CN113526792B - 一种厨余废水资源化处理的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厨余废水资源化处理的方法及系统，其方法为：将一部分厨余废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液，采用沼液与另一部分厨余废水进行水质调节，将水质调节后混合液进行非厌氧工艺处理，沼气燃烧产生的能量用于非厌氧工艺处理的能量消耗。本发明将厌氧工艺与非厌氧工艺于一体，利用厌氧工艺产生的沼气能源解决非厌氧工艺高耗能问题，能够可持续、可循环的高效节能处理厨余废水。

Description

一种厨余废水资源化处理的方法及系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及厨余废水的处理技术，具体涉及一种厨余废水资源化处理的方法及系统。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
厨余废水是居民在生活过程中形成的生活废物，其所有污染物中，有机物含量最高，固体悬浮物可达15000～30000mg/L，COD最高可达180000mg/L。据发明人研究了解，目前对于厨余废水的处理方法主要包括厌氧工艺和非厌氧工艺，由于厌氧工艺要求占地面积大、投资成本高，而城镇供地紧张、收益较低，因而厌氧工艺在一些地区难以应用在实际处理中，即目前部分地区只能采用非厌氧工艺来处理厨余废水。然而发明人研究发现，非厌氧工艺在处理厨余废水过程中，需要多级处理工艺，这些处理工艺将会耗费大量的药剂、电力，使处理成本远远高于市场能接受成本。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种厨余废水资源化处理的方法及系统，能够可持续、可循环的高效节能处理厨余废水。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种厨余废水资源化处理的方法，将一部分厨余废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液，采用沼液与另一部分厨余废水进行水质调节，将水质调节后混合液进行非厌氧工艺处理，沼气燃烧产生的能量用于非厌氧工艺处理的能量消耗。
本发明为了降低非厌氧工艺的能量消耗和药剂消耗，采用厌氧发酵产生沼气，并利于沼气燃烧产生的能量用于非厌氧工艺处理的能量消耗，能够极大降低外界电力的使用，从而能够大大降低能耗，同时节省药剂。然而在厌氧发酵与非厌氧工艺的结合中存在若干种组合方式。例如先对厨余废水进行蒸馏浓缩，然后进行厌氧发酵，但是，这种方式蒸馏出来的馏出液COD负荷低，导致厌氧发酵产气率低，难以满足蒸馏所需能量，仍然需要消耗电力，从而无法实现能耗的显著降低。再例如将全部的厨余废水进行厌氧发酵后，再进行非厌氧工艺处理，但是，该处理方式对于厌氧发酵的占地要求较高、投资较大，针对城镇供地紧张的现状，难以实现。
本发明将厨余废水分为两部分，一部分进行厌氧发酵，主要产生沼气用于非厌氧工艺处理的能量消耗，因而增加厌氧发酵作为能量提供装置，减少了占地需求同时减少投资。另外通过沼液与厨余废水进行水质调节，能够避免水质不均导致的能耗较大的问题，从而进一步降低厌氧发酵的占地需求。
由于非厌氧工艺中产生的浓缩液无法排放，因而在一些实施例中，利用非厌氧工艺形成的余热对产生的排泥和浓缩液进行堆肥处理。
另一方面，一种厨余废水资源化处理的系统，包括：
非厌氧处理单元，用于非厌氧处理；
厌氧发酵装置，用于厨余废水的厌氧发酵处理；
非厌氧调节池，用于厨余废水与厌氧发酵装置产生的沼液调节水质，并将调节水质后的废水输送至非厌氧处理单元；
沼气燃烧装置，用于将厌氧发酵装置产生的沼气转化为热能，并将产生的热能用于非厌氧处理单元。
本发明的有益效果为：
1.本发明将厌氧工艺与非厌氧工艺于一体，利用厌氧工艺产生的沼气能源解决非厌氧工艺高耗能问题。
2.本发明利用非厌氧工艺产生的余热进行系统排泥的堆肥高效处理；利用堆肥高效处理系统资源化处理蒸馏过程产生的浓缩液，从而实现厨余废水处理中排泥和浓缩液的零排放。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例的厨余废水资源化处理的方法的流程图；
图2为本发明实施例的厨余废水资源化处理的系统的结构示意图；
其中，1、集水池，2、厌氧调节池，3、非厌氧调节池，4、厌氧发酵装置，5、一次混凝沉淀设备，6、蒸馏釜，7、同步硝化反硝化反应器，8、二次混凝沉淀设备，9、碳滤反应器，10、污泥缓存箱，11、生物干化污泥设备，12、生物蒸发装置，13、甲烷收集装置，14、锅炉。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于现有厨余废水采用非厌氧工艺处理存在耗费大量的药剂、电力的问题，本发明提出了一种厨余废水资源化处理的方法及系统。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种厨余废水资源化处理的方法，将一部分厨余废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液，采用沼液与另一部分厨余废水进行水质调节，将水质调节后混合液进行非厌氧工艺处理，沼气燃烧产生的能量用于非厌氧工艺处理的能量消耗。
本发明将厨余废水分为两部分，一部分进行厌氧发酵，主要产生沼气用于非厌氧工艺处理的能量消耗，因而增加厌氧发酵作为能量提供装置，减少了占地需求同时减少投资。另外通过沼液与厨余废水进行水质调节，能够避免水质不均导致的能耗较大的问题，从而进一步降低厌氧发酵的占地需求。
该实施方式的一些实施例中，利用非厌氧工艺形成的余热对产生的排泥和浓缩液进行堆肥处理。浓缩液中含有COD、总氮、总磷、全盐等污染物质比原水还高，因而无法直接排放，需要进一步处理，处理操作复杂，成本较高。本发明利用浓缩液作为堆肥处理的原料，不仅实现了废物的高价值利用，而且还能实现零排放，从而实现可持续、可循环的高效节能处理厨余废水。另外，由于排泥和浓缩液在常温下堆肥处理的效率较低，且处理效果不稳定，为了增加排泥和浓缩液的处理效果，实现零排放，需要对堆肥处理进行加热并保温。本发明利于非厌氧工艺形成的余热进行生物蒸发处理，不仅保证了堆肥处理的高效运行，实现工艺排泥和浓缩液的零排放，而且对余热进行再利用，实现了对沼气燃烧产生能量的梯级利用，降低能耗、节约成本。在一种或多种实施例中，所述堆肥处理为：将排泥和浓缩液先进行生物干化，然后进行生物蒸发。
在一种或多种实施例中，将排泥与沼渣混合后进行堆肥处理。
该实施方式的一些实施例中，非厌氧工艺的处理包括：将水质调节后混合液进行一次混凝沉淀，再将一次混凝沉淀的出水进行蒸馏处理产生馏出液，将馏出液进行硝化反硝化处理。采用混凝沉淀能够将固体悬浮物进行去除，然后通过蒸馏将厨余废水中的COD与氨氮进行富集，再通过硝化反硝化处理。蒸馏处理的在产生馏出液的同时产生浓缩液。
在一种或多种实施例中，将硝化反硝化处理后的出水进行二次混凝沉淀。进一步去除水中污染物质。能够使出水水质优于三级排放标准或者达到一级A排放标准。将二次混凝沉淀后的出水进行过滤，能够将水中的细小污染物去除。过滤时，采用活性炭吸附过滤，能够更进一步地保证出水水质的稳定达标。混凝沉淀、硝化反硝化中排出的污泥即为排泥。混凝沉淀指一次混凝沉淀和/或二次混凝沉淀。
本发明的另一种实施方式，提供了一种厨余废水资源化处理的系统，包括：
非厌氧处理单元，用于非厌氧处理；
厌氧发酵装置，用于厨余废水的厌氧发酵处理；
非厌氧调节池，用于厨余废水与厌氧发酵装置产生的沼液调节水质，并将调节水质后的废水输送至非厌氧处理单元；
沼气燃烧装置，用于将厌氧发酵装置产生的沼气转化为热能，并将产生的热能用于非厌氧处理单元。
该实施方式的一些实施例中，包括堆肥处理单元，非厌氧处理单元产生的排泥和浓缩液输送至堆肥处理单元。
在一种或多种实施例中，所述堆肥处理单元按照物料流向依次包括生物干化污泥设备、生物蒸发装置，非厌氧处理单元产生的余热分别为生物干化污泥设备、生物蒸发装置提供热量。
该实施方式的一些实施例中，包括集水池，用于收集厨余废水，集水池的出口连接厌氧发酵装置和非厌氧调节池。
该实施方式的一些实施例中，所述非厌氧处理单元按照水流向，包括依次连接的一次混凝沉淀设备、蒸馏釜、同步硝化反硝化反应器。
在一种或多种实施例中，同步硝化反硝化反应器的出水口连接二次混凝沉淀设备。进行二次混凝沉能够使出水水质优于三级排放标准或者达到一级A排放标准。
在一种或多种实施例中，二次混凝沉淀设备的出水口连接碳滤反应器。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例
一种厨余废水资源化处理的方法，如图1所示，厨余废水首先进入集水池，厨余废水自流进入集水池中，再通过泵将集水池中的废水泵入调节池1和调节池2中，在调节池中进行水质的调节，使进入后续系统的水质均匀，该工艺进一步为：
(1)厨余废水流进入集水池，通过泵泵入过滤设备以进一步去除厨余废水中的粒径较大的悬浮物质，防止对后续厌氧设备的堵塞，同时有利于后续混凝沉淀的反应。
(2)经过滤设备过滤后的厨余废水一部分进入调节池1中，另一部分进入调节池2中，在上述两调节池中进行水质的调节，使水质均匀。
(3)经调节池1调节后的废水，一部分用泵以一定的设计流量泵入厌氧反应器中，进行厌氧发酵产甲烷反应，厌氧反应产生的甲烷进入甲烷收集设备中；另一部分用泵以一定的设计流量泵入调节池2中，与厌氧发酵产生的沼液在调节池2中进行水质水量的调节，使水质均匀。
(4)调节池2中的废水用泵以一定的设计流量泵入混凝沉淀一体化设备中，进行混凝沉淀反应。
(5)混凝沉淀出水进入蒸馏釜中，进行废水的蒸馏处理，通过间歇蒸馏，分离出废水馏分，蒸馏后的馏分易于进行后续生化处理，蒸馏后的浓缩液进入生物蒸发装置中，进行生物蒸发处理。厌氧发酵产生的甲烷用于蒸馏釜的热源供给，以减少厨余废水的整体处理成本。
(6)生物蒸发装置的热补给来自于蒸馏釜的余热系统。
(7)蒸馏后的馏分进入同步硝化反硝化反应器中，反应器中设置矿石填料，在矿石填料的外表面通过硝化细菌的作用进行硝化反应，在矿石填料的内部通过反硝化细菌的作用进行反硝化反应，去除馏分中的COD和氨氮。
(8)同步硝化反硝化反应器出水进入混凝沉淀一体化设备中，以进一步地去除水中的污染物质，使出水水质优于三级排放标准或者达到一级A排放标准。
(9)混凝沉淀一体化设备出水泵入碳滤反应器中，通过活性炭的吸附作用，以进一步地保证出水水质的稳定达标。
步骤(3)中，厌氧发酵产生的沼渣泵入污泥缓存箱中，与步骤(4)、步骤(7)、步骤(8)中产生的污泥进入污泥储存箱并拌和均匀，使沼渣更有利于进行堆肥处理。
污泥储存箱中的混合污泥泵入生物污泥干化设备中，进行污泥的生物干化处理，制备生物干化污泥作为生物蒸发装置的持续填料供给。
步骤(5)中，生物蒸发装置在处理过程中会定期的排出一定量的高效有机肥，可用于农作物的生长有机用肥。
生化污泥干化设备利用的热源来自于步骤(5)中蒸馏釜蒸馏过程产生的余热。
根据上述方法，提供了一种的厨余废水资源化处理的系统，如图2所示。包括集水池1，集水池1的出水口同时连接厌氧调节池2和非厌氧调节池3。厌氧调节池2的出水口连接厌氧发酵装置4，厌氧发酵装置4的液体出口连接非厌氧调节池3。非厌氧调节池3的出水口连接一次混凝沉淀设备5。一次混凝沉淀设备5的出水口安装出水流向依次连接蒸馏釜6、同步硝化反硝化反应器7、二次混凝沉淀设备8、碳滤反应器9。厌氧发酵装置4的沼渣出口、一次混凝沉淀设备5的排泥出口、同步硝化反硝化反应器7的排泥出口、二次混凝沉淀设备8的排泥出口连接污泥缓存箱10。污泥缓存箱10依次连接生物干化污泥设备11和生物蒸发装置12。厌氧发酵装置4的气相出口连接甲烷收集装置13。甲烷收集装置13将甲烷输送至锅炉14，锅炉产生的能量用于蒸馏釜6的加热。加热蒸馏釜6产生的余热分别对生物干化污泥设备11和生物蒸发装置12进行加热。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厨余废水资源化处理的方法，其特征是，将一部分厨余废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液，采用沼液与另一部分厨余废水进行水质调节，将水质调节后混合液进行非厌氧工艺处理，沼气燃烧产生的能量用于非厌氧工艺处理的能量消耗；
利用非厌氧工艺形成的余热对产生的排泥和浓缩液进行堆肥处理。
2.如权利要求1所述的厨余废水资源化处理的方法，其特征是，所述堆肥处理为：将排泥和浓缩液先进行生物干化，然后进行生物蒸发。
3.如权利要求1所述的厨余废水资源化处理的方法，其特征是，所述堆肥处理为：将排泥与沼渣混合后进行堆肥处理。
4.如权利要求1所述的厨余废水资源化处理的方法，其特征是，非厌氧工艺的处理包括：将水质调节后混合液进行一次混凝沉淀，再将一次混凝沉淀的出水进行蒸馏处理产生馏出液，将馏出液进行硝化反硝化处理。
5.如权利要求4所述的厨余废水资源化处理的方法，其特征是，将硝化反硝化处理后的出水进行二次混凝沉淀。
6.一种厨余废水资源化处理的系统，其特征是，包括：
非厌氧处理单元，用于非厌氧处理；
厌氧发酵装置，用于厨余废水的厌氧发酵处理；
非厌氧调节池，用于厨余废水与厌氧发酵装置产生的沼液调节水质，并将调节水质后的废水输送至非厌氧处理单元；
沼气燃烧装置，用于将厌氧发酵装置产生的沼气转化为热能，并将产生的热能用于非厌氧处理单元；
堆肥处理单元，非厌氧处理单元产生的排泥和浓缩液输送至堆肥处理单元；
所述堆肥处理单元按照物料流向依次包括生物干化污泥设备、生物蒸发装置，非厌氧处理单元产生的余热分别为生物干化污泥设备、生物蒸发装置提供热量。
7.如权利要求6所述的厨余废水资源化处理的系统，其特征是，包括集水池，用于收集厨余废水，集水池的出口连接厌氧发酵装置和非厌氧调节池。
8.如权利要求6所述的厨余废水资源化处理的系统，其特征是，所述非厌氧处理单元按照水流向，包括依次连接的一次混凝沉淀设备、蒸馏釜、同步硝化反硝化反应器。
9.如权利要求8所述的厨余废水资源化处理的系统，其特征是，同步硝化反硝化反应器的出水口连接二次混凝沉淀设备。
10.如权利要求9所述的厨余废水资源化处理的系统，其特征是，二次混凝沉淀设备的出水口连接碳滤反应器。
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