CN107244949A - 城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统及方法。该方法包括：餐厨垃圾破碎制浆；配料调节水分；搅拌匀料；好氧发酵；肥料加工。该生产系统包括：餐厨垃圾制浆子系统、发酵子系统、肥料加工子系统。该发酵子系统连接在餐厨垃圾制浆子系统的输出端，肥料加工子系统连接在发酵子系统的输出端；该餐厨垃圾制浆子系统由无机杂质分离设备或/和制浆设备构成；该发酵子系统依次由托盘式或/和带式立体发酵设备构成；该肥料加工子系统由挤压造粒设备连接构成。本发明能够使城市污泥和餐厨垃圾的无害化处理及资源化利用工艺更加简单、环保性更高、处理成本更低，而且一步到位地解决城市污泥和餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用的技术问题。

Description

城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统及方法

技术领域

本发明属于城市污泥和餐厨垃圾环保无害化处理与资源化利用技术领域，特别是涉及一种城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统及方法。

背景技术

据有关机构的统计，至2016年，我国每年污水处理产生的城市污泥超过3500万吨，餐厨垃圾每年的产生量也达到4300多万吨，至2020年，预计城市污泥每年的产生量将达到6000万吨，餐厨垃圾每年的产生量将按近5000万吨，城市污泥和餐厨垃圾的环保处理与资源化利用的形势越来越严峻。

目前，我国的城市污泥和餐厨垃圾处理率仍然很低，其中城市污泥的规范处理处置率达不到30％，餐厨垃圾更是还达不到总量的10％，未经处理的城市污泥随地丢弃，带来了严重的环境二次污染，而餐厨垃圾大量流入小作坊，成为了提炼地沟油的原料，严重威胁到我国的食品安全和人民群众的身体健康。

为了解决城市污泥和餐厨垃圾的处理，消除其污染和危害人民群众身体健康的隐患，解决好环境保护和民生问题，“十二五”以来，国家相关部委组织开展城市污泥安全环保处理处置和餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作，建设了一批处理示范项目，取得了一定的实效。但示范项目还面临处理技术较为单一、成本居高不下、盈利模式不清晰、市场运行不规范等突出问题，相当大一部分项目无法正常运行，制约我国城市污泥和餐厨垃圾处理产业的快速发展。

究其原因，主要是技术问题的制约，我国目前城市污泥处理有干化焚烧、干化填埋和发酵制备有机肥料土地利用等主要处理处置方式，而发酵制备有机肥料土地利用又将成为未来的主流方向，然而发酵制备有机肥料的技术工艺也遇到了很大的障碍，主要是城市污泥有机质含量普遍较低，碳源和氮源满足不了好氧发酵要求，发酵性能差，要改善发酵性能需要向其中添加米糠、麦麸等营养丰富的有机物料，而这些有机物料本身是养殖饲料原料，价格也很高，因此也导致城市污泥发酵制备有机肥料的成本很高，而且还很难以保证持续大量供应。

餐厨垃圾处理的技术主要选择厌氧发酵技术，技术单一而且工艺复杂，处理过程并没有实现餐厨垃圾的完全处理与利用，还有大量的污染物产生，即餐厨垃圾收集回来后经过分拣、固液分离、油水分离、制浆、厌氧发酵、沼渣处理、沼液废水处理，而获得的产品是沼气，但处理末端的沼渣污泥、污水仍然未能达标排放，还需要大量的成本进行处理，而沼气的能源收入及政府的处理费补贴根本无法覆盖沼渣污泥和污水的处理成本。

因此，研发工艺更加简单直接、成本更低、没有剩余污染物的城市污泥和餐厨垃圾处理和资源化利用技术依然十分迫切和必要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统及方法，所要解决的技术问题是使城市污泥和餐厨垃圾的无害化处理及资源化利用工艺更加简单、环保性更高、处理成本更低，而且一步到位地解决城市污泥和餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用的技术问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明公开了一种城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其包括以下步骤：

步骤S1：餐厨垃圾破碎制浆：将餐厨垃圾通过破碎制浆设备破碎研磨成水分60％～95％的餐厨垃圾料浆。该餐厨垃圾料浆的水分范围较佳为70％～80％。

步骤S2：配料调节水分：将城市污泥与将步骤S1中制得的餐厨垃圾料浆按2：8～8：2的比例调配的同时再与有机干物料掺混，调节水分至35％～55％。调节水分范围较佳为40％～50％。

步骤S3：搅拌匀料：通过搅拌设备将步骤S2中的城市污泥、餐厨垃圾料浆和有机干物料搅拌均匀。

步骤S4：好氧发酵：将步骤S3中完成搅拌的城市污泥和餐厨垃圾有机物料投放入托盘式或/和带式立体发酵设备中进行好氧发酵。

步骤S5：肥料加工：将步骤S4中完成发酵的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料一部分用于加工生产肥料产品，另一部分回用于步骤S2与新鲜的城市污泥和餐厨垃圾料浆掺混循环发酵。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，步骤S1还包括餐厨垃圾破碎制浆前经过固液分离；还包括通过人工或机械设备将其中的无机杂质进行分离；所述餐厨垃圾料浆颗粒小于10mm。该餐厨垃圾料浆颗粒尺寸较佳是小于8mm。

步骤S2中的有机干物料为城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料与其他发酵有机物料或/和未发酵有物料的混合物；所述配料通过自动配料设备完成。

所述的其他发酵有机物料为水分含量小于35％的发酵畜禽粪便。

步骤S3还包括完成搅拌的城市污泥和餐厨垃圾有机物料通过破碎设备破碎成粉状。

步骤S4中所述的好氧发酵时间为2～10天。该好氧发酵时间较佳为5～10天。该好氧发酵时间最佳为7～9天。

步骤S5还包括将发酵成熟的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料直接加工包装成粉状有机肥产品，或通过挤压造粒设备挤压成颗粒态有机肥料产品，或添加大中微量营养元素加工成粉状功能有机肥料产品或通过挤压造粒设备挤压成颗粒态功能有机肥料产品、有机-无机肥料产品；所述的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料回用于步骤S2中占所述的有机干物料的比例≥30％。

依据本发明提出的一种城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统，其包括餐厨垃圾制浆子系统、发酵子系统、肥料加工子系统；所述发酵子系统连接在餐厨垃圾制浆子系统的输出端，肥料加工子系统连接在发酵子系统的输出端；

所述的餐厨垃圾制浆子系统由无机杂质分离设备或/和制浆设备构成；

所述的发酵子系统依次由托盘式或/和带式立体发酵设备构成；

所述的肥料加工子系统由挤压造粒设备连接构成。

较佳地，前述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其所述的托盘式或带式立体发酵设备配备有发酵配料装置或/和发酵搅拌装置、发酵破碎装置、发酵输送装置；

所述的挤压造粒设备前端连接安装有加工配料装置或/和加工搅拌装置、加工破碎装置、加工输送装置。

较佳地，前述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其所述的托盘式或带式立体发酵设备后端还连接安装有发酵熟料称量包装装置；

所述的挤压造粒设备后端还连接安装有冷却装置、颗粒筛分装置和颗粒称量包装装置。

较佳地，前述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其所述的冷却装置是圆筒转鼓冷却机或网带式冷却机。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统及方法至少具有以下优点及有益效果：

一是利用餐厨垃圾提升城市污泥营养成分及发酵性能，大幅度降低城市污泥处理成本。利用餐厨垃圾高有机质和高氮含量的特性，与污泥协同处理后很好解决了城市污泥发酵制备有机肥料过程中碳源和氮源无法满足好氧发酵要求、发酵性能差的关键技术问题，无需再向其中添加米糠、麦麸等营养丰富的有机物料，既节省大量的社会粮食资源，又大幅度降低城市污泥的处理处置成本。

二是技术工艺简单，城市污泥和餐厨垃圾无害化处理与资源化利用一步到位。餐厨垃圾收集回来后一体化制浆与城市污泥协同处理全部处理加工转化为肥料，过程中餐厨垃圾无需进行固液分离、油水分离、厌氧发酵、沼渣处理、沼液废水处理等复杂工序，实现城市污泥和餐厨垃圾的完全处理与全量利用，无二次污染物产生和排放。

三是生产成本低，经济效益好，更利于推广与普及。由于技术工艺简单，餐厨垃圾处理过程能量损失少，而且无需处理沼液废水、沼渣污泥等二次污染物，处理成本较现有厌氧处理制沼气技术工艺有显著降低。

四是实现了以废治废而且可以生产出高品质的肥料产品，资源化经济效益显著，可以大幅度减少政府的处理费补贴，处理项目适应能力更强，更利于技术的推广与普及，更好解决餐厨垃圾处理的社会问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本发明城市污泥与餐厨垃圾协同处理制备肥料方法的工艺流程图。

图2是本发明实施例一的结构的主视示意图。

图3是本发明实施例一的结构的俯视示意图。

图4是本发明实施例二的结构的主视示意图。

图5是本发明实施例二的结构的俯视示意图。

图6是本发明实施例三的结构的主视示意图。

图7是本发明实施例三的结构的俯视示意图。

【主要元件符号说明】

1：餐厨垃圾制浆子系统 11：无机杂质分拣设备

12：制浆设备 2：发酵子系统

21：托盘式立体发酵设备 22：带式立体发酵设备

23：发酵配料装置 24：发酵搅拌装置

25：发酵破碎装置 26：发酵输送装置

27：发酵熟料筛分装置 28：发酵熟料称量包装装置

3：肥料加工子系统 31：挤压造粒设备

32：加工配料装置 33：加工搅拌装置

34：加工破碎装置 35：加工输送装置

36：冷却装置 37：颗粒筛分装置

38：颗粒称量包装装置

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，包括以下步骤：

步骤S1：餐厨垃圾破碎制浆：将餐厨垃圾通过破碎制浆设备破碎研磨成水分60％～95％的餐厨垃圾料浆；

步骤S2：配料调节水分：将城市污泥与将步骤S1中制得的餐厨垃圾料浆按2：8～8：2的比例调配的同时再与一定比例的有机干物料掺混，调节水分至35％～55％；

步骤S3：搅拌匀料：通过搅拌设备将城市污泥、餐厨垃圾料浆和有机干物料搅拌均匀；

步骤S4：好氧发酵：将完成搅拌的城市污泥和餐厨垃圾有机物料投放入托盘式或/和带式立体发酵设备中进行好氧发酵；

步骤S5：肥料加工：将完成发酵的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料一部分用于加工生产肥料产品，一部分回用于步骤S2步骤与新鲜的城市污泥和餐厨垃圾料浆掺混循环发酵。

在本发明城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法的一个具体实施例中，其具体步骤如下：

步骤S1：餐厨垃圾破碎制浆：将收集的餐厨垃圾投放入无机杂质分拣设备，使其中的饮料罐、包装袋等无机杂质与有机餐厨垃圾分离，将分离后纯的餐厨垃圾投放入破碎制浆设备破碎研磨成颗粒3～5mm、水分75％的餐厨垃圾料浆；

步骤S2：配料调节水分：将水分80％的城市污泥和水分75％的餐厨垃圾料浆、水分25％的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料和水分30％的发酵猪粪分别投放入配料装置的投料仓，配料装置按设定的0.5：0.5：1：0.3比例分别投放城市污泥、餐厨垃圾料浆、城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料和发酵猪粪，使城市污泥、餐厨垃圾料浆、城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料和发酵猪粪掺混的水分调节至48.47％；

步骤S3：搅拌匀料：将步骤S2中完成配料的城市污泥、餐厨垃圾料浆、城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料和发酵猪粪投放入搅拌设备中搅拌均匀，然后投放入链式破碎机中破碎成均匀的粉状物料；

步骤S4：好氧发酵：将完成搅拌和破碎的城市污泥和餐厨垃圾混合有机物料投放入托盘式立体发酵系统进行好氧发酵5天，其间6～12小时，物料的发酵温度升高至60℃以上，96～120小时后物料的发酵温度开始逐步降低回到常温，城市污泥和餐厨垃圾混合有机物料发酵结束，转化为水分含量25％的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料；

步骤S5：肥料加工：将完成发酵的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料的40％通过挤压造粒设备挤压成颗粒态有机肥料产品，其余60％回用于步骤S2与新鲜的城市污泥和餐厨垃圾料浆掺混循环发酵。

本发明的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统的具体实施方式如下。

实施例一：

请参阅图2、图3所示，本发明城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统由餐厨垃圾制浆子系统1、发酵子系统2、肥料加工子系统3构成；所述的发酵子系统2连接在所述的餐厨垃圾制浆子系统1的输出端，所述的肥料加工子系统3连接在所述的发酵子系统2的输出端。

为减少杂质以免影响后续产品的品质以及加速微生物发酵进程，将餐厨垃圾进行高度的分解，在对城市污泥和餐厨垃圾进行好氧发酵前需要将餐厨垃圾制浆，所述的餐厨垃圾制浆子系统1由无机杂质分离设备11和制浆设备12构成，所述的餐厨垃圾制浆设备12连接在所述无机杂质分离设备11的后端，餐厨垃圾经无机杂质分离设备11将其中的无机杂质分离出来，之后输送入所述的餐厨垃圾制浆设备12制成料浆。

为了提高城市污泥和餐厨垃圾的发酵效率、环保性，同时尽可能提高场地的利用率，所述的发酵子系统2由托盘式立体发酵设备21构成。为了提高发酵作业的效率同时获得更好的发酵效果，所述的托盘式立体发酵设备21配备安装有发酵配料装置23、发酵搅拌装置24、发酵破碎装置25和发酵输送装置26，其中所述的发酵配料装置23是自动控制配料装置，所述的发酵搅拌装置24是双轴螺旋搅拌机，所述的发酵破碎装置25是立式链式破碎机，所述的发酵输送装置26是皮带输送机。

为了满足市场对颗粒肥料产品的需求，城市污泥和餐厨垃圾完成发酵转化成发酵熟料后往往需要能够加工成颗粒型产品，同时为了能够在产品中精准地添加各种大中微量营养元素，提高生产效率和产品品质，所述的肥料加工子系统3由挤压造粒设备31、加工配料装置32、加工搅拌装置33、加工破碎装置34、加工输送装置35、颗粒筛分装置37和颗粒称量包装装置38构成，其中所述的挤压造粒设备31是平模挤压造粒机，所述的加工配料装置32是自动控制配料装置，所述的加工搅拌装置33是双轴螺旋搅拌机，所述的加工破碎装置34是立式链式破碎机，所述的加工输送装置35是皮带输送机，所述的颗粒筛分装置37是振动筛分机，所述的颗粒称量包装装置38是自动称量、套袋、缝包包装机，所述的加工配料装置32连接安装在所述的所述的加工搅拌装置33前端，所述的加工破碎装置34连接安装在所述的加工搅拌装置33的后端，所述的挤压造粒设备31通过所述的加工输送装置35连接安装在所述的加工破碎装置34的后端，所述的颗粒筛分装置37通过所述的加工输送装置35连接安装在所述的挤压造粒设备31的后端，所述的颗粒称量包装装置38通过所述的加工输送装置35连接安装城所述颗粒筛分装置37的后端。

实施例二：

请参阅图4、图5所示，本发明城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统的实施例二与实施例一相似，区别仅在于：

所述的发酵子系统2由带式立体发酵设备22构成。当城市污泥和餐厨垃圾完成发酵转化成发酵熟料后需要直接作为有机肥料使用时，在所述的带式立体发酵设备22后端依次连接安装发酵熟料筛分装置27和发酵熟料称量包装装置28，所述的发酵熟料筛分装置27通过所述发酵输送装置26连接安装在所述带式立体发酵设备22的后端，所述的发酵熟料称量包装装置28通过发酵输送装置26连接安装在所述的发酵熟料筛分装置27的后端；所述的发酵熟料筛分装置27是振动筛分机；所述的发酵熟料称量包装装置28是自动称量包装机。

实施例三：

请参阅图6、图7所示，本发明城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的生产系统的实施例三与实施例一相似，区别仅在于：

当系统需要生产加工低水分含量的颗粒肥料产品，挤压后颗粒肥料产品温度较高达不到包装的温度要求时，需要对颗粒肥料产品进行强制冷却后进行称量包装，因此在所述的肥料加工子系统3设置安装颗粒冷却装置36；所述的颗粒冷却装置36通过加工输送装置35连接安装在所述的挤压造粒设备31的后端、所述的颗粒筛分装置37的前端；所述的颗粒冷却装置36是圆筒转鼓冷却机，也可以是带式冷却机。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤S1：餐厨垃圾破碎制浆：将餐厨垃圾通过破碎制浆设备破碎研磨成水分60％～95％的餐厨垃圾料浆；

步骤S2：配料调节水分：将城市污泥与将步骤S1中制得的餐厨垃圾料浆按2：8～8：2的比例调配的同时再与有机干物料掺混，调节水分至35％～55％；

步骤S3：搅拌匀料：通过搅拌设备将步骤S2中的城市污泥、餐厨垃圾料浆和有机干物料搅拌均匀；

步骤S4：好氧发酵：将步骤S3中完成搅拌的城市污泥和餐厨垃圾有机物料投放入托盘式或/和带式立体发酵设备中进行好氧发酵；

步骤S5：肥料加工：将步骤S4中完成发酵的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料一部分用于加工生产肥料产品，另一部分回用于步骤S2与新鲜的城市污泥和餐厨垃圾料浆掺混循环发酵。

2.根据权利要求1所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：步骤S1还包括餐厨垃圾破碎制浆前经过固液分离；还包括通过人工或机械设备将其中的无机杂质进行分离；所述餐厨垃圾料浆颗粒的平均粒径小于10mm。

3.根据权利要求1所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：步骤S2中的有机干物料为城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料与其他发酵有机物料或/和未发酵有物料的混合物；所述配料通过自动配料设备完成。

4.根据权利要求3所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：所述的其他发酵有机物料为水分小于35％的发酵畜禽粪便；所述未发酵有机物料包括园林绿化垃圾。

5.根据权利要求1所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：步骤S3还包括完成搅拌的城市污泥和餐厨垃圾有机物料通过破碎设备破碎成粉状。

6.根据权利要求1所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：步骤S4中所述的好氧发酵时间为2～15天。

7.根据权利要求1所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料的方法，其特征在于：步骤S5还包括将发酵成熟的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料直接加工包装成粉状有机肥产品，或通过挤压造粒设备挤压成颗粒态有机肥料产品，或添加大中微量营养元素加工成粉状功能有机肥料产品或通过挤压造粒设备挤压成颗粒态功能有机肥料产品、有机-无机肥料产品；所述的城市污泥和餐厨垃圾发酵有机物料回用于步骤S2中占所述的有机干物料的比例≥20％。

8.一种城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其特征在于包括：餐厨垃圾制浆子系统、发酵子系统、肥料加工子系统；

所述发酵子系统连接在餐厨垃圾制浆子系统的输出端，肥料加工子系统连接在发酵子系统的输出端；

所述的餐厨垃圾制浆子系统由无机杂质分离设备或/和制浆设备构成；

所述的发酵子系统依次由托盘式或/和带式立体发酵设备构成；

所述的肥料加工子系统由挤压造粒设备连接构成。

9.根据权利要求8所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其特征在于：

所述的托盘式或带式立体发酵设备配备有发酵配料装置或/和发酵搅拌装置、发酵破碎装置、发酵输送装置；

所述的挤压造粒设备前端连接安装有加工配料装置或/和加工搅拌装置、加工破碎装置、加工输送装置。

10.根据权利要求8、9所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其特征在于：

所述的托盘式或带式立体发酵设备后端还连接安装有发酵熟料称量包装装置；

所述的挤压造粒设备后端还连接安装有冷却装置、颗粒筛分装置和颗粒称量包装装置。

11.根据权利要求10所述的城市污泥和餐厨垃圾协同处理制备肥料生产系统，其特征在于：所述的冷却装置是圆筒转鼓冷却机或网带式冷却机。