CN109290338A - 封闭式厨余废弃物生态循环处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，包括预处理系统、温室、鱼池、藻池和厨余废弃物处理装置；温室的屋顶和/或墙壁设置有盐水通道；预处理系统冲淋厨余废弃物并将产生的淡盐水输送至盐水通道进行浓缩；厨余废弃物处理装置内部养殖黑水虻，冲淋后的厨余用作黑水虻的食物；残余物作为蚯蚓的食物；黑水虻用作鱼类的食物，黑水虻、蚯蚓、细菌、鱼类等产生的二氧化碳为植物提供碳源，植物光合作用为上述生物提供氧气。本发明利用黑水虻、蚯蚓和细菌协同处理厨余废弃物，处理后的产物供应鱼藻菜共生系统，通过菌‑虻‑蚓‑藻‑鱼‑菜‑废闭环挖掘厨余废弃物中有机质价值，实现厨余处理的无害减量和资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及厨余废弃物处理设备领域，尤其涉及一种基于黑水虻-蚯蚓-细菌-微藻-鱼-菜-废弃物生态闭环，高效转化利用厨余废弃物的处理系统。
背景技术
厨余废弃物主要是指用餐后产生的剩菜、剩饭、剩汤以及烹饪过程中产生废弃食材；当前，对厨余废弃物的处理手段包括焚烧、填埋、制作生态饲料、好氧堆肥、蚯蚓堆肥和食腐昆虫养殖等，其中生物处理手段具有较好的综合效益。由于垃圾分类的成本高昂以及操作困难等原因，在实际生活中，几乎没有企业能够将居民的厨余废弃物专门收集起来集中生态化处理。大部分厨余废弃物与普通垃圾一起被简单的焚烧或填埋，既不能发挥这些有机物质的剩余价值又污染环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，将厨余废弃物转化为鱼和菜等绿色有机食材，实现零废水、零废气、零浪费的目标。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，包括预处理系统、温室、鱼池、藻池和厨余废弃物处理装置；
温室的屋顶和/或墙壁设置有盐水通道；
预处理系统冲淋厨余废弃物并将产生的淡盐水输送至盐水通道，淡盐水经过盐水通道汇流至温室内的盐水池；位于屋顶或墙壁处的盐水通道吸收阳光具有较高的温度，淡盐水在流经盐水通道的过程中自然蒸发浓缩，并在温室内(尤其是温室顶部)产生大量湿热的空气；
厨余废弃物处理装置内部养殖黑水虻，经预处理系统冲淋后的厨余废弃物用作黑水虻的食物；
(自)采收的黑水虻用作鱼类的食物。
进一步的，所述温室的屋顶和/或墙壁由空心板制成，空心板内的通道用作盐水通道，当盐水到达墙壁处，部分盐水沿着墙壁内壁流动，加速蒸发。
进一步的，所述温室内设置有冷凝水池、冷凝管和冷凝气泵，冷凝气泵将温室高处的湿热空气泵入冷凝管；盐水通道将部分盐水引流后冲淋冷凝管降温，促进湿热的空气在冷凝管内冷凝。
进一步的，温室内设置有无土栽培箱，无土栽培箱内种植植物(例如蔬菜)。
进一步的，所述预处理系统包括冲淋仓、油水分离装置、储水池和第一过滤池；冲淋仓内设置有淋水装置，厨余废弃物经淋水后产生的油水混合物由冲淋仓的排液口进入油水分离装置；油水分离装置包括排油通道和排水通道，排油通道连通至储油池或其他储油装置，排水通道连通至储水池，储水池连通至第一过滤池；厨余废弃物中一般包含大量的油盐和刺激性物质，预处理系统的淋水工序能够去除厨余废弃物中的大部分油、盐及其它刺激性物质。
进一步的，所述厨余废弃物处理装置包括箱体、引导平台、过滤平台、底层平台和第一预蛹通道；引导平台为高低渐变式平台，引导平台安装在箱体内部；
箱体上设置有投料口，投料口用于投放厨余废弃物，投料口位于引导平台的正上方，黑水虻幼虫在引导平台上采食厨余废弃物；
过滤平台衔接在引导平台的低端，过滤平台包括过滤板和位于过滤板下方的滤油盒；在自身重力以及黑水虻幼虫的蠕动作用下，厨余废弃物由引导平台逐步滑移至过滤平台；厨余废弃物本身含有少量油液，黑水虻幼虫以及细菌在处理厨余废弃物之后也将产生各类液体，这些液体成分包括箱体内的冷凝水进入滤油盒排走，固体成分在后续混合物的推动下由过滤平台的边缘下落至底层平台；
底层平台位于引导平台和过滤平台的下方，底层平台设置有一个或多个通孔；底层平台上放置土壤和蚯蚓，蚯蚓和细菌进一步消化由上方过滤平台掉落的混合物(主要是粗纤维以及黑水虻的排泄物)，蚯蚓和细菌产生的液体以及冷凝水从底层平台的通孔流出，并引流至其他地方存储，这些液体可用作植物的肥料；
第一预蛹通道的两端分别连通箱体和鱼池，黑水虻幼虫在引导平台上成长大约3周后开始成熟，进入预蛹阶段；依据黑水虻的习性，在成长为预蛹之后，预蛹需要离开潮湿的食物区，寻找相对干燥的空间羽化为成虫，之后黑水虻成虫交配产卵并最终死亡；进入预蛹阶段之后，黑水虻不再进食，不具有继续养殖处理厨余的意义，本发明设置第一预蛹通道引导黑水虻预蛹进入，由于第一预蛹通道连通至鱼池，黑水虻预蛹在爬进第一预蛹通道之后直接跌落进入鱼池，成为鱼类的食物。
进一步的，所述滤油盒内设置有毛刷，毛刷可以由人工触动或者由电机持续驱动，毛刷用于疏通过滤板的滤孔，避免滤孔被粘性较大的液体或颗粒物堵塞。
进一步的，厨余废弃物处理装置还包括繁殖箱，繁殖箱通过第二预蛹通道连通至箱体；箱体内设置有产卵器；繁殖箱的目的在于实现黑水虻的自繁殖(否则需要定期向箱体内投放黑水虻的虫卵)，黑水虻幼虫进入预蛹阶段之后，大部分从第一预蛹通道跌落进鱼池成为鱼类的食物，另小一部分从第二预蛹通道进入繁殖箱，成功羽化为成虫并完成交配；产卵器一般采用一排格栅即可，格栅之间的间隙是黑水虻成虫的理想产卵点，交配后的成虫将自动飞到产卵器上产卵。
进一步的，厨余废弃物处理装置还包括气体回收池、排风管和溢气管，气体回收池包括水池和溶液池，溶液池内包含水、甘油和氧化铁粉末；箱体内黑水虻和蚯蚓产生的气体经引导先后进入水池和溶液池吸收(其中水池吸收氨气等水溶性气体，溶液池吸收硫化氢以及脂溶性气体)，剩余的含有大量二氧化碳的气体再经排风管引导进入藻池为藻类提供碳源，由藻池溢出的气体经溢气管引导至温室顶部为无土栽培箱内的植物提供碳源。植物产生的富含氧气的新鲜空气经新风管泵入箱体为有氧呼吸提供支持。
进一步的，本发明的生态系统还包括水净化系统，水净化系统包括沉淀池、污泥池、第二过滤池和清水池，鱼池的污水经循环管道进入沉淀池，沉淀池连通至第二过滤池，第二过滤池连通至清水池，污泥池与沉淀池和第二过滤池的底部连通。
进一步的，预处理系统以及水净化系统产生的气体经引导先后进入水池和溶液池吸收(其中水池吸收氨气等水溶性气体，溶液池吸收硫化氢以及脂溶性气体)，剩余的含有大量二氧化碳的气体再经排风管引导由气泵泵入藻池为藻类提供碳源，由藻池溢出的气体经溢气管引导至温室顶部为无土栽培箱内的植物提供碳源。植物产生的富含氧气的新鲜空气经新风管泵入预处理系统及水净化系统为有氧呼吸提供支持。
有益效果：(1)本发明的生态系统利用黑水虻、蚯蚓和细菌协同处理厨余废弃物，将处理后的副产品作为鱼类饵料，并进一步种植果蔬等，充分利用了厨余废弃物的剩余价值。(2)本发明的生态系统在温室的屋顶和墙壁设置盐水通道，利用温室内获得的热量蒸发浓缩盐水，同时将蒸发后的水汽重新冷凝为干净的清水用于生态系统自身的需求，提高了水资源的利用效率。(3)本发明的生态系统在厨余废弃物处理装置内配置繁殖箱，实现了黑水虻的自我繁殖，一般不需要或者很少需要为厨余废弃物处理装置额外添加黑水虻虫卵，降低了整个生态系统运行所需的成本。(4)本发明的生态系统各环节产生的二氧化碳被收集起来为温室内植物提供碳源，植物光合作用又为各环节有氧呼吸提供充足氧气，大幅减少了整个生态系统的二氧化碳排放，及至实现碳中性。(5)本发明的生态系统各环节产生的氨气被收集起来并通过专用水池予以吸收作为液肥，既大幅减小了氨气对温室内生物的毒害作用，同时又大幅降低了整个生态系统的氮泄露，及至实现氮中性。
附图说明
图1是实施例1生态系统的立体图。
图2是图1的A放大图。
图3是图1的B放大图。
图4是实施例1生态系统的立体图(另一个视角)。
图5是实施例1生态系统的厨余废弃物处理装置结构图。
图6是图5的A-A剖视图。
图7是实施例1生态系统的预处理系统的剖面视图。
图8是实施例1水净化系统的结构图。
其中：1、预处理系统；101、冲淋仓；102、油水分离装置；103、储水池；104、淋水装置；105、隔板；106、储油池；2、温室；201、空心板；3、鱼池；4、藻池；5、厨余废弃物处理装置；501、箱体；502、引导平台；503、底层平台；504、第一预蛹通道；505、第二预蛹通道；506、繁殖箱；507、过滤板；508、滤油盒；509、毛刷；5010、产卵器；6、水净化系统；601、沉淀池；602、污泥池；603、第二过滤池；604、清水池；7、盐水池；8、冷凝管；9、无土栽培箱；10、冷凝水池、11、排风管；12、溢气管；13、新风管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，包括预处理系统1、温室2、鱼池3、藻池4、厨余废弃物处理装置5和水净化系统6；
如图7所示，预处理系统1包括包括冲淋仓101、油水分离装置102、储水池103和第一过滤池；冲淋仓101内设置有淋水装置104和带孔的隔板105；预处理系统1的工作流程是：厨余废弃物被放置在隔板105上，淋水装置104喷水冲淋厨余废弃物，经淋水后产生的油水混合物进入油水分离装置102；油水分离装置102包括排油通道和排水通道，排油通道连通至储油池106，排水通道连通至储水池103，排油通道的位置高于排水通道；油水混合物在油水分离装置102内自然分层，油层在水层之上，油层经排油通道进入储油池106；
储水池103连通至第一过滤池(第一过滤池在图6中未示出)，储水池103内的水主要是盐水并混合一些小颗粒的食物残渣，第一过滤池的作用在于去除食物残渣，第一过滤池可以采用沉降池(物理过滤池)、化学过滤池和自然过滤池中的一个、两个或者全部；
如图2所示，整个温室2的顶部和墙壁均由空心板201制成，空心板201内的通道用作盐水通道，预处理系统1产生的淡盐水由水泵和相应的管道输送至盐水通道，位于屋顶或墙壁处的盐水通道具有较高的温度，盐水在流经盐水通道的过程中自然蒸发浓缩，并在温室2内(尤其是温室2顶部)产生大量湿热的空气；
如图3所示，温室2的中央设置有盐水池7和冷凝水池10，预处理系统1产生的盐水经过盐水通道的浓缩后最终汇流进入盐水池7；冷凝管8呈螺旋状并且位于盐水池7之上，冷凝气泵将温室2高处的湿热空气泵入冷凝管8；与此同时，位于屋顶的盐水通道将部分盐水引流至温室2中部形成滴流瀑布，滴落的盐水冲淋冷凝管8降温，使得冷凝管8内的水蒸气重新冷凝成清水存储在冷凝水池10内；
如图4所示，温室2内的上层空间设置有无土栽培箱9，无土栽培箱9内种植植物；温室2内的下层空间设置藻池4，鱼池3内的水经水净化系统净化后自清水池604引流至藻池4内由藻类进一步净化，藻池4内净化后的水被泵入无土栽培箱9用作植物养植用水；
如图5和图6所示，厨余废弃物处理装置5包括箱体501、引导平台502、过滤平台、底层平台503、第一预蛹通道504、第二预蛹通道505、繁殖箱506和产卵器5010；引导平台502为高低渐变式平台，引导平台502安装在箱体501内部；箱体501上设置有投料口，投料口用于投放厨余废弃物，投料口位于引导平台502的正上方，黑水虻幼虫在引导平台502上采食厨余废弃物；过滤平台衔接在引导平台502的低端，过滤平台包括过滤板507和位于过滤板507下方的滤油盒508；在自身重力以及黑水虻幼虫的作用下，厨余废弃物由引导平台502逐步滑移至过滤平台；厨余废弃物本身含有油液，黑水虻幼虫以及细菌在处理厨余废弃物之后也将产生各类液体，这些液体成分包括冷凝水进入滤油盒508，固体成分在后续混合物的推动下由过滤平台的边缘下落至底层平台503；底层平台503位于引导平台502和过滤平台的下方，底层平台503设置有一个或多个通孔；底层平台503上放置土壤和蚯蚓，蚯蚓和细菌进一步消化由上方过滤平台掉落的混合物(主要是粗纤维以及黑水虻的排泄物)，蚯蚓和细菌产生的液体以及冷凝水从底层平台503的通孔流出，并引流至其他地方存储，这些液体可用作植物的肥料；
滤油盒508内设置有毛刷509，毛刷509用于疏通过滤板507的滤孔，避免滤孔被粘性大的液体堵塞；滤油盒508下方设置有过滤仓并配有滤材及曝气装置；过滤仓首先进行水油分离，再对渗滤液进行沉降及生化过滤；过滤后产生的清水通过气举泵泵至引导平台502及过滤平台上方滴落冲淋厨余，以便保持厨余的湿润状态，方便黑水虻取食，同时辅助厨余在引导平台502上逐步向前滑动，另外，滴落的清水中含有大量的有益细菌，也能为引导平台502上残留的厨余持续接种细菌，抑制坏细菌的滋生。
第一预蛹通道504的两端分别连通箱体501和鱼池3，第二预蛹通道505连通箱体501和繁殖箱506，箱体501内设置有产卵器；黑水虻幼虫在引导平台502上成长大约3周后即成熟，变为黑水虻预蛹；依据黑水虻的习性，在成长为预蛹之后，预蛹需要离开潮湿的食物区，寻找相对干燥的空间羽化为成虫，之后黑水虻成虫交配产卵并最终死亡；进入预蛹阶段之后，黑水虻不再进食；本实施例引导平台502上的黑水虻幼虫进入预蛹阶段之后，一部分从第一预蛹通道504跌落进鱼池3成为鱼类的食物，另一部分从第二预蛹通道505进入繁殖箱506，成功羽化为成虫并交配；产卵器5010一般采用一排格栅即可，格栅之间的间隙是黑水虻成虫的理想产卵点，交配后的成虫将自动飞到产卵器5010上产卵；
鱼池3设置在整个温室2的最底层，鱼池3内鱼池内可以饲养罗非鱼银鲳鱼等广盐性速生鱼类，同时也可以适当投入适量食蚊鱼青鳉鱼等饲料鱼，饲料鱼一方面能辅助控藻控制浮游生物，同时，也可以成为主力鱼的食料；
如图8所示，水净化系统6包括沉淀池601、污泥池602、第二过滤池603和清水池604，鱼池3的污水随循环系统进入沉淀池601，沉淀池601连通至第二过滤池603，第二过滤池603连通至清水池604，污泥池602与沉淀池601和第二过滤池603的底部连通。
如图3所示，为了引导本实施例整个生态系统的碳氮循环，本实施还设计有碳氮循环管路系统，包括气体回收池、排风管11及气泵和溢气管12、新风管13及气泵，气体回收池包括水池和溶液池，溶液池内包含水、甘油和氧化铁粉末；箱体501内黑水虻和蚯蚓及细菌产生的气体、预处理系统1和水净化系统6内细菌产生的气体经引导先后进入密闭水池和密闭溶液池吸收(其中水池吸收氨气等水溶性气体，溶液池吸收硫化氢等脂溶性气体)，剩余的含有大量二氧化碳的气体再经排风管11经气泵引导进入藻池4为藻类提供碳源，由藻池4溢出的气体经溢气管12引导至温室2顶部为无土栽培箱9内的植物提供碳源。植物产生的富含氧气的新鲜空气经新风管13泵入箱体501、预处理系统1和水净化系统6为有氧呼吸提供支持。
本实施例的生态系统主要用于集中处理人们日常生活中产生的厨余废弃物，一个生态系统可以为一个或多个生活小区提供服务，具体工作流程是：
(1)收集生活小区内厨余废弃物；
(2)将厨余废弃物投入如图7所示的预处理系统1的冲淋仓101内淋水处理；
(3)厨余冲淋产生的高油盐废水经水油分离装置102分离油液以后，再经第一过滤池过滤，产生的淡盐水被输送到屋顶及侧壁空心阳光板201的盐水通道进行浓缩；
(4)淋水后的厨余废弃物投入如图5所示的厨余废弃物处理装置5的箱体501内作为黑水虻和蚯蚓的食物；
(5)鱼池产生的废水过滤净化后引流至藻池4和无土栽培箱9用作藻类和植物生长的营养液；黑水虻幼虫投入鱼池3作为鱼类的饵料；
(6)将预处理系统1、厨余废弃物处理装置5及水净化系统6产生的气体泵入气体回收仓进行回收，氨气溶于水中回收成为液肥，硫化氢等异味气体被吸收，剩余气体富含二氧化碳被导入藻池4进一步吸收后再输送到无土栽培箱9；植物产生的氧气再被输送回预处理系统1、厨余废弃物处理装置5、鱼池3、藻池4及水净化系统6等。
本实施例的生态系统使用黑水虻、蚯蚓和细菌协同高效处理厨余废弃物，中间产物进一步直接利用于养鱼种菜和养藻，实现菌-虻-蚓-藻-鱼-菜-废闭环，不但能够高效环保的处理厨余废弃物还能输出鱼类、蔬菜和藻类，为垃圾处理单位提供收益，另外，整个过程无废水废气排放，资源得到最大幅度利用，温室气体被大幅削减及至实现碳氮中性。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：包括预处理系统、温室、鱼池、藻池和厨余废弃物处理装置；
温室的屋顶和/或墙壁设置有盐水通道；
预处理系统冲淋厨余废弃物并将产生的盐水输送至盐水通道，盐水经过盐水通道浓缩后汇流至温室内的盐水池；
厨余废弃物处理装置内部养殖黑水虻，经预处理系统冲淋后的厨余废弃物用作黑水虻的食物；
藻池内养殖藻类；
黑水虻用作鱼类的食物。
2.根据权利要求1所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：所述温室的屋顶和/或墙壁由空心板制成，空心板内的通道用作盐水通道。
3.根据权利要求1所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：所述温室内设置有冷凝水池、冷凝管和冷凝气泵，冷凝气泵将温室高处的湿热空气泵入冷凝管；盐水通道将部分盐水引流后冲淋冷凝管降温。
4.根据权利要求1所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：温室内设置有无土栽培箱，无土栽培箱内种植植物。
5.根据权利要求1所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：所述预处理系统包括冲淋仓、油水分离装置、储水池和第一过滤池；
冲淋仓内设置有淋水装置，厨余废弃物经淋水后产生的油水混合物由冲淋仓的排液口进入油水分离装置；
油水分离装置包括排油通道和排水通道，排油通道连通至储油池或其他储油装置，排水通道连通至储水池，储水池连通至第一过滤池。
6.根据权利要求1所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：所述厨余废弃物处理装置包括箱体、引导平台、过滤平台、底层平台和第一预蛹通道；
引导平台为高低渐变式平台，引导平台安装在箱体内部；
箱体上设置有投料口，投料口用于投放厨余废弃物；
过滤平台衔接在引导平台的低端，过滤平台包括过滤板和位于过滤板下方的滤油盒；
底层平台位于引导平台和过滤平台的下方，底层平台设置有一个或多个通孔；
第一预蛹通道的两端分别连通箱体和鱼池。
7.根据权利要求6所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：所述滤油盒内设置有毛刷。
8.根据权利要求7所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：厨余废弃物处理装置还包括繁殖箱，繁殖箱通过第二预蛹通道连通至箱体；箱体内设置有产卵器。
9.根据权利要求8所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：厨余废弃物处理装置还包括气体回收池、排风管、新风管和溢气管，气体回收池包括水池和溶液池，溶液池内包含水、甘油和氧化铁粉末；箱体内产生的气体经气泵先后进入水池和溶液池吸收，再经排风管由气泵泵入藻池，由藻池溢出的气体经溢气管引导至温室顶部；富含氧气的新鲜空气经新风管泵入箱体内为箱体内有氧呼吸提供支持。
10.根据权利要求1所述的封闭式厨余废弃物生态循环处理系统，其特征在于：还包括水净化系统，水净化系统包括沉淀池、污泥池、第二过滤池和清水池，鱼池的污水进入沉淀池，沉淀池连通至第二过滤池，第二过滤池连通至清水池，污泥池与沉淀池和第二过滤池的底部连通。
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Denomination of invention: Closed ecological recycling treatment system for kitchen waste Effective date of registration: 20231121 Granted publication date: 20200428 Pledgee: Huang Chun Pledgor: Hu Xiaojun Registration number: Y2023980066540 |