CN106431517A - 一种好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，属于废物资源化技术领域。该装置包括进料系统、好氧堆肥系统、厌氧发酵系统和除臭系统；进料系统和除臭系统位于好氧堆肥系统上部；好氧堆肥系统位于厌氧发酵系统的内部。餐厨垃圾经破碎与复合堆肥菌剂混合后进入好氧堆肥反应器。发酵后的餐厨垃圾进入厌氧发酵反应器进行产甲烷发酵。厌氧发酵所产沼气作为燃气能源，所产沼渣作为有机肥，沼液进入污水管网集中处理。本装置可有效利用好氧堆肥阶段的产热为厌氧发酵过程提供热量，提高厌氧发酵速率；本装置具有结构简单、产沼气效率高、产量大、处理周期短、可减少污染物排放以及可回收生物质能源等优点。
Description
技术领域
本发明涉及废物资源化技术领域，特别是指一种好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置。
背景技术
随着城市人口增加和人民生活水平的不断提高，餐厨垃圾产量也在逐年增长，由此带来的环境污染问题日益严重。统计显示，我国餐厨垃圾占城市生活垃圾比重为37％-62％，大中城市餐厨垃圾产生量惊人。以北京为例，2014年，北京餐厨垃圾产生量达到每日2600多吨，较2008年日产生量1200吨增长了1倍，7年复合增长率达到了14％，餐厨垃圾处理压力极大。
餐厨垃圾具有高油脂(5％-20％)、高盐分(湿基：0.8％-1.5％)、高水分(70％-90％)、高有机含量(干基：90％以上)以及易腐发臭、易酸化、易生物降解等特点，兼具废物和资源的双重性。目前，由于餐厨垃圾分类收运体系尚未完善，城市居民家庭所产餐厨垃圾或直接抛弃、或经破碎后排入市政污水管网。该处置手段将引起垃圾填埋场气体和渗滤液产生量以及城市污水厂处理负荷的增加，使得用于二次污染的防治费用显著增加。此外，餐厨垃圾高盐分的特点限制了其作为堆肥产品长期施用于土壤。
餐厨垃圾中营养丰富，所含的微量元素等也比较适合微生物的生长需求，故适合于生物处理。而厌氧产甲烷技术对发酵物料的适应范围广(可降解复杂的底物成分)、目标产物(沼气)易分离、易于工程应用的特点，是目前最具潜力的有机废物资源化技术。
因此，本发明提供一种将好氧堆肥与厌氧发酵有机结合的餐厨垃圾处理新工艺，实现餐厨垃圾的高效处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，可以在减轻环境污染负荷的同时，回收生物质能源。
该装置包括进料系统、好氧堆肥系统、厌氧发酵系统和除臭系统，进料系统和除臭系统位于好氧堆肥系统上部；好氧堆肥系统位于厌氧发酵系统的内部；
其中，进料系统包括餐厨破碎装置、进料口开关和进料口扇形盖，进料口开关控制餐厨破碎装置进入好氧堆肥系统的堆肥餐厨量，进料口设置进料口扇形盖；好氧堆肥系统由承载内桶和好氧堆肥反应器组成，承载内桶通过中心转轴和止推轴承与好氧堆肥反应器连接，好氧堆肥反应器在水平方向上被均分为六个好氧堆沤槽，好氧堆沤槽中盛有堆肥餐厨，六个好氧堆沤槽分别为一号堆沤槽、二号堆沤槽、三号堆沤槽、四号堆沤槽、五号堆沤槽和六号堆沤槽；好氧堆沤槽由手轮带动旋转，并通过曝气管进行通气，曝气管进气口由曝气管固定盘固定在顶盖上方，曝气管出气口设在承载内桶底部；承载内桶进料口同侧底部开有承载内桶扇形落料口；
厌氧发酵系统中厌氧发酵反应器内有发酵餐厨并接种经驯化的厌氧消化污泥；当承载内桶旋转，扇形落料口落料后，搅拌器对发酵餐厨进行搅拌；厌氧发酵反应器所产沼气经沼气排放口和沼气管道进入沼气集气袋；厌氧发酵反应器所产沼渣、沼液经球阀排料口排出；厌氧发酵反应器所产臭气通过除臭系统中的隔网装置，由脱臭层进行吸收脱臭处理；进料量和排渣量根据厌氧发酵反应器侧面的液位观察窗口按需控制；厌氧发酵反应器表面(弧面，底面及顶面)设有保温层，厌氧发酵反应器底部设有三个万向轮，方便小型餐厨垃圾处理装置的移动。
承载内桶材料的导热系数为100-250W/(m·℃)；保温层的导热系数低于0.5W/(m·℃)。
承载内桶底部铺有橡胶挡片，防止好氧堆沤槽内的餐厨垃圾渗漏到厌氧发酵反应器中。
搅拌器、承载内桶和好氧堆肥反应器顶部都设计有液封装置，保证严格厌氧环境并吸收臭气。
好氧堆肥反应器均分为六个扇形好氧堆沤槽，单个好氧堆沤槽与厌氧发酵反应器的体积比为1:20-1:40。
中心转轴为空心设计，中心转轴内部布置从上进气口到下出气口的六根曝气管。
复合微生物菌剂从餐厨破碎装置处投加，复合微生物菌剂投加比为餐厨垃圾干重的0.5％-1％。
好氧堆肥反应器额定每天旋转60度；餐厨垃圾在好氧堆沤槽内堆肥时间为5-7天；六个好氧堆沤槽每天通气量为10-25L-空气/kg-有机物。
厌氧发酵反应器内餐厨垃圾水力停留时间为15-30天，温度维持在30±5℃。
除臭系统中隔网装置底部为不锈钢纱网，脱臭层为生物脱臭层或物化脱臭层。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)设计出一种可将餐厨垃圾好氧堆肥预处理与厌氧发酵相耦合的餐厨垃圾处理装置。本装置高效利用好氧堆肥产热，实现中温厌氧发酵；餐厨经好氧堆肥预处理后提高了厌氧发酵原料的可生物降解性，从而实现餐厨垃圾的高效处理；
(2)本装置采用分天落料结构和简单有效的水密封设计，装置结构简单、便于推广，无需外部动力源、更为节能环保；
(3)实现了生活垃圾的源头分类，省去了餐厨垃圾处理过程中的运输环节，同时可回收沼气能源。
附图说明
图1为本发明的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置结构示意图；
图2为本发明的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置俯视图。
其中：1-餐厨破碎装置；2-进料口开关；3-进料口扇形盖；4-承载内桶；5-好氧堆肥反应器；6-中心转轴；7-堆肥餐厨；8-手轮；9-曝气管；10-曝气管固定盘；11-顶盖；12-止推轴承；13-承载内桶扇形落料口；14-隔网装置；15-脱臭层；16-厌氧发酵反应器；17-发酵餐厨；18-搅拌器；19-沼气排放口；20-沼气管道；21-沼气集气袋；22-球阀排料口；23-保温层；24-万向轮；25-橡胶挡片；26-液封装置；27-一号堆沤槽；28-二号堆沤槽；29-三号堆沤槽；30-四号堆沤槽；31-五号堆沤槽；32-六号堆沤槽；33-液位观察窗口。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置。
如图1和图2所示，该装置包括进料系统、好氧堆肥系统、厌氧发酵系统和除臭系统，进料系统包括餐厨破碎装置1、进料口开关2和进料口扇形盖3，进料口开关2控制餐厨破碎装置1进入好氧堆肥系统的堆肥餐厨量，进料口设置进料口扇形盖3；好氧堆肥系统由承载内桶4和好氧堆肥反应器5组成，承载内桶4通过中心转轴6和止推轴承12与好氧堆肥反应器5连接，好氧堆肥反应器5在水平方向上被均分为六个好氧堆沤槽，好氧堆沤槽中盛有堆肥餐厨7，六个好氧堆沤槽分别为一号堆沤槽27、二号堆沤槽28、三号堆沤槽29、四号堆沤槽30、五号堆沤槽31和六号堆沤槽32；好氧堆沤槽由手轮8带动旋转，并通过曝气管9进行通气，曝气管9进气口由曝气管固定盘10固定在顶盖11上方，曝气管9出气口设在承载内桶4底部；承载内桶4进料口同侧底部开有承载内桶扇形落料口13；
厌氧发酵系统中厌氧发酵反应器16内有发酵餐厨17并接种经驯化的厌氧消化污泥；当承载内桶4旋转，扇形落料口13落料后，搅拌器18对发酵餐厨17进行搅拌；厌氧发酵反应器16所产沼气经沼气排放口19和沼气管道20进入沼气集气袋21；厌氧发酵反应器16所产沼渣、沼液经球阀排料口22排出；厌氧发酵反应器16所产臭气通过除臭系统中的隔网装置14，由脱臭层15进行吸收脱臭处理；进料量和排渣量根据厌氧发酵反应器16侧面的液位观察窗口33按需控制；厌氧发酵反应器16表面设有保温层23，厌氧发酵反应器16底部设有三个万向轮24，方便小型餐厨垃圾处理装置的移动。
承载内桶4底部铺有橡胶挡片25，防止好氧堆沤槽内的餐厨垃圾渗漏到厌氧发酵反应器16中。
搅拌器18、承载内桶4和好氧堆肥反应器5顶部都设计有液封装置26，保证严格厌氧环境并吸收臭气。
好氧堆肥反应器5均分为六个扇形好氧堆沤槽，单个好氧堆沤槽与厌氧发酵反应器16的体积比为1:20-1:40。
中心转轴6为空心设计，中心转轴6内部布置从上进气口到下出气口的六根曝气管9。
复合微生物菌剂从餐厨破碎装置1处投加，复合微生物菌剂投加比为餐厨垃圾干重的0.5％-1％。
好氧堆肥反应器5额定每天旋转60度；餐厨垃圾在好氧堆沤槽内堆肥时间为5-7天；六个好氧堆沤槽每天通气量为10-25L-空气/kg-有机物。
厌氧发酵反应器16内餐厨垃圾水力停留时间为15-30天，温度维持在30±5℃。
除臭系统中隔网装置14底部为不锈钢纱网，脱臭层15为生物脱臭层或物化脱臭层。
实施例1
采用上述装置对家庭所产餐厨垃圾进行处理。保温层23导热系数为0.48W/(m·℃)。装置每日处理餐厨垃圾量约为1.5kg。垃圾与复合菌剂(投加量为餐厨垃圾干重的0.5％)混合破碎后进入好氧堆沤槽。餐厨垃圾在每个堆沤槽内停留时间为2天；堆沤槽内每天通气速率为25L-空气/kg-有机物/d，堆沤槽所产臭气经生物脱臭装置进行脱臭处理。经堆沤的餐厨垃圾由承载内桶扇形落料口13进入厌氧发酵反应器16。承载内桶4材料的导热系数为136W/(m·℃)；单个好氧堆沤槽与厌氧发酵罐的体积比为1:30；餐厨垃圾在厌氧发酵罐内水力停留时间为15天。在本发酵装置中，按上述操作条件，装置产气率为420-520mL-甲烷/g-vs。
实施例2
使用实施例1相同的装置，餐厨垃圾在进入垃圾处理器前混入定量菌糠，餐厨垃圾:菌糠＝5:1；餐厨垃圾在每个堆沤槽内停留时间为1天；餐厨垃圾在厌氧发酵罐内水力停留时间为20天。其他条件与实施例1相同。按上述操作条件，装置产气率为490-580mL-甲烷/g-vs。
本发明是一种可将餐厨垃圾好氧堆肥预处理与厌氧发酵相耦合的餐厨垃圾处理装置。本装置高效利用好氧堆肥产热，实现中温厌氧发酵；经好氧堆肥的预处理后提高了厌氧发酵原料的可生物降解性，从而实现餐厨垃圾高效处理；装置采用分天落料结构和简单有效的水密封设计，装置结构简单、便于推广，无需外部动力源、更为节能环保；实现了生活垃圾的源头分类，省去了餐厨垃圾处理过程中的运输环节，同时可回收沼气能源。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：该装置包括进料系统、好氧堆肥系统、厌氧发酵系统和除臭系统，进料系统和除臭系统位于好氧堆肥系统上部；好氧堆肥系统位于厌氧发酵系统的内部；
其中，进料系统包括餐厨破碎装置(1)、进料口开关(2)和进料口扇形盖(3)，进料口开关(2)控制餐厨破碎装置(1)进入好氧堆肥系统的堆肥餐厨量，进料口设置进料口扇形盖(3)；好氧堆肥系统由承载内桶(4)和好氧堆肥反应器(5)组成，承载内桶(4)通过中心转轴(6)和止推轴承(12)与好氧堆肥反应器(5)连接，好氧堆肥反应器(5)在水平方向上被均分为六个好氧堆沤槽，好氧堆沤槽中盛有堆肥餐厨(7)，六个好氧堆沤槽分别为一号堆沤槽(27)、二号堆沤槽(28)、三号堆沤槽(29)、四号堆沤槽(30)、五号堆沤槽(31)和六号堆沤槽(32)；好氧堆沤槽由手轮(8)带动旋转，并通过曝气管(9)进行通气，曝气管(9)进气口由曝气管固定盘(10)固定在顶盖(11)上方，曝气管(9)出气口设在承载内桶(4)底部；承载内桶(4)进料口同侧底部开有承载内桶扇形落料口(13)；
厌氧发酵系统中厌氧发酵反应器(16)内有发酵餐厨(17)并接种经驯化的厌氧消化污泥；当承载内桶(4)旋转，扇形落料口(13)落料后，搅拌器(18)对发酵餐厨(17)进行搅拌；厌氧发酵反应器(16)所产沼气经沼气排放口(19)和沼气管道(20)进入沼气集气袋(21)；厌氧发酵反应器(16)所产沼渣、沼液经球阀排料口(22)排出；厌氧发酵反应器(16)所产臭气通过除臭系统中的隔网装置(14)，由脱臭层(15)进行吸收脱臭处理；进料量和排渣量根据厌氧发酵反应器(16)侧面的液位观察窗口(33)按需控制；厌氧发酵反应器(16)表面设有保温层(23)，厌氧发酵反应器(16)底部设有三个万向轮(24)，方便小型餐厨垃圾处理装置的移动。
2.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述承载内桶(4)材料的导热系数为100-250W/(m·℃)；保温层(23)的导热系数低于0.5W/(m·℃)。
3.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述承载内桶(4)底部铺有橡胶挡片(25)，防止好氧堆沤槽内的餐厨垃圾渗漏到厌氧发酵反应器(16)中。
4.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述搅拌器(18)、承载内桶(4)和好氧堆肥反应器(5)顶部都设计有液封装置(26)，保证严格厌氧环境并吸收臭气。
5.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述好氧堆肥反应器(5)均分为六个扇形好氧堆沤槽，单个好氧堆沤槽与厌氧发酵反应器(16)的体积比为1:20-1:40。
6.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述中心转轴(6)为空心设计，中心转轴(6)内部布置从上进气口到下出气口的六根曝气管(9)。
7.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：复合微生物菌剂从餐厨破碎装置(1)处投加，复合微生物菌剂投加比为餐厨垃圾干重的0.5％-1％。
8.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述好氧堆肥反应器(5)额定每天旋转60度；餐厨垃圾在好氧堆沤槽内堆肥时间为5-7天；六个好氧堆沤槽每天通气量为10-25L-空气/kg-有机物。
9.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述厌氧发酵反应器(16)内餐厨垃圾水力停留时间为15-30天，温度维持在30±5℃。
10.根据权利要求1所述的好氧堆肥与厌氧发酵耦合的餐厨垃圾处理装置，其特征在于：所述除臭系统中隔网装置(14)底部为不锈钢纱网，脱臭层(15)为生物脱臭层或物化脱臭层。
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