CN110590420B - 一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法。该方法将待处理垃圾首先进行破碎分选处理，剔除难腐有机物；然后加入水调节其固含量，制成浆料，在浆料中通入微米气泡。最大限度剔除塑料、织物等难腐有机物，和玻璃、陶瓷、砂石、金属等不腐无机物。可以有效降低与稳定控制垃圾衍生肥料中重金属含量，消除了垃圾衍生肥料中重金属含量的不确定性，为解决垃圾衍生肥料的出路打开方便之门。而且下沉分离出的比重大的泥砂类的物料中有机质和水分含量低，符合直接填埋和用作建筑材料的原料的要求。

Description

一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法。

背景技术

随着国家垃圾分类政策的实施，湿生垃圾(以厨房垃圾为主)、餐厨垃圾、蔬菜与水果专业市场的垃圾会首先从生活垃圾中分离出来，社会发展对这类垃圾处理的渴求已经显现出来。这些垃圾含水率高通常在60％～90％，混有塑料、织物、纸张、竹木等难腐、大块有机物，和泥砂、石子、水泥块、玻璃等无机惰性物质；还有不锈钢、瓶盖等金属，甚至是电池、灯管等有毒有害废弃物。分类之后的湿垃圾和蔬菜、果品专业市场的易腐垃圾水分含量高，腐败变质快，异味散发和渗滤液流出对环境带来巨大污染，长期困扰居民生活和城市环境的改善。这种湿垃圾不适合填埋，也没有土壤填埋，热值低，无法直接焚烧。

易腐有机质制肥是数千年来的一贯做法。但是随着石油化工、橡胶工业、合成材料，特别是现代化学工业的发展，带有混合属性的食品市场、果品市场，以及居民厨房的厨余湿垃圾的简单堆肥处置，经过几十年的实践证明已经失败。发酵制沼气的燃气化虽然也是一种可以采用的资源化方法，但不论是采用湿法厌氧工艺，还是干法厌氧工艺，都仅可实现部分资源化转化，沼液、沼渣的处理均成为行业痛点，长期制约项目正常运行。还因投入高，经济性和可持续性大打折扣。因湿垃圾原料中重金属含量不确定，致使简单堆肥处理得到的肥料中的重金属含量不确定，甚至大多数情况下会出现超标的情况，因此国家出台政策，不允许垃圾衍生肥进入食物链生产，致使湿垃圾不能合理有效地进行资源化再利用。

来自自然的有机质本身的有毒、有害元素并没有超标，是各种废弃物的混合，易腐有机质腐败后生成的液体的作用，使重金属从其他垃圾组分中迁移到了最终产品中才导致的垃圾衍生肥料重金属超标的结果。垃圾组分的不稳定，是造成垃圾衍生肥料中重金属等有毒、有害元素含量不确定的主要因素。分离垃圾中难腐有机质组分，是切断重金属来源的重要措施。现有技术中也出现了对发酵前的物料进行分离处理，减小发酵过程中垃圾原料中非有机质或者难腐物料中的重金属等有害成分的迁移，传统的方式是在待处理物料中加入水后进行自然沉降处理，无法快速实现各组分的分离，效率太低，没有工程化价值。在传统方式的基础上改进的方法是靠简单鼓入气体的方式实现分离，这种分离虽然能够在一定程度上提高分离效率，但是细小的塑料、织物绒片、泥砂难以彻底分离，导致分离出的有机质中泥砂和难腐塑料、织物等物料仍有夹杂，泥砂中有机质含量高，好氧发酵后的物料品质不能保证，而且沉降的泥砂等物料不符合填埋标准不能直接填埋。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，制得的肥料质量稳定，且过程污染物排放量低。

一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，包括以下操作步骤：

1)将待处理垃圾进行破碎和分选处理，破碎易腐有机质和无机物并分离出塑料、橡胶、织物等难腐有机物，得初分离垃圾；

2)在步骤1)获得的初分离垃圾中加入水调节其固含量，制得浆料，在浆料中持续通入微米气泡，在微米气泡的作用下浆料中比重轻的物料上浮，比重大的泥砂类物料沉降，易腐有机质悬浮在中间；去除上层漂浮的物料和下层沉降的物料，得到含有易腐有机质的浆料；

3)将步骤2)获得的含有易腐有机质的浆料进行压滤处理后分离得到易腐有机质和滤液；将易腐有机质好氧发酵处理制得有机肥原料。

步骤3)获得的滤液中含有有机质悬浮物和有机质腐败、半腐败产物，直接循环使用会降低步骤2)中通入微米气泡浮选的效率，影响整个过程有机质提取率和制得的有机肥原料的质量稳定。因此，可选的，步骤3)中获得的滤液经过絮凝沉淀处理后，回收滤液中的有机质，滤液返回步骤2)作为水的来源调节初分离垃圾的固含量；回收的滤液中的有机质与步骤3)中分离得到的易腐有机质混合进行好氧发酵处理。

上述步骤3)中分离出的滤液中存在溶出的重金属，因此滤液如果需要循环至步骤2)作为水的来源重复利用时，就需要控制滤液中的重金属含量。具体的，控制返回步骤2)作为水的来源的滤液中的重金属含量低于国标NY525-2012要求的重金属含量的80％。具体的总砷(As)＜10ppm，总汞(Hg)＜1.5ppm，总铅(Pb)＜30ppm，总镉(Cd)＜2ppm，总铬(Cr)＜100ppm。进一步的，回流滤液中重金属含量的控制方法为检测回流滤液中的重金属含量，如果高于对滤液中重金属含量的要求，根据需要排放部分滤液，补充清水控制滤液中的重金属含量。另外，也需要根据系统产生的滤液总量的多少与需要循环的液量大小来控制需要排放的滤液的多少，以免造成系统负担过大。

进一步优选的，返回步骤2)作为水的来源的滤液进行脱臭处理。

可选的，步骤2)中调节初分离垃圾的固含量为5％～10％。

可选的，步骤1)中将待处理垃圾进行破碎和分选处理，破碎易腐有机质和无机物并分离出塑料、橡胶、织物等难腐有机物的具体方法为：首先将待处理垃圾进行撕碎处理，实现全量破碎袋，并筛分得到200mm以下的垃圾物料，分离出大块垃圾物料；然后将200mm以下的垃圾物料进行选择性破碎处理，仅破碎易腐有机物和脆性无机物，柔软的塑料、织物、橡胶和强度高的金属不被破碎，同时，通过筛分分离得到20mm以下的垃圾物料，即为初分离垃圾。通过前处理后分离出的200mm垃圾物料能够适应破碎分离处理，减轻破碎分离的负担，提高效率，实现物料颗粒的均匀化，提高浮选效果为确保发酵后物料的质量稳定做出贡献。

可选的，步骤3)中将步骤2)获得的含有易腐有机质的浆料进行压滤处理时控制分离得到的易腐有机质的含水率为60％～80％。

可选的，步骤3)中的好氧发酵处理为封闭式动态好氧发酵，发酵时间为3～4天。封闭式动态好氧发酵是指采用设置有进料口、进风口、排风口的发酵设备，排风口处设置有排气风机，排风口通过阀门控制排出的湿热气体一部分返回至进风口，对物料起到加热和接种微生物的作用，加快发酵进程；另一部分脱臭后外排；动态好氧发酵过程中一方面控制现场环境，达到清洁生产的目的；另一方面通过设备的不断转动(每小时1～5次)在不添加辅料的条件下，保证物料处于好氧环境。有机质在氧气作用下发酵过程是放热过程，发酵热促使物料升温到60℃～80℃，在排气风机的作用下，反应器中湿气不断排出，达到物料干化的目的，本发明通过压滤将进料水分控制在60％～80％，3-4天的发酵即可将腐熟产物的水分降至40％左右，满足有机肥原料的要求。

可选的，步骤1)分离出的大块垃圾、不易破碎的塑料、织物、橡胶，以及步骤2)去除的上层漂浮的物料可直接进入RDF能源化转化系统进行资源化回收利用；步骤2)去除的下层沉降的物料可直接填埋或作建材生产的原料。

本发明易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，将待处理垃圾首先进行破碎分选处理，然后加入水调节其固含量，制成浆料，在浆料中通入微米气泡。湿垃圾含水率高，特别是细胞水分含量高，一般的脱水设备无法脱除，选择湿法分选不会增加垃圾的含水率，不会增加系统的工艺难度。破碎后粒径相对均匀的易腐有机物，砂石，细小塑料与织物密度差异大，在水介质中分别会处于悬浮，下沉和漂浮状态。根据块状物料和织物表面疏水特性，借助微米气泡的浮选原理，实现三种物料的快速、高效分离。最大限度剔除了垃圾中塑料、织物等难腐有机物，和玻璃、陶瓷、砂石、金属等不腐无机物。可以稳定、有效降低与控制垃圾衍生肥料中重金属含量，为解决垃圾衍生肥料的出路打开方便之门。而且下沉分离出的比重大的泥砂类的物料中有机质和水分含量低，符合直接填埋的要求，也可以用作建筑材料的原料。

易腐垃圾制肥是几千年证实行之有效的有机物自然循环法则，随着化学合成材料的应用和现代工业的发展，垃圾的混合性和传统堆肥周期长，是造成垃圾衍生肥中重金属含量偏高和不确定的主要原因，阻碍了垃圾衍生肥料的应用。本发明根据厨余垃圾、餐厨垃圾、果余与菜余垃圾的特性，以如何保证最终产品品质为出发点，以最大限度降低二次污染排放为前提，以快速、高效的预处理为支撑，垃圾收集后及时分选剔除塑料、织物等合成材料和金属、砂石等无机物，首先最大限度降低有害元素来源，利用控制浮选液重金属浓度的方法，最终控制垃圾衍生肥料中有害元素的含量，使之达到农用肥标准，彻底打破垃圾肥料的使用限制。解决中国湿垃圾处置方法和产物去向受限等问题。适宜于单独或协同处理厨余垃圾，餐厨垃圾，菜市场垃圾，果品市场垃圾，畜禽粪污和病死畜禽等易腐有机物含量高的废弃物。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

下述实施例处理的生活垃圾包括餐厨垃圾、果蔬等专业市场废弃物等有机易腐垃圾。

下述实施例中步骤2)对初分离的垃圾物料进行再一次分离的过程中，可以采用将调节固含量后的浆料加入浮选池中，浮选池的下部设置微米气泡发生器，中部设置排液口，底部设置泥砂出料机构，比重轻的物料漂浮在浮选池的上部可以采用刮料机构刮除，下层沉降泥砂类物料可以通过螺杆送料机构将物料从底部设置的泥砂出料口送出。

下述实施例中步骤3)中的好氧发酵处理为封闭式动态好氧发酵，发酵时间为3～4天。封闭式动态好氧发酵是指采用设置有进料口、进风口、排风口的发酵罐，排风口处设置有排气风机，排风口通过阀门控制排出的湿热气体一部分返回至进风口，对物料起到加热和接种微生物的作用，加快发酵进程；一部分脱臭后外排。

实施例

一种易腐垃圾发酵制肥工艺方法，包括以下操作步骤：

1)将待处理垃圾进行撕碎处理，实现全量破袋，并筛分得到200mm以下的垃圾物料，分拣出大块垃圾物料；然后将200mm以下的垃圾物料进行选择性破碎处理，仅破碎易腐有机物和脆性无机物，柔软的塑料、织物、橡胶和强度高的金属不被完全破碎，分离得到20mm以下的垃圾物料，得初分离垃圾；

2)在步骤1)获得的初分离垃圾中加入水调节其固含量为8％，制得浆料，在浆料中持续通入微米气泡，在微米气泡的作用下浆料中织物、塑料等比重轻的物料上浮，比重大的泥砂类、其他无机物类物料沉降，易腐有机质悬浮在中间；去除上层漂浮的物料和下层沉降的物料，得到含有易腐有机质的浆料；

3)将步骤2)获得的含有易腐有机质的浆料进行压滤处理后分离得到易腐有机质和滤液；压滤处理过程中控制分离出的易腐有机质的含水率为70％；将分离出的易腐有机质进行封闭式动态好氧发酵处理制得有机肥原料。

本实施例中步骤1)分离出的大块垃圾、不易破碎的塑料、织物、橡胶，以及步骤2)去除的上层漂浮的物料可直接进入RDF能源化转化系统进行资源化回收利用；步骤2)去除的下层沉降的物料可直接填埋或作建材生产的原料。

采用本实施例提供的工艺方法对易腐垃圾进行发酵制肥形成一个完整的生产系统时，可以将步骤3)中获得的滤液经过絮凝沉淀处理后，回收滤液中的有机质，滤液返回步骤2)作为水的来源调节初分离垃圾的固含量；回收的滤液中的有机质与步骤3)中分离得到的易腐有机质混合进行好氧发酵处理，实现系统中水等物料的闭路循环。同时，为了避免水循环使用过程中富集过多的重金属，影响最终产品的质量稳定性，在实际操作过程中需要控制返回步骤2)的滤液中的重金属含量低于国标NY525-2012要求的重金属含量的80％。具体的总砷(As)＜10ppm，总汞(Hg)＜1.5ppm，总铅(Pb)＜30ppm，总镉(Cd)＜2ppm，总铬(Cr)＜100ppm。具体的控制方法通常采用检测回流滤液中的重金属含量，如果高于对滤液中重金属含量的要求，根据需要排放部分滤液，补充清水控制滤液中的重金属含量。另外，也需要根据系统产生的滤液总量的多少与需要循环的液量大小来控制需要排放的滤液的多少，以免造成系统负担过大。

进一步优选的，返回步骤2)作为水的来源的滤液进行脱臭处理。

另外，在采用本实施例工艺方法形成一个完整的易腐垃圾制肥生产线在运行过程中，在调节初分离垃圾固含量的过程中，控制其固含量为5％～10％，在对含有易腐有机质的浆料进行压滤处理的过程中，控制分离出的易腐有机质的含水率为60％～80％。

对比例1

本对比例与实施例的不同之处在于，步骤2)中不通入微米气泡，进行自然沉降处理，其他同实施例。

对比例2

本对比例与实施例的不同之处在于，步骤2)中不通入微米气泡，替换为鼓入正常的空气气泡，其他同实施例。

对比例3

本对比例与实施例的不同之处在于，步骤2)中调节初分离垃圾的固含量为4％，其他同实施例。

对比例4

本对比例与实施例的不同之处在于，步骤2)中调节初分离垃圾的固含量为12％，其他同实施例。

试验例

1、分别检测实施例、对比例1～4处理方法步骤2)中分离得到的易腐有机质中泥砂类物质的含量、泥砂类物质中有机质和水分含量，结果如下表1所示：

表1

2、分别检测实施例、对比例1～4制备的有机肥原料中总腐殖质含量、重金属含量(砷、汞、铅、铬、镉)、泥砂类难腐杂质的含量，比较检测结果的大小，结果显示总腐殖质含量：实施例与对比例3相当＞对比例2＞对比例4＞对比例1；重金属含量：实施例与对比例3相当＜对比例2＜对比例3＜对比例1＜对比例4；泥砂类难腐杂质含量：实施例与对比例3相当＜对比例2＜对比例1＜对比例4。

由上述试验结果可知，相比对比例1、对比例2本发明实施例所述的工艺方法采用微米气泡进行垃圾物料的进一步分离，分离得到的易腐有机质中泥砂类物料含量低，泥砂类物料中有机质和水分含量低，分选速度快，实现易腐垃圾的资源化利用，而且分离出的泥砂类物料满足直接填埋或者作为建筑材料的要求，可以直接处理或者再次回收利用。由此可见本发明采用通入微米气泡的方式实现垃圾物料的各组分彻底分离，并且使分离出的其它物料能够方便处理和回收利用，最大限度的减少二次污染排放。

另外，比较实施例与对比例3和对比例4的数据可知，在初分离垃圾进行再次分离处理的过程中，调节其固含量过高或过低都会影响分离的效率。而且低的固含量就需要加入更多的水进行调节，那么在滤液回流循环利用过程中会在更短的时间内富集大量的滤液，需要对滤液进行外排处理，增加滤液的处理负担，增加运行成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

1)将待处理垃圾进行破碎和分选处理，得初分离垃圾；

2)在步骤1)获得的初分离垃圾中加入水调节其固含量为5％～10％，制得浆料，在浆料中持续通入微米气泡，在微米气泡的作用下浆料中比重轻的物料上浮，比重大的泥砂类物料沉降，易腐有机质悬浮在中间；去除上层漂浮的物料和下层沉降的物料，得到含有易腐有机质的浆料；

3)将步骤2)获得的含有易腐有机质的浆料进行压滤处理后分离得到易腐有机质和滤液；将易腐有机质好氧发酵处理制得有机肥原料。

2.如权利要求1所述的易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，步骤3)中获得的滤液经过絮凝沉淀处理后，回收滤液中的有机质，滤液返回步骤2)作为水的来源调节初分离垃圾的固含量；回收的滤液中的有机质与步骤3)中分离得到的易腐有机质混合进行好氧发酵处理。

3.如权利要求2所述的易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，控制返回步骤2)作为水的来源的滤液中的重金属含量低于国标NY525-2012要求的重金属含量的80％。

4.如权利要求1所述的易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，步骤1)中将待处理垃圾进行破碎和分选处理的具体方法为：首先将待处理垃圾进行撕碎处理并筛分得到200mm以下的垃圾物料，分离出的大块物料进入RDF处理系统；然后将200mm以下的垃圾物料进行选择性破碎处理，破碎垃圾中的易腐垃圾和脆性大块无机物组分，同时经过筛分分离得到20mm以下的垃圾物料，即为初分离垃圾。

5.如权利要求1所述的易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，步骤3)中将步骤2)获得的含有易腐有机质的浆料进行压滤处理时控制分离得到的易腐有机质的含水率为60％～80％。

6.如权利要求1所述的易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，步骤3)中的好氧发酵处理为封闭式动态好氧发酵，发酵时间为3～4天。

7.如权利要求1所述的易腐垃圾发酵制肥的系统工艺方法，其特征在于，步骤1)分离出的大块垃圾、不易破碎的塑料、织物、橡胶，以及步骤2)去除的上层漂浮的物料进入RDF能源化转化系统进行资源化回收利用；步骤2)去除的下层沉降的物料进行填埋处理或作建材生产的原料。