CN110902861A - 一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于资源再生技术领域，具体一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法及处理系统。本发明的厨余垃圾的处理和资源化利用方法，包括以下步骤：1)收集厨余垃圾，将所述厨余垃圾预处理后得到有机固形物、油脂和废水；2)将所述有机固形物与脱水后的淤泥和粉碎后的农林废弃物混合，向所得混合物中加入微生物进行生物发酵，得到发酵产物；3)将步骤1)所述废水进行处理得到达到排放标准的水。本发明的方法流程合理、运行效率高，实现了厨余垃圾、淤泥和农林废弃物的联合处理，所得的发酵产物可以直接施入农田土壤，作为土壤改良剂用于盐碱地、矿质土的治理，或用于制成商品有机肥料，具有显著的经济和社会利益。

Description

一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法及处理系统

技术领域

本发明属于资源再生技术领域，具体一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法及处理系统。

背景技术

目前国内正如火如荼地实行生活垃圾分类政策，主要分为厨余垃圾、可回收垃圾、有害垃圾及其它垃圾。厨余垃圾是指家庭产生的包括剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、骨肉、贝壳等在内的有机物质，具有以下特点：(一)含水率高，一般可达到80％-90％；(二)有机质含量高，富含粗脂肪、粗蛋白等有机物，同时还富含N、P、K、Ca及各种微量元素，营养丰富；(三)常温下易腐烂变质、滋生病菌虫蝇，且含有一定量的油；(四)具有资源化利用价值，其营养元素丰富，不含有毒有害物质。

据报道，我国城市生活垃圾中厨余垃圾所占比例平均在50％左右，日产厨余垃圾量超过2万吨。目前对于厨余垃圾的处理方式多采用与生活垃圾进行混合处理，一般进行填埋，部分进行焚烧。由于厨余垃圾含水率高热值低，与其他垃圾混合进行填埋，不仅会占据大量土地，而且会产生渗滤液、恶臭等二次污染，同时焚烧处置因其水分高，需要补充大量的燃料，造成处理成本居高不下。

目前还未有对厨余垃圾进行大规模处理并资源化利用的有效手段，亟需建立一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于建立一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法和处理系统，以期在有效处理厨余垃圾的同时实现对厨余垃圾的资源化利用。

作为本发明的第一方面，本发明提供了一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法。

作为优选，所述处理方法包括以下步骤：

1)收集厨余垃圾，将所述厨余垃圾预处理后得到有机固形物、油脂和废水；

2)将所述有机固形物与脱水后的淤泥和粉碎后的农林废弃物混合，向所得混合物中加入微生物进行生物发酵，得到发酵产物；

3)将步骤1)所述废水进行处理得到达到排放标准的水。

作为优选，步骤1)中，对所述厨余垃圾进行预处理的步骤包括破碎制浆，进行固液分离和油水分离得到有机固形物、油脂和废水。

作为优选，步骤2)中，所述淤泥为河道淤泥、湖泊淤泥、市政淤泥中的一种或多种，所述农林废弃物包括落叶、树枝、树皮、废弃花草、农业秸秆中的一种或多种。

作为优选，步骤2)中，所述混合物中有机固形物、淤泥和农林废弃物的重量比为(6～8):(2～4):(1～2)。

作为优选，步骤2)中，所述的微生物是包含分解菌及菌群、合成菌及菌群、真菌以及放线菌的复合物微生物。

作为优选，步骤2)中，所述生物发酵温度为25～45℃，发酵时间为7～15天。

作为本发明的第二方面，本发明提供了采用本发明的厨余垃圾的处理和资源化利用方法所得到的发酵产物在制备固体有机肥料中的应用。

作为本发明的第三方面，本发明提供了一种厨余垃圾的处理系统。

作为优选，所述厨余垃圾处理系统包括预处理系统、发酵系统和污水处理系统，所述预处理系统用于厨余垃圾的破碎制浆，并分离出有机固形物、油脂和废水；所述发酵系统用于将所述有机固形物、淤泥和农林废弃物进行生物发酵得到发酵产物；所述污水处理系统用于所述污水的净化处理。

作为优选，所述预处理系统包括破碎制浆系统，固液分离系统和油水分离系统，所述破碎制浆系统包括粉碎机，所述固液分离系统包括叠螺机、板框压滤机或蓝式过滤机，所述油水分离系统包括曝气机。

作为优选，还包括厨余垃圾储存系统，用于收集和暂存厨余垃圾。

本发明的有益效果：

(1)本发明的方法流程合理、运行效率高，实现了厨余垃圾、淤泥和农林废弃物的联合处理，所得的发酵产物可以直接施入农田土壤，作为土壤改良剂用于盐碱地、矿质土的治理，或用于制成商品有机肥料，使厨余垃圾产生较高的附加值，获得了显著的经济和社会利益。

(2)本发明提供了一种厨余垃圾的处理系统，本发明的处理系统运行成本低，处理效率高。

附图说明

图1为本发明的厨余垃圾的处理和资源化利用方法的流程图。

图2为本发明的厨余垃圾处理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的百分比均为重量百分比单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明，实施例采用的方法为本领域通用技术。

实施例1

参考图1，本发明提供了一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法，主要包括以下步骤：

1)收集厨余垃圾，将厨余垃圾预处理后得到有机固形物、油脂和废水；

2)将有机固形物与脱水后的淤泥和粉碎后的农林废弃物混合，向所得混合物中加入微生物进行生物发酵，得到发酵产物；

3)将步骤1)所述废水进行处理得到达到排放标准的水。

在一些优选的实施方式中，步骤1)中，对所述厨余垃圾进行预处理的步骤包括破碎制浆，进行固液分离和油水分离得到有机固形物、油脂和废水。其中，破碎制浆的目的使厨余垃圾能够充分的与微生物接触，使得发酵完全；固液分离的目的是使破碎后的厨余垃圾的固态物质与液态物质相分离，得到有机固形物，固液分离可采用例如叠螺脱水机、离心脱水机、板框压滤机、蓝式过滤机等本领域常用的设备进行；油水分离的目的是将固液分离得到的液态物质进行废水和油脂的分离，厨余垃圾中富含植物油和动物油，可通过采用曝气机曝气处理实现油水分离，得到的油脂可用于制备生物柴油，进行资源化利用，而分离出的废水进行进一步的净化处理。

在一些优选的实施方式中，厨余垃圾的预处理还包括在破碎制浆前对厨余垃圾中的无机杂物进行分拣的步骤，例如将厨余垃圾中可能包括的金属制品、塑料制品、玻璃制品和陶瓷制品等难以转换的成分拣出，其中，对于金属制品的去除可采用磁棒。

在一些优选的实施方式中，所述淤泥为河道淤泥、湖泊淤泥、市政淤泥中的一种或多种。在本申请中，市政淤泥市政是指在城市的各项行政管理工作中，例如对管道和沟渠等进行疏通清理时所产生的淤泥。在一些优选的方式中，淤泥经过脱水处理以除去水分，脱水可可采用例如叠螺脱水机、离心脱水机、板框压滤机、蓝式过滤机等本领域常用的设备进行。

在一些优选的实施方式中，所述农林废弃物包括落叶、树枝、树皮、废弃花草、农业秸秆中的一种或多种。在一些优选的方式中，农业秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、薯类秸秆、油料秸秆、棉花秸秆、甘蔗秸秆等。在一些优选的方式中，农林废弃物经过粉碎处理，经粉碎处理后的粒径控制在2～3cm。

在一些优选的实施方式中，步骤2)中，所述混合物中有机固形物、淤泥和农林废弃物的重量比为(6～8):(2～4):(1～2)。在一些更优选的实施方式中，所述混合物中有机固形物、淤泥和农林废弃物的重量比为7:2:1。

在一些优选的实施方式中，步骤2)中，所述的微生物是包含分解菌及菌群、合成菌及菌群、真菌以及放线菌的复合物微生物。

上述混合物在分解菌、合成菌、真菌及放线菌的共同作用下进行发酵，微生物在好氧条件下快速生长繁殖，产生大量高活性的脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶，将厨余垃圾、淤泥和农林废弃物中的脂肪、蛋白质、淀粉、纤维素等降解为糖、脂肪酸和氨基酸等小分子有机物，同时除去其散发出来的臭味，微生物以此为营养以指数增长方式繁殖，并进一步被微生物降解为无臭味的水、二氧化碳和无机盐等，从而实现底物向腐殖质转化，最终达到腐熟稳定，成为有机肥料。在本申请的发酵过程中没有臭味气体产生，采用的菌种安全，处理能耗低。其中，分解菌及菌群可以包括脂肪分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌、纤维素分解菌，木质素分解菌中的一种或多种；合成菌可以为光合成菌群；真菌可以我嗜热性真菌、丝状真菌、白腐真菌、纤维素降解真菌中的一种或多种；放线菌可以为嗜热性放线菌或弗兰克氏放线菌。

在一些优选的实施方式中，微生物中分解菌、合成菌、真菌及放线菌的质量比为1:1:1；1，可以理解的是，可以根据实际应用情况调节各菌种的含量。

在一些优选的实施方式中，微生物的添加量为混合物重量的10％～20％,(需要补充微生物的添加量)。

在一些优选的实施方式中，步骤2)中，所述生物发酵温度为25～45℃，发酵时间为7～15天。

在一些优选的实施方式中，步骤3)中，可通过物理法、化学法和生物法等进行污水净化，物理方法包括离心分离、膜过滤、反渗透等技术，化学方法包括采用中和法、氧化还原法、离子交换法、絮凝剂沉淀等，生物法包括生物膜法等。在一些优选的方式中，所述废水采用公开号为CN206985907U的污水处理装置进行处理。

参考图2，本发明进一步提供了一种厨余垃圾的处理系统。

在一些优选的实施方式中，所述厨余垃圾处理系统包括预处理系统、发酵系统和污水处理系统，所述预处理系统用于厨余垃圾的破碎制浆，并分离出有机固形物、油脂和废水；所述发酵系统用于将所述有机固形物、淤泥和农林废弃物进行生物发酵得到发酵产物；所述污水处理系统用于所述污水的净化处理。

在一些优选的实施方式中，所述预处理系统包括破碎制浆系统，固液分离系统和油水分离系统，所述破碎制浆系统可以包括粉碎机或本领域常用的具有破碎功能的厨余垃圾处理器，所述固液分离系统可以包括叠螺机、板框压滤机或蓝式过滤机，所述油水分离系统可以包括曝气机。

在一些优选的实施方式中，所述污水处理系统包括公开号为CN206985907U的污水处理装置。

在一些优选的实施方式中，还包括厨余垃圾储存系统，用于收集和暂存厨余垃圾，例如厨余垃圾储存池。

实施例2

一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法，主要包括以下步骤：

1)收集厨余垃圾，将厨余垃圾经粉碎机破碎后，采用叠螺脱水机进行固液分离，得到有机固形物和液态物质，将液态物质采用曝气机进行曝气处理，得到油脂和废水；

2)将从杭州市某河道收集的河道淤泥采用离心脱水机去除水分得到脱水后的河道淤泥，将杭州市某公园收集的落叶和树枝的混合物采用粉碎机粉碎为粒径为2cm，将步骤1)所得的有机固形物、河道淤泥、落叶和树枝的混合物按质量比为7:2:1相混合，然后加入微生物于25℃堆积发酵7天，得到发酵产物；其中，微生物的添加量为混合物质量的10％，该微生物由分解菌、合成菌、真菌和放线菌等比例混合而成；

3)将步骤1)所收集的废水采用公开号为CN206985907U的污水处理装置进行处理得到达到排放标准的水。

实施例3

一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法，主要包括以下步骤：

1)收集厨余垃圾，将厨余垃圾经粉碎机破碎后，采用叠螺脱水机进行固液分离，得到有机固形物和液态物质，将液态物质采用曝气机进行曝气处理，得到油脂和废水；

2)将从杭州市某河道收集的河道淤泥采用离心脱水机去除水分得到脱水后的河道淤泥，将杭州市某公园收集的落叶和树枝的混合物采用粉碎机粉碎为粒径为2cm，将步骤1)所得的有机固形物、河道淤泥、落叶和树枝的混合物按质量比为6:3:1相混合，然后加入微生物于45℃堆积发酵15天，得到发酵产物；其中，微生物的添加量为混合物质量的20％，该微生物由分解菌、合成菌、真菌和放线菌等比例混合而成；

3)将步骤1)所收集的废水采用公开号为CN206985907U的污水处理装置进行处理得到达到排放标准的水。

将实施例2和实施例3所获得的发酵产物进行有机肥料的检测，实验结果如下表所示：

检测项目	检测依据	检测结果	参考标准限量
				氮(以总N计)	NY 525-2012有机肥料	15.57％	≥5.0％
磷(以P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>计)	NY 525-2012有机肥料	12.61％	≥5.0％
				钾(以K<sub>2</sub>O计)	NY 525-2012有机肥料	10.90％	≥5.0％
有机质	NY 525-2012有机肥料	83％	≥45％
				镉	GB/T 23349-2009	0.3mg/kg	≤3mg/kg
铅	GB/T 23349-2009	7.5mg/kg	≤50mg/kg
				铬	GB/T 23349-2009	4.9mg/kg	≤150mg/kg
汞	GB/T 23349-2009	＜0.05mg/kg	≤2mg/kg
				砷	GB/T 23349-2009	＜1.0mg/kg	≤15mg/kg

从上述结果可以看出，本发明的方法所得到发酵产物富含氮、磷、钾、有机质，符合农业部有机肥料的标准，并且重金属含量符合限量标准，可以直接施用于土壤或用于制备有机肥料，实现资源化利用。

本发明的方法实现了厨余垃圾、淤泥和农林废弃物的联合处理，所得的发酵产物可以直接施入农田土壤，作为土壤改良剂用于盐碱地、矿质土的治理，或用于制成商品有机肥料，获得了显著的经济和社会利益。

在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下，可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物，而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解，尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明，但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用，并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

本文中所述或记载的文章、专利、专利申请以及所有其他文献和以电子方式可得的信息的内容在某种程度上全文包括在此以作参考，就如同每个单独的出版物被具体和单独指出以作参考一样。申请人保留把来自任何这种文章、专利、专利申请或其他文献的任何及所有材料和信息结合入本申请中的权利。

Claims (10)

1.一种厨余垃圾的处理和资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)收集厨余垃圾，将所述厨余垃圾预处理后得到有机固形物、油脂和废水；

2)将所述有机固形物与脱水后的淤泥和粉碎后的农林废弃物混合，向所得混合物中加入微生物进行生物发酵，得到发酵产物；

3)将步骤1)所述废水进行处理得到达到排放标准的水。

2.根据权利要求1所述的厨余垃圾的处理和资源化利用方法，其特征在于，步骤1)中，对所述厨余垃圾进行预处理的步骤包括破碎制浆，进行固液分离和油水分离得到有机固形物、油脂和废水。

3.根据权利要求1所述的厨余垃圾的处理和资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述淤泥为河道淤泥、湖泊淤泥、市政淤泥中的一种或多种，所述农林废弃物包括落叶、树枝、树皮、废弃花草、农业秸秆中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的厨余垃圾的处理和资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述混合物中有机固形物、淤泥和农林废弃物的重量比为(6～8):(2～4):(1～2)。

5.根据权利要求1所述的厨余垃圾的处理和资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述的微生物是包含分解菌及菌群、合成菌及菌群、真菌以及放线菌的复合物微生物。

6.根据权利要求1所述的厨余垃圾的处理和资源化利用方法，其特征在于，步骤2)中，所述生物发酵温度为25～45℃，发酵时间为7～15天。

7.如权利要求1～6任一项所述的厨余垃圾的处理和资源化利用方法所得到的发酵产物在制备固体有机肥料中的应用。

8.一种厨余垃圾的处理系统，其特征在于，包括预处理系统、发酵系统和污水处理系统，所述预处理系统用于厨余垃圾的破碎制浆，并分离出有机固形物、油脂和废水；所述发酵系统用于将所述有机固形物、淤泥和农林废弃物进行生物发酵得到发酵产物；所述污水处理系统用于所述污水的净化处理。

9.根据权利要求8所述的厨余垃圾的处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括破碎制浆系统，固液分离系统和油水分离系统，所述破碎制浆系统包括粉碎机，所述固液分离系统包括叠螺机、板框压滤机或蓝式过滤机，所述油水分离系统包括曝气机。

10.根据权利要求8所述的厨余垃圾的处理系统，其特征在于，还包括厨余垃圾储存系统，用于收集和暂存厨余垃圾。

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