CN104591816A - 一种资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是要提供一种节能环保、效率高的利用低品位能源资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺。首先垃圾预处理：收集后的餐厨垃圾统一进行分类，对其进行粉碎；将收集到的大体积绿化废弃物通过大型粉碎机进行破碎，随后将其同其他小体积绿化废弃物共同投入小型粉碎机进行进一步粉碎；将预处理后的餐厨垃圾及绿化废弃物，按比例投加至高温好氧发酵反应器，进样方式为序批式进样，由此得到的反应后产出物含水率≤30%；将处理后初产品进行过筛处理，筛除其中不能处理的大粒径杂物，混配后产品根据用途制成种植土原料、土壤改良剂或有机肥料。

Description

一种资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺
技术领域
本发明属于资源化处置垃圾领域，具体涉及一种利用低品位能源进行高温好氧发酵资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺方法。
背景技术
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾产生量日益增大，尤其以餐厨垃圾增长最为迅猛。餐厨垃圾有机质含量高，极易腐烂，如果处置不当会对环境造成极大污染。但另一方面，餐厨垃圾营养丰富的特点也使其成为一种很好的资源化原料，如果加以合理利用，将创造巨大的资源化利用价值。
绿化废弃物，又是城市有机垃圾处理的顽疾，既不能焚烧处理，填埋也不经济环保。粉碎堆置是目前常用的不得已而为之的处理方式。作为高碳有机化合物，和餐厨废弃物有机结合，通过高温耗氧发酵生物技术，二者的互补，同时，又解决了两大领域固化有机废弃物的处理和出路，其意义非同小觑。
利用高温耗氧发酵生物技术对餐厨废弃物进行无害化处理和资源化利用，是当今世界上公认的先进处理方法，这种方法无害化程度高，资源化效果好，对有机物含量较高的餐厨垃圾尤为适用。该工艺技术是利用高温好氧生物菌群在充分供氧的条件下将餐厨废弃物分解。其工艺温度65 oC左右，处理时间约8-24小时。在该工艺温度下，大肠杆菌等致病菌、蛔虫卵等均可被杀灭，没有二次污染，完全达到无害化处理的要求；其产出物为有机生物菌肥，实现了资源化高效利用的目的。但由于普遍采用了电热、燃气、蒸汽等高品位能源的加热方法，热效率低，能耗大，故处理成本很高，导致经济上的微效益甚至负效益。国内某项目一期建成日处理200吨的餐厨废弃物处理厂，用天然气作为热源，每吨的处理成本在1000元以上，企业至今依靠政府的财政补贴维持运转，显然这不是可持续发展的模式，故该技术未被广泛采用。
由于高品位能源的热效率低、能耗大，而低品位热能来源广泛，从太阳能、空气能、风能、地热能等新能源，生物质能、工业、生活余热等均可获得，如何采用低品位热能来处理上述有机垃圾，目前是一个难题。
发明内容
本发明目的是要提供一种节能环保、效率高的利用低品位能源处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺方法。
针对高温加热耗能弊端，采用板状重力热管技术，充分利用热管的传导原理与相变介质的快速热传递性质，以及热管优良的等温性和恒温特性，能在大规模集中处理时实现集中供热，可以快速完成设备的热启动，也可以分时段按序完成设备的热启动，同时，最重要的是可以使低品位能源得到高效利用，使热源系统的热效率达到80 %以上。热管技术的利用使餐厨垃圾等有机废弃物的高温生物处理突破了能耗大的瓶颈口，使之采用低品位热能，就能满足处理工艺要求的温度。而低品位热能来源广泛，可以使餐厨垃圾等有机废弃物在60 oC以上的高温条件下，得到无害化、资源化的完善处理。
采用多能源自动供热系统，应用超导传热的板状重力热管技术，快速实现高温等温加热，加热热管工质的热水来自于低品位能源利用及热泵的高效增温。对餐厨垃圾及绿化废弃物的混合物进行高温好氧发酵，反应温度为55~85 oC，有机质含量为20~90 %，反应物含水率≤80 %，反应pH值范围为6~9，反应物中C/N为25:1~35:1，C/P为75:1~150:1，鼓风量为0.5~5 m3/min，反应时间为12~96 h，微生物菌剂投加量为反应物总质量的0.2~2 %。进样方式为序批式进样，高温好氧发酵过程设搅拌桨，搅拌转速为1~5 r/min。反应后产出物含水率≤30 %，可用做肥料、土壤改良剂以及种植土原辅料。
资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺步骤如下：
1. 垃圾预处理
（1）餐厨垃圾预处理
收集后的餐厨垃圾统一进行分类，主要分为两类：品质良好垃圾（已经滤水并杂物含量较少）及少数源头分离疏漏所导致的需要预处理垃圾。前者直接进行粉碎，以增加后续反应速率，同时排除大骨头、海鲜壳等硬物对设备的损坏；后者首先进行人工辅助分拣以降低杂质含量或投入油水固三相分离设备降低物料含水率，随后对其进行粉碎。餐厨垃圾等有机废弃物来源于不同季节不同餐馆规模（特大型、大型、中型、小型）、经营业态（餐馆、饭店、快餐、小吃、饮品、食堂等）以及不同菜系（八大菜系及日韩、西餐、海鲜、火锅等）的餐饮单位，此外还包括集贸市场的蔬菜、瓜果，大超市的过期鱼肉、禽类、水果，以及居民生活垃圾中的厨余果皮等有机垃圾。
（2）绿化废弃物
将收集到的树枝、藤蔓等大体积绿化废弃物通过大型粉碎机进行破碎，随后将其同其他绿化废弃物（落叶、杂草等）共同投入小型粉碎机进行进一步粉碎。绿化废弃物来源于公共道路、绿地、湖泊、苗圃养护及道路、公共绿地等自然脱落的绿化废弃物，包括树叶、杂草、树枝等。
2. 高温好氧发酵
将预处理后的餐厨垃圾及绿化废弃物，按比例投加至高温好氧发酵反应器，控制投加的绿化废弃物约占餐厨垃圾质量的20~70 %，保证反应物中C/N为25:1~35:1，C/P为75:1~150:1；控制反应温度为55~85 oC，有机质含量为20~90 %，反应物含水率≤80 %，反应pH值范围为6~9，鼓风量为0.5~5 m3/min，反应时间为12~96 h，微生物菌剂投加量为反应物总质量的0.2~2 %；进样方式为序批式进样，高温好氧发酵过程中搅拌桨转速为1~5 r/min。由此得到的反应后产出物含水率≤30 %。高温降解的微生物菌剂是由多种好氧耐高温菌种制成的EM复合微生物菌，主要包括细菌、放线菌、光和菌、酵母和真菌等多种益生微生物菌。所述搅拌桨为螺旋状，可正旋和逆旋，搅拌桨材质为不锈钢或其他具有耐盐及高防腐蚀性的材料。
3. 后加工
将处理后初产品进行过筛处理，筛除其中不能处理的大粒径杂物，随后将每批产品进行混配，保证最终产品品质的一致性。混配后产品根据用途制成种植土原料、土壤改良剂或有机肥料。
本发明的有益效果在于：
（1）采用多能源自动供热系统，可因地制宜选择最廉价的新能源（如光能、风能，地热能、城市的绿化垃圾、农村的秸秆等生物质能，工厂的余热等等，都能优化组合新能源自动供热系统）；采用直接制热模式，没有热能和电能互相转换的能量损耗；多种新能源的互补、优化、集成模式，极大的提高了供热系统的能效比；（如太阳能和空气热泵的组合，可以使空气热泵的能效比提高到以1：4~1：7以上）。
（2）采用热管技术，内置真空，具有理想的等温性，降低反应体系中加热水沸点，且加热过程无热转换，无论是汽化段或是凝结段，蒸汽的状态都是饱和的，由汽化段产生的蒸汽流向凝结段的压降几乎为零，减少能量损耗。
（3）将绿化废弃物与餐厨垃圾混合处置，提高反应物孔隙率及反应体系中氧气传输速率，同时在餐厨垃圾中富含N、P元素的同时，通过加入绿化废弃物补充反应产物中K元素，并降低餐厨垃圾中盐度，弥补传统堆肥工艺营养不全面，含盐量高，容易形成土地盐碱化等不足。
（4）具有高效杀菌灭菌功效。高温杀菌：复合微生物菌种在60℃以上的高温好氧条件下快速生长的同时，长时间高温将灭杀这些有机废弃物中的大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌等病原菌及蛔虫卵等；分泌物杀菌：复合微生物菌种在快速生长的同时，分泌的一些有机酸、抗生素等有效成分，可以抑制和杀灭有机废弃物中的致病菌和虫卵；生长竞争抑制杀菌灭虫：苍蝇和蛔虫等卵变成成虫的过程中，主要依靠幼虫摄入腐烂物质中的特定成分而产生的变态激素，由于高温发酵减少腐烂物质的生成，以及高温菌产生的高氧化物质，抑制幼虫产生变态激素，从而达到消灭虫蝇的效果。
（5）加热水可反复循环利用，反应产物可同时作为发酵菌剂，减少微生物菌剂投加量。处理周期短，产物无异味，处理过程环境污染性小。
（6）产出物既可以作为一种土壤增效剂，能降解化肥、溶解土壤中被固化的营成分，增加土壤中有效养分的含量，对发展有机农业具有重要意义；还可以作为土壤修复剂，抑制和杀死土壤中的病原菌，有效地控制和预防农作物病虫害的发生；同时由于产出物具有较高的腐殖质含量和肥效，还可以作为种植土原辅料代替其中泥炭及有机肥成分。
（7）产出物作为有机肥料使用，具有高品质，是宝贵的农业生产资源，其特点是：有机质含量高（达70%以上，增加土壤、农作物营养）；氮磷钾大量元素含量高（≥5%）；中量元素、微量元素丰富，是全价的有机肥；含有有益微生物，可净化地下水、清除土壤中有害菌、疏松土壤、改善土质；增强作物抗病能力，减少农药使用；显著提高作物品质，增加作物产量；具有自然芳香气味，无臭味，无二次污染；施用方便，储存期长。
综上所述，本发明是一种节能环保、效率高的、采用低品位热能的利用高温好氧发酵方法资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺。
具体实施方式
   资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺步骤如下：
1. 垃圾预处理
收集后的餐厨垃圾统一进行分类，主要分为两类：品质良好垃圾（已经滤水并杂物含量较少）及少数源头分离疏漏所导致的需要预处理垃圾。前者直接进行粉碎，以增加后续反应速率，同时排除大骨头、海鲜壳等硬物对设备的损坏；后者首先进行人工辅助分拣以降低杂质含量或投入油水固三相分离设备降低物料含水率，随后对其进行粉碎。将收集到的树枝、藤蔓等大体积绿化废弃物通过大型粉碎机进行破碎，随后将其同其他绿化废弃物（落叶、杂草等）共同投入小型粉碎机进行进一步粉碎。
2. 高温好氧发酵
将预处理后的餐厨垃圾及绿化废弃物，按比例投加至高温好氧发酵反应器，控制投加的绿化废弃物约占餐厨垃圾质量的20~70 %，保证反应物中C/N为25:1~35:1，C/P为75:1~150:1；控制反应温度为55~85 oC，有机质含量为20~90 %，反应物含水率≤80 %，反应pH值范围为6~9，鼓风量为0.5~5 m3/min，反应时间为12~96 h，微生物菌剂投加量为反应物总质量的0.2~2 %；进样方式为序批式进样，高温好氧发酵过程中搅拌桨转速为1~5 r/min。由此得到的反应后产出物含水率≤30 %。
3. 后加工
将处理后初产品进行过筛处理，筛除其中不能处理的大粒径杂物，随后将每批产品进行混配，保证最终产品品质的一致性。混配后产品根据用途制成种植土原料、土壤改良剂或有机肥料。

Claims (1)

1.一种资源化处置餐厨垃圾及绿化废弃物的工艺，步骤如下：
A. 垃圾预处理：
（1）餐厨垃圾预处理
收集后的餐厨垃圾统一进行分类，主要分为两类：品质良好垃圾及少数源头分离疏漏所导致的需要预处理垃圾，前者直接进行粉碎，以增加后续反应速率，同时排除硬物对设备的损坏；后者首先进行人工辅助分拣以降低杂质含量或投入油水固三相分离设备降低物料含水率，随后对其进行粉碎；
（2）绿化废弃物
将收集到的大体积绿化废弃物通过大型粉碎机进行破碎，随后将其同其他小体积绿化废弃物共同投入小型粉碎机进行进一步粉碎；
B. 高温好氧发酵：
将预处理后的餐厨垃圾及绿化废弃物，按比例投加至高温好氧发酵反应器，控制投加的绿化废弃物约占餐厨垃圾质量的20~70 %，保证反应物中C/N为25:1~35:1，C/P为75:1~150:1；控制反应温度为55~85 oC，有机质含量为20~90 %，反应物含水率≤80 %，反应pH值范围为6~9，鼓风量为0.5~5 m3/min，反应时间为12~96 h，微生物菌剂投加量为反应物总质量的0.2~2 %；进样方式为序批式进样，高温好氧发酵过程中搅拌桨转速为1~5 r/min；由此得到的反应后产出物含水率≤30 %；本步骤采用的热源为低品位热能；
C. 后加工：
将处理后初产品进行过筛处理，筛除其中不能处理的大粒径杂物，随后将每批产品进行混配，保证最终产品品质的一致性；混配后产品根据用途制成种植土原料、土壤改良剂或有机肥料。
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