CN110523469A - 湿垃圾处理与再利用系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对性地提供一种湿垃圾处理与再利用系统及其方法，应用碾轧碾磨机械，对湿垃圾中大体形、质地硬的物质进行形体与质地的微小化软化改造；利用搅拌使堆料与拌合料充分拌和；设计出一种具有反复搅拌与切割功能、能调节堆料温湿度、氧浓度、并方便进出料的滚动仓，确保堆料在仓内充分降解发酵。为了灭菌除臭，提高碾磨效果，提升发酵速率，还采用了水与灭菌剂、除臭剂的混合液，作为盐分的稀释剂、碾磨的润滑剂，同时设计了该混合液的净化循环使用系统。为保护厂区环境，提高生产效率，减少用地，设计了高架专用运输通道。本发明具有对湿垃圾与市政污泥处理量大，处理效果好，经济社会效益高的优势。

Description

湿垃圾处理与再利用系统及其方法

技术领域

本发明涉及环境卫生工程的技术领域，具体说涉及一种将生活垃圾中湿垃圾与市政污泥用于工业化堆肥的湿垃圾处理与再利用系统及其方法。

背景技术

我国生活垃圾的投放与处理，正经历着由传统投放向分类投放的革命性转变。在这场意义重大的社会变革中，上海市率先实施生活垃圾按“可回收垃圾、有害垃圾、干垃圾、湿垃圾”分类投放，取得了可喜成果，为我国其它城市树立了榜样。

湿垃圾是生活垃圾中体量很大的一块，它包含了厨余物、动植物残体、庭院清扫物及绿化区域内修剪的枝条藤蔓、畜禽粪便、市政污泥等，不仅体量很大，而且脏、乱、杂、黏。用于焚烧不具热值，用于填埋会污染地下水，用于生产沼气技术方面的难度大，沼气质量难以保证。用于农村传统式的堆肥，耗时长，处理量少，卫生环境差。但是，经过分类投放的湿垃圾，如果用于大规模的工业化堆肥生产，有利因素很多：一是湿垃圾中易腐有机物多，在适宜的温度、湿度、氧浓度环境中，易于经过好氧发酵、生物降解成为有机肥料。二是湿垃圾中含有大量的胶质成分与作物生长所需的微量元素，生产出的肥料有利于提高农作物的产量与品质，也有利于土壤改良。三是湿垃圾堆肥，需要添加秸秆粉、谷壳、锯屑等一类干物料，还可以适量添加菜籽、棉籽饼粕等一类富含磷、钾及多种氨基酸的有机料，这为上述农副产品以及下脚料开发了一个广阔的市场。

一些有足够土地面积的国家，在上世纪五、六十年代，已开始了有关生活垃圾规模化堆肥的实践，他们在传统堆肥的基础上，增加了通风系统，使用铲车翻堆替代人工翻堆，应用稻草、谷壳、树叶、锯屑等作为调节干湿度的添加料，使堆肥技术得到了发展，但是从生产技术与规模上看，多数还是农户、农场主自给式的堆肥设施，与工业化生产、企业化运作的要求还有相当大的距离。

在一张白纸上可以画出最新最美的图画。我们应当通过自己的努力，利用湿垃圾发展工业化堆肥生产的有利条件，克服不利因素，把这项工作做好，并以此推动社会进步与国民经济的发展。

我国北、上、广、深等一线城市，每天产生的湿垃圾量高达数千吨，上海市最近的数据显示，每天产生的湿垃圾量高达8000余吨。只有发展先进的工业化堆肥生产，才能适应形势要求。

湿垃圾用于工业堆肥生产的有利条件很多，但也存在不少困难：

一是湿垃圾中虽然大多数是有机物，但构成复杂，在质地、形体上存在很大差异。果核、贝壳、骨骼一类物质，质地坚硬；西瓜皮、玉米芯、各种豆类壳体及树木花卉的枝条藤蔓，形体较大，不易降解。

二是湿垃圾中，存在不少腌制品、酱制品、卤制品的残留物，还有不少的咸汤咸水，当中的盐分含量很高。过高的盐分，会造成有机质的溶解与流失，会影响微生物的新陈代谢。

三是湿垃圾中的黏稠物多，易腐有机物多，纤维类物质多，给机械加工会带来不少困难。一些设备设施要作为新的产业来加以培育。

四是湿垃圾的体量很大，发展大规模的工业化堆肥生产，在投入、基础设施建设、土地占用、环境保护等方面都会碰到很多的困难。

发明内容

本发明提供一种湿垃圾处理与再利用系统及其方法，针对湿垃圾用于堆肥的几种干扰因素，并从工业化生产的要求出发，提出了一个包括灭菌除臭、降低盐分含量、改变湿垃圾中大件干扰物、质地坚硬物形态特征以及控温控水、通风供氧等在内的一体化技术方案。

本发明的技术方案：

一种湿垃圾处理与再利用系统，它包括碾机、集液槽；所述碾机为子母式碾机，包括机腔体，机腔体内旋转安装有母碾压辊以及三个子碾压辊，母碾压辊居中，三个子碾压辊绕母碾压辊一周圈均匀分布，且其中一子碾压辊位于母碾压辊正上方，母碾压辊为主动辊，子碾压辊为从动辊，主动辊由电机驱动转动，并通过齿轮啮合连接带动从动辊分别作与主动辊相向转动，母碾压辊、子碾压辊相碾压；机腔体内还固定安装有固定辊，固定辊位于母碾压辊正下方、两个子碾压辊中间，机腔体顶部分别设置由进料口、进水口，机腔体底部设置有出料口；所述集液槽包括槽体，槽体顶部开口为混料进口，槽体内倾斜设置有筛网，将槽体内腔分成上下两个部分，槽体上部设置有固料出口，槽体下部设置有液料出口；所述出料口通过管道连通混料进口。

水既可以稀释湿垃圾的黏稠度与含盐量，又对碾机工作面起到润滑效应，从而加快湿垃圾在碾磨腔体内的位移；碾磨产生的液汁以及液汁所含盐分，构成液料，至集液槽下部，后续再汇入净化池进行净化，这样剩余固料为有机物，一方面在碾压过程，其由粗至细、由硬变软、由长变短、由形体、质地不适应发酵堆肥到适应的转化；另一方面，在水的稀释、溶解下，盐分含量达到降低，满足堆肥需求。实践证明，应用“湿法”工艺与上述碾磨机不仅速率大幅提高，最易缠绕的长纤维类有机物（如蔬菜茎叶、花木枝条）也能顺利进入并通过碾腔，被碾磨为细末。

进一步，所述母碾压辊、子碾压辊的辊面带齿。

进一步，所述集液槽设置在碾机下方。

进一步，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括堆肥设备，所述堆肥设备包括料仓、转轴以及支架，料仓为筒状，转轴贯穿料仓两端伸出，并旋转安装在支架上，由电机驱动转轴转动，并带动料仓旋转，所述料仓与转轴之间密封接触；所述转轴中空，构成进气通道，且在转轴外周均匀分布设置有若干气管，气管与进气通道连通，且气管上设置有若干进气孔，由空气压缩器与进气通道连通，进行供气；所述料仓上分别设置有堆肥料进口、肥料出口、排气口，进料口上安装有进料阀门，肥料出口上安装有出料阀门，排气口上安装有自动排气阀；优选，仓体采用双层优质不锈钢结构，中间夹保温材料以利保温保湿，且在仓体内壁均匀分布设置有尖齿，在所述料仓底部还对称设置有两个托辊，两个托辊共同支撑料仓，并随着料仓转动，作与料仓相向旋转，保证料仓稳定转动。

进一步，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括净水设备，所述净水设备包括一密封箱体，箱体内由格栅分隔成四个腔室，上侧三腔室成扇形分布，依次为初净室、二净室、净水室，下侧一个腔室为污泥室，所述初净室内填充陶粒滤料或石英砂粒滤料，二净室内填充活性碳滤料，所述箱体上分别设置液料进口、净水出口以及排污口，液料进口连通初净室、净水出口连通净水室，排污口连通污泥室；所述液料出口通过水泵连通液料进口，排污口连通排污泵；优选，在净水室内设置有反冲洗装置，便于清洗。

进一步，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括水箱，所述净水出口通过回流泵连通水箱，水箱通过水泵连通进水口；所述水箱上设置有注水口以及除臭剂、灭菌剂注入口。

进一步，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括搅拌机。

进一步，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括湿垃圾收料仓以及高架运输通道，高架运输通道架设在湿垃圾收料仓上，设置在高架运输通道架上的卸料口与设置在湿垃圾收料仓顶部的垃圾入口相对；优选，高架运输通道架由主体桥梁与15-18°斜坡的双向道面、浅埋式称重地磅、垃圾运输车辆卸料口、洗车位等组成。采用上述设计，依靠自重力，将湿垃圾直接卸入道面下方的收料仓内。这样减少了场地占用，简化了生产工艺，净化了厂区环境，提高了工作效率；优选，在收料仓下方设置用于湿垃圾渗滤液的集液槽，上方一侧设置用于除臭的空气净化装置。

一种利用上述湿垃圾处理与再利用系统的湿垃圾处理与再利用方法，它包括如下步骤，

（1）湿法碾磨

将湿垃圾由进料口投入碾机中，同时由进水口注入水，启动电机，驱动母碾压辊与子碾压辊相向转动，带水碾压湿垃圾。

（2）干湿分离

将碾压后形成的混料由出料口经管道输送至集液槽内，筛网过滤，固料聚集在槽体上部，液料汇集在槽体下部。

（3）搅拌

由固料出口收集固料，并与好氧菌种、干粉料、饼粕料一起加入搅拌机，搅拌混合，成堆肥料。

（4）好氧发酵

将堆肥料由堆肥料进口加入堆肥设备的料仓内，启动电机驱动料仓作低速不定时旋转，并启动空气压缩器，向其中导入空气，好氧发酵。

（5）出料

堆肥完成后，打开出料阀门，由肥料出口排料。

进一步，在步骤（3）中所述干粉料为秸秆粉、谷壳、木屑中的一种或几种混合；所述饼粕料为棉籽和/或菜籽。

上述技术方案，亦适用于市政污泥的工业堆肥处理。

本发明优点是，设计合理，构思巧妙，并产生如下有益效果：

（1）从总体上看，湿垃圾用于工业堆肥，使体量很大、杂乱缠脏粘的湿垃圾得到了有效利用，可以创造不菲的经济效益：另外各级财政也减轻了湿垃圾处理负担，还能带动环境卫生工程及相关领域的产业发展。这对巩固和发展生活垃圾分类投放的改革成果，无疑也会发挥重要作用。

（2）从技术层面上看，工艺流程合理，技术措施给力；上述技术方案，有效排除湿垃圾用于工业化堆肥的困难因素。此外，利用高度优势，在自重力下，完成湿垃圾在部分工序间的转移；将堆肥设备置于阳光房或阳光大棚内，使湿垃圾在发酵过程中，能保温保湿，寒冷季节与风雨雪天气，可利用阳光升温，利用房体或棚体遮风挡雨。这些“金点子”既节约了能源，又显著提高了生产效率。

附图说明

图1是湿垃圾处理与再利用系统结构示意图。

图2是子母式碾机结构示意图。

图3是母碾压辊与子碾压辊配合示意图。

图4是集水槽结构示意图。

图5是堆肥设备结构示意图。

图6是净水设备结构示意图。

图7是水箱结构示意图。

图8是湿垃圾处理与再利用系统工作流程图。

图中 碾机1 机腔体1-1 母碾压辊1-2 子碾压辊1-3 固定辊1-4 进料口1-5 进水口1-6 出料口1-7 集液槽2 槽体2-1 筛网2-2 固料出口2-3 液料出口2-4 堆肥设备3 料仓3-1 堆肥料进口3-1-1 肥料出口3-1-2 排气口3-1-3 转轴3-2 进气通道3-2-1 气管3-2-2 支架3-3 净水设备4 箱体4-1 初净室4-2 二净室4-3 净水室4-4 污泥室4-5 液料进口4-6 净水出口4-7 排污口4-8 排污泵5 水箱6 注水口6-1 除臭剂、灭菌剂注入口6-2 搅拌机7 湿垃圾收料仓8 高架运输通道9。

具体实施方式

如图1-7所示，一种湿垃圾处理与再利用系统，它包括碾机1、集液槽2；所述碾机1为子母式碾机，包括机腔体1-1，机腔体1-1内旋转安装有母碾压辊1-2以及三个子碾压辊1-3，母碾压辊1-2居中，三个子碾压辊1-3绕母碾压辊1-2一周圈均匀分布，且其中一子碾压辊1-3位于母碾压辊1-2正上方，母碾压辊1-2为主动辊，子碾压辊1-3为从动辊，主动辊由电机驱动转动，并通过齿轮啮合连接带动从动辊分别作与主动辊相向转动，母碾压辊1-2、子碾压辊1-3相碾压；机腔体1-1内还固定安装有固定辊1-4，固定辊1-4位于母碾压辊1-2正下方、两个子碾压辊1-3中间，机腔体1-1顶部分别设置由进料口1-5、进水口1-6，机腔体1-1底部设置有出料口1-7；所述集液槽2包括槽体2-1，槽体2-1顶部开口为混料进口，槽体2-1内倾斜设置有筛网2-2，将槽体2-1内腔分成上下两个部分，槽体2-1上部设置有固料出口2-3，槽体2-1下部设置有液料出口2-4；所述出料口1-7通过管道连通混料进口；所述母碾压辊1-2、子碾压辊1-3的辊面带齿；所述集液槽2设置在碾机1下方；所述湿垃圾处理与再利用系统还包括堆肥设备3，所述堆肥设备3包括料仓3-1、转轴3-2以及支架3-3，料仓3-1为筒状，转轴3-2贯穿料仓3-1两端伸出，并旋转安装在支架3-3上，由电机驱动转轴3-2转动，并带动料仓3-1旋转，所述料仓3-1与转轴3-2之间密封接触；所述转轴3-2中空，构成进气通道3-2-1，且在转轴3-2外周均匀分布设置有若干气管3-2-2，气管3-2-2与进气通道3-2-1连通，且气管3-2-2上设置有若干进气孔，由空气压缩器与进气通道3-2-1连通，进行供气；所述料仓3-1上分别设置有堆肥料进口3-1-1、肥料出口3-1-2、排气口3-1-3，进料口3-1-1上安装有进料阀门，肥料出口3-1-2上安装有出料阀门，排气口3-1-3上安装有自动排气阀；所述湿垃圾处理与再利用系统还包括净水设备4，所述净水设备4包括一密封箱体4-1，箱体4-1内由格栅分隔成四个腔室，上侧三腔室成扇形分布，依次为初净室4-2、二净室4-3、净水室4-4，下侧一个腔室为污泥室4-5，所述初净室4-2内填充陶粒滤料或石英砂粒滤料，二净室4-3内填充活性碳滤料，所述箱体4-1上分别设置液料进口4-6、净水出口4-7以及排污口4-8，液料进口4-6连通初净室4-2、净水出口4-7连通净水室4-4，排污口4-8连通污泥室4-5；所述液料出口2-4通过水泵连通液料进口4-6，排污口4-8连通排污泵5；所述湿垃圾处理与再利用系统还包括水箱6，所述净水出口4-7通过回流泵连通水箱6，水箱6通过水泵连通进水口1-6；所述水箱6上设置有注水口6-1以及除臭剂、灭菌剂注入口6-2；所述湿垃圾处理与再利用系统还包括搅拌机7；所述湿垃圾处理与再利用系统还包括湿垃圾收料仓8以及高架运输通道9，高架运输通道9架设在湿垃圾收料仓8上，设置在高架运输通道架9上的卸料口与设置在湿垃圾收料仓8顶部的垃圾入口相对。

如图8所示，一种利用上述湿垃圾处理与再利用系统的湿垃圾处理与再利用方法，它包括如下步骤，

（1）湿法碾磨

将湿垃圾由进料口1-5投入碾机1中，同时由进水口1-6注入水，启动电机，驱动母碾压辊1-2与子碾压辊1-3相向转动，带水碾压湿垃圾。

（3）干湿分离

将碾压后形成的混料由出料口1-7经管道输送至集液槽2内，筛网2-2过滤，固料聚集在槽体2-1上部，液料汇集在槽体2-1下部。

（3）搅拌

由固料出口2-3收集固料，并与好氧菌种、干粉料、饼粕料一起加入搅拌机7，搅拌混合，成堆肥料；所述干粉料为秸秆粉、谷壳、木屑中的一种或几种混合；所述饼粕料为棉籽和/或菜籽。

（4）好氧发酵

将堆肥料有堆肥料进口3-1-1加入堆肥设备3的料仓3-1内，启动电机驱动料仓3-1作低速不定时旋转，并启动空气压缩器，向其中导入空气，好氧发酵。

（5）出料

堆肥完成后，打开出料阀门，由肥料出口3-1-2排料。

实际案例：

按每一连锁单位的堆肥设备数为3个计算，则每一批次可接受入仓处理的湿垃圾为30—40m3。按每一批次湿垃圾的堆肥周期平均为一个月计算，则一年可处理湿垃圾12批次，年处理量为360—480m3。如果一个堆肥厂设置有100个上述这样的连锁单位，则一年可处理湿垃圾量为36000—48000m3。如果一个大型堆肥厂，设置有500个上述这样的连锁单位计算，则一年可处理湿垃圾量为180000—240000m3。如果一个超大型堆肥厂，设置有1000个上述这样的连锁单位，则一年可处理湿垃圾量为360000—480000m3。一个20万左右人口的城市，每日产生湿垃圾量按1000m3计算，一年产生的湿垃圾量为360000m3，建一个超大型堆肥厂或两个大型堆肥厂即可完成全部湿垃圾的处理。如果每吨湿垃圾加上约占1/3的添加料，可以生产成品有机肥600kg，以上海市日产生湿垃圾量8000吨计算，则每天可生产成品有机肥4800吨。按成品有机肥吨价1500元，减去成本费用500元计算，则每年可创收18.25亿元。当然建厂的初始投入是很大的，上述创收也含有理想化因素，但毋庸置疑经济效益是十分显著的。加上利用秸秆粉、谷壳、花生壳粉、木屑等干粉料与棉籽饼粕、菜籽饼粕等有机料，作为调节干湿度与养分含量的添加剂。这些原料取材方便、价格低廉，也使这类物料有了新的用武之地。再看场地占用，按上述每一连锁单位占地30m2计算，上述500组连锁单位占地15000m2，1000组连锁单位占地30000m2，加上各个处理工序与仓体间应预留空间，以及厂区其他设施与绿化用地等，即便按双倍用地量计算，还抵不上一个小型填埋场的用地。

以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用以限制其本身，任何本领域的技术人员在不违背本发明精神内涵的情况下，所作的变化和改动，均应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种湿垃圾处理与再利用系统，它包括碾机、集液槽；其特征在于，所述碾机为子母式碾机，包括机腔体，机腔体内旋转安装有母碾压辊以及三个子碾压辊，母碾压辊居中，三个子碾压辊绕母碾压辊一周圈均匀分布，且其中一子碾压辊位于母碾压辊正上方，母碾压辊为主动辊，子碾压辊为从动辊，主动辊由电机驱动转动，并通过齿轮啮合连接带动从动辊分别作与主动辊相向转动，母碾压辊、子碾压辊相碾压；机腔体内还固定安装有固定辊，固定辊位于母碾压辊正下方、两个子碾压辊中间，机腔体顶部分别设置由进料口、进水口，机腔体底部设置有出料口；所述集液槽包括槽体，槽体顶部开口为混料进口，槽体内倾斜设置有筛网，将槽体内腔分成上下两个部分，槽体上部设置有固料出口，槽体下部设置有液料出口；所述出料口通过管道连通混料进口。

2.根据权利要求1所述的一种湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述母碾压辊、子碾压辊的辊面带齿。

3.根据权利要求1所述的湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述集液槽设置在碾机下方。

4.根据权利要求1所述的一种湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括堆肥设备，所述堆肥设备包括料仓、转轴以及支架，料仓为筒状，转轴贯穿料仓两端伸出，并旋转安装在支架上，由电机驱动转轴转动，并带动料仓旋转，所述料仓与转轴之间密封接触；所述转轴中空，构成进气通道，且在转轴外周均匀分布设置有若干气管，气管与进气通道连通，且气管上设置有若干进气孔，由空气压缩器与进气通道连通，进行供气；所述料仓上分别设置有堆肥料进口、肥料出口、排气口，进料口上安装有进料阀门，肥料出口上安装有出料阀门，排气口上安装有自动排气阀。

5.根据权利要求1所述的一种湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括净水设备，所述净水设备包括一密封箱体，箱体内由格栅分隔成四个腔室，上侧三腔室成扇形分布，依次为初净室、二净室、净水室，下侧一个腔室为污泥室，所述初净室内填充陶粒滤料或石英砂粒滤料，二净室内填充活性碳滤料，所述箱体上分别设置液料进口、净水出口以及排污口，液料进口连通初净室、净水出口连通净水室，排污口连通污泥室；所述液料出口通过水泵连通液料进口，排污口连通排污泵。

6.根据权利要求4所述的一种湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括水箱，所述净水出口通过回流泵连通水箱，水箱通过水泵连通进水口；所述水箱上设置有注水口以及除臭剂、灭菌剂注入口。

7.根据权利要求4所述的一种湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括搅拌机。

8.根据权利要求1所述的一种湿垃圾处理与再利用系统，其特征在于，所述湿垃圾处理与再利用系统还包括湿垃圾收料仓以及高架运输通道，高架运输通道架设在湿垃圾收料仓上，设置在高架运输通道架上的卸料口与设置在湿垃圾收料仓顶部的垃圾入口相对。

9.一种利用权利要求7所述的湿垃圾处理与再利用系统的湿垃圾处理与再利用方法，其特征在于，它包括如下步骤，

（1）湿法碾磨

将湿垃圾由进料口投入碾机中，同时由进水口注入水，启动电机，驱动母碾压辊与子碾压辊相向转动，带水碾压湿垃圾；

干湿分离

将碾压后形成的混料由出料口经管道输送至集液槽内，筛网过滤，固料聚集在槽体上部，液料汇集在槽体下部；

（3）搅拌

由固料出口收集固料，并与好氧菌种、干粉料、饼粕料一起加入搅拌机，搅拌混合，成堆肥料；

（4）好氧发酵

将堆肥料由堆肥料进口加入堆肥设备的料仓内，启动电机驱动料仓作低速不定时旋转，并启动空气压缩器，向其中导入空气，好氧发酵；

（5）出料

堆肥完成后，打开出料阀门，由肥料出口排料。

10.根据权利要求9所述的湿垃圾处理与再利用方法，其特征在于，在步骤（3）中所述干粉料为秸秆粉、谷壳、木屑中的一种或几种混合；所述饼粕料为棉籽和/或菜籽。