CN109877142A - 一种具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统及发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统及发酵方法，包括若干个平行设置的好氧发酵仓，发酵仓顶部设置有气体净化结构。本发明的好氧发酵系统通过对废水的全循环、对废气的自净化，实现了废水和废气零排放，消除了生活垃圾处理场的恶臭问题；且本发明中好氧发酵仓为半地下式甚至全地下式，完全解决了生活垃圾处理场脏乱臭的窘境，改善了生活垃圾处理厂的环境卫生状况。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，具体涉及生活垃圾处理。
背景技术
城市生活垃圾是量大面广的固体废弃物。随着我国经济社会发展和对环境质量要求越来越高，生活垃圾的量越来越大，其收集、转运、处理和资源化也越来越受到各级政府、科技工作者的高度重视。
生活垃圾处置方式有很多不同的组合工艺。早期主要的处置技术以堆肥、自然堆存、填埋为主。但是随着对土壤环境质量和农业食品安全的重视，城市生活垃圾堆肥因含有重金属等有毒有害物质逐渐被淘汰。自然堆存、简单填埋因产生严重的地下水污染，也已经被禁止。生活垃圾直接分选曾经受到重视，但是因垃圾直接分选系统经常出现障碍、运行维护困难、分选产物资源化效益不高，特别是分选后堆肥部分肥效低、存在环境风险、难以外销，致使直接分选在我国生活垃圾处理中难以推广。
目前生活垃圾主流的处理方式是卫生式填埋、焚烧发电。卫生填埋可以做到安全无害化处置，但是垃圾填埋场恶臭难闻、蚊虫滋生严重、环境脏乱恶劣、温室气体排放量巨大，垃圾渗滤液处理难、成本高是填埋场运行维护的很大负担。卫生填埋处理一次性投资较大、占地面积大、没能实现垃圾资源化利用和减量化目标。而且填埋场库容有限，若干年后总归要封场，新场址选定困难，出现生活垃圾无处可埋的窘境。从生活垃圾处理的无害化、减量化目标来看，焚烧方法最安全、最彻底。同时，焚烧过程所产生的热量也能发电。但是因生活垃圾含水量高、热值低，导致发电效率低下。且生活垃圾焚烧产生二噁英，需要复杂高消耗的烟气净化技术处理才能满足排放要求。生活垃圾焚烧厂的垃圾堆存期间同样会产生恶臭等环境卫生问题和严重的大气污染问题，导致很多焚烧厂建设难以落地实施。焚烧发电同样存在一次性投资较大、运营成本高的问题。因此，垃圾处置和资源化技术开发一直是科技开发领域的热点。
对生活垃圾进行好氧发酵，可以有效降低垃圾水分、降解有机质，避免生活垃圾处理厂垃圾堆存期间的恶臭问题，且可提高发电效率。现有好氧发酵仓有两种设置形式：开放式和封闭式。现有的开放式好氧发酵仓，在好氧发酵过程中产生的废气直接排入大气中，会造成严重的大气污染问题。现有的封闭式好氧发酵仓，需配备抽风机和专门的废气净化系统来处理发酵过程中的废气，建设和运行成本高，限制了其应用。
发明内容
为避免上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统及发酵方法，旨在通过经济高效的手段进行生活垃圾好氧发酵，改善垃圾处理厂的卫生环境。
本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：
本发明首先公开了一种具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统，其特点在于：包括生活垃圾下料斗、生物除臭剂储存罐和好氧发酵仓组；
在所述生活垃圾下料斗内设置有破袋机；
在所述生活垃圾下料斗内还设置有生物除臭剂喷洒装置，所述生物除臭剂喷洒装置通过管道连通至所述生物除臭剂储存罐；
所述好氧发酵仓组由若干个好氧发酵仓平行设置，在各好氧发酵仓的进口门处设置有一个共用的公共廊道；所述生活垃圾下料斗的出料口设置在所述公共廊道的上方；
在所述公共廊道下设置有垃圾渗滤液收集池；所述好氧发酵仓的地面呈斜坡状，下坡一侧设置有集液沟；各好氧发酵仓的集液沟汇流连通至所述垃圾渗滤液收集池；
在各好氧发酵仓的底部铺设有供氧管路，所述供氧管路连通至鼓风机；
在各好氧发酵仓的上部铺设有垃圾渗滤液回灌管路，所述垃圾渗滤液回灌管路通过液体输送泵连通至所述垃圾渗滤液收集池。
进一步地，所述好氧发酵仓的屋顶包括用于支撑的网架，在所述网架上方设置有滤网，在所述滤网上方铺设有生物填料层，在所述生物填料层上设有绿化植物。
进一步地，所述好氧发酵仓组为全地下或半地下式设置。
本发明还公开了利用上述生活垃圾好氧发酵系统进行好氧发酵的方法，包括如下步骤：
步骤1、在所述生物除臭剂储存罐内存入生物除臭剂；
将生活垃圾倒入生活垃圾下料斗，由破袋机划破包装袋，并由生物除臭剂喷洒装置向生活垃圾下料斗内喷洒生物除臭剂，使生物除臭剂与生活垃圾混合均匀；
步骤2、添加了生物除臭剂的生活垃圾下料至公共廊道，再依次移入各个好氧发酵仓，每个好氧发酵仓铺设满仓后关闭发酵仓进口门，开始铺设下一个好氧发酵仓；
步骤3、由鼓风机通过供氧管路向铺设满仓后的好氧发酵仓内持续通入空气，以维持好氧状态开始静态发酵；
各好氧发酵仓在发酵过程产生的垃圾渗滤液自流汇集到集液沟后，继而汇集到垃圾渗滤液收集池；
发酵的前5天，每间隔4h通过液体输送泵从垃圾渗滤液回灌管路向好氧发酵仓内喷淋一次垃圾渗滤液，每次持续喷淋1h，以维持好氧发酵仓内生活垃圾堆体发酵所需的水分；静置发酵5天后停止喷淋，继续发酵5-10天，使生活垃圾中生物质有机物降解、腐熟、稳定，使水分蒸发，获得松散、无臭的发酵后腐熟物料；
好氧发酵仓发酵过程所产生的废气通过屋顶的生物填料层进行净化；
各好氧发酵仓独立进行好氧发酵；
步骤4、发酵完成后停止通气，打开好氧发酵仓的出口门，清出发酵后腐熟物料。
进一步地，步骤1中所述生物除臭剂的加入量为每吨垃圾0.5-5kg。
进一步地，步骤3中通入空气量以好氧发酵仓中流出的垃圾渗滤液溶解氧大于0.5mg/L 为控制参数。
进一步地，所得发酵后腐熟物料通过筛选、电磁选和风选相结合进行分选，分选出腐殖土、木质、橡胶、纤维织物、金属、塑料、玻璃、陶瓷、砖瓦和石块；
所得腐殖土用作苗木栽培绿化营养土；所得金属送至冶炼厂再生；所得塑料洗涤干燥后造粒成为再生塑料母粒；所得玻璃、陶瓷、砖瓦和石块用作建筑材料；所得木质、橡胶、纤维织物用作燃料热解气化或直接燃烧回收能源。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明的好氧发酵系统通过对废水的全循环、对废气的自净化，实现了废水和废气零排放，消除了生活垃圾处理场的恶臭问题；且本发明中好氧发酵仓为半地下式甚至全地下式，完全解决了生活垃圾处理场脏乱臭的窘境，改善了生活垃圾处理厂的环境卫生状况。
2、本发明好氧发酵仓的屋顶结构，使好氧发酵过程中的废气可以直接净化，不需要抽风机和专门的废气净化系统，大幅度降低了生活垃圾好氧发酵仓建设和运行的成本。
3、本发明在好氧发酵前，向生活垃圾中喷洒生物除臭剂，可以减少恶臭气体的产生。
4、本发明在公共廊道下设置垃圾渗滤液收集池，且将好氧发酵仓地面设置成斜坡状，可以使发酵过程产生的垃圾渗滤液自流到垃圾渗滤液收集池，一方面有助于垃圾堆体沥干水分，最终有助于减少腐熟垃圾的含水量；另一方面有助于垃圾渗滤液的喷灌处理。
5、本发明的方法和系统对垃圾渗滤液进行全循环处理，在好氧发酵的前期向生活垃圾堆体内喷灌好氧发酵过程产生的垃圾渗滤液，好氧发酵后期不再喷灌，水分蒸发减量，实现了垃圾渗滤液的处理，从而实现废水的零排放。且垃圾渗滤液的回灌，为垃圾堆体发酵接种了大量嗜热好氧微生物，加速了垃圾堆体微生物增殖速度、加快好氧微生物增殖代谢和有机物降解速度，提高了垃圾堆体的发酵温度，可以使垃圾堆体温度升高达到80℃以上，实现了快速高温好氧发酵，可以灭活大部分致病菌和杂草种子，为发酵后腐殖土的利用创造了良好的条件。
6、通过本发明的方法对生活垃圾进行好氧发酵后，有利用对其进行进一步的分选，避免了生活垃圾直接分选所产生的问题：从居民区运来的垃圾已经厌氧发臭、含水量高、黏连严重，直接分选困难，恶臭气体发散严重，控制恶臭气体污染比较困难。先好氧发酵后分选的方式有如下优点：降低了垃圾水分，大幅度减量、降低分选负荷和成本；可降解有机质腐化、稳定化、细粒化；垃圾中各类物料更易分散、解聚、分选；分选的物料夹带杂质少，更易进一步处理。
7、通过本发明的方法进行发酵后，再对生活垃圾进行分选，可以实现固废全资源化。
附图说明
图1为本发明生活垃圾好氧发酵系统的平面示意图；
图2为本发明好氧发酵仓组的横剖面示意图；
图3为本发明好氧发酵仓的屋顶结构示意图；
图中标号：1为生活垃圾下料斗；2为生物除臭剂储存罐；3为好氧发酵仓；4为公共廊道；5为垃圾渗滤液收集池；6为集液沟；7为供氧管路；8为鼓风机；9为垃圾渗滤液回灌管路；10为液体输送泵；11为破袋机；12为生物除臭剂喷洒装置；13为网架；14为滤网； 15为生物填料层；16为绿化植物；17为地面；3A发酵仓房顶。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统，包括生活垃圾下料斗1、生物除臭剂储存罐2和好氧发酵仓组。
在生活垃圾下料斗1内设置有破袋机11，用于将生活垃圾破袋、下料。具体实施中，破袋机可采用可实现所需功能的任意型号或结构的破袋机。
在生活垃圾下料斗1内还设置有生物除臭剂喷洒装置12，生物除臭剂喷洒装置12通过管道连通至生物除臭剂储存罐2；生物除臭剂喷洒装置用于在生活垃圾破袋、下料的同时，向生活垃圾内喷洒生物除臭剂，使生物除臭剂与生活垃圾混合均匀。具体实施中，生物除臭剂喷洒装置可采用现有任意可实现所需功能的结构，如可以由加压泵、输送管路、流量计、流量调节阀、喷头组成，其作用是按照所需计量向待处理的生活垃圾中添加生物除臭剂。
好氧发酵仓组由若干个好氧发酵仓3平行设置，好氧发酵仓3的一面设有进口门、相对的另一面设有出口门，在各好氧发酵仓3的进口门处设置有一个共用的公共廊道4；生活垃圾下料斗1的出料口设置在公共廊道4的上方；生活垃圾由生活垃圾下料斗通过重力直接下料至公共廊道后，再依次送至各好氧发酵仓，具体实施中，可在公共廊道上设置垃圾输送装置，通过垃圾输送装置将生活垃圾依次送至各好氧发酵仓。
在公共廊道4下方设置有垃圾渗滤液收集池5；好氧发酵仓3的地面呈斜坡状，朝向所述垃圾渗滤液收集池5的方向倾斜，下坡一侧设置有集液沟6；各好氧发酵仓的集液沟6汇流连通至垃圾渗滤液收集池5，使得发酵过程产生的垃圾渗滤液自流汇集到集液沟后，继而汇集到垃圾渗滤液收集池。具体实施中，设置好氧发酵仓地面横向坡降3度、纵向坡降1度。具体实施中，垃圾渗滤液收集池5设置在公共廊道4的中心，上方加盖网格状篦水板。
在各好氧发酵仓3的底部铺设有供氧管路7，供氧管路7连通至鼓风机8，鼓风机通过供氧管路向好氧发酵仓内输送空气，以维持好氧发酵仓内的好氧气体环境。具体实施中，供氧管路为穿孔管，用于释放气体。
在各好氧发酵仓3的上部铺设有垃圾渗滤液回灌管路9，垃圾渗滤液回灌管路9通过液体输送泵10连通至垃圾渗滤液收集池5；垃圾渗滤液收集池中的垃圾渗滤液通过垃圾渗滤液回灌管路按需喷灌到各好氧发酵仓内的生活垃圾堆体中。具体实施中，垃圾渗滤液回灌管路可根据好氧发酵仓大小设置合适结构，以保证可以将垃圾渗滤液均匀喷洒向所有区域的生活垃圾，如可采用在主管下设置若干横向穿孔管的方式。
如图3所示，好氧发酵仓3的屋顶包括用于支撑的网架13，在网架13上方设置有滤网 14，在滤网14上方铺设有生物填料层15，在生物填料层15上设有绿化植物16。具体实施中：由方木材料作为樑构建成为人字网架，屋面倾斜5度。滤网可采用塑料材质。生物填料层可采用市售腐殖土或通过本发明方法分选出的腐殖土，厚度为10-60cm，以保证足够的处理效果。绿化植物呈网格状摆放或种植在生物填料层的上方，即可以有效固定生物填料层，也可以促进填料层内废气的净化，同时还可以改善垃圾处理场的环境。
好氧发酵仓组为全地下或半地下式设置(如图2所示，为半地下式)。具体实施中：可在所需大小的平整场地上两侧构建混凝土墙，然后用隔板分割成长方体状的若干个平行的仓室。各好氧发酵仓的容积按需设置，优选可以容纳5天的生活垃圾量，如每个仓室可设置为高5m、宽10m、长50m。整个垃圾处理场配置好氧发酵仓5个以上(如图1、2所示，为5 个)，周期性轮转进料、发酵、出料使用，每个发酵仓室的进出口都安装有门。在进口门一侧各个好氧发酵仓室共用一个公共廊道，便于生活垃圾转运到各个好氧发酵仓室。
具体实施中，生物除臭剂可采用市售的任意一款，优选按如下方法配置：将新鲜生活垃圾及生活垃圾经好氧发酵所得发酵后腐熟物料按照质量比2:1～4混合均匀后，用2～10倍的水淋洗，获得淋滤液；将所述淋滤液与酵母菌按照质量比1000:1～10混合均匀，获得接种菌液；将有机物加水配置成质量浓度为1～5％的有机物培养基；然后将接种菌液和有机物培养基按体积比1～10:100混合后，再加入占有机物质量1～10％的铁氧化物混合均匀，发酵24～48h，获得生物除臭剂。其中，配制培养基的有机物为红糖、蔗糖、葡萄糖、乳酸盐、醋酸盐、牛肉膏、糖蜜水、餐厨垃圾或养殖废物中的至少一种，纳米铁氧化物是由市售铁氧化物或天然纳米铁氧化物矿石(如鲕状赤铁矿、褐铁矿)粉碎获得的100目以下粉体。上述生物除臭剂由新鲜生活垃圾中的微生物、好氧发酵所得发酵后腐熟物中微生物添加酵母菌、铁氧化物富集培养制得。其中的微生物皆为土著微生物，适应本地环境；铁氧化物与微生物交互作用，改善微生物代谢微环境、提高活性，提高分解有机物的速度；生物除臭剂包含兼性菌、兼性好氧菌、好氧菌，与添加的酵母菌协同作用，消除垃圾中的恶臭气味物质；且生物除臭剂包含适宜在各种温度下快速增殖的微生物，添加到垃圾堆体中后，垃圾堆体增温快、达到的峰值温度高、生物质腐化稳定快、大幅度缩短垃圾发酵所需的时间。
利用上述生活垃圾好氧发酵系统进行好氧发酵的方法，包括如下步骤：
步骤1、在生物除臭剂储存罐2内存入生物除臭剂；
将生活垃圾倒入生活垃圾下料斗1，由破袋机11划破包装袋，并由生物除臭剂喷洒装置 12向生活垃圾下料斗内喷洒生物除臭剂，使生物除臭剂与生活垃圾混合均匀；所述生物除臭剂的加入量为每吨垃圾0.5-5kg；
步骤2、添加了生物除臭剂的生活垃圾下料至公共廊道4，再依次移入各个好氧发酵仓3，每个好氧发酵仓铺设满仓后关闭发酵仓进口门，开始铺设下一个好氧发酵仓；
步骤3、由鼓风机8通过供氧管路7向铺设满仓后的好氧发酵仓内持续通入空气，以维持好氧状态开始静态发酵，通入空气量以好氧发酵仓中流出的垃圾渗滤液溶解氧大于0.5mg/L 为控制参数；
各好氧发酵仓在发酵过程产生的垃圾渗滤液自流汇集到集液沟6后，继而汇集到垃圾渗滤液收集池5；
发酵的前5天，每间隔4h通过液体输送泵10从垃圾渗滤液回灌管路9向好氧发酵仓内喷淋一次垃圾渗滤液，每次持续喷淋1h，以维持好氧发酵仓内生活垃圾堆体发酵所需的水分；静置发酵5天后停止喷淋，继续发酵5-10天，使生活垃圾中生物质有机物降解、腐熟、稳定，使水分蒸发，获得松散、无臭的发酵后腐熟物料；
好氧发酵仓发酵过程所产生的废气通过屋顶的生物填料层进行净化；
各好氧发酵仓独立进行好氧发酵；
步骤4、发酵完成后停止通气，打开好氧发酵仓的出口门，清出发酵后腐熟物料。
步骤5、所得发酵后腐熟物料通过筛选、电磁选和风选相结合进行分选，分选出的腐殖土、木质、橡胶、纤维织物、金属、塑料、玻璃、陶瓷、砖瓦和石块；
所得腐殖土用作苗木栽培绿化营养土；所得金属送至冶炼厂再生；所得塑料洗涤干燥后造粒成为再生塑料母粒；所得玻璃、陶瓷、砖瓦和石块用作建筑材料；所得木质、橡胶、纤维织物用作燃料热解气化或直接燃烧回收能源。
Claims (7)
1.一种具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统，其特征在于：包括生活垃圾下料斗(1)、生物除臭剂储存罐(2)和好氧发酵仓组；
在所述生活垃圾下料斗(1)内设置有破袋机(11)；
在所述生活垃圾下料斗(1)内还设置有生物除臭剂喷洒装置(12)，所述生物除臭剂喷洒装置(12)通过管道连通至所述生物除臭剂储存罐(2)；
所述好氧发酵仓组由若干个好氧发酵仓(3)平行设置，在各好氧发酵仓(3)的进口门处设置有一个共用的公共廊道(4)；所述生活垃圾下料斗(1)的出料口设置在所述公共廊道(4)的上方；
在所述公共廊道(4)下设置有垃圾渗滤液收集池(5)；所述好氧发酵仓(3)的地面呈斜坡状，下坡一侧设置有集液沟(6)；各好氧发酵仓的集液沟(6)汇流连通至所述垃圾渗滤液收集池(5)；
在各好氧发酵仓(3)的底部铺设有供氧管路(7)，所述供氧管路(7)连通至鼓风机(8)；
在各好氧发酵仓(3)的上部铺设有垃圾渗滤液回灌管路(9)，所述垃圾渗滤液回灌管路(9)通过液体输送泵(10)连通至所述垃圾渗滤液收集池(5)。
2.根据权利要求1所述的具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统，其特征在于：所述好氧发酵仓(3)的屋顶包括用于支撑的网架(13)，在所述网架(13)上方设置有滤网(14)，在所述滤网(14)上方铺设有生物填料层(15)，在所述生物填料层(15)上设有绿化植物(16)。
3.根据权利要求1所述的具有自净化功能的生活垃圾好氧发酵系统，其特征在于：所述好氧发酵仓组为全地下或半地下式设置。
4.一种利用权利要求1～3中任意一项所述的生活垃圾好氧发酵系统进行好氧发酵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在所述生物除臭剂储存罐(2)内存入生物除臭剂；
将生活垃圾倒入生活垃圾下料斗(1)，由破袋机(11)划破包装袋，并由生物除臭剂喷洒装置(12)向生活垃圾下料斗内喷洒生物除臭剂，使生物除臭剂与生活垃圾混合均匀；
步骤2、添加了生物除臭剂的生活垃圾下料至公共廊道(4)，再依次移入各个好氧发酵仓(3)，每个好氧发酵仓铺设满仓后关闭发酵仓进口门，开始铺设下一个好氧发酵仓；
步骤3、由鼓风机(8)通过供氧管路(7)向铺设满仓后的好氧发酵仓内持续通入空气，以维持好氧状态开始静态发酵；
各好氧发酵仓在发酵过程产生的垃圾渗滤液自流汇集到集液沟(6)后，继而汇集到垃圾渗滤液收集池(5)；
发酵的前5天，每间隔4h通过液体输送泵(10)从垃圾渗滤液回灌管路(9)向好氧发酵仓内喷淋一次垃圾渗滤液，每次持续喷淋1h，以维持好氧发酵仓内生活垃圾堆体发酵所需的水分；静置发酵5天后停止喷淋，继续发酵5-10天，使生活垃圾中生物质有机物降解、腐熟、稳定，使水分蒸发，获得松散、无臭的发酵后腐熟物料；
好氧发酵仓发酵过程所产生的废气通过屋顶的生物填料层进行净化；
各好氧发酵仓独立进行好氧发酵；
步骤4、发酵完成后停止通气，打开好氧发酵仓的出口门，清出发酵后腐熟物料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤1中所述生物除臭剂的加入量为每吨垃圾0.5-5kg。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤3中通入空气量以好氧发酵仓中流出的垃圾渗滤液溶解氧大于0.5mg/L为控制参数。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所得发酵后腐熟物料通过筛选、电磁选和风选相结合进行分选，分选出腐殖土、木质、橡胶、纤维织物、金属、塑料、玻璃、陶瓷、砖瓦和石块；
所得腐殖土用作苗木栽培绿化营养土；所得金属送至冶炼厂再生；所得塑料洗涤干燥后造粒成为再生塑料母粒；所得玻璃、陶瓷、砖瓦和石块用作建筑材料；所得木质、橡胶、纤维织物用作燃料热解气化或直接燃烧回收能源。
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