CN112479757A - 一种餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机固体废物处理与可再生能源处理的技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，包括以下步骤：(1)预处理；(2)发酵槽超高温发酵：①调整理化指标；②建堆；③曝气；④翻抛；⑤接种极端嗜热微生物；(3)腐熟物筛分，筛下物作为成品外运，筛上物回流利用。本发明的方法将餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物为原料混合发酵，腐熟物为有机肥可回用于土壤，变废为宝。本发明方法的发酵温度超过80℃，最高可达110℃，发酵温度高，发酵周期短，有机物分解快，有效杀灭垃圾中的病菌、病毒、虫卵，快速实现了垃圾减量化、无害化、资源化处理。
Description
技术领域
本发明涉及有机固体废物处理与可再生能源处理的技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法。
背景技术
餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物是有机固体废物的主要成分，如何处理餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物已成为国内外的研究热点。随着我国经济的发展，人们日常饮食、消费活动产生了大量的生活垃圾。人口的增多、城市的不断壮大，使得每年产生的城市生活垃圾数量惊人，餐厨垃圾作为城市生活垃圾的一部分，所占的比例逐年升高，在北京等特大型城市，餐厨垃圾所占比例高达60％以上，上海、北京等大城市的餐厨垃圾日产量高达1100-1500t，且呈上升趋势。我国城市污水处理厂的不断扩建以及污水处理量的提高，污水厂污泥产量也在不断增加，预计2020年污泥产量将突破6000万t(以含水率80％计),而且我国城市污泥大约以每年10％的速度增长。而农林废弃物类垃圾每年的产量9亿吨左右。
餐厨垃圾因其含水率高、有机成分多、易腐烂、热值低等特点，如没得到妥善的处理和利用而进行填埋，会大量占据填埋场库容，产生渗滤液、恶臭等二次污染。农林废弃物，是一种重要的生物质资源，易腐烂，没得到有效处置也会对环境卫生造成影响。城市污泥中存在重金属、病原菌等有毒有害物质，必须对其进行无害化和稳定化的处理处置。餐厨垃圾、农林废物目前主要处置方式是焚烧、填埋、堆肥制成饲料、肥料。城市污泥处理方式主要有填埋、焚烧等方式。焚烧、填埋不能实现城市垃圾资源化利用，是对城市垃圾的极大浪费，并给地方财政带来沉重负担。
有机固体废物既是重大的环境污染源，同时也是巨大资源库，同时有机废弃物中富含的N、P、K、有机质等养分的肥料价值与我国化肥的年生产总量相当。对于餐厨垃圾、农林废弃物和城市污泥现有技术是分别处理，没有统一处理方式，急需寻找一种统一的、节能的、资源化处理方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，能将有机垃圾快速转化为可以再次利用的肥料，发酵温度高，能耗低，发酵周期短，有机物分解快，能有效杀灭垃圾中的病菌，快速实现了垃圾减量化、无害化、资源化处理。
本发明实现目的所采用的方案是：一种餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，包括以下步骤：
(1)预处理
将餐厨垃圾经破碎、脱水后备用，脱出液暂存；农林废弃物经粉碎后备用；
(2)发酵槽超高温发酵
①调整理化指标：将步骤(1)预处理后的餐厨垃圾、农林废弃物、与城市污泥和返混料按一定比例在均质调节仓搅拌混匀，以获得合适的含水率与碳氮比；
②建堆：将混匀后的物料移送到发酵槽内部，堆放高度0.5-3.0m；
③曝气：每分钟每立方堆料的供氧量≥0.06m3；
④翻抛：每日翻抛一次，将所有堆料进行均衡搅拌及移送0.5-6m；
⑤接种极端嗜热微生物：当堆料发酵至温度达到60℃以上后，接种超高温好氧复合微生物菌；温度升至80～110℃，继续发酵；
(3)腐熟物筛分
堆料发酵13-20天后，腐熟物经筛选，筛下物作为成品外运，筛上物回流利用。
优选地，所述步骤(1)中，餐厨垃圾、农林废弃物经破碎和粉碎后物料粒径为5-10mm。
优选地，所述步骤(1)中，返混料为发酵腐熟的筛上物。
优选地，所述步骤(2)中，步骤①中餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物、反混料的配比为4:2:1:3。
优选地，所述步骤(2)中，步骤①中调节物料含水率为50％-65％，碳氮比为10-20:1。
优选地，所述步骤(2)中，步骤③中采用曝气系统进行曝气，曝气系统采用供氧管网络铺设于发酵槽底部，供氧管上有呈箭型安装的曝气头。
优选的，供氧管网宽2-2.5m，长5-85m；曝气头呈箭型安装在所述供氧管上，高30-40cm，间隔25-30cm。
优选地，所述曝气系统与堆料中间铺有30-50cm的稻糠。
翻抛机采用链条式结构，曝气系统与翻抛机设置10-15cm的间距，以保证在翻抛过程中翻抛刀片不会破坏稻糠层。
优选地，所述步骤(2)中，步骤④中翻抛时可将步骤(1)中暂存的脱出液喷洒在物料上作为调节水分剂或营养增量剂用；喷洒量小于堆料含水率提高到65％以上的水量。
优选地，所述步骤(2)中，步骤⑤中超高温好氧复合微生物菌剂为脂肪类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、嗜热嗜硫菌群的混合菌剂，添加量为混合物料总量的0.5％-1％。
优选地，所述步骤(2)中，步骤⑤中发酵周期分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，堆体温度逐步从环境温度上升到55～60℃，2-3天；第二阶段为高温阶段，55～60℃升至80～110℃，2-3天，并控制在80～110℃发酵8-10天；第三阶段为降温阶段，3-4天。
优选的，所述超高温好氧发酵采用的发酵系统包括发酵槽、曝气装置、除臭装置；所述发酵槽内设置有温度检测探头、氧气检测探头、水分传感器；所述温度检测探头、氧气检测探头、水分传感器、曝气装置、除臭装置均与自动控制系统连接，并通过自动控制系统联动控制；发酵槽产生的臭气、车间水蒸气凝结产生的凝结水及挥发性臭气通过排风管通向洗涤塔除臭后排放；所述发酵槽一侧设置有排风口，设置间距为10-15米，排风口接排风管道与车间外部洗涤塔相连；所述车间顶部安装射流风机，吹向有排风口的一侧，设置通风量大于曝气量，保证厂房内部一直保持负压状态，控制厂房内部臭气及粉尘不向外扩散。发酵槽长10-100米，宽2-2.5米、高3.2-3.5m，槽底为30-40cm厚度的钢筋混凝土结构，槽墙为30-50cm厚度的砖墙；所述发酵槽放置在有阳光板避雨棚的钢筋混凝土发酵场地上；所述阳光板避雨棚为钢结构骨架，顶部为透光度好的阳光板，棚体高4-8m，长5-110m，宽2-30m。
本发明具有以下优点和有益效果：本发明的方法将餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物为原料混合发酵，腐熟物为有机肥可回用于土壤，变废为宝。
本发明方法的发酵温度超过80℃，最高可达110℃，发酵温度高，发酵周期短，有机物分解快，有效杀灭垃圾中的病菌、病毒、虫卵，快速实现了垃圾减量化、无害化、资源化处理。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
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。
以下实例中采用的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法中发酵系统包括发酵槽、曝气装置、除臭装置；发酵槽内设置有温度检测探头、氧气检测探头、水分传感器；温度检测探头、氧气检测探头、水分传感器、曝气装置、除臭装置均与自动控制系统连接，并通过自动控制系统联动控制。
实施例1
武汉市某区域餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物经收集后采用本发明的工艺进行了高温好氧发酵，餐厨垃圾含水率81％，8吨，城市污泥含水率83％，4吨，农林废弃物2吨，如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)预处理
餐厨垃圾经收集后由运输车送至车间接料斗，接料斗提升至破碎脱水装置，对餐厨垃圾破碎的同时挤压出垃圾中的水分，破碎、挤压后物料的粒径和含水率为5mm和65％，破碎脱水后的物料由皮带输送进入均质调节仓，脱出液收集后暂存于收集池；农林废弃物经收运车运输至车间，经粉碎机粉碎后粒径为6mm，输送到均质调节仓；城市污泥通过运输车送至均质调节仓；返混料由皮带输送机运送至均质调节仓；
(2)发酵槽超高温发酵
①调整理化指标：将步骤(1)预处理后的餐厨垃圾、农林废弃物、城市污泥、返混料在均质调节仓搅拌、混匀，使含水率和碳氮比调节为60％和25:1；
②建堆：混匀后的物料经翻抛机移送到发酵槽内部，堆放高度0.5m，宽度2米，长15米；
③曝气：曝气系统采用供氧管网络铺设于发酵槽底部，供氧管网宽2m，长10m；每分钟每立方堆料的供氧量0.08m3；
④翻抛：翻抛机采用链条式结构，每日翻抛一次，将所有堆料进行均衡搅拌及移送；
⑤接种极端嗜热微生物：通过①②③④步骤创造最佳好氧发酵环境，自然界的好氧微生物通过发酵使堆料内温度达到60℃以上，接种超高温好氧复合微生物菌，添加量为70kg；
高温好氧发酵周期为15天，分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，堆体温度逐步从环境温度上升到55～60℃，2天；第二阶段为高温阶段，55～60℃升至80～110℃，2天，并控制在80～110℃发酵8天；第三阶段为降温阶段，3天。
自动控制系统联动控制方法具体为：升温阶段，当温度探头反馈堆体温度在60℃以内时，自动控制系统控制鼓风系统、除臭系统的通风量均为2.0～2.5m3/min；
高温阶段，当温度探头反馈堆体温度超过110℃时，自动控制系统控制鼓风系统、除臭系统开启强制曝气、排气，通风量均为15～20m3/min，直至温度降至110℃以内；
降温阶段，自动控制系统控制鼓风系统、除臭系统的通风量均为2.0～2.5m3/min；并控制翻抛系统对堆体每天翻堆一次；
(3)气体除臭
发酵槽产生的臭气、车间水蒸气凝结产生的凝结水及挥发性臭气通过排风管通向洗涤塔除臭后排放；排风管路为耐腐蚀材质不锈钢、PVC或玻璃钢。
(4)腐熟物筛分
物料发酵15天后，发酵结束后的物料经螺杆输送机输送至筛分装置，筛分后，筛上物由皮带输送机输送至均质调节仓；筛下物，含水率25％，作为有机肥原料，打包出售。
实施例2
武汉市某区域餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物经收集后采用本发明的工艺进行了高温好氧发酵，餐厨垃圾含水率85％，12吨，城市污泥含水率86％，6吨，农林废弃物3吨，返混料含水率26％，9吨,；如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)预处理
餐厨垃圾经收集后由运输车送至车间接料斗，接料斗提升至破碎脱水装置，对餐厨垃圾破碎的同时挤压出垃圾中的水分，破碎、挤压后物料的粒径和含水率为5mm和65％，破碎脱水后的物料由皮带输送进入均质调节仓，脱出液收集后暂存于收集池；农林废弃物经收运车运输至车间，经粉碎机粉碎后粒径为5mm，输送到均质调节仓；城市污泥通过运输车送至均质调节仓；返混料由皮带输送机运送至均质调节仓；
(2)发酵槽超高温发酵
①调整理化指标：将步骤(1)预处理后的餐厨垃圾、农林废弃物、城市污泥、返混料在均质调节仓搅拌、混匀，使含水率和碳氮比调节为55％和25:1；
②建堆：混匀后的物料经翻抛机移送到发酵槽内部，堆放高度0.87m，宽度2米，长15米；
③曝气：曝气系统采用供氧管网络铺设于发酵槽底部，供氧管网宽2m，长10m；每分钟每立方堆料的供氧量0.08m3；
④翻抛：翻抛机采用链条式结构，每日翻抛一次，将所有堆料进行均衡搅拌及移送；
⑤接种极端嗜热微生物：通过①②③④步骤创造最佳好氧发酵环境，自然界的好氧微生物通过发酵使堆料内温度达到60度以上，接种超高温好氧复合微生物菌，添加量为300kg；
高温好氧发酵周期为15天，分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，堆体温度逐步从环境温度上升到55～60℃，3天；第二阶段为高温阶段，55～60℃升至80～110℃，3天，并控制在80～110℃发酵10天；第三阶段为降温阶段，4天。
自动控制系统联动控制方法具体为：升温阶段，当温度探头反馈堆体温度在60℃以内时，自动控制系统控制鼓风系统、除臭系统的通风量均为2.0～2.5m3/min；
高温阶段，当温度探头反馈堆体温度超过110℃时，自动控制系统控制鼓风系统、除臭系统开启强制曝气、排气，通风量均为15～20m3/min，直至温度降至110℃以内；
降温阶段，自动控制系统控制鼓风系统、除臭系统的通风量均为2.0～2.5m3/min；并控制翻抛系统对堆体每天翻堆一次；
(3)气体除臭
发酵槽产生的臭气、车间水蒸气凝结产生的凝结水及挥发性臭气通过排风管通向洗涤塔除臭后排放；排风管路为耐腐蚀材质不锈钢、PVC或玻璃钢。
(4)腐熟物筛分
物料发酵20天后，发酵结束后的物料经螺杆输送机输送至筛分装置，筛分后，筛上物由皮带输送机输送至均质调节仓；筛下物，含水率28％，作为有机肥原料，打包出售。
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)
1.一种餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理
将餐厨垃圾经破碎、脱水后备用，脱出液暂存；农林废弃物经粉碎后备用；
(2)发酵槽超高温发酵
①调整理化指标：将步骤(1)预处理后的餐厨垃圾、农林废弃物、与城市污泥和返混料按一定比例在均质调节仓搅拌混匀，以获得合适的含水率与碳氮比；
②建堆：将混匀后的物料移送到发酵槽内部，堆放高度0.5-3.0m；
③曝气：每分钟每立方堆料的供氧量≥0.06m3；
④翻抛：每日翻抛一次，将所有堆料进行均衡搅拌及移送0.5-6m；
⑤接种极端嗜热微生物：当堆料发酵至温度达到60℃以上后，接种超高温好氧复合微生物菌；温度升至80～110℃，进行发酵；
(3)腐熟物筛分
堆料发酵15-20天后，腐熟物经筛选，筛下物作为成品外运，筛上物回流利用。
2.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(1)中，餐厨垃圾、农林废弃物经破碎和粉碎后物料粒径为5-10mm。
3.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(1)中，返混料为发酵腐熟的筛上物。
4.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(2)中，步骤①中餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物、反混料的配比为4:2:1:3。
5.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(2)中，步骤①中调节物料含水率为50％-65％，碳氮比为10-20:1。
6.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(2)中，步骤③中采用曝气系统进行曝气，曝气系统采用供氧管网络铺设于发酵槽底部，供氧管上有呈箭型安装的曝气头。
7.据权利要求6所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述曝气系统与堆料中间铺有30-50cm的稻糠。
8.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(2)中，步骤④中翻抛时可将步骤(1)中暂存的脱出液喷洒在物料上作为调节水分剂或营养增量剂用；喷洒量小于堆料含水率提高到65％以上的水量。
9.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(2)中，步骤⑤中超高温好氧复合微生物菌剂为脂肪类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、嗜热嗜硫菌群的混合菌剂，添加量为混合物料总量的0.5％-1％。
10.据权利要求1所述的餐厨垃圾、城市污泥、农林废弃物发酵槽超高温好氧发酵堆肥方法，其特征在于：所述步骤(2)中，步骤⑤中发酵周期分为三个阶段，第一阶段为升温阶段，堆体温度逐步从环境温度上升到55～60℃，2-3天；第二阶段为高温阶段，55～60℃升至80～110℃，2-3天，并控制在80～110℃发酵8-10天；第三阶段为降温阶段，3-4天。
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