CN105347655A - 一种垃圾处理系统、方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种垃圾处理系统、方法及其应用，所述系统包括预处理设备和油水分离设备，其中，预处理设备包括：水热处理装置，其利用向该水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至水热处理装置中的物料液化，得到液化产物和废蒸汽；蒸汽回收装置，用于回收废蒸汽；混合装置，用于将液化产物与蒸汽回收装置所回收的废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至所述油水分离设备。该系统和方法在应用时不会浪费蒸汽，使蒸汽得到充分的利用，并且还可以降低热能的损失及后期除臭处理的负荷。将回收的废蒸汽与液化产物进行混合并进行温度调整，在节省能源的前提下还可以提高油水分离的效率。

Description

一种垃圾处理系统、方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种垃圾处理系统、方法及其应用，属于废弃物处理领域。
背景技术
垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，需要无害化、资源化、减量化和社会化处理，如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。
目前广泛应用的垃圾处理方法是填埋、高温堆肥和焚烧。填埋的效果很慢、占地还广、容易对地下水产生二次污染；高温堆肥是利用各种植物残体(作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物等)为主要原料，混合人畜粪尿经堆制腐解而成的有机肥料，但是此种方法容易招致大量的蚊蝇，导致环境更不卫生；而焚烧不仅污染空气，而且投资较大。
专利文件CN102489496A公开了一种餐厨垃圾湿热处理后再进行厌氧消化的方法，它包括餐厨垃圾的预处理、高温湿热处理、脱油处理、厌氧消化和沼渣脱水处理等工序。能够有效脱出餐厨垃圾中的油脂，使后续的厌氧消化过程更加稳定，提高油脂回收率；能够有效脱出餐厨垃圾中的盐分，使得沼渣中的含盐量下降。但是，该方法能耗较高，没有对蒸汽进行回收，油水分离效率较低，并且后期除臭负荷高。
发明内容
发明要解决的问题
本发明提供了一种垃圾处理系统、方法及其应用，该系统和方法在应用时不浪费蒸汽，使蒸汽得到充分的利用，并且还可以降低热能的损失及后期除臭处理的负荷。将回收的废蒸汽与液化产物进行混合并进行温度调整，在节省能源的前提下还可以提高油水分离的效率。
用于解决问题的方案
本发明提供了一种垃圾处理系统，包括预处理设备和油水分离设备，其中，所述预处理设备包括：
水热处理装置，其利用向该水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置中的物料液化，得到液化产物和废蒸汽；
蒸汽回收装置，用于回收所述废蒸汽；
混合装置，用于将所述液化产物与所述蒸汽回收装置所回收的所述废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至所述油水分离设备。
根据本发明的垃圾处理系统，所述预处理设备还包括：
固液分离装置，用于在所述垃圾的水分含量为80％以上时，在进入所述水热处理装置之前，将所述垃圾分为液体物质与作为物料的残余物。
根据本发明的垃圾处理系统，所述混合装置，还用于将所述液化产物与所述液体物质进行混合，得到第二混合物，将所述第二混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至所述油水分离设备。
根据本发明的垃圾处理系统，所述油水分离设备，用于将所述第一混合物或所述第二混合物分为富含油质的成分和贫含油质的成分。
根据本发明的垃圾处理系统，所述预处理设备还包括：残余物存放装置和/或液体存放装置。
根据本发明的垃圾处理系统，所述蒸汽回收装置与所述残余物存放装置和/或所述液体存放装置相连接。
根据本发明的垃圾处理系统，所述系统还包括厌氧发酵设备，所述厌氧发酵设备包括：
厌氧消化槽，用于将所述贫含油质的成分进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。
根据本发明的垃圾处理系统，所述厌氧发酵设备还包括：
厌氧调整槽，用于调整所述贫含油质的成分的温度和pH值；
和/或沼气净化装置，用于净化所述沼气。
根据本发明的垃圾处理系统，所述系统还包括：蒸汽供给设备、污水处理设备中的一种或两种。
本发明还提供了一种应用本发明的垃圾处理系统的垃圾处理方法，包括预处理工艺和油水分离工艺，其中，所述预处理工艺包括以下步骤：
垃圾液化：利用向所述水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置中的物料液化，得到液化产物和废蒸汽；
蒸汽回收：在所述蒸汽回收装置中将所述废蒸汽进行回收；
混合处理：在所述混合装置中将所述液化产物与所回收的所述废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，进行油水分离。
根据本发明的垃圾处理方法，所述预处理工艺还包括，
固液分离：在进入所述水热处理装置之前，在所述固液分离装置中将垃圾分为液体物质与作为物料的残余物。
根据本发明的垃圾处理方法，所述混合处理还包括：在所述混合装置中将所述液化产物与所述液体物质进行混合，得到第二混合物，将所述第二混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，进行油水分离。
根据本发明的垃圾处理方法，所述预处理工艺还包括：用所述蒸汽回收装置所回收的废蒸汽将所述残余物和所述液体物质进行预热。
根据本发明的垃圾处理方法，所述固液分离还包括：在所述固液分离装置中将所述残余物放置于所述残余物存放装置中，将所述液体物质放置于所述液体存放装置中。
根据本发明的垃圾处理方法，所述油水分离包括：在所述油水分离设备中将所述第一混合物或所述第二混合物分为富含油质的成分和贫含油质的成分。
根据本发明的垃圾处理方法，所述方法还包括厌氧发酵工艺，该厌氧发酵工艺包括：在所述厌氧消化槽中将贫含油质的成分进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。
根据本发明的垃圾处理方法，所述厌氧发酵工艺还包括：在厌氧调整槽中调整所述贫含油质的成分的温度和pH值。
本发明还提供了一种本发明的垃圾处理系统在处理农田垃圾、餐厨垃圾和含油污泥方面的应用。
发明的效果
本发明提供的处理系统和方法，经油水分离设备分离出的油分，满足直接回收、纯化并加工为油脂的条件；经沼气净化装置净化后的沼气，可以用于发电、生产燃料等，还可以生产蒸汽，用于将本发明的残余物液化；经污水处理设备处理后的排放水，可以达到达标排放的标准，彻底解决垃圾对环境造成的污染。
附图说明
图1为本发明实施例1垃圾处理系统的具体流程图。
图2为本发明实施例1的有机质分解率与对比例2的有机质分解率的对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种垃圾处理系统，包括：预处理设备和油水分离设备，其中，所述预处理设备，包括：
水热处理装置，其利用向该水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置中的物料的压力增大至0.37-2MPa，优选0.55-1MPa，将所述垃圾的温度升高至140-212℃，优选155-180℃，液化5min以上，得到液化产物和废蒸汽；所述物料可以为水分含量小于80％的垃圾。本发明的所述水热处理装置中所通入的蒸汽，其压力需高于所述垃圾所增大到的压力，其温度需高于所述垃圾所升高到的温度，例如，如果本发明的垃圾的压力增大至0.37MPa，温度升高至140℃，则所需蒸汽的压力需高于0.37MPa，温度需高于140℃。
可以在所述水热处理装置上设置进气管，可直接将蒸汽吹入所述水热处理装置中；在所述水热处理装置的内部，设置有搅拌叶片的搅拌机可将装置内的垃圾进行搅拌，能够促进其反应、使其均一化。
本发明所用的蒸汽，在系统稳定运行后，可以利用系统中所生产的沼气通过锅炉供给，由于锅炉的热效率在95％以上，以锅炉为热源的话，可以不损失沼气的热值而进行利用。
蒸汽回收装置，用于回收所述废蒸汽；不会浪费蒸汽，充分利用蒸汽，还可以降低热能的损失及后期除臭处理的负荷。所述蒸汽回收装置可以为在所述水热处理装置上设置的散气管，通过散气管将废蒸汽从所述水热处理装置中排出并回收利用。
混合装置，当垃圾的含水量低于80％时，可以用于将所述液化产物与蒸汽回收装置所回收的所述废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至油水分离设备；另外，本发明将所述混合装置中的所述第一混合物的温度调整为40-100℃，需保证其中的所述第一混合物不会沸腾，在节省能源的前提下还可以提高油水分离的效率。
在一些餐厨垃圾中，含有80％以上的液体成分，过滤出一部分液体物质可以使所述水热处理装置的物料量减少，用于所述水热处理装置处理用的蒸汽量减半，从而使系统内部使用的热能减半。当然，当所述垃圾的水分不容易固液分离时(例如污泥)，则可以直接进行液化。
本发明的垃圾处理系统的所述预处理设备还包括：
固液分离装置，用于在所述垃圾的水分含量为80％以上时，将所述垃圾分为液体物质与作为物料的残余物，即所述残余物为输送至所述水热处理装置中的物料；其中，所述残余物为将所述液体物质分离出后剩余的物质。将所述液体物质和所述残余物分开，在所述水热处理装置中只将所述残余物加热到目标温度，能耗会降低2倍。
优选地，当垃圾的水分含量为80％以上时，将所述垃圾过滤出40-70％，优选60％-70％的液体物质，基于所述垃圾的总质量；过滤后所述残余物的含水量为50％-80％，优选65％-75％，基于所述残余物的总质量；将所述残余物置于所述水热处理装置中进行液化。此外，垃圾中的盐分几乎全部溶于液体物质中，当盐分含量高至影响系统稳定运行时，还可以将所述液体物质排出一部分，通过调整进入所述混合装置的所述液体物质的量来调整盐分的含量，避免因所述垃圾中的盐分含量过高而导致的厌氧发酵不稳定。
所述混合装置还可以用于将所述液化产物与所述液体物质进行混合，得到第二混合物，将所述第二混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至油水分离设备。
根据本发明的垃圾处理系统，其中的所述预处理设备还包括，残余物存放装置：用于存放所述残余物；和液体存放装置：用于存放所述液体物质。
根据本发明的垃圾处理系统，将所述蒸汽回收装置回收的所述废蒸汽喷到所述液体存放装置和所述残余物存放装置中，将所述液体物质预热至40-100℃，优选80-90℃，将所述残余物的温度预热至100℃以下，优选50-90℃，将所述残余物放置于所述水热处理装置中进行液化。虽然所述液体物质和所述残余物均可以加热至100℃，但为了不损失热能需保证两者均处于不沸腾的状态。
将所述蒸汽回收装置回收的废蒸汽通入所述液体存放装置不仅回收了废蒸汽，并且在所述液体物质与所述液化产物混合时，可以降低所述混合装置在调整温度时产生的负荷，同时能将所述液体物质加热至油水分离适用的温度。回收的废蒸汽转化为热水，体积缩小，不会再释放出废气，系统内部的热能损失极少，降低后期臭气处理的负荷。将残余物加热，可以大幅降低所述水热处理装置在将残余物液化时所需的蒸汽量，即降低了系统使用的热能。
根据本发明的垃圾处理系统，所述油水分离设备用于将第一混合物或所述第二混合物分为富含油质的成分和贫含油质的成分。所述富含油质的成分中油质的含量一般为98-100％，基于所述富含油质的成分的总质量，满足直接利用、纯化并加工为油脂的条件。
由于垃圾中油质成分存在于植物、种子或肉片等各种物质中，因此，油份的形状及其存在方式也都是各种各样。若经油水分离设备分离后的贫含油质的成分中含有较多的油质成分，这些油质成分虽然对厌氧发酵工艺没有影响，但是其中的一部分油质成分即使经过厌氧发酵工艺也不能被分解而进入到后续的污水处理工艺，不仅造成了有机质不能被有效利用而引起的有机质损失，而且会严重影响污水处理工艺的稳定运行导致不能满足排放标准。在本系统中，存在方式多样的油质成分通过所述水热处理装置可以充分被液体化或被提取出来存在于液体中，故油水分离非常容易进行且所述贫含油质的成分中油质的含量可降低至0.5％以下，不仅增强了厌氧发酵工艺的稳定性，而且还有利于后续的污水处理工艺阶段的处理，减轻污水处理的负荷，可以满足污水排放标准。
本发明的垃圾处理系统，还包括厌氧发酵设备，所述厌氧发酵设备包括：厌氧消化槽，用于将所述贫含油质的成分进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。沼气可以用于生产蒸汽，所述废液需要经污水处理装置再进行处理。
本发明的垃圾处理系统，所述厌氧发酵设备还包括：厌氧调整槽，用于调整所述贫含油质的成分的温度和pH值。所述温度和pH值是依据厌氧发酵能够实现的要求进行调整的，一般是将温度调整为35-38℃，优选36-37℃，pH值调整为6.6-7.8，优选为6.6-7.2。
所述厌氧调整槽中还设置有换热器，可以将所述贫含油质的成分进行冷却，并回收热能，将回收的热能可以用于给设于室外的所述厌氧消化槽进行保温，降低能耗，还可以用于给所述蒸汽供给设备中的锅炉给水罐中的工业用水进行加热，当然换热器还可以设置于所述厌氧调整槽的外部，这里对所述换热器的设置位置不做具体限定。
本发明的垃圾处理系统，所述厌氧发酵设备还包括：用于净化沼气的沼气净化装置。净化后的沼气既可以用于发电、生产燃料等，还可以用于生产蒸汽，可以用于将本发明的残余物液化。
本发明的垃圾处理系统，还包括蒸汽供给设备和污水处理设备。由所述蒸汽供给设备所供给的蒸汽可以由本发明产生的沼气来生产，节约资源，直接实现沼气的再利用，不损失沼气的热值，所述污水处理设备用于处理经所述厌氧发酵设备发酵后产生的废液，在本系统中，存在方式多样的油质成分通过所述水热处理装置可以充分被液体化或被提取出来存在于液体中，之后经所述油水分离设备以及所述厌氧发酵设备处理，废液中的油质成分含量极少，故再经所述污水处理设备处理，使最终的排放水可以达到达标排放的标准，彻底解决垃圾对环境造成的污染。
本发明还提供了一种垃圾处理方法，包括：预处理工艺和油水分离工艺，其中，所述油水分离工艺是在油水分离设备中进行的，所述预处理工艺是在本发明的预处理设备中进行的，所述预处理工艺包括以下步骤：
垃圾液化：利用向所述水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置中的物料的压力增大至0.37-2MPa，优选0.55-1MPa，将所述垃圾的温度升高至140-212℃，优选155-180℃，液化5min以上，得到液化产物和废蒸汽。
蒸汽回收：在所述蒸汽回收装置中将所述废蒸汽进行回收；不会浪费蒸汽，使其得到充分的利用，并且还可以降低热能的损失及后期除臭处理的负荷。
混合处理：在所述混合装置中将所述液化产物与所述蒸汽回收装置所回收的所述废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，进行油水分离。将回收的废蒸汽与液化产物进行混合并进行温度调整，在节省能源的前提下还可以提高油水分离的效率。
优选地，将所述垃圾过滤出40-70％，优选60％-70％的液体物质，基于垃圾的总质量；过滤后所述残余物的含水量为50％-80％，优选65％-75％，基于所述残余物的总质量；所述残余物为将液体物质分离出后剩余的物质，此时，所述残余物为输送至所述水热处理装置中的物料。垃圾中的盐分几乎全部溶于液体物质中，当盐分含量高至影响系统稳定运行时，还可以将所述液体物质排出一部分，通过调整进入所述混合装置的所述液体物质的量来调整盐分的含量，避免因垃圾中的盐分含量过高而导致的厌氧发酵不稳定。
所述固液分离还包括：在所述固液分离装置中将所述残余物放置于所述残余物存放装置中，将所述液体物质放置于所述液体存放装置中。
所述预处理工艺还包括：利用所述蒸汽回收装置所回收的废蒸汽将所述残余物和所述液体物质加热的步骤。
具体地，将所述蒸汽回收装置所回收的所述废蒸汽喷到所述液体存放装置和所述残余物存放装置中，将所述液体物质预热至40-100℃，优选80-90℃，将所述残余物的温度预热至100℃以下，优选50-90℃，将所述残余物放置于所述水热处理装置中。虽然所述液体物质和所述残余物均可以加热至100℃，但为了不损失热能需保证两者均处于不沸腾的状态。
将所回收的废蒸汽通入所述液体存放装置不仅回收了废蒸汽，并且在所述液体物质与所述液化产物混合时，可以降低所述混合装置调整温度时产生的负荷，同时能将液体物质加热至油水分离适用的温度。回收的废蒸汽转化为热水，体积缩小，不会再释放出废气，系统内部的热能损失极少，降低后期臭气处理的负荷。将残余物加热，可以大幅降低所述水热处理装置在将残余物液化时所需的蒸汽量，即降低了系统使用的热能。
所述混合处理还可以包括：在所述混合装置中将所述液化产物与所述液体物质进行混合，得到第二混合物，将所述第二混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，进行油水分离。将所述液化产物与所述液体物质进行混合并进行温度调整，在节省能源的前提下还可以提高油水分离的效率。
所述油水分离工艺包括：在油水分离设备中将所述第一混合物或所述第二混合物分为富含油质的成分和贫含油质的成分。所述富含油质的成分中油质的含量一般为98-100％，基于所述富含油质的成分的总质量，满足直接利用、纯化并加工为油脂的条件。
本发明的垃圾处理方法，还包括厌氧发酵工艺，所述厌氧发酵工艺是在厌氧发酵设备中进行的，在所述厌氧消化槽中将所述贫含油质的成分进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。沼气可以用于生产蒸汽，所述废液需要经污水处理装置再进行处理。
所述厌氧发酵工艺还包括：在所述厌氧调整槽中调整贫含油质的成分的温度和pH值。所述温度和pH值是依据厌氧发酵能够实现的要求进行调整的，一般是将温度调整为35-38℃，优选36-37℃，pH值调整为6.6-7.8，优选为6.6-7.2。
所述厌氧发酵工艺还包括：在沼气净化装置中将所述沼气净化的步骤。净化后的沼气既可以用于发电、生产燃料等，还可以用于给所述蒸汽供给设备中供给沼气，从而生产蒸汽，用于将本发明的垃圾的液化。
本发明的垃圾处理方法，所述方法还包括：蒸汽供给工艺和污水处理工艺。所述蒸汽供给工艺中的蒸汽可以由本发明产生的沼气来生产，可以节约资源，直接实现沼气的再利用，所述污水处理工艺用于处理经所述厌氧发酵工艺发酵后产生的废液，使最终的排放水可以达到达标排放的标准，彻底解决垃圾对环境造成的污染。
所述蒸汽供给工艺为在锅炉中通入沼气，进行燃烧，生产蒸汽。
本发明提供了垃圾处理系统在处理农田垃圾、餐厨垃圾和含油污泥的应用。
实施例
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
取餐厨垃圾382kg，该垃圾的含水率为84.7％，油质成分的含量为3.9％，盐分的含量为1.5％。将餐厨垃圾置于固液分离装置中，过滤出43.7％的液体物质，基于所述垃圾的总质量；过滤后剩余残余物的含水量为70.2％，基于所述残余物的总质量，将残余物置于水热处理装置中。
将水热处理装置中的残余物的温度升高至160℃，压力为0.52MPa液化30min，得到液化产物I和废蒸汽；用蒸汽回收装置将所述废蒸汽回收。在混合装置中将液化产物I与液体物质进行混合，得到混合物，将混合物的温度调整至40℃。
将混合物经离心分离、格栅分离后，置于油水分离设备中分为富含油质的成分和贫含油质的成分。将所述贫含油质的成分置于厌氧调整槽，将温度调整为37.4℃，pH值调整为7.2，之后的处理液置于厌氧消化槽中进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。所述沼气经沼气净化装置净化后，用于给蒸汽供给设备中供给沼气，从而生产蒸汽，用于垃圾的液化。
实施例2
取餐厨垃圾382kg，该垃圾的含水率为84.7％，油质成分的含量为3.9％，盐分的含量为1.5％。将餐厨垃圾置于固液分离装置中，过滤出43.7％的液体物质，基于所述垃圾的总质量；过滤后剩余残余物的含水量为70.2％，基于所述残余物的总质量，将残余物置于水热处理装置中。
将水热处理装置中的残余物的温度升高至180℃，压力为0.98MPa液化30min，得到液化产物II和废蒸汽；用蒸汽回收装置回收所述废蒸汽。将实施例1中回收的废蒸汽喷入残余物存放装置和液体存放装置中，将所述残余物质预热至53℃，将液体物质预热至40℃。在混合装置中将液化产物II与加热后的液体物质进行混合，得到混合物，将混合物的温度调整至43℃。
将混合物经离心分离、格栅分离后，置于油水分离设备中分为富含油质的成分和贫含油质的成分。将贫含油质的成分置于厌氧调整槽，将温度调整为37.4℃，pH值调整为7.2，之后的处理液置于厌氧消化槽中进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。所述沼气经沼气净化装置净化后，可以用于给蒸汽供给设备中供给沼气，从而生产蒸汽，用于垃圾的液化。
实施例3
取污泥10.3g，该污泥的含水率为91.3％，将所述污泥置于小型水热处理装置(容积为40g，功能与水热处理装置相同)中在温度为160℃，压力为0.52MPa下液化10min，得到液化产物III。
实施例4-8
取污泥10.3g，该污泥的含水率为91.3％，将所述污泥置于小型水热处理装置(容积为40g，功能与水热处理装置相同)中，仅改变液化温度、压力及时间，具体数据如表1所示，其余同实施例3，得到液化产物IV-VIII。
表1
反应条件 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
温度(℃) 160 180 180 200 200
压力(MPa) 0.52 0.98 0.98 1.55 1.55
时间(min) 30 10 30 10 30
液化产物 IV V VI VII VIII
对比例1
取餐厨垃圾382kg，该垃圾的含水率为84.7％，油质成分的含量为3.9％，盐分的含量为1.5％。将餐厨垃圾置于加热罐中，将餐厨垃圾加热至120℃(所述加热罐为夹套式加热罐，为间接加热，只能将餐厨垃圾加热至120℃)，只有一部分餐厨垃圾液化，得到液化产物IX。
对比例2
取餐厨垃圾382kg，该垃圾的含水率为84.7％，油质成分的含量为3.9％，盐分的含量为1.5％。经离心分离、格栅分离后置于油水分离设备中，将餐厨垃圾分为富含油质的成分和贫含油质的成分。将所述贫含油质的成分置于厌氧调整槽，将温度调整为37.4℃，pH值调整为7.2，之后的处理液置于厌氧消化槽中进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。
对比例3
取污泥10.3g，该污泥的含水率为91.3％，将所述污泥置于小型水热处理装置(容积为40g，功能与水热处理装置相同)中在300℃下液化10min，得到液化产物X。
对比例4
取污泥10.3g，该污泥的含水率为91.3％，将所述污泥置于小型水热处理装置(容积为40g，功能与水热处理装置相同)中在300℃下液化30min，得到液化产物XI。
取实施例1、实施例2及对比例1的液化产物I、II及液化产物IX，对其进行能耗分析，其中，餐厨垃圾的日处理量按照每天170吨计，由于实施例1和实施例2在水热处理装置液化处理之前，进行固液分离步骤，因此进行液化处理的残余物每天仅80吨，所述物料即为加热的餐厨垃圾(对比例1)或者经固液分离的残余物(实施例1、实施例2)。
根据加热前餐厨垃圾的焓值(由温度查表可得)与加热后餐厨垃圾的焓值(由温度查表可得)，可计算出实施例1、实施例2及对比例1的加热热量需求如表2所示，整体计算方法如下：
焓差＝加热后物料的焓值-加热前物料的焓值(20℃时物料的焓值)；
加热热量需求＝物料加热处理量×物料焓差；
由于实施例1和实施例2中将固液分离后的残余物预热，根据残余物预热后的焓值(由温度查表可得)，可计算出实施例1、实施例2及对比例1的实际热量需求如表2所示，整体计算方法如下：
预热焓差＝预热后物料焓值-加热前物料的焓值(20℃时物料的焓值)；
回收热量＝物料加热处理量×预热焓差；
实际热量需求＝加热热量需求-回收热量。
表2
由表2可以看出，经水热处理装置液化处理后，实施例1和实施例2的餐厨垃圾可以全部液化为液体状态，而对比例1的餐厨垃圾只能够液化一部分。经水热处理装置液化处理后由于预处理工艺采用了固液分离，仅对残余物进行加热，并且水热处理后的废蒸汽可以回收高效地再利用，因此实施例1、2与对比例1的实际热量需求相比较，能耗更低。
取实施例1、实施例2及对比例2的贫含油质的成分中的油质成分进行按照GB16488-1996进行检测，具体数据如表3所示：
表3
原料 实施例1 实施例2 对比例2
n-H(合计) 3.9 <0.5 <0.5 >1.4
n-H(矿物) <1 <0.5 <0.5 <1
n-H(动植物) 3.9 <0.5 <0.5 1.4
经检测，如表3所示，采用实施例1和实施例2的方法处理得到的贫含油质的成分中的油分含量低于对比例2的方法处理得到的贫含油质的成分中的油分含量，从而更有利于后期的厌氧发酵。
取实施例1及对比例2最终的废液，测定实施例1及对比例2的有机质分解率(VS分解率)，所述有机质分解率的检测方法，包括以下步骤：①在实施例1和对比例2最终的废液中取样；②测定样品的总固体含量(TS)及含水率；③将样品投入600℃的电炉处理6小时测定灰分，所述灰分即为废液中有机质的含量；④计算有机质分解率，即为餐厨垃圾中的有机质含量减去废液中的有机质含量与餐厨垃圾中的有机质含量的比值。
由图2可以看出，随着时间的进行，实施例1的有机质分解率均高于对比例2的有机质分解率，尤其是在后期厌氧发酵稳定以后更为明显；说明经水热处理装置液化后，再进行油水分离的贫含油质的成分更容易进行厌氧发酵，且效果更好。
取相同量的实施例3-8和对比例3、4的液化产物及未经水热处理装置处理的污泥，测定其溶解态有机碳量(DOC)及悬浮态有机碳量(POC)。具体测定方法为：使用元素检测仪测定碳元素的量，即为总碳量(TC)；使用孔径为0.45μm过滤器过滤得到滤液，使用有机碳分析仪测定滤液中的溶解态有机碳量(DOC)；并通过总有机碳量(TC)减去溶解态有机碳量(DOC)等于悬浮态有机碳量(POC)。
经测定后，所述实施例3-8所得的液化产物III-VIII和对比例3、4所得到的液化产物X、XI和未经水热处理装置处理的污泥的总有机碳量(TC)、溶解态有机碳量(DOC)及悬浮态有机碳量(POC)的具体数据如表2所示：
表4
厌氧消化过程中，悬浮态有机碳在厌氧消化过程中需要先进行水解，转化为溶解态有机碳后，在进行下一步微生物转化。在高固体浓度尤其是高颗粒有机物浓度的物料的厌氧消化过程中，悬浮态有机碳的水解在反应链中，相对的速率较慢，通常是影响厌氧消化整体速率的决速步骤。因此，在总有机碳量(TC)损失较少的情况下，溶解态有机碳量(DOC)/悬浮态有机碳量(POC)的比率高，可以大幅度提升厌氧消化系统的稳定性及效率。
由表2可以看出，在水热处理装置液化10min时取样，在160℃和180℃时，总有机碳量(TC)均没有改变，但是溶解态有机碳量(DOC)相比未液化的餐厨垃圾均相应增加；当温度为200℃时，溶解态有机碳量(DOC)相比160℃及180℃有所增加，但总有机碳量(TC)有所损失；当温度为300℃时，因一部分碳被气化，即生成CO2，从而导致碳损失量增大，即总有机碳量(TC)减少。
由表2可以看出，在水热处理装置中液化30min时取样，在160℃和180℃时，总有机碳量(TC)均有稍许改变，无机物有所增加，但是溶解态有机碳量(DOC)相比液化10min取样时的结果均有相应增加；当温度为200℃时，溶解态有机碳量(DOC)相比液化10min取样时的结果均也有相应增加，但总有机碳量(TC)损失较多；当温度为300℃时，因更多碳被气化，从而导致碳损失量增大，即总有机碳量(TC)减少。

Claims (18)

1.一种垃圾处理系统，其特征在于，包括预处理设备和油水分离设备，其中，所述预处理设备包括：
水热处理装置，其利用向该水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置中的物料液化，得到液化产物和废蒸汽；
蒸汽回收装置，用于回收所述废蒸汽；
混合装置，用于将所述液化产物与所述蒸汽回收装置所回收的所述废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至所述油水分离设备。
2.根据权利要求1所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述预处理设备还包括：
固液分离装置，用于在所述垃圾的水分含量为80％以上时，在进入所述水热处理装置之前，将所述垃圾分为液体物质与作为物料的残余物。
3.根据权利要求2所述的垃圾处理系统，其特征在于，
所述混合装置，还用于将所述液化产物与所述液体物质进行混合，得到第二混合物，将所述第二混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，输送至所述油水分离设备。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述油水分离设备，用于将所述第一混合物或所述第二混合物分为富含油质的成分和贫含油质的成分。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述预处理设备还包括：残余物存放装置和/或液体存放装置。
6.根据权利要求5所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述蒸汽回收装置与所述残余物存放装置和/或液体存放装置相连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述系统还包括厌氧发酵设备，所述厌氧发酵设备包括：
厌氧消化槽，用于将所述贫含油质的成分进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。
8.根据权利要求7所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述厌氧发酵设备还包括：
厌氧调整槽，用于调整所述贫含油质的成分的温度和pH值；
和/或沼气净化装置，用于净化所述沼气。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的垃圾处理系统，其特征在于，所述系统还包括：蒸汽供给设备、污水处理设备中的一种或两种。
10.一种应用根据权利要求1-9中任一项所述垃圾处理系统的垃圾处理方法，其特征在于，包括预处理工艺和油水分离工艺，其中，所述预处理工艺包括以下步骤：
垃圾液化：利用向所述水热处理装置中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置中的物料液化，得到液化产物和废蒸汽；
蒸汽回收：在所述蒸汽回收装置中将所述废蒸汽进行回收；
混合处理：在所述混合装置中将所述液化产物与所回收的所述废蒸汽进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，进行油水分离。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预处理工艺还包括，
固液分离：在进入所述水热处理装置之前，在所述固液分离装置中将垃圾分为液体物质与作为物料的残余物。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述混合处理还包括：在所述混合装置中将所述液化产物与所述液体物质进行混合，得到第二混合物，将所述第二混合物的温度调整至40-100℃，优选为80-90℃后，进行油水分离。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述预处理工艺还包括：用所述蒸汽回收装置所回收的所述废蒸汽将所述残余物和所述液体物质进行预热。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述固液分离还包括：将所述残余物放置于所述残余物存放装置中，将所述液体物质放置于所述液体存放装置中。
15.根据权利要求10-14任一项所述的方法，其特征在于，所述油水分离包括：在所述油水分离设备中将所述第一混合物或所述第二混合物分为富含油质的成分和贫含油质的成分。
16.根据权利要求10-15任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括厌氧发酵工艺，该厌氧发酵工艺包括：在所述厌氧消化槽中将贫含油质的成分进行厌氧发酵，产生沼气，排出废液。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述厌氧发酵工艺还包括：在所述厌氧调整槽中调整所述贫含油质的成分的温度和pH值。
18.一种根据权利要求1-9中任一项所述的垃圾处理系统在处理农田垃圾、餐厨垃圾和含油污泥方面的应用。
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