。

本装置中，在生活垃圾箱2内部或有机垃圾水解池4的上部可以设有向有机垃圾水解池4内通入生活污水的布水系统，或者搅拌系统上设有通入生活污水的生活污水进水口9、生活污水流通管路和向有机垃圾水解池4布入生活污水的生活污水出水口17。一种具体方案为：生活污水布水系统23由生活污水进水管和布水管组成，生活污水从进水口9经由管道进入设置在支撑轴24内部的布水管，在布水管上设置若干污水出水口24，生活污水从污水出水口24进入有机垃圾水解池4。污水出水口24的内径为2-5mm，生活污水经出水口自有机垃圾水解池上方进入有机垃圾水解池，起到冲刷搅拌板、与生活垃圾混合更均匀等目的，且整个布水系统无需外在动力。另一种具体方案为：搅拌系统12的支撑轴25为中空的管状结构，在该支撑轴25内设有布水管，布水管的多个污水出水口分别穿过支撑轴壁通至支撑轴25外部，或者以支撑轴25为布水管并在支撑轴壁上开有多个污水出水口。

有机垃圾水解池4可以采用现有的装置或者通过施工将其设置成各种形状。在一种方案中，有机垃圾水解池的底部为契合搅拌系统搅拌板的半圆槽状。无机垃圾贮存池6的上部可以设有盖板，该盖板不影响将无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱2的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池6内，该盖板可防止雨水和蝇虫。盖板可以由硬质塑料、水泥板或铁皮制成，可移动，方便清理池内无机垃圾。

由于一般情况下，经搅拌系统分选后进入无机垃圾贮存池6内的垃圾含水率较高，且在无机垃圾进入无机垃圾贮存池6时带入少量污水，所以在一种优选方案中，在无机垃圾贮存池6底层设置污水滤层8将无机垃圾与污水分离，无机垃圾7位于污水滤层8上方，污水滤层8包括位于上部的由不同大小的石块构成的石块层和设于该石块层下部的铁丝网，其中铁丝网孔径为3-5mm，主要起分离无机固体垃圾与污水的作用。在无机垃圾贮存池6底部设置污水出口，通过管道与污水厌氧发酵池15连接，污水经污水滤层8和无机垃圾贮存池6底部的管道进入污水厌氧发酵池15。污水滤层8上方的固体无机垃圾经人工清运后填埋处理。

本发明中的生活垃圾从垃圾箱2进入废弃物预处理系统13，在搅拌系统12作用下，有机垃圾在生活污水中水解溶出进入水解液中，无机垃圾和有机垃圾残渣在搅拌系统12作用下进入无机垃圾贮存池6，有机垃圾水解池内的水解液通过生活垃圾水解池与污水厌氧发酵池间的溢流管14进入污水厌氧发酵池15。有机垃圾水解池4的上部可以设置通向污水厌氧发酵池15的溢流管路14，使有机垃圾水解池4内的污水水解液通过溢流进入污水厌氧发酵池15中，进行厌氧发酵产沼气。其中污水厌氧发酵池15与有机垃圾水解池4的上部连通管路端为污水进口端，污水厌氧发酵池15与污水二级处理池14的连通管路端为污水出口端。在一种优选方案中，污水厌氧发酵池15在污水进口端和/或污水出口端设有档板，目的是延长水流路径，去除悬浮物和沉淀物。在污水厌氧发酵池15内可以进一步设有填料层，提高池内厌氧微生物浓度，从而提高处理池耐污染负荷冲击能力和污水处理效果，该填料层由砾石、碎石、波尔环、波纹管、蜂窝管、软性尼龙纤维滤料、半软性聚乙烯、聚丙烯滤料、弹性聚苯乙烯滤料中的一种或多种物料的组合构成。在污水厌氧发酵池15顶部设置出气口16，产生的沼气从出气口16排出经收集净化后作为炊事燃料。

污水厌氧发酵池15的出口端可以通过其上部设置的溢流口或溢流管将经过厌氧发酵处理后的污水送入污水二级处理池21进行处理。污水二级处理池21具有大高径比，如高径比为3-5：1。在污水二级处理池21的顶部设有盖板，可由塑料、水泥板、铁皮等制成，目的是遮挡雨水进入二级处理池内及减少蝇虫滋生。在污水二级处理池21的污水进口端和/或污水出口端设有延长水流路径并能去除悬浮物或沉淀物的档板20。污水二级处理池21采用不密封的方式，其内的污水进行表层兼氧中下层厌氧反应，主要起沉淀污水中悬浮物、降低污水中总氮、总磷和COD浓度的目的。污水二级处理池21出水已基本满足农田灌溉要求，但尚达不到地表水排放标准。

在污水二级处理池21的上部设有排水口或溢流口，其与农田灌溉水渠相通，或者与污水深度处理系统23的入水口相连通，所述污水深度处理系统23主要由水生植物、水生动物及藻类构成。污水二级处理池21出水进入污水深度处理系统23进一步处理后也可以作为农田灌溉用水。污水深度处理系统23为污水深度净化设施，该系统无需单独建设，可结合农村已有的沟渠塘进行改造而来，在沟渠近水岸边大量种植美人蕉、芦苇、黄菖蒲等对氮磷有较强吸附、吸收能力的植物，沟渠底部种植伊乐藻等藻类，沟渠内还可以养殖少量鲫鱼、草鱼、螺蛳等提高污水净化能力，出水可用于农田灌溉或直接汇入周边河道，出水水质完全达到地表示排放标准。在我国缺水、干旱区，污水二级处理池出水可直接用于农田灌溉，无需建设污水深度处理系统，但在南方雨水较充沛地区，如太湖流域、珠江流域，污水二级处理池出水必须经深度处理后回用农田或外排，减少面源污染风险。

在本实施例中，有机垃圾水解池4、污水厌氧发酵池15、污水二级处理池21和污水深度处理系统23间均通过溢流管连接，污水在各处理设施间流动无需外来动力，整个系统不需要消耗额外动力。

为减少基建对农村土地结构的破坏以及充分考虑处理设施的可移动性、标准化、模块化、降低工程建设成本，本系统中的生活垃圾箱2、有机垃圾水解池4、无机垃圾贮存池6、污水厌氧发酵池15、污水二级处理池21等均采用市售或定制的成套设备，无需基建和固化处理，其中，无机垃圾贮存池6、有机垃圾水解池4可采用硬质塑料、铁皮等制成，污水厌氧发酵池15采用市售的搪瓷罐、玻璃钢罐、软体膜罐、热塑性复合材料罐等，所用设备均为工业标准化生产，仅需挖土安装即可，无需任何基建工程。本发明中所述的农村生活废弃物是指：生活污水和生活垃圾，这里的生活污水仅指冲厕水，生活垃圾包括厨余垃圾、瓜皮果壳、塑料袋、废纸等，有机垃圾比例在50%以上。

本装置在运行时，具体包括如下步骤：

（1）生活垃圾从垃圾箱的侧门进入有机垃圾水解池，生活污水经布水系统均匀进入有机垃圾水解池，并在搅拌系统作用下与有机生活垃圾充分混合水解产酸。每次向垃圾箱内丢弃生活垃圾后，借助搅拌系统将丢弃的生活垃圾浸没于污水中，促进生活垃圾中有机组分水解溶出，经过一段时间水解处理后，生活垃圾中的有机部分大多进入水解液中，无机部分随搅拌系统进入有机垃圾水解池旁的无机垃圾贮存池，之后进行填埋处理；

（2）有机垃圾水解池出水进入污水厌氧发酵池厌氧发酵产沼气，发酵温度为常温，在沼气池内加入填料，提高污泥浓度和污水处理效果，在沼气池顶部设有出气口，将收集的沼气净化后作为炊事燃料；

（3）污水厌氧发酵池出水进入污水二级处理池进一步处理，该池无需密封，顶部设有盖板，避免雨水进入，污水二级处理池高径比在3-5之间，表层兼氧中下层厌氧，主要起沉淀污水中悬浮物、降低污水中总氮、总磷和COD浓度的目的；

（4）污水二级处理池出水进入污水深度处理系统进一步处理后作为农田灌溉用水。

下面在上述实施例设备基础上通过实施例对本发明的有益效果作进一步的阐述。

实施例1：

本实施例由有机垃圾水解池、污水厌氧发酵池、污水二级处理池和污水深度处理池组成,其中,有机垃圾水解池有效容积为1.5m³，污水厌氧发酵池有效容积为2m³，污水二级处理池有效容积为3m³（3m×1m×1m），污水深度处理池有效容积为15m³（5m×2m×1.5m），每天向有机垃圾水解池加入生活垃圾和生活污水，有机垃圾水解池出水进入污水厌氧发酵池进行厌氧发酵产沼气，污水厌氧发酵池出水进入污水二级处理池进一步处理，污水二级处理池出水进入污水深度处理池深度处理后排放。在污水厌氧发酵池内装入总体积1/3的碎石，目的是附着厌氧微生物，起到提高系统内厌氧微生物浓度的目的，实验启动时向池内一次性加入厌氧污泥和水各1m³；向污水二级处理池内一次性加入厌氧污泥1m³和水2m³；污水深度净化池由农村现有的沟渠改造而来，长10m，宽2m，深1.5m，在沟渠两侧大量种植芦苇、美人蕉和黄菖蒲，种植密度5株/m²，池内人工放入少量螺丝，鲫鱼放养密度为6尾/m³.每天向有机垃圾水解池内丢入生活垃圾10kg和生活污水100L，生活垃圾中的有机部分与生活污水在有机垃圾水解池内在搅拌系统作用下实现混合水解产酸，等量的水解液进入污水厌氧发酵池内厌氧发酵产沼气，厌氧发酵为常温发酵。生活垃圾在有机垃圾水解池内停留时间为10天，生活污水在有机垃圾水解池内停留时间为13天，污水在污水厌氧发酵池内停留时间为20天，在污水二级处理池内停留时间为30天，在污水深度处理池内停留时间较长，达150天。在本实施例中，前30天未对水质取样，仅测定厌氧发酵池产气量和甲烷含量，30天后，分别对有机垃圾水解池、污水厌氧发酵池、污水二级处理池和污水深度处理池出水取样，测定水质COD、TN、TP和氨氮含量。本实施例在6-9月进行,室温平均在25℃以上,保证了污水厌氧发酵过程的正常进行.

本例中系统总运行时间为122天，实验过程中，有机垃圾水解池排出液COD浓度在6000～8000mg/L之间波动；污水厌氧发酵池出水COD浓度在1000～1500mg/L之间波动，COD去除率达80%以上；污水二级处理池出水COD浓度在在250～350mg/L之间波动，COD去除率在60%以上，基本达到农田灌溉水质要求；污水深度净化池出水COD浓度在40～55mg/L之间波动，氨氮、总氮和总磷含量分别为5～7mg/L、15～18mg/L和0.6～0.8mg/L，出水达到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准（GB18918-2002）。生活垃圾经生活垃圾水解池处理后，干物质质量减量化率达40%以上（夏季垃圾中果皮类含量较高），减量化效果明显。装置启动后，污水厌氧发酵池日产气量逐渐增加，30天后稳定在0.18～0.28m³，甲烷含量稳定在50%～55%.经整个系统处理后，污水COD去除率达90%以上，出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放一级B标准（GB18918-2002），完全满足农田灌溉要求。在工程上，应用本装置，从生活污水进水到污水净化后排出无需外部动力，均通过反应器设置的高程差实现自流，生活垃圾从投料到无机垃圾排出每次仅需少量人力，极大的方便了后续运行管理，大幅降低了系统运行成本。

Claims (8)

1.一种分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于包括废弃物预处理系统（13）、污水厌氧发酵池（15）和污水二级处理池（21），其中所述废弃物预处理系统（13）包括生活垃圾箱（2）、搅拌系统（12）、有机垃圾水解池（4）和无机垃圾贮存池（6），所述有机垃圾水解池（4）设于所述生活垃圾箱（2）的正下方，生活垃圾箱（2）的下部与有机垃圾水解池（4）相通，所述无机垃圾贮存池（6）设于所述有机垃圾水解池（4）的一侧，所述生活垃圾箱（2）在靠近无机垃圾贮存池（6）的一侧设有无机垃圾开口，所述搅拌系统设于所述生活垃圾箱（2）内部或有机垃圾水解池（4）的上部，所述搅拌系统通过转动能够将所述有机垃圾水解池（4）内的无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱（2）的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池（6）内；在所述生活垃圾箱（2）内部或有机垃圾水解池（4）的上部设有向有机垃圾水解池（4）内通入生活污水的布水系统，或者所述搅拌系统上设有通入生活污水的生活污水进水口（9）、生活污水流通管路和向有机垃圾水解池（4）布入生活污水的生活污水出水口（24）；所述无机垃圾贮存池（6）的底部设有与所述污水厌氧发酵池（15）相连接的污水管路，所述有机垃圾水解池（4）的上部设有与所述污水厌氧发酵池（15）相连通的污水流动或溢流管路；所述污水厌氧发酵池（15）的顶部设有出气口（16），污水厌氧发酵池（15）的上部设有与所述污水二级处理池（21）相连通的污水流动或溢流管路（18）；所述生活垃圾箱的无机垃圾开口位置高于无机垃圾贮存池（6）和有机垃圾水解池（4）的连接处，搅拌系统（12）的搅拌板（28）的宽度略小于搅拌系统（12）的支撑轴（25）至所述无机垃圾开口之间的长度以使搅拌板旋转带起的无机垃圾或有机垃圾残渣能够从所述无机垃圾开口滑至无机垃圾贮存池（6）内；所述搅拌系统（12）的支撑轴（25）为中空的管状结构，在该支撑轴（25）内设有布水管，布水管的多个污水出水口分别穿过支撑轴壁通至支撑轴（25）外部，或者以支撑轴（25）为布水管并在支撑轴壁上开有多个污水出水口。

2.根据权利要求1所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于所述搅拌系统（12）包括搅拌板（26）、支撑轴（25）、大齿轮（10）、小齿轮（11）、链条（30）和把手（29），所述搅拌板（28）以钢管（27）或者以钢管（27）和支撑轴（25）做为支撑架并以铁丝网（26）作为主体而制成，多个搅拌板（28）单隔地分布在所述支撑轴（25）上，所述支撑轴（25）设在所述生活垃圾箱（2）的下部或有机垃圾水解池（4）的上部，所述大齿轮（10）固定连接在所述支撑轴（25）的一端，所述小齿轮（11）连接在生活垃圾箱（2）与大齿轮（10）同侧的上部，所述大齿轮（10）和小齿轮（11）通过链条（30）相连接，所述把手（29）连接在小齿轮（11）上使把手（29）通过驱动小齿轮（11）旋转带动链条（30）进而驱动大齿轮（10）旋转并最后带动支撑轴（25）和搅拌板（28）转动。

3.根据权利要求1或2所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于所述有机垃圾水解池（4）的底部为契合搅拌系统的搅拌板的半圆槽状；所述无机垃圾贮存池（6）的上部设有不影响将无机垃圾或有机垃圾残渣从生活垃圾箱（2）的无机垃圾开口转移至所述无机垃圾贮存池（6）内的盖板（5）。

4.根据权利要求1或2所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于所述无机垃圾贮存池（6）的底部设有污水滤层（8）；该污水滤层（8）包括位于上部的由不同大小的石块构成的石块层和设于该石块层下部的铁丝网；与所述污水厌氧发酵池（15）相连接的污水管路设在污水滤层（8）的铁丝网下方。

5.根据权利要求1或2所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于所述污水厌氧发酵池（15）与有机垃圾水解池（4）的上部连通管路端为污水进口端，污水厌氧发酵池（15）与所述污水二级处理池（21）的连通管路端为污水出口端，污水厌氧发酵池（15）在污水进口端和/或污水出口端设有延长水流路径并能去除悬浮物或沉淀物的档板（17）；在污水厌氧发酵池（15）内设有填料层，该填料层由砾石、碎石、波尔环、波纹管、蜂窝管、软性尼龙纤维滤料、半软性聚乙烯、聚丙烯滤料、弹性聚苯乙烯滤料中的一种或多种物料的组合构成。

6.根据权利要求1或2所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于所述污水二级处理池（21）具有大高径比，在污水二级处理池（21）的顶部设有盖板，在污水二级处理池（21）的污水进口端和/或污水出口端设有延长水流路径并能去除悬浮物或沉淀物的档板（20）。

7.根据权利要求1或2所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置，其特征在于在所述污水二级处理池（21）的上部设有排水口或溢流口（22），其与农田灌溉水渠相通，或者与污水深度处理系统（23）的入水口相连通，所述污水深度处理系统（23）主要由水生植物、水生动物及藻类构成。

8.一种应用权利要求1所述的分散式农村生活废弃物资源化利用装置进行农村生活废弃物处理的方法，其特征在于将生活垃圾从垃圾箱侧门（1）丢入生活垃圾箱（2）内，然后在搅拌系统（12）的作用下移入或直接落入有机垃圾水解池（4）中，通过布水系统或搅拌系统（12）向有机垃圾水解池（4）内加入生活污水，生活垃圾中的有机垃圾在有机垃圾水解池（4）内充分混合使有机组分进行水解溶出进入水解液，水解后的无机垃圾或有机垃圾残渣在搅拌系统（12）作用下从生活垃圾箱（2）的无机垃圾开口进入无机垃圾贮存池（6），然后取出填埋，有机垃圾水解池（4）内的水解液污水通过管路进入污水厌氧发酵池（15），无机垃圾贮存池（6）内的少量污水从其底部的污水管路进入污水厌氧发酵池（15）；污水在污水厌氧发酵池（15）内进行厌氧发酵产沼气，产出的沼气通过污水厌氧发酵池（15）的出气口（16）排出并利用，厌氧发酵后的污水排出至污水二级处理池（21）中做进一步处理，污水二级处理池（21）的高径比在3-5之间，污水在其进行表层兼氧中下层厌氧处理，污水二级处理池（21）处理后的出水作为农田灌溉用水，或者进一步通入污水深度处理系统（23）中进行植物深度处理。