CN105834194A - 废弃物处理系统、处理方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废弃物处理系统、处理方法及应用，系统包括：水热处理设备，其包含水热处理装置，利用向水热处理装置中通入的蒸汽，将物料液化，得到液化产物；第一固液分离机构，用于将液化产物分为第一液体物质和第一残余物质；曝气处理设备，用于对第一液体物质进行曝气，除去第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质；厌氧消化设备，其包含有消化处理装置，利用向消化处理装置中输送的接种污泥，将第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。本发明采用水热处理从而降低热能的损失。然后采用曝气处理设备去除第一液体物质的重金属及其它有害物质。再进行厌氧消化处理，使得厌氧消化处理更易进行。

Description

废弃物处理系统、处理方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种废弃物处理系统、处理方法及其应用，属于废弃物处理领域。

背景技术

目前，废弃物的数量巨大，全世界每年产生超过10亿吨的废弃物，城市生活废弃物中有机物含量超过50％，这些废弃物露天堆放、围困城市、影响景观、污染环境、威胁健康，并成为城市发展中的棘手问题。

目前广泛应用的废弃物的处理方法是填埋或者焚烧。但是，焚烧会释放二恶英、呋喃等有毒气体和有害的炉渣及灰尘等；填埋是为了防止污染，事后发现再收集填埋气，资源利用率仅40-70％，且不能根除污染，填埋残余物质一旦暴露出来，其扩散和污染的速度远远大于不填埋，某种程度上说是一种污染的转移甚至加剧。

对于食物残渣、木屑、生活垃圾、剩菜饭等经常采用亚临界状态的水蒸汽进行水热处理。专利申请文件CN201510615758.0提供了一种垃圾处理系统、方法及其应用，其具体公开了水热处理设备、油水分离设备以及厌氧消化设备等。该垃圾处理系统和方法是从降低热能的损失及后期除臭处理的负荷以及提高油水分离效率的角度进行考虑并分析的，其并没有对后期厌氧发酵的过程进行改进，因此不能解决现有技术中厌氧消化的效率低下的问题。

还有，常规的厌氧消化处理工艺为厌氧消化产生的消化气体经过去除硫化氢等物质后再进行有效利用(锅炉燃料、发电等)，并且处理后的消化液中含有重金属，难以再进行处理。

发明内容

发明要解决的问题

本发明提供了一种废弃物处理系统、处理方法及其应用，采用水热处理设备进行水热处理以降低热能的损失，然后采用曝气处理设备将经水热处理后的第一液体物质的重金属及其它有害物质去除；再进行厌氧消化处理，使得厌氧消化处理更易进行。

用于解决问题的方案

本发明提供一种废弃物处理系统，包括：

水热处理设备，其包含水热处理装置，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的物料液化，得到液化产物；

第一固液分离机构，用于将所述液化产物分为第一液体物质和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至厌氧消化设备；

曝气处理设备，用于对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质；

所述厌氧消化设备，其包含有消化处理装置，利用向该消化处理装置中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述曝气处理设备包括：

曝气处理装置，利用向该曝气处理装置中输送所述厌氧消化气体和/或硫化氢气体，对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到所述第二液体物质。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述曝气处理设备包括：

气体曝气机构，其包含有检测感应器，用于检测曝气处理装置中所述硫化氢的气体量和/或所述厌氧消化气体中含有的硫化氢的含量；

硫化氢气体储备罐，用于当所述曝气处理装置中的厌氧消化气体不足时，向所述曝气处理装置中输送硫化氢气体。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述水热处理设备，还包括：

水蒸汽供给装置，用于将输送至该水蒸汽供给装置的水蒸汽加热加压，并将加热加压的水蒸汽通入所述水热处理装置中。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述厌氧消化设备，还包括：

气体压送装置，用于对所述消化处理装置中的消化处理气体进行吸收，并输送至所述曝气处理设备中。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述曝气处理设备之后连接有第二固液分离机构，用于将曝气处理后得到的混合液进行固液分离，得到第二液体物质和第二残余物质。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述厌氧消化设备之后连接有第三固液分离机构，用于将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

根据本发明的废弃物处理系统，其中，所述第三固液分离机构，其利用向所述第三固液分离机构中输送的第一残余物质，将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

本发明还提供一种应用根据本发明的废弃物处理系统的废弃物处理方法，包括以下步骤：

水热处理：利用向所述水热处理设备中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理设备的物料液化，得到液化产物；

固液分离：在所述第一固液分离机构中，将所述液化产物分为第一液体物质和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至厌氧消化设备；

曝气处理：在所述曝气处理设备中对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质；

厌氧消化：利用向所述厌氧消化设备中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。

根据本发明的方法，其中，所述曝气处理包括：利用向所述曝气处理设备中输送所述厌氧消化气体，除去所述第一液体物质中的重金属，得到所述第二液体物质。

根据本发明的方法，其中，所述曝气处理还包括：利用检测感应器，检测曝气处理装置中所述硫化氢的气体量和/或所述厌氧消化气体中含有的硫化氢的含量；

根据本发明的方法，其中，所述曝气处理还包括：当所述曝气处理设备中的厌氧消化气体不足时，向所述曝气处理设备中输送硫化氢气体。

根据本发明的方法，其中，所述厌氧消化还包括：采用气体压送装置对所述厌氧消化设备中的消化处理气体进行吸引，并输送至所述曝气处理设备中。

根据本发明的方法，其中，在第三固液分离机构中输送作为脱水助剂的所述第一残余物质，将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

本发明还提供一种根据本发明的废弃物处理系统在处理农田垃圾、餐厨垃圾、市政污泥中的应用。

发明的效果

本发明的废弃物处理系统、处理方法及其应用，不仅可以降低热能的损失，而且经水热处理和第一固液分离机构分离后得到的第一残余物质，可以在第三固液分离机构中作为脱水助剂，不仅节省原料，而且使得废弃物得到充分治理；另外，在厌氧消化过程中产生的沼气，可以用于发电、生产燃料等，还可以生产蒸汽，用于废弃物的水热处理。

附图说明

图1为本发明废弃物处理系统的整体结构图；

图2为本发明废弃物处理系统的水热处理设备的具体结构图；

图3为本发明废弃物处理系统的曝气处理设备的具体结构图；

图4为本发明废弃物处理系统的曝气处理设备的控制装置的具体结构图；

图5为本发明废弃物处理系统的消化处理设备的具体结构图；

图6为本发明废弃物处理系统的消化处理设备的控制装置的具体结构图；

图7为本发明实施例1的废弃物处理方法的消化处理过程的示意图；

图8为本发明实施例1在第5天和第10天的有机质分解率(VS分解率)比较示意图。

附图标记说明：

废弃物处理系统：1000；水热处理设备：1100；第一固液分离机构1150；

曝气处理设备：1200；厌氧消化设备：1300；水热处理装置：100；

消化处理装置：400；水热处理控制装置：200；水蒸汽供给装置：140；

水热处理槽：110；废弃物投入机构：120；废弃物排出机构：130；

废弃物投入口：111；废弃物排出口：112；第一搅拌棒：113；

电机：114；投入通道：121；投入漏斗：128；第一阀门：122；

第二阀门：123；阀门间通道：124；第一阀门驱动器：125；

第二阀门驱动器：126；压力调节阀：127；排出通道：131；

第一排出阀门：132；排出阀门驱动器：133；第一温度感应器：161；

第二温度感应器：162；第三温度感应器：163；第二排出阀门：144；

蒸汽供给管路：143；水蒸汽供给源：141；升温升压机器群：142；

第一固液分离装置：260；第一残余物质排出管：264；

第三固液分离机构：1350；曝气处理容器：302；动力泵：268；

气体曝气机构：304；硫化氢气体储备罐：306；曝气控制装置：330；

加热器：380；曝气管：308；曝气搅拌器：310；第一移送管：266；

气体管路：307；检测感应器：305；气体放出管：422；消化槽：402；

气体导入管：382；第一气体吸引风扇：384；第四阀门：364；

第二固液分离装置：360；固体/液体导入管：362；第一控制阀门：372；

消化搅拌器：404；第二移送管：366；气体压送器：420；

第二气体吸引风扇：424；消化控制装置：430；第三固液分离装置：410；

第五阀门：413；第二控制阀门：415；第三残余物质排出管：414；

第三液体物质排出管：416；第六阀门：417。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图1为本发明废弃物处理系统的整体结构图。如图1所示，所述废弃物处理系统1000包括水热处理设备1100、第一固液分离机构1150、曝气处理设备1200以及厌氧消化设备1300。在各设备之间通过液状成分或者气体成分进行传输，从而对废弃物进行处理。

将所述废弃物投入到水热处理设备1100，所述水热处理设备1100包括水热处理装置100，其利用向该水热处理装置100中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理装置100的物料液化，得到液化产物。所述第一固液分离机构1150，用于将所述液化产物分为第一液体物质和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至所述曝气处理设备1200；经过水热处理设备1100和第一固液分离机构1150处理后的第一液体物质，被输送至曝气处理设备1200中。

所述曝气处理设备1200，用于对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，从而得到第二液体物质，并将该第二液体物质输送至所述厌氧消化设备1300。所述厌氧消化设备1300，其包含消化处理装置400，利用向该消化处理装置400中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。

图2为本发明废弃物处理系统的水热处理设备的具体结构图；如图2所示，所述水热处理设备1100，其包含水热处理装置100、水热处理控制装置200和水蒸汽供给装置140。所述水热处理装置100是利用水蒸汽的水分和热对废弃物进行水热处理的装置。

所述水热处理装置100，其包括：水热处理槽110、废弃物投入机构120以及废弃物排出机构130。所述水热处理槽110用于对市政污泥、食物残渣、农田垃圾等废弃物进行水热处理的中空处理罐，具有耐压和耐高温等性能，其可以由纯钢或者不锈钢制成的。在所述水热处理槽110的顶部，设置有废弃物投入口111，其与所述废弃物投入机构120连接。在所述水热处理槽110的底部，设置有废弃物排出口112，其与所述废弃物排出机构130连接。所述水热处理槽110的内部设有可以自由回转的多个第一搅拌棒113。另外，如图2所示，在水热处理槽110的右侧，设有水密式、气密式的开关门，该开关门可以在中空处理罐维修保养时使用。

在一种可能的实施方式中，所述第一搅拌棒113与所述水热处理槽110外部设置的电机114的回转轴通过导线连接，随着电机114的回转，所述水热处理槽110内部的第一搅拌棒113也相应回转，从而对投入水热处理槽110内部的废弃物进行搅拌。在水热处理槽110的内部，因充满了高温高压的水蒸汽，伴随着第一搅拌棒113的回转，从而使废弃物和水蒸汽进行充分接触，可以充分受热。

在一种可能的实施方式中，所述废弃物投入机构120，其包括投入通道121和投入漏斗128；其中，所述投入通道121的一端与所述水热处理槽110的废弃物投入口111连接。在所述投入通道121的另一端设有第一阀门122和第二阀门123，所述第一阀门122与所述第二阀门123之间通过阀门间通道124连接。在所述第一阀门122上安装有第一阀门驱动器125，在所述第二阀门123上安装有第二阀门驱动器126。所述第一阀门驱动器125和所述第二阀门驱动器126受水热处理控制装置200的驱动进行开合。

另外，在废弃物投入所述水热处理装置100时，所述第一阀门122和第二阀门123同时打开，由投入漏斗128输送所述废弃物至废弃物投入口111，从废弃物投入口111投入至所述水热处理装置100内。在水热处理过程中，第一阀门122和第二阀门123通常处于关闭的状态。而且，在阀门间通道124上安装有压力调节阀127，所述压力调节阀127的作用是，使所述水热处理装置100与外界相通，可以对所述水热处理装置100内部的压力进行调整。

在一种可能的实施方式中，所述废弃物排出机构130，其包括排出通道131，其与所述废弃物排出口112连接。所述排出通道131上有第一排出阀门132。所述第一排出阀门132上设置有排出阀门驱动器133，所述排出阀门驱动器133受水热处理控制装置200的控制进行开合。所述废弃物在水热处理完成后，所述第一排出阀门132处于开启状态，在水热处理过程中，所述第一排出阀门132处于闭合状态。从废弃物排出口112排出经水热处理装置100处理后的液化产物，将所述液化产物输送至所述第一固液分离机构1150，在第一固液分离机构1150处进行固液分离。

此外，在所述水热处理槽110内部，如图2所示，还设有检测水热处理槽110内部的温度的第一温度感应器161、第二温度感应器162以及第三温度感应器163。上述温度感应器(161、162、163)把检测到的相应信息，传输至水热处理控制装置200，并通过显示器进行显示。所述第一温度感应器161，其安装于所述水热处理槽110上部的内壁上，用于对水热处理槽110内部上部的温度进行检测。所述第二温度感应器162，其安装于所述水热处理槽110内部中央的内壁上，用于对水热处理槽110内部中央附近的温度，也就是罐内液状成分液面附近的温度进行检测。所述第三温度感应器163，其安装于所述水热处理槽110底部的内壁上，对罐内液状成分的温度(液体的温度)进行检测。

在一种可能的实施方式中，所述水热处理控制装置200，其包括中央处理器CPU、只读存储器ROM以及读写存储器RAM，可以用于对所述水热处理装置100进行控制。所述水热处理控制装置200从上述温度感应器(161、162、163)中处获得检测信号，并利用上述检测信号，进行相应的参数设定，对所述废弃物投入机构120的第一阀门122的第一阀门驱动器125和第二阀门123的第二阀门驱动器126进行开合控制；对所述废弃物排出机构130的第一排出阀门132的排出阀门驱动器133进行开合控制；对所述水蒸汽供给装置140的升温升压机器群142及第二排出阀门144的驱动进行控制。并且，所述水热处理控制装置200还对电机114进行控制，作为所述废弃物在亚临界环境下进行水热处理的动力源。

另外，在水热处理完成后，所述水热处理槽110内部的水蒸汽由处理物排出机构排出系统外部，对于水热处理完成后，所述水蒸气的处理与本发明的主要目的没有直接关系，因此其图示以及说明在此进行省略。

所述水蒸汽供给装置140，用于将输送至该水蒸汽供给装置140的水蒸汽加热加压，并将加热加压的水蒸汽通入所述水热处理装置100中。所述水蒸汽供给装置140包括：水蒸汽供给源141，其与所述水热处理槽110通过蒸汽供给管路143连接。所述蒸汽供给管路143上设置有第二排出阀门144。所述水蒸汽供给源141，其包括：升温升压机器群142，所述升温升压机器群142可以为温度调控器和/或压力调控器，从而控制温度和压力的升高和降低，其用于对所述水热处理槽110内进行水热处理的水蒸汽(例如：温度200℃左右，压力2MPa左右)进行加热加压，以达到合适温度和压力。

所述升温升压机器群142，其包括热水器、蒸汽过热加热器和压缩机。所述升温升压机器群142由水热处理控制装置200进行控制驱动。所述水蒸汽经升温升压机器群142加热加压后达到合适温度和压力后，所述水蒸汽供给源141将高温高压的水蒸汽通过蒸汽供给管路143，在水热处理过程中持续不断的供给至所述水热处理槽110的内部。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述蒸汽供给管路143虽然为单一管路，但在实际应用中，为了使水热处理槽110内部的各个位置的水蒸汽均一化，所述蒸汽供给管路143设有多个分支配管，高温高压的水蒸汽可以从各分支配管的端部喷入水热处理槽110的内部。

举例而言，可以在多个分支配管的端部分别设置有喷出孔，从所述喷出口中同时喷出高温高压的水蒸汽，使所述高温高压的水蒸汽快速并完全充满水热处理槽110内部，从而使处于亚临界状态的水蒸汽在所述水热处理装置100中形成亚临界环境，对所述废弃物进行水热处理。所述亚临界状态是指物质相对于临界状态和超临界状态的一种形态。当溶剂物质的温度高于其沸点时，以气态存在，此时对其施以一定的压力压缩使其液化，此状态即称为物质的亚临界状态。

举例而言，本发明的水热处理设备1100可以对经过净化处理设备处理过的市政污泥废弃物进行水热处理。所述市政污泥，可以是经过净化处理设备中的最初沉淀池的污泥和与最终沉淀池的污泥混合后的重力浓缩混合污泥，可以是经过带滤式污泥脱水机脱水后产生的脱水泥饼(污泥含量22质量％)。对于上述污泥含量为22质量％的脱水泥饼，在160℃的条件下，进行水热处理45分钟，然后在180℃的条件下，进行二次水热处理15分钟。

将上述市政污泥经水热处理设备1100处理后，得到的液化产物输送至所述第一固液分离机构1150，其包括第一固液分离装置260。所述第一固液分离装置260与所述水热处理槽110底部的排出通道131连接，经由所述第一排出阀门132的开合控制，将所述液化产物输送至所述第一固液分离装置260中，进行固液分离处理。此时，所述第一排出阀门132为开启状态，是由水热处理控制装置200在水热处理结束后(例如：处理上述脱水泥饼时的水热处理和二次水热处理)，在适当时机将所述第一排出阀门132打开。

所述第一固液分离装置260，将从所述液化产物分离出的第一残余物质通过第一残余物质排出管264排出，并将所述第一残余物质输送至第三固液分离机构1350(如图1所示)。所述第一固液分离装置260将分离出的第一液体物质通过第一移送管266输送至曝气处理设备1200的曝气处理装置300内(具体可以为曝气处理容器302)，具体可以通过曝气处理装置300控制的动力泵268进行输送。

图3为本发明废弃物处理系统的曝气处理设备的具体结构图；图4为本发明废弃物处理系统的曝气处理设备的控制装置的具体结构图；如图3所示，所述曝气处理设备1200，其包括曝气处理装置300、气体曝气机构304、硫化氢气体储备罐306、曝气控制装置330和加热器380。

所述曝气处理装置300，利用向该曝气处理装置300中输送所述厌氧消化气体和/或硫化氢气体，对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到所述第二液体物质。所述曝气处理装置300包括中空密封的曝气处理容器302、曝气管308以及曝气搅拌器310。所述曝气处理装置300与所述第一固液分离装置260通过第一移送管266连接。废弃物经水热处理设备1100进行水热处理，再经第一固液分离机构1150进行固液分离后，得到的第一液体物质经第一移送管266输送至所述曝气处理装置300中。

在一种可能的实施方式中，当第一批待处理的废弃物经水热处理装置100处理后，得到的第一液体物质，将所述第一液体物质输送至曝气处理容器302后，从硫化氢气体储备罐306内，把储备的硫化氢气体，通过气体管路307输送至所述气体曝气机构304中，再经曝气管308导入曝气处理容器302的底部，所导入的硫化氢气体的通入量根据输送至所述曝气处理容器302的所述第一液体物质的总量来确定，并且，由于第一液体物质的成分因废弃物的变化而变化，因此，当处理1m³的第一液体物质时，所需的硫化氢气体约为10L-100L。

所述气体曝气机构304，其包含有检测感应器305，用于检测气体放出管422转送至曝气处理装置300的所述硫化氢的气体量和/或所述厌氧消化气体Sg中含有的硫化氢的含量(即：硫化氢浓度)。所述硫化氢气体储备罐306，其用于当所述曝气处理装置300中的厌氧消化气体不足时，向所述曝气处理装置300中输送硫化氢气体。

在一种可能的实施方式中，所述气体曝气机构304通过气体放出管422(如图5所示)与消化处理装置400中的消化槽402(如图5所示)连接。经消化处理后的所得到的气体(以下用消化处理气体Sg表示)利用所述气体放出管422输送至所述气体曝气机构304中，经所述曝气管308导入到曝气处理容器302的底部，使在曝气处理容器302中滞留的第一液体物质和消化处理气体Sg接触，进行曝气。该消化处理气体Sg的通入量、通入时间与第一液体物质的量相适应。

当所述消化处理气体Sg中含有的硫化氢气体量比所需的气体量少，或者消化处理气体Sg的气体量比所需的气体量少时，在所述曝气控制装置330的控制下，从硫化氢气体储备罐306内，把储备的硫化氢气体，通过气体管路307输送至所述气体曝气机构304中，经曝气管308导入所述曝气处理容器302内。从硫化氢气体储备罐306导入的硫化氢气体的通入量及通入时间，根据所述消化处理气体Sg的气体量以及第一液体物质的总量来确定。

在一种可能的实施方式中，所述加热器380，其通过气体导入管382与曝气处理容器302的上部进行连通，并经第一气体吸引风扇384的吸引回转，对所述曝气处理容器302的液面上部的气体进行吸收。其中，曝气处理容器302液面上部的气体，是在曝气处理的过程中，上浮至曝气处理容器302液面上部的消化处理气体Sg，并将上述消化处理气体Sg输送至所述加热器380中。

由于所述消化处理气体Sg中含有甲烷等可燃性气体，可以在所述加热器380中燃烧，将燃烧过程中所产生的燃烧热(例如：水蒸汽)，输送至水热处理装置100的水蒸汽供给源141中，用于水热处理。对于第一气体吸引风扇384运转的控制，可以由曝气控制装置330进行控制，当曝气处理容器302内开始进行曝气处理时，第一气体吸引风扇384开始运转。另外，如果所述加热器380靠近水蒸汽供给源141设置，则燃烧热的传送效率会提高，因此，所述加热器380也可以作为水蒸汽供给源141的附属器件。

在一种可能的实施方式中，如图4所示，所述曝气控制装置330，其包括中央处理器CPU、只读存储器ROM以及读写存储器RAM，用于对曝气处理装置300、第二固液分离装置360及加热器380进行控制。此外，曝气控制装置330，接收各种开关(图中未示出)及检测感应器305的信号输入，并且对气体曝气机构304的曝气、硫化氢气体的补充、各管路阀门的开合、第一液体物质的输送、曝气搅拌器310的驱动等进行控制。而且，曝气控制装置330，还用于控制曝气处理的持续时间以及第二固液分离装置360的第四阀门364的开合，从而将曝气后得到的混合物从曝气处理容器302排出(移送)到第二固液分离机构1250中(参照图1)。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述第二固液分离机构1250，用于将曝气处理后得到的混合液进行固液分离，得到第二液体物质和第二残余物质。其包括第二固液分离装置360，所述第二固液分离装置360通过固体/液体导入管362与所述曝气处理容器302的底部相连，当曝气处理完成后，开启第四阀门364，将曝气后得到的混合物输送至所述第二固液分离装置360，并采用凝集法和/或者过滤器等对曝气处理产物进行固液分离处理，得到第二液体物质和第二残余物质。对于所述第四阀门364的开合控制，可以根据曝气处理容器302中的曝气处理的情况而定。

另外，所述第二固液分离装置360，将曝气处理产物经过固液分离后得到的第二残余物质，通过开合第一控制阀门372，从第二残余物质排出管370排出；所述第二固液分离装置360还将经固液分离后得到的第二液体物质，通过第二移送管366输送至消化处理装置400(具体为消化槽402)中。

举例而言，如图3所示，将所述第一液体物质输送至所述曝气处理容器302中，其中所述第一液体物质中含有多种重金属，例如，铁、铅、金、铂、银、铜、铬、镉、水银、锌、锰、钴、镍、钼、钨、锡等，另外还有一些有害非金属杂质，例如砷等也溶解在第一液体物质中。在曝气处理装置300中利用消化处理气体Sg对第一液体物质进行曝气处理后得到曝气处理产物。由于所述消化处理气体Sg中含有硫化氢，通过曝气处理，所述第一液体物质中的重金属和硫化氢反应生成金属硫化物沉淀。可以将所述曝气处理产物置于第二固液分离装置360进行固液分离，排出所述金属硫化物沉淀。对于排出的金属硫化物，可以使用金属分离器进行回收利用。

图5为本发明废弃物处理系统的消化处理设备的具体结构图；图6为本发明废弃物处理系统的消化处理设备的控制装置的具体结构图；如图5所示，所述厌氧消化设备1300，包括：消化处理装置400、消化控制装置430和气体压送装置。

所述消化处理装置400，利用向该消化处理装置400中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。所述消化处理装置400包含有中空密封的消化槽402和消化搅拌器404。所述消化处理装置400，可以维持消化槽402内部的厌氧性，在消化槽内形成如产甲烷厌氧发酵菌的生长环境。

所述消化处理装置400，还用于提供适宜厌氧细菌附着的媒介，从而使厌氧细菌在消化槽402内持续进行厌氧消化处理。所述消化槽402，通过第二移送管366与第二固液分离装置360(请参照图3)连接。所述第二液体物质通过第二移送管366输送至所述消化槽402中，将所述第二液体物质作为厌氧消化处理的处理基质储存在消化槽402内。

同时，通过采用液体密封且可开合的盖体405向消化槽402中投入接种污泥，所述接种污泥为含有微生物的活性污泥，用于对所述第二液体物质进行厌氧消化处理。将所述第二液体物质与接种污泥置于所述消化槽402中进行厌氧消化处理，使第二液体物质中的有机成分进行生物分解，并且将得到的消化处理气体Sg从消化槽402的上方排出。

所述气体压送装置，用于对所述消化处理装置400中的消化处理气体进行吸收，并输送至所述曝气处理设备1200中。所述气体压送装置包含有气体压送器420和第二气体吸引风扇424，所述气体压送器420通过气体放出管422与消化槽402的上部相通，经过第二气体吸引风扇424的吸引运转，对消化槽402液面上部的气体进行吸收。消化槽402液面上部的气体，是第二液体物质中的有机成分进行厌氧消化处理时生物分解产生的，即消化处理气体Sg，其中除了含有甲烷等可燃性气体外，还含有硫化氢。

所述气体压送器420，将含有硫化氢的消化处理气体Sg经气体放出管422输送至曝气处理装置300的气体曝气机构304(如图3所示)中。所述消化控制装置430根据消化槽402内厌氧消化处理进行的状况对第二气体吸引风扇424的运转进行控制。另外，可以使用所述气体压送器420将一部分消化处理气体Sg输送至所述气体曝气机构304中。而另一部分消化处理气体Sg可以经其它管道输送至所述曝气处理装置300的加热器380内。

消化控制装置430，其包括进行理论运算的中央处理器CPU、只读存储器ROM以及读写存储器RAM，对消化处理装置400和第三固液分离装置410以及气体压送器420进行控制。此外，消化控制装置430，接收各种开关(图中未示出)、感应器(所述感应器包含有检测感应器305，以及厌氧消化设备中的其它感应器)的信号输入；消化控制装置430能够对各管路阀门的开合进行控制；并且消化控制装置430还可以对第二气体吸引风扇424、消化搅拌器404以及第三固液分离装置410等的驱动进行控制。

此外，消化控制装置430还用于控制厌氧消化处理的持续时间以及第三固液分离装置410的第五阀门413的开合，从而将厌氧消化处理得到的消化液排出(移送)到第三固液分离机构1350(如图1所示)。

在一种可能的实施方式中，所述第三固液分离机构1350，其利用向所述第三固液分离机构1350中输送的作为脱水助剂的第一残余物质，将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。所述第三固液分离机构1350包括第三固液分离装置410。所述第三固液分离装置410通过导入管412与所述消化槽402的底部连通，当消化处理完成后，开启第五阀门413，将消化处理得到的消化液，并对消化液输送至所述第三固液分离装置410，并采用凝集法和/或者过滤器等对所述消化液进行固液分离处理。

对于所述第五阀门413的开合控制，可以根据消化槽402中的厌氧消化处理的情况而定。另外，还可以将所述第一固液分离机构1150分离出的第一残余物质置于所述第三固液分离装置410中。将所述第一残余物质用作脱水助剂，对所述消化液进行固液分离。

进一步地，所述消化液经第三固液分离装置410分离后得到第三残余物质，通过开启第二控制阀门415，从第三残余物质排出管414排出；所述第三固液分离装置410还将经固液分离得到的第三液体物质，通过第三液体物质排出管416排出。所述第三残余物质和第三液体物质是通过消化控制装置430控制第五阀门413和第六阀门417的开合排出的。由在厌氧消化处理之前进行曝气处理，去除了重金属成分，因此所述第三残余物质和第三液体物质中均基本不含有重金属，所述第三残余物质可以用作肥料施入土地中，所述第三液体物质可以用作液体肥料施入土地中。

本发明还提供一种废弃物处理系统的废弃物处理方法，包括以下步骤：

水热处理：利用向所述水热处理设备中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理设备的物料液化，得到液化产物；

固液分离：在所述第一固液分离机构中，将所述液化产物分为第一液体物质和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至厌氧消化设备；

曝气处理：在所述曝气处理设备中对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质；

厌氧消化：利用向所述厌氧消化设备中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。

根据本发明的方法，其中，所述曝气处理包括：利用向所述曝气处理设备中输送所述厌氧消化气体，除去所述第一液体物质中的重金属，得到所述第二液体物质。

根据本发明所述的方法，其中，所述曝气处理还包括：利用检测感应器，检测曝气处理装置中所述硫化氢的气体量和/或所述厌氧消化气体中含有的硫化氢的含量；

根据本发明的方法，其中，所述曝气处理还包括：当所述曝气处理设备中的厌氧消化气体不足时，向所述曝气处理设备中输送硫化氢气体。

根据本发明的方法，其中，所述厌氧消化还包括：采用气体压送装置对所述厌氧消化设备中的消化处理气体进行吸引，并输送至所述曝气处理设备中。

根据本发明的方法，其中，在第三固液分离机构中输送作为脱水助剂的所述第一残余物质，将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

本发明还提供一种本发明的废弃物处理系统，或者本发明的废弃物处理方法在处理农田垃圾、餐厨垃圾、市政污泥中的应用。

实施例

利用向所述水热处理设备中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理设备的市政污泥液化，得到液化产物；在所述第一固液分离机构中，将所述液化产物分为第一液体物质(即：试料K2)和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至厌氧消化设备；利用向所述曝气处理设备中输送所述厌氧消化气体，对其中一部分第一液体物质进行曝气，通过第二固液分离机构除去所述第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质(即：试料K1)。

图7为本发明的废弃物处理方法的消化处理过程的示意图。如图7所示，其中的实验装置E是一种小型消化处理装置400，其包含有多个中空密封的溶剂瓶Ev，在其中一个溶剂瓶Ev内，放入接种污泥和经曝气处理的第二液体物质(即：试料K1)，在其它的溶剂瓶Ev内，放入上述接种污泥和经水热处理装置处理，未经曝气处理的第一液体物质(试料K2)。然后，将上述溶剂瓶Ev放入恒温槽内，温度保持在38℃，进行5天及10天的消化处理。

具体地，所述接种污泥的有机质含量(VS量)为试料K1或者试料K2的0.4倍。并在溶剂瓶Ev中加水定容至500mL。之后把溶剂瓶Ev接上气体收集袋，对第5天和第10天在收集袋内收集的气体进行分析，厌氧细菌在进行厌氧消化处理时，所有的收集袋均产生有生物气体，即消化处理气体Sg。经确认，消化处理气体Sg中含有甲烷气体在55％-70％之间。

对上述各溶剂瓶Ev中厌氧消化处理第5天和第10天的有机质分解率(VS分解率)进行测定，结果如图8所示。

其中，所述有机质分解率的检测方法，包括以下步骤：将未进行厌氧消化处理的试料取样(试料K1、试料K2)，测定样品的总固体含量(TS)及含水率，将样品投入600℃的电炉处理6小时测定灰分，用测得的总固体含量(TS)减去灰分得到有机质的含量(VS₁)；将进行了厌氧消化处理的试料取样(即将试料K1、试料K2分别进行厌氧消化处理后的试料)，用同样的方法测定有机质的含量(VS₂)；计算有机质分解率，即为(VS₁-VS₂)/VS₁*100％”。

经检测，试料K1中的有机质含量为22.535g/L，试料K2中的有机质含量为23.050g/L，将第二液体物质(即：试料K1)进行厌氧消化处理5天后的有机质含量为18.400g/L，将第一液体物质(即：试料K2)进行厌氧消化处理5天后的有机质含量为20.814g/L，并计算得到试料K1进行厌氧消化处理后的有机质分解率18.35％和试料K2进行厌氧消化处理后的有机质分解率9.70％。

由上述数据及图8可知，将接种污泥与第二液体物质(试料K1)混合后的溶剂瓶Ev中的混合物，在第5天的有机质分解率(VS分解率)明显高于将接种污泥与第一液体物质(试料K2)混合后的溶剂瓶Ev中的混合物。可见，经曝气处理后，厌氧发酵也更容易进行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种废弃物处理系统，其特征在于，包括：

水热处理设备，其包含水热处理装置，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的物料液化，得到液化产物；

第一固液分离机构，用于将所述液化产物分为第一液体物质和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至厌氧消化设备；

曝气处理设备，用于对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质；

所述厌氧消化设备，其包含有消化处理装置，利用向该消化处理装置中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。

2.根据权利要求1所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述曝气处理设备包括：

曝气处理装置，利用向该曝气处理装置中输送所述厌氧消化气体和/或硫化氢气体，对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到所述第二液体物质。

3.根据权利要求2所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述曝气处理设备还包括：

气体曝气机构，其包含有检测感应器，用于检测曝气处理装置中所述硫化氢的气体量和/或所述厌氧消化气体中含有的硫化氢的含量；

硫化氢气体储备罐，用于当所述曝气处理装置中的厌氧消化气体不足时，向所述曝气处理装置中输送硫化氢气体。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述水热处理设备，还包括：

水蒸汽供给装置，用于将输送至该水蒸汽供给装置的水蒸汽加热加压，并将加热加压的水蒸汽通入所述水热处理装置中。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述厌氧消化设备还包括：

气体压送装置，用于对所述消化处理装置中的消化处理气体进行吸收，并输送至所述曝气处理设备中。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述曝气处理设备之后连接有第二固液分离机构，用于将曝气处理后得到的混合液进行固液分离，得到第二液体物质和第二残余物质。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述厌氧消化设备之后连接有第三固液分离机构，用于将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

8.根据权利要求7所述的废弃物处理系统，其特征在于，所述第三固液分离机构，其利用向所述第三固液分离机构中输送的第一残余物质，将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

9.一种应用根据权利要求1-8中任一项所述废弃物处理系统的废弃物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

水热处理：利用向所述水热处理设备中通入的蒸汽，将输送至所述水热处理设备的物料液化，得到液化产物；

固液分离：在所述第一固液分离机构中，将所述液化产物分为第一液体物质和第一残余物质，并将所述第一液体物质输送至厌氧消化设备；

曝气处理：在所述曝气处理设备中对所述第一液体物质进行曝气，除去所述第一液体物质中的重金属，得到第二液体物质；

厌氧消化：利用向所述厌氧消化设备中输送的接种污泥，将所述第二液体物质进行厌氧消化处理，得到厌氧消化气体，排出消化液。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述曝气处理包括：利用向所述曝气处理设备中输送所述厌氧消化气 体，除去所述第一液体物质中的重金属，得到所述第二液体物质。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

所述曝气处理还包括：利用检测感应器，检测曝气处理装置中所述硫化氢的气体量和/或所述厌氧消化气体中含有的硫化氢的含量。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，

所述曝气处理还包括：当所述曝气处理设备中的厌氧消化气体不足时，向所述曝气处理设备中输送硫化氢气体。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其特征在于，

所述厌氧消化还包括：采用气体压送装置对所述厌氧消化设备中的消化处理气体进行吸引，并输送至所述曝气处理设备中。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的方法，其特征在于，在第三固液分离机构中输送作为脱水助剂的所述第一残余物质，将所述消化液进行固液分离，得到第三液体物质和第三残余物质。

15.一种根据权利要求1-8中任一项所述的废弃物处理系统在处理农田垃圾、餐厨垃圾、市政污泥中的应用。