CN112588788B - 一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体地说，涉及一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺。其包括以下步骤，餐厨垃圾收运进厂后，通过高效预处理系统将物料集中快速三相分离，分离后的固相物料进行好氧堆肥处理，经过堆肥处理后的产品为有机粗肥，再进行精加工处理后制成固态有机肥,堆肥过程中分离出来的杂质送垃圾填埋场填埋处理或焚烧处理，分离后的油脂为生物柴油提供合格原料产品,分离后的液相经厌氧发酵产生大量的生物质沼气，可用作锅炉的燃料为厂区提供热能和电能,经过厌氧系统消化后的沼液，一路沼液回调到好氧堆肥系统，用作湿度和菌种调节,另一路沼液加工成复合微生物液体肥出售,经处理后的废水达标排放。整个处理过程中产生的废气经生物除臭后达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体地说，涉及一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺。
背景技术
餐厨垃圾主要成分有主食所含的淀粉、蔬菜及植物茎叶所含的纤维素及聚戊糖、肉食所含的蛋白质、脂肪等，无机盐中NaCl含量最高同时还含有少量的Ca、Mg、Fe、K等微量元素。其化学组成以C、H、O、P、S、Cl为主。餐厨垃圾有机物含量丰富，营养成分高，营养物种类全，水分含量高，如不及时处理易腐烂，其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响，且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质。从物质的存在形式上来看，餐厨垃圾中的有机物有大量存在的固形物和溶解或悬浮于水中的有机质，其中固形物质占30％以上，是餐厨垃圾中有机物质的主要存在形式。餐厨垃圾经处置分离后，形成四项物质：固渣、浆水、废气、油脂。餐厨垃圾资源化利用，就是对于餐厨垃圾进行分离并对分离后的物质进行有效利用处置，从而达到减量化、无害化、资源化处置目的。
目前广泛运用的处理工艺为：收运-人工分选-机械破碎-高温冲洗-机械搅拌-机械离心分离-厌氧发酵。设备投资大，运行成本高，人工分拣环境恶劣，机械破碎搅拌和离心分离改变厨余垃圾的物理性状，为后续的资源化处理和利用带来难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，包括以下步骤：
步骤一、将餐厨垃圾回收，输运至垃圾处理工厂；
步骤二、通过高效预处理系统，将物料集中快速三相分离；
步骤三、分离后的固相物料进行好氧堆肥处理，产出有机粗肥、杂质和油脂；
步骤四、将有机粗肥进行精加工处理后制成固态有机肥；
步骤五、分离后的液相经厌氧发酵，产生生物质沼气，处理后的废水达标排放；
步骤六、处理过程中产生的废气，经过生物除臭后，达标排放。
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤一中，餐厨垃圾经专用收运车辆的运输到达餐厨垃圾资源化处理厂后，首先进行称重计量，然后进入预处理车间经卸料平台,将收运车中物料卸入高效预处理系统的收料仓。
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤二中，高效预处理系统包含二级水力分选工艺段和静态油水分离工艺段，本发明预处理系统的优点为：
A、全程机械化操作、自动化控制，信息化采集，显示工艺装置的参数(液位高低、流程走向、压力大小、流量大小等)。即时统计各种相关数据，为后端处理提供有力保障，可绘制各种报表和趋势图；
B、所耗人力成本低，操作方便简单，维修简单；
C、集成度高：可同步实现油、水、固体三相分离，在无害化的同时，真正实现餐厨垃圾的全面资源化利用，并且便于统一管理；
D、结构紧凑：设备集成模块化，适应各种不同的日处理需求；
E、能耗降低：通过余热回收、废水循环等途径尽可能降低能耗，减量化处理；
F、运行稳定：实现餐厨垃圾连续化运行，处理效果不受进料频率影响；
G、系统杜绝人工分拣，全程密闭快速处理，垃圾不落地，处理过程无异味，无臭气外溢，不会二次污染环境；
H、采用二级水力分选系统对厨余垃圾进行选择性冲洗破碎分选，彻底解决了机械破碎和机械离心机法将密度相近的骨胶、淀粉糊等悬浮物与油混合的技术问题，提高后续生物柴油生产工艺中产品的得率，大大提升了油的品质，系统分离出来的油，清澈亮泽(澄明度好)；酸价低(酸价<10)，油脂含水含渣少(小于1％)，无腐败味道，乳化程度低，贮存时间长。
I、连续静态油水分离装置无需蒸煮反应分离釜，节省能耗，分离无人化，降低了设备投资成本及预处理工艺运行成本；
J、经过预处理系统处理后的高温物料为下一级湿式厌氧发酵工艺提供合格的原料，确保了后续工艺正常有序地进行。
作为本技术方案的进一步改进，所述二级水力分选装置的预处理模块剔除大部分混入的包装袋、玻璃、陶瓷等无机物，另外还有大骨头、果壳等容易损坏后续处理设备的坚硬物体，作为不可降解杂质另外填埋或焚烧处理，二级水力分选装置的水洗分选模块经过高温灭菌、水力冲洗和切割、滚筒筛分离，完成餐厨废弃物的固液分离。将上述物料剔除后的餐厨垃圾进入后续水力分选工艺段，采用高温灭菌、高压水力分选将垃圾表面附着的油脂清洗后进入液相，到静态油水分离装置处理；含水废渣进入后续废渣处理工艺段。
作为本技术方案的进一步改进，所述静态油水分离装置，利用油脂和水的物理特性进行静态分离，静态分离过程不添加任何化学药剂，处理过程实现温度阶梯式传递，保证热能的有效利用，分离后的油脂作为生物柴油的原料进行深加工，少量废渣进入好氧堆肥处理，分离后的废水进入厌氧发酵处理。
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤三中，经过好氧堆肥后可作为成品肥料在市场上出售，通过筛分分离出来的无机物杂质填埋或焚烧处理。
本发明好氧堆肥工艺采用肥料生产设备化，消除“反应液”和“臭味”，同时也完美实现了“物料不落地，落地成产品”的设计目标，其优点在于：
1、机械化、集成化程度高，充分利用空间，占地面积小，投资成本低；
2、项目自动化、机械化程度高，一人操控即可完成整个发酵过程，避免了人与物料的直接接触；
3、采用生物菌高温好氧发酵技术，利用微生物的活性对餐厨垃圾内有机质进行分解、腐熟，设备运行耗能少，吨处理费用低；
4、设备主体采用保温设计，并配有辅助加热系统，低温环境下设备能够正常运行，解决了环境气温对发酵过程的影响；
5、发酵过程中所产生的臭气通过集中收集处理，极大减少了对环境影响。传统堆肥发酵产生的臭气不能得到有效的处理，严重影响了周围居民的生活；
6、设备关键部位采用不锈钢特殊材质，抵抗物料腐蚀，使用寿命长；
7、该工艺符合国家绿色经济、循环经济资源化、科学发展、节能减排等产业政策；
8、处理后的物料可用于土壤改良、园林绿化，也可用于加工有机肥，实现无害化处理和资源化利用。
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤五中，厌氧发酵工艺采用高温梯次水解，高温酸化速率明显比中温快，高温条件下厌氧菌代谢较快，高温菌生长速率是低温菌的2-3倍，从热力学角度看，大多数有机物降解能较低，反应更容易进行，所以在高温环境下水解酸化反应速率较低温要快，其相应的污泥活性及处理负荷更高，水解罐内温度控制在 55℃-58℃，其所需温度是利用上一级产生的余热来保证高温水解的温度，无需二次加热，后级接入复合高效厌氧发酵工艺，可以大大提高反应器的容积负荷，提高去除效率，此工艺是在吸收国内外实践经验基础上，结合沼气发酵工艺的特点，并考虑餐厨废弃物高浓度、高盐分、高水量等综合因素的沼气工艺结构，发酵后的沼气作为能源可供热或发电，本发明厌氧发酵的优点：
A、提高了反应速度，缩短了分解时间；
B、进出料匀质化导致系统运行稳定，突发性事件下缓冲能力优越；
C、实现了动态发酵，部分程度上提高了分解效率；
D、沼气产出率高，每吨餐厨垃圾可产沼气不低于80立方米(标况)，沼气中甲烷含量高，可达55％-65％；
E、系统结构简单、紧凑，造价低，维修维护方便，占地面积少。
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤四中，预处理后的固相餐厨垃圾富含有机质、腐殖质、微量营养物质、多种氨基酸、酶类和有益微生物，质地疏松、报墒性能好、酸碱度适中，经过腐熟剂腐熟可生产成有机肥料，混合在餐厨垃圾中的玻璃、陶瓷等固形物在堆肥阶段留下，作为堆肥支撑物，增加了透气性，动态堆肥过程中，无机固形物与肥料相互撞击，降低了肥料粒度，起到了破碎作用，餐厨垃圾中的纸杯、毛发、塑料在肥料脱水烘干中体积缩减，木质素被碳化弥补了堆肥发酵中碳元素的不足。
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤三中，好氧肥堆的基本反应方程可以表示为：
作为本技术方案的进一步改进，所述步骤五中，经过厌氧系统消化后的沼液，一路沼液回调到好氧堆肥系统，用作湿度和菌种调节，另一路沼液加工成复合微生物液体肥出售。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，发酵过程开始后，在送风机提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，2-3天进入高温期。内部匀翻装置对物料进行匀翻，使整个发酵仓内物料混合更加混匀，提升物料发酵效果，一次发酵过程持续7-10天，在此阶段内有机物被分解，水分减少，病原菌和杂草种子被杀灭，实现物料的无害化和稳定化处理。
2、该餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，设备配备除臭装置，将发酵过程中产生的少量臭气集中收集，通过水洗和生物除臭对废气处理，实现气体的达标排放,避免了二次污染，保证厂区周边环境。
3、该餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，经好氧发酵处理后成粉末状，达到了稳定化处理要求。成品料可作为有机肥原料，即土壤调制剂基质，进一步加工制成有机肥或土壤调制剂。
附图说明
图1为实施例1的基本工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，其工艺流程描述如下：
1、餐厨垃圾经专用收运车辆的运输到达餐厨垃圾资源化处理厂后，首先进行称重计量，然后进入预处理车间经卸料平台,将收运车中物料卸入高效预处理系统的收料仓；高效预处理系统包含二级水力分选工艺段和静态油水分离工艺段。
2、二级水力分选装置的预处理模块剔除大部分混入的包装袋、玻璃、陶瓷等无机物，另外还有大骨头、果壳等容易损坏后续处理设备的坚硬物体，作为不可降解杂质另外填埋或焚烧处理；二级水力分选装置的水洗分选模块经过高温灭菌、水力冲洗和切割、滚筒筛分离，完成餐厨废弃物的固液分离。将上述物料剔除后的餐厨垃圾进入后续水力分选工艺段，采用高温灭菌、高压水力分选将垃圾表面附着的油脂清洗后进入液相，到静态油水分离装置处理；含水废渣进入后续废渣处理工艺段。
3、二级水力分选后的废液进入连续静态油水分离装置，利用油脂和水的物理特性进行静态分离，静态分离过程不添加任何化学药剂，处理过程实现温度阶梯式传递，保证热能的有效利用；分离后的油脂作为生物柴油的原料进行深加工；少量废渣进入好氧堆肥处理。分离后的废水进入厌氧发酵处理。
4、二级水力分选后的固相经过好氧堆肥后可作为成品肥料在市场上出售；通过筛分分离出来的无机物杂质填埋或焚烧处理。
5、厌氧发酵工艺采用高温梯次水解，高温酸化速率明显比中温快，高温条件下厌氧菌代谢较快，高温菌生长速率是低温菌的2-3倍；从热力学角度看，大多数有机物降解能较低，反应更容易进行，所以在高温环境下水解酸化反应速率较低温要快，其相应的污泥活性及处理负荷更高；水解罐内温度控制在55℃-58℃，其所需温度是利用上一级产生的余热来保证高温水解的温度，无需二次加热。后级接入复合高效厌氧发酵工艺，可以大大提高反应器的容积负荷，提高去除效率；此工艺是在吸收国内外实践经验基础上，结合沼气发酵工艺的特点，并考虑餐厨废弃物高浓度、高盐分、高水量等综合因素的沼气工艺结构；发酵后的沼气作为能源可供热或发电，沼液可作为液态有机肥出售，另外一部分沼液作为回调液供给好氧堆肥系统。
6、预处理后的固相餐厨垃圾富含有机质、腐殖质、微量营养物质、多种氨基酸、酶类和有益微生物，质地疏松、报墒性能好、酸碱度适中，经过腐熟剂腐熟可生产成有机肥料。混合在餐厨垃圾中的玻璃、陶瓷等固形物在堆肥阶段留下，作为堆肥支撑物，增加了透气性，动态堆肥过程中，无机固形物与肥料相互撞击，降低了肥料粒度，起到了破碎作用。餐厨垃圾中的纸杯、毛发、塑料在肥料脱水烘干中体积缩减，木质素被碳化弥补了堆肥发酵中碳元素的不足；
好氧堆肥的基本反应过程可以表示为：
该系统将预处理后的固相物料，通过输送设备送至堆肥设备前端混料设备中，固相物与发酵菌按照一定比例混合，混合后的物料由螺旋输送机输送至发酵设备进料口，通过自动闸板启闭将物料投入发酵设备仓体中；发酵过程开始后，在送风机提供氧气的条件下，好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，2-3天进入高温期。内部匀翻装置对物料进行匀翻，使整个发酵仓内物料混合更加混匀，提升物料发酵效果；一次发酵过程持续7-10天，在此阶段内有机物被分解，水分减少，病原菌和杂草种子被杀灭，实现物料的无害化和稳定化处理；设备配备除臭装置，将发酵过程中产生的少量臭气集中收集，通过水洗和生物除臭对废气处理，实现气体的达标排放,避免了二次污染，保证厂区周边环境。
为确保设备在低温环境下可连续生产，本系统配备了通风辅热系统作为辅助热源使物料迅速达到发酵条件，使发酵过程时间进一步缩短，经好氧发酵处理后成粉末状，达到了稳定化处理要求，成品料可作为有机肥原料，即土壤调制剂基质，进一步加工制成有机肥或土壤调制剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将餐厨垃圾回收，输运至垃圾处理工厂；
步骤二、通过高效预处理系统，将餐厨垃圾集中快速三相分离，得到固相物料、油脂和液相；
步骤三、分离后的固相物料进行好氧堆肥处理，产出有机粗肥、杂质；
步骤四、将有机粗肥进行精加工处理后制成固态有机肥；
步骤五、分离后的液相经厌氧发酵，产生生物质沼气，废水处理后达标排放；
步骤六、处理工艺中产生的废气，经过生物除臭后，达标排放；
所述步骤一中，餐厨垃圾经专用收运车的运输到达餐厨垃圾资源化处理厂后，首先进行称重计量，然后进入预处理车间经卸料平台，将收运车中的餐厨垃圾卸入高效预处理系统的收料仓；
所述步骤二中，高效预处理系统包含二级水力分选装置和静态油水分离装置；所述二级水力分选装置的预处理模块自动剔除大部分混入的包装袋、玻璃、陶瓷，另外还有大骨头、果壳，将上述物料剔除后的餐厨垃圾进入二级水力分选装置的水洗分选模块，经过高温灭菌、水力冲洗和切割、滚筒筛分离，餐厨垃圾表面附着的油脂清洗后进入液相，到静态油水分离装置处理，剩余固相物料进行好氧堆肥处理；
所述静态油水分离装置，利用油脂和水的物理特性进行静态分离，静态分离过程不添加任何化学药剂，分离后的油脂作为生物柴油的原料进行深加工，少量废渣进入好氧堆肥处理，分离后的液相进入厌氧发酵处理；
所述步骤五中，厌氧发酵工艺采用高温梯次水解，高温酸化速率比中温快，水解罐内温度控制在55℃-58℃，后级接入复合高效厌氧发酵工艺，发酵后的沼气作为能源供热或发电，经过处理的废水达标排放。
2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，其特征在于：所述步骤三中，经过好氧堆肥后筛分分离出来的有机粗肥进行精加工处理后制成固态有机肥在市场上出售，筛分分离出来的无机物杂质填埋或焚烧处理。
3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾短流程资源化处理工艺，其特征在于：所述步骤五中，经过厌氧系统消化后的沼液，一路沼液回调到好氧堆肥系统，另一路沼液加工成复合微生物液体肥出售。
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