CN112063493A - 一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于湿垃圾资源化回收及利用技术领域，具体涉及一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统及方法，系统包括依次布设的初级粉碎装置、螺旋挤压脱水机、好氧发酵罐、高温烘干机、二级粉碎装置、造粒机及分别设置于相邻两单元之间用于运输的无轴螺旋输送机；所述螺旋挤压脱水机的出水口依次连接有油水分离器和浸没式平板膜生物反应器；所述好氧发酵罐的排气口连通喷淋塔。本发明对湿垃圾具有较好的处理效果，与传统工艺相比，本发明的系统具有占地面积小、投资及运行费用省、资源化程度高、能耗低、自动化程度高、无二次污染、经济效益显著等有益效果。
Description
技术领域
本发明属于湿垃圾资源化回收及利用技术领域，具体涉及一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统及方法。
背景技术
随着人民生活水平的提升，伴随而来的垃圾产量也日益剧增。据统计，2016年中国生活垃圾清运量已达2.04亿吨。
湿垃圾作为城市生活垃圾的一部分，所占的比例逐年升高，加快城乡生活垃圾分类，推进湿垃圾资源化利用进程，最终实现湿垃圾的减量化、资源化和无害化。
国内外对于湿垃圾的处理工艺归纳起来主要有：填埋和焚烧、肥料化、饲料化等方向。国内在其系统化处理装备的研制上取得了一些成就，但关键技术水平差，难以实现大规模工业化生产；研制中常凭借经验，对垃圾的预处理、分离工艺技术和效果等没有充分的认识，填埋和焚烧虽然可暂时解决垃圾处置难题，但无法从根源上解决问题，同时造成了对土壤、大气的污染；而将湿垃圾通过发酵的形式进行生化处理转化为肥料或饲料，可实现资源化利用，产生一定的经济效益，将是未来发展的主体趋势。但纵观国内，从湿垃圾分类、预处理、发酵、饲料/肥料产品化等一系列工艺还处于初级阶段，尚未形成成熟的、完整的、高效的处理系统及方法，且已有的装备智能化程度普遍较低。研制利用生物发酵对湿垃圾进行全面的、系统的处理及回收利用技术，对湿垃圾资源化、减量化、无害化等具有重要意义。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，占地面积小、投资及运行费用省、资源化程度高、能耗低、自动化程度高、无二次污染、经济效益显著。
本发明的目的之二在于提一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统及方法，工艺简便，易于调节。
本发明实现目的之一所采用的方案是：一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，包括依次布设的初级粉碎装置、螺旋挤压脱水机、好氧发酵罐、高温烘干机、二级粉碎装置、造粒机及分别设置于相邻两单元之间用于运输的无轴螺旋输送机；所述螺旋挤压脱水机的出水口依次连接有油水分离器和浸没式平板膜生物反应器；所述好氧发酵罐的排气口连通喷淋塔。
湿垃圾收集后先经分选进入所述的初级粉碎装置，将物料粉碎成较小尺寸的颗粒；经粉碎之后的物料采用所述的无轴螺旋输送机输送至所述的螺旋挤压脱水机进行脱水处理，将物料含水率降至50％--60％；脱水后产生的废水进入废水处理系统，通过所述的油水分离器除去油脂，并利用所述的浸没式平板膜生物反应器去除颗粒、悬浮物及大分子有机污染物，出水经产水自吸泵抽吸后，排入市政污水管网；经脱水后的物料采用所述的无轴螺旋输送机输送至所述的好氧发酵罐进行生化发酵，通过加热、搅拌、空气充入，经一定时间的发酵完成后，物料通过所述的无轴螺旋输送机输送至所述的高温烘干机进行烘干，所述的好氧发酵罐所产生的废气从罐顶部排出，进入所述的喷淋塔，对废气进行吸收和处理；烘干后的物料采用所述的无轴螺旋输送机输送至所述的二级粉碎装置，将物料粉碎成更小尺寸的颗粒，之后通过所述的无轴螺旋输送机输送至所述的造粒机，将物料制作成供客户需要的尺寸大小，完成饲料的制备。
优选地，所述浸没式平板膜生物反应器内设置有平板膜组件，所述平板膜组件为氯化聚氯乙烯平板膜组件，其平均膜孔径为0.4μm，产水膜通量为20-25L/(m2.h)。
优选地，所述好氧发酵罐内设置有加热装置和慢速搅拌装置。
优选地，所述好氧发酵罐还设置有加药装置，所述加药装置包含溶药桶、设置于溶药桶内的快速搅拌器A和计量泵。
优选地，所述喷淋塔的进水端设置有清水箱，所述清水箱内设置有除臭剂投料斗和快速搅拌器B，所述清水箱和喷淋塔之间通过喷淋水泵连通。
本发明实现目的之二所采用的方案是：一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：湿垃圾收集后先经分选进入初级粉碎装置，将湿垃圾物料粉碎成一定尺寸的颗粒；
步骤2：经粉碎之后的物料被输送至螺旋挤压脱水机进行脱水处理，脱水后产生的废水进入油水分离器除去油脂，再利用浸没式平板膜生物反应器去除颗粒、悬浮物及大分子有机污染物，出水排入市政污水管网；
步骤3：经脱水后的物料被输送至好氧发酵罐进行生化发酵，首先通过升温、搅拌、空气充入的方式，并投加药液，经过一定时间的连续反应，完成好氧发酵过程；
步骤4：好氧发酵过程中所产生的废气从所述的好氧发酵罐的排气口排出，进入喷淋塔，对废气进行吸收和处理；
步骤5：发酵完成后，物料被输送至高温烘干机进行100-110℃烘干并灭菌；
步骤6：烘干后的物料被输送至二级粉碎装置，将物料粉碎成更小尺寸的颗粒；被粉碎的物料被输送至造粒机，通过机械造粒将物料制作成需要的尺寸大小及形状，完成饲料的制备过程。
优选地，所述步骤1中，初级粉碎装置的出料粒径范围为3.0-4.0mm。
优选地，所述步骤2中，经螺旋挤压脱水机脱水后的物料的含水率为50％--60％。
优选地，所述步骤3中，好氧发酵罐内反应温度为50-65℃；搅拌速率为4-8rpm/min，发酵时间为160-175h。
优选地，所述步骤6中，二级粉碎装置的出料粒径范围为0.2-0.3mm。
本发明具有以下优点和有益效果：
本发明属于湿垃圾生化处理(即微生物生化处理)，作为好氧堆肥中的一种高效处理工艺，通过对湿垃圾进行预处理-快速发酵，严格控制发酵反应的条件及参数，实现转化蛋白的作用，降低含水率，使各种有机物得到完全的降解和转化。与传统的普通好氧堆肥工艺相比，可使湿垃圾减量化达到95％以上，副产物为有机饲料，可产生较大的经济效益；同时对于发酵过程中产生的废水、废气采用先进独特的工艺，进行了全面、系统、有效的处理，避免了二次污染，真正实现湿垃圾的无害化、减量化、资源化，同时发酵反应时间短，可迅速实现对湿垃圾的工业化、系统化、智能化的全方位处置及管理，市场前景巨大。
本发明对湿垃圾具有较好的处理效果，与传统工艺相比，本发明的系统具有占地面积小、投资及运行费用省、资源化程度高、能耗低、自动化程度高、无二次污染、经济效益显著等有益效果。
附图说明
图1：本发明实施例1的系统结构图；
图2：本发明实施例2的方法流程图。
图中，1.初级粉碎装置，2.无轴螺旋输送机，3.螺旋挤压脱水机，4.油水分离器，5.浸没式平板膜生物反应器，6.好氧发酵罐，7.喷淋塔，8.高温烘干机，9.二级粉碎装置，10.造粒机， 11.产水自吸泵，12.平板膜组件，13.加热装置，14.慢速搅拌装置,15.加药装置，16.溶药桶， 17.快速搅拌器A，18.计量泵，19.清水箱，20.喷淋水泵，21.除臭剂投料斗，22.快速搅拌器B。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，包括依次布设的初级粉碎装置1、螺旋挤压脱水机3、好氧发酵罐6、高温烘干机8、二级粉碎装置9、造粒机 10及分别设置于相邻两单元之间用于运输的无轴螺旋输送机2；所述螺旋挤压脱水机3的出水口依次连接有油水分离器4和浸没式平板膜生物反应器5；所述好氧发酵罐6的排气口连通喷淋塔7。
湿垃圾收集后先经分选进入初级粉碎装置1，将物料粉碎成较小尺寸的颗粒；经粉碎之后的物料采用无轴螺旋输送机2输送至螺旋挤压脱水机3进行脱水处理，将物料含水率降至 50％--60％；脱水后产生的废水进入废水处理系统，通过油水分离器4除去油脂，并利用浸没式平板膜生物反应器5去除颗粒、悬浮物及大分子有机污染物，出水经产水自吸泵11抽吸后，排入市政污水管网；经脱水后的物料采用无轴螺旋输送机2输送至好氧发酵罐6进行生化发酵，通过加热、搅拌、空气充入，经一定时间的发酵完成后，物料通过无轴螺旋输送机2输送至高温烘干机8进行烘干，好氧发酵罐6所产生的废气从罐顶部排出，进入喷淋塔7，对废气进行吸收和处理；烘干后的物料采用无轴螺旋输送机2输送至二级粉碎装置9，将物料粉碎成更小尺寸的颗粒，之后通过无轴螺旋输送机2输送至造粒机10，将物料制作成供客户需要的尺寸大小，完成饲料的制备。
本实施例中，浸没式平板膜生物反应器5内设置有平板膜组件12，所述平板膜组件12 为氯化聚氯乙烯平板膜组件，其平均膜孔径为0.4μm，产水膜通量为20-25L/m2.h，平板膜组件12采用交叉流过滤的方式。
本实施例中，好氧发酵罐6内还设置了加热装置13和慢速搅拌装置14。
本实施例中，好氧发酵罐6内还设置了加药装置15，加药装置15包含溶药桶16及设置于溶药桶16内的快速搅拌器A17及计量泵18。
本实施例中，喷淋塔7的进水端设置有清水箱19，所述清水箱内设置有除臭剂投料斗21 和快速搅拌器B22，所述清水箱和喷淋塔之间通过喷淋水泵20连通。
本实施例的系统可实现PLC全自动控制。
本发明利用湿垃圾作为资源化处理及饲料制备的来源，采用预处理、生化发酵的方式对其进行处置，同时对发酵过程中产生的废水及废气进行了高效处理，其技术原理如下：
湿垃圾经收集后，先进行分拣，进入初级粉碎装置，将湿垃圾物料粉碎至较小尺寸的颗粒，细碎的物料便于后续的发酵处理；经粉碎后的物料脱水处理后在发酵罐内进行好氧发酵，好氧发酵即为在人工控制下，在一定的水分、C/N比、温度、搅拌速率条件下，通过微生物的发酵作用，有机物进行转化和氧化分解，除CO2和水之外，主要是硝酸盐、硫酸盐及其它氧化终产物，化学性质稳定，发酵时同步添加了具有饲料成分的营养物质，将湿垃圾中的有机物转变为饲料的过程。在此过程中，将湿垃圾中的有机物由不稳定状态转化为稳定的营养物质，对环境及土壤环境不构成危害。发酵过程在条件适宜的情况下，只需几天即可进行完毕。发酵完毕的物料烘干后经过二次粉碎，将物料粉碎至更小尺寸的颗粒，之后通过造粒机将物料制作成供客户需要的尺寸、形状、形态，完成饲料的制备。
湿垃圾脱水后产生的废水进入废水处理系统，通过油水分离器除去油脂，废油收集后定期清运；并利用浸没式平板膜生物反应器的膜组件去除颗粒、悬浮物及大分子有机污染物，经上述预处理后的出水排入市政污水管网；
发酵过程所产生的废气从发酵罐顶部排出，进入喷淋塔，利用自来水做喷淋水源，同时添加少量除臭剂，利用生物除臭的方法对废气进行吸收和处理，除臭剂通过捕捉异味源产生的臭气分子，并与之发生化学反应与生物反应，将臭气分子降解与中和成无臭化合物，完成废气的降解，避免二次污染。
实施例2
如图2所示，本实施例提供的一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，包括以下步骤：
步骤1：湿垃圾收集后先经分选进入初级粉碎装置1，将湿垃圾物料粉碎成粒径为3.0-4.0mm的颗粒；
步骤2：经粉碎之后的物料采用无轴螺旋输送机2输送至螺旋挤压脱水机3进行脱水处理，螺旋挤压脱水机3可将物料含水率由80％左右降至50％--60％；
步骤3：经脱水后的物料采用无轴螺旋输送机2输送至好氧发酵罐6进行生化发酵，首先通过加热升温、慢速搅拌、空气充入的方式，并投加含酵母菌、小麦粉及玉米粉等饲料配方成分的药液，反应温度控制为50-65℃；搅拌速率控制为4-8rpm/min；经过168h左右的连续反应，完成好氧发酵过程；同时脱水后产生的废水进入废水处理系统，通过油水分离器4 先除去90％以上的油脂，再利用浸没式平板膜生物反应器5去除颗粒、悬浮物及大分子有机污染物，出水经产水自吸泵11抽吸后，排入市政污水管网；
步骤4：好氧发酵过程中所产生的废气从好氧发酵罐6顶部排出，进入喷淋塔7，以自来水作为喷淋水源，并投加一定量的除臭剂，通过顶部均匀向下喷淋，对废气进行吸收和处理；
步骤5：发酵完成后，物料通过无轴螺旋输送机2输送至高温烘干机8进行100-110℃烘干，同时起到高温灭菌的作用；
步骤6：烘干后的物料采用无轴螺旋输送机2输送至二级粉碎装置9，将物料粉碎成粒径为0.2-0.3mm的颗粒；被粉碎的物料采用无轴螺旋输送机2输送至造粒机10，通过机械造粒将物料制作成供客户需要的尺寸大小及形状，完成饲料的制备过程。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，其特征在于：包括依次布设的初级粉碎装置(1)、螺旋挤压脱水机(3)、好氧发酵罐(6)、高温烘干机(8)、二级粉碎装置(9)、造粒机(10)及分别设置于相邻两单元之间用于运输的无轴螺旋输送机(2)；所述螺旋挤压脱水机(3)的出水口依次连接有油水分离器(4)和浸没式平板膜生物反应器(5)；所述好氧发酵罐(6)的排气口连通喷淋塔(7)。
2.根据权利要求1所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，其特征在于：所述浸没式平板膜生物反应器(5)内设置有平板膜组件(12)，所述平板膜组件(12)为氯化聚氯乙烯平板膜组件，其平均膜孔径为0.4μm，产水膜通量为20-25L/(m2.h)。
3.根据权利要求1所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，其特征在于：所述好氧发酵罐(6)内设置有加热装置(13)和慢速搅拌装置(14)。
4.根据权利要求3所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，其特征在于：所述好氧发酵罐(6)还设置有加药装置(15)，所述加药装置(15)包含溶药桶(16)、设置于溶药桶(16)内的快速搅拌器A(17)和计量泵(18)。
5.根据权利要求1所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的系统，其特征在于：所述喷淋塔(7)的进水端设置有清水箱(19)，所述清水箱内设置有除臭剂投料斗(21)和快速搅拌器B(22)，所述清水箱和喷淋塔之间通过喷淋水泵(20)连通。
6.一种利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：湿垃圾收集后先经分选进入初级粉碎装置(1)，将湿垃圾物料粉碎成一定尺寸的颗粒；
步骤2：经粉碎之后的物料被输送至螺旋挤压脱水机(3)进行脱水处理，脱水后产生的废水进入油水分离器(4)除去油脂，再利用浸没式平板膜生物反应器(5)去除颗粒、悬浮物及大分子有机污染物，出水排入市政污水管网；
步骤3：经脱水后的物料被输送至好氧发酵罐(6)进行生化发酵，首先通过升温、搅拌、空气充入的方式，并投加药液，经过一定时间的连续反应，完成好氧发酵过程；
步骤4：好氧发酵过程中所产生的废气从所述的好氧发酵罐(6)的排气口排出，进入喷淋塔(7)，对废气进行吸收和处理；
步骤5：发酵完成后，物料被输送至高温烘干机(8)进行100-110℃烘干并灭菌；
步骤6：烘干后的物料被输送至二级粉碎装置(9)，将物料粉碎成更小尺寸的颗粒；被粉碎的物料被输送至造粒机(10)，通过机械造粒将物料制作成需要的尺寸大小及形状，完成饲料的制备过程。
7.根据权利要求6所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，其特征在于：所述步骤1中，初级粉碎装置(1)的出料粒径范围为3.0-4.0mm。
8.根据权利要求6所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，其特征在于：所述步骤2中，经螺旋挤压脱水机(3)脱水后的物料的含水率为50％--60％。
9.根据权利要求6所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，其特征在于：所述步骤3中，好氧发酵罐(6)内反应温度为50-65℃；搅拌速率为4-8rpm/min，发酵时间为160-175h。
10.根据权利要求6所述的利用湿垃圾好氧发酵制备饲料的方法，其特征在于：所述步骤6中，二级粉碎装置(9)的出料粒径范围为0.2-0.3mm。
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