CN111992566A - 一种餐厨垃圾的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾的处理方法，该处理方法包括以下步骤：1)将餐厨垃圾进行分选，分离得到浆液和废渣；2)将步骤1)得到的浆液与稀释剂混合制浆，然后进行除杂，分离得到固体渣和浆液；3)将步骤2)除杂后的浆液加热，然后进行分离，得到油相产物、固体渣和浆液；4)将步骤3)得到的浆液进行酸性发酵，再进行碱性发酵，得到沼液和可燃气体；5)将步骤4)得到的沼液进行固液分离，得到固体渣和废水；6)将步骤5)得到的废水进行生化处理，过滤，出水达标排放。本发明可以实现厨余垃圾处理过程资源的最大化利用，工艺过程设计合理，并且能实现产业化，具有明显的经济效益和环保效益，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，特别涉及一种餐厨垃圾的处理方法。
背景技术
餐厨垃圾如不能妥善处理处置，就在收集、储存和运输过程已经发生霉变、性变、腐蚀、恶臭等，造成环境污染。因此，如何有效处理餐厨垃圾，成为了行内工作者亟待解决的问题。
目前，餐厨垃圾的处理技术包括高温消毒制饲料、好氧堆肥、厌氧发酵能源化、掺生活垃圾焚烧和直接填埋等方式。其中，由于餐厨垃圾中含有各种动物肉类，直接去作饲料，容易因同类相食而引发口蹄疫等各类疾病。好氧堆肥的缺点是处理的周期长、占地面积大，堆肥过程中产生恶臭味气体，污染环境，并且由于厨余垃圾中由于含有较高的盐分和油分，堆肥产品利用比较困难。餐厨垃圾中含有大量的水分和盐分，掺入生活垃圾焚烧会对焚烧炉的工况和烟气排放指标产生不利的影响，填埋处理又会污染土壤环境。因此，厌氧发酵资源化利用是目前正在推广的集中式餐厨垃圾处理技术。然而，由于技术工艺复杂，目前已经运行的项目存在油脂利用率不高，废水排放不达标，资源化利用程度低等问题。
发明内容
为了克服现有技术餐厨垃圾处理存在的问题，本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾的处理方法。这种处理方法可以实现厨余垃圾处理过程资源的最大化利用，同时各项指标达到行业标准要求。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
1)将餐厨垃圾进行分选，分离得到浆液和废渣；
2)将步骤1)得到的浆液与稀释剂混合制浆，然后进行除杂，分离得到固体渣和浆液；
3)将步骤2)除杂后的浆液加热，然后进行分离，得到油相产物、固体渣和浆液；
4)将步骤3)得到的浆液进行酸性发酵，再进行碱性发酵，得到沼液和可燃气体；
5)将步骤4)得到的沼液进行固液分离，得到固体渣和废水；
6)将步骤5)得到的废水进行生化处理，过滤，出水达标排放；
所述步骤2)得到的固体渣、所述步骤3)得到的固体渣和所述步骤5)得到的固体渣分别选用如下至少一种的方式进行处理：焚烧、填埋、堆肥、用作黑水虻养殖的饲料。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤1)中，废渣为不可降解的废渣，如包括塑料袋、瓶子或金属。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤1)中，分选的具体方法是：将餐厨垃圾引入进料系统，过滤，然后通过螺旋输送机进行分离。在进料系统中，如在接料斗中，可以通过重力作用进行固液分离，分离得到的液体参与制浆。通过过滤可以得到液态的油水混合物。通过螺旋输送可以将不可降解的物质进行分离。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤2)中，制浆是在调制制浆机中进行。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤2)中，在制浆前还包括将步骤1)分离得到的有机物进行破碎的步骤，如可以采用破碎机将有机物进行破碎。具体来说，将步骤1)分离剩余的有机物通过螺旋输送机输送到破碎机，通过破碎机将有机物进行旋转破碎，然后通过螺旋输送机输送到调制制浆机进行制浆。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤2)中，制成的浆液含固率为10wt％～20wt％。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤2)中，稀释剂选自自来水、步骤1)分选过程中得到的油水混合物、步骤6)排放的出水中的至少一种。在制浆过程加入稀释剂，可以使制成的浆液含固率在10％～20％。在本发明一些优选的具体实施方式中，将步骤1)分选过程中得到的油水混合物与浆液混合制浆。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤2)中，除杂具体是除砂。进一步来说，除杂是将制得的浆液输入除砂设备，通过设备的除砂作用，将浆液中的砂石去除。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)，通过加热浆液的方式，可以获得更好的提油率。将浆液进行加热，可以将浆液中被有机物包裹的油脂提炼出来。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)中，加热的温度为50℃～90℃，加热的时间为20min～60min。通过控制不同的加热温度，可以获得不同的油脂提取率。通过加热后的油脂提取率可以达到85％以上。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)中，将加热后的浆液引入三相离心机进行分离。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)中，将得到的油相产物加工制备生物柴油。油相产物具体为油脂。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)中，经过加热(高温蒸煮)的浆液通过分离，可以将有机杂质，比如辣椒皮、辣椒籽，较长的纤维分离出来，这部分分离得到的固体渣可用于养殖黑水虻，或者用于堆肥。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)中，经过分离得到的浆液含固率为4wt％～10wt％。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤3)中，将得到的固体渣用于步骤4)的酸性发酵。将固体渣加入酸性发酵罐中，可以提高沼气的产生量。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，酸性发酵在酸性发酵罐中进行，碱性发酵在碱性发酵罐中进行。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，酸性发酵前还包括将步骤3)得到的浆液冷凝的步骤。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，通过将浆液进行酸性发酵，浆液可以在产酸菌的作用下，将大分子有机物通过水解酸化反应，转化成C2～C6的有机物。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，酸性发酵的温度为35℃～37℃。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，酸性发酵体系的pH为4～5。
这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，将酸性发酵产生的浆液进行碱性发酵，可以在细菌的作用下将浆液中含碳有机物转化成可燃气体。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，碱性发酵的温度为35℃～40℃或者是55℃～60℃。碱性发酵可以采用两种控温模式，一种为高温控温模式，该模式下通过热蒸汽控制管内浆液温度为55℃～60℃，有机物转化速度快，转化率高，但是蒸汽耗量比较高；另一种模式为低温控制模式，该模式下温度控制在35℃～40℃，有机物转化速度一般，转化率低，但是蒸汽耗量低。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，碱性发酵体系的pH为7.5～8.1。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，碱性发酵还包括加入碱性药剂的步骤，所述碱性药剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种；进一步优选的，碱性药剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙中的至少一种。所述的碱性药剂通过自动加药装置添加药剂。由于碱性发酵阶段容易受到进料冲击负荷，容易导致不稳定运行，因此本发明增加化学药剂添加自动控制系统，当系统受到进料过大影响微生物的生长时，启动自动加药装置添加药剂，可以保证系统的稳定运行。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，可燃气体包括甲烷和氢气。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤4)中，还包括将可燃气体制备得到天然气的步骤。具体来说，将可燃气体经脱硫、脱C、脱VOC处理，转化为天然气。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤5)中，在固液分离前还包括加入分离药剂的步骤；所述分离药剂具有吸附、絮凝或沉淀的作用。由于沼液中含有大量发酵后产生的固体渣，因此需要通过配合药剂进行离心分离。分离药剂通过自动控制系统精准控制比例添加到沼液中，确保药剂与沼液均匀混合，从而获得很好的固液分离效果。进一步优选的，分离药剂选自聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铁、氢氧化铝中的至少一种。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤5)中，固液分离具体为两相离心分离。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤5)中，通过加入分离药剂，可以使得分离得到的固体渣含固率为18％～22％。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤5)中，分离出来的固体渣可进行黑水虻养殖，堆肥，或者其他农业利用。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤5)中，分离出来的液体废水由于富含大量的溶解态氮、磷等营养物质，可直接进行农业施肥用。
本发明这种餐厨垃圾的处理方法中，由于步骤5)分离得到的废水C/N比失调，因此需要通过步骤6)的处理才能实现达标排放。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤6)中，生化处理包括短程反硝化、厌氧好氧工艺(A/O工艺)处理步骤。进一步的优选的，步骤6)中，通过多级短程饭硝化系统和多级厌氧好氧工艺进行生化处理。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤6)中，过滤包括依次超滤、纳滤的步骤。通过结合膜处理的方法，可以使废水达标排放。
优选的，这种餐厨垃圾的处理方法步骤6)中，过滤后还包括芬顿氧化的步骤。
在本发明一些优选的具体实施方式中，通过步骤6)的处理方法，可以使得废水中悬浮物、BOD5、CODcr、氨氮、总氮、总磷等排放浓度到《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010)B等级标准，从而排放或者回用。
本发明的有益效果是：
本发明可以实现厨余垃圾处理过程资源的最大化利用，工艺过程设计合理，并且能实现产业化，具有明显的经济效益和环保效益，应用前景广阔。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
1、预处理方案通过多种组合工艺，将不可降解的物质如塑料袋、塑料瓶、金属、易拉罐等物质全部去除，并通过焚烧或者填埋处理。
2、预处理实现了废弃油脂的高效提取，实现废弃油脂提取率高于85％以上。
3、通过多级分离后，预处理阶段产生的有机杂质，通过高温蒸煮，能杀死病毒及有害的细菌，因此作为养殖黑水虻或者堆肥比较好的原材料。
4、碱性发酵阶段增加化学调控，能保证系统的稳定运行，并获得稳定高效的可燃气体。
5、沼液通过高效机械加化学药剂协同，保证进水指标在可控范围，保证后端污水处理的正常运行。
6、全套工艺过程设计合理，并且能实现产业化，具有明显的经济效益和环保效益。
附图说明
图1为本发明实施例餐厨垃圾处理的流程示意图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
附图1是本发明实施例餐厨垃圾处理的流程示意图。以下参照图1，结合实施例对本发明的餐厨垃圾处理方法进行说明。
实施例1
将50吨的餐厨垃圾倒入进料系统，过滤出5吨的液态油水混合物，通过螺旋输送并将不可降解物质进行分离，分离出不可降解的废渣11.5吨，并通过无轴螺旋输送到打包车间运往焚烧厂进行焚烧，分离出33.5吨的浆液。浆液与前端过滤出的5吨油水混合物进行调试制浆，得到56吨的浆液，浆液通过除杂除砂机进行分离，得到杂物4吨送往焚烧厂进行焚烧，或者养殖黑水虻、或者进行堆肥处理，剩余52吨的浆液通过管道输送到高温加热罐，加热65℃，保持30min，随后进入三相离心机进行三相分离，得到1.25吨的毛油，4吨固体渣以及48吨的浆液，含固率约为5％，其中4吨固体渣可进行焚烧、养殖黑水虻、堆肥处理等处理。48吨的浆液进入酸性发酵化罐，控制温度为37℃，pH＝4.3，在微生物的作用下进行发酵水解，将大分子有机物快速转化为小于6个碳原子小分子有机物，随后通过管道输送到碱性发酵罐，控制温度为37℃，pH＝7.8，在碱性发酵过程逐步添加一定量的碱性药剂(可选用碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙)维持稳定pH值。在多种厌氧细菌的协同作用下，经过约30天的生物转化，将有机物中的碳、氢转化为可燃气体甲烷和氢气。其中可燃气体被进一步脱硫、脱C、脱VOC转化为天然气。沼液通过溢流方式流入调节池，在通过泵由调节池打入两相离心机，为了保证两相离心的分离效果，在管道输送过程中添加PAM和PAC，确保分离固体渣含固率约为20％，经过离心之后的沼液进入两级A/O、超滤、纳滤、芬顿氧化处理。
经过预处理后，废弃油脂的提取率为86％～92％。处理后废水中各项指标如下：pH为7.17、BOD为123mg/L、COD为256mg/L、氨氮为1.56mg/L，色度为32倍，SS为20mg/L，总磷4.1mg/L，总氮63.7mg/L，所有指标达到《污水排放城镇下水道水质标准》B等级标准。
实施例2
将100吨的餐厨垃圾倒入进料系统，过滤出10吨的液态油水混合物，通过螺旋输送并将不可降解物质进行分离，分离出不可降解的废渣25吨，并通过无轴螺旋输送到打包车间运往焚烧厂进行焚烧，分离出65吨的浆液，浆液与前端过滤出的10吨水进行调试制浆，得到108吨的浆液，浆液通过除杂除砂机进行分离，得到杂物9吨送往焚烧厂进行焚烧，或者养殖黑水虻、或者进行堆肥处理，剩余99吨的浆液通过管道输送到高温加热罐，加热65℃，保持30min，随后进入三相离心机进行三相分离，得到3吨的毛油，7吨固体渣以及89吨的浆液，含固率约为5％，其中7吨固体渣可进行焚烧、养殖黑水虻、堆肥处理等处理。89吨的浆液进入酸性发酵化罐，控制温度为37℃，pH＝4.3，在微生物的作用下进行发酵水解，将大分子有机物快速转化为小于6个碳原子小分子有机物，随后通过管道输送到碱性发酵罐，控制温度为37℃，pH＝7.8，在碱性发酵过程逐步添加一定量的碱性药剂(可选用碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙)维持稳定pH值。在多种厌氧细菌的协同作用下，经过约30天的生物转化，将有机物中的碳、氢转化为可燃气体甲烷和氢气。其中可燃气体被进一步脱硫、脱C、脱VOC转化为天然气。沼液通过溢流方式流入调节池，在通过泵由调节池打入两相离心机，为了保证两相离心的分离效果，在管道输送过程中添加PAM和PAC，确保分离固体渣含固率约为20％，经过离心之后的沼液进入两级A/O、超滤、纳滤、芬顿氧化处理。
经过预处理后，废弃油脂的提取率为86％～92％。处理后废水中各项指标为：pH为7.17、BOD为108mg/L、COD为230mg/L、氨氮为1.16mg/L，色度为30倍，SS为22mg/L，总磷3.8mg/L，总氮65.9mg/L，所有指标达到《污水排放城镇下水道水质标准》B等级标准。
实施例3
将150吨的餐厨垃圾倒入进料系统，过滤出15吨的液态油水混合物，通过螺旋输送并将不可降解物质进行分离，分离出不可降解的废渣39吨，并通过无轴螺旋输送到打包车间运往焚烧厂进行焚烧，分离出96吨的浆液，浆液与前端过滤出的15吨水进行调试制浆，得到160吨的浆液，浆液通过除杂除砂机进行分离，得到杂物15吨送往焚烧厂进行焚烧，或者养殖黑水虻、或者进行堆肥处理，剩余145吨的浆液通过管道输送到高温加热罐，加热65℃，保持30min，随后进入三相离心机进行三相分离，得到4.5吨的毛油，10吨固体渣以及130.5吨的浆液，含固率约为5％，其中10吨固体渣可进行焚烧、养殖黑水虻、堆肥处理等处理。130吨的浆液进入酸性发酵化罐，控制温度为37℃，pH＝4.3，在微生物的作用下进行发酵水解，将大分子有机物快速转化为小于6个碳原子小分子有机物，随后通过管道输送到碱性发酵罐，控制温度为37℃，pH＝7.1，由于碱性发酵过程，pH值过低，逐步添加一定量的碱性药剂(可选用碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙)，控制碱性发酵罐沼液pH升高到7.8±0.3，在多种厌氧细菌的协同作用下，经过约30天的生物转化，将有机物中的碳、氢转化为可燃气体甲烷和氢气。其中可燃气体被进一步脱硫、脱C、脱VOC转化为天然气。沼液通过溢流方式流入调节池，在通过泵由调节池打入两相离心机，为了保证两相离心的分离效果，在管道输送过程中添加PAM和PAC，确保分离固体渣含固率约为20％，经过离心之后的沼液进入两级A/O、超滤、纳滤、芬顿氧化处理。
经过预处理后，废弃油脂的提取率为86％～92％。处理后废水中各项指标为：pH为7.02、BOD为109mg/L、COD为245mg/L、氨氮为1.18mg/L，色度为31倍，SS为22mg/L，总磷3.5mg/L，总氮63.5mg/L，所有指标达到《污水排放城镇下水道水质标准》B等级标准。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将餐厨垃圾进行分选，分离得到浆液和废渣；
2)将步骤1)得到的浆液与稀释剂混合制浆，然后进行除杂，分离得到固体渣和浆液；
3)将步骤2)除杂后的浆液加热，然后进行分离，得到油相产物、固体渣和浆液；
4)将步骤3)得到的浆液进行酸性发酵，再进行碱性发酵，得到沼液和可燃气体；
5)将步骤4)得到的沼液进行固液分离，得到固体渣和废水；
6)将步骤5)得到的废水进行生化处理，过滤，出水达标排放；
所述步骤2)得到的固体渣、所述步骤3)得到的固体渣和所述步骤5)得到的固体渣分别选用如下至少一种的方式进行处理：焚烧、填埋、堆肥、用作黑水虻养殖的饲料。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤2)中，稀释剂选自自来水、步骤1)分选过程中得到的油水混合物、步骤6)排放的出水中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤3)中，加热的温度为50℃～90℃，加热的时间为20min～60min。
4.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤3)中，将得到的油相产物加工制备生物柴油。
5.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤3)中，将得到的固体渣用于步骤4)的酸性发酵。
6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤4)中，酸性发酵的温度为35℃～37℃，酸性发酵体系的pH为4～5；碱性发酵的温度为35℃～40℃或者是55℃～60℃，碱性发酵体系的pH为7.5～8.1。
7.根据权利要求1或6所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤4)中，碱性发酵还包括加入碱性药剂的步骤；所述碱性药剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤4)中，还包括将可燃气体制备得到天然气的步骤。
9.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤5)中，在固液分离前还包括加入分离药剂的步骤。
10.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：所述步骤6)中，生化处理包括短程反硝化、厌氧好氧工艺处理步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201127 |
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