CN114250138A - 一种湿垃圾厌氧处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿垃圾厌氧处理系统，属于有机固体废弃物处理技术领域。它包括顺次连接的垃圾预处理单元、厌氧发酵单元及沼渣脱水单元；所述垃圾预处理单元包括垃圾接收斗、板式给料机、粗破碎机、筛分机、细破碎机、进料泵；所述厌氧发酵单元包括除杂罐和发酵罐；所述沼渣脱水单元包括出料罐、一级脱水机、二级脱水机、沼液池。本系统的垃圾预处理单元将进料经过简单的预处理后即可进入厌氧发酵单元，结构简单，能耗低；本系统的厌氧发酵单元采用除杂罐和发酵罐配合，可耐受高杂质物料，不需清罐除砂，通过回流泵的循环流动，可将发酵罐底部的沉砂不断转移至除杂罐，同时循环流动可加强发酵罐的搅拌，提高产沼气效率。

Description

一种湿垃圾厌氧处理系统
技术领域
本发明涉及一种湿垃圾厌氧处理系统，属于有机固体废弃物处理技术领域。
背景技术
近年来，随着垃圾分类技术的逐步推广，城乡湿垃圾的处理量急剧增加，其主要成分为厨余垃圾或厨余-餐厨混合垃圾，主要成分为有机固体废弃物。传统的填埋处理方式需占用大量土地，造成“垃圾围城”困境，已逐步被淘汰。焚烧处理方式是目前对生活垃圾进行无害化、减量化和资源化处理的一种有效方式，但该方式对垃圾热值有较高要求，不适用于含水率高、热值低的湿垃圾。厌氧发酵是依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，在厌氧发酵罐内对有机物进行生物降解的过程。厌氧处理方式已成为处理湿垃圾的主流技术。
现有的厌氧发酵装置主要分为湿式和干式两种工艺。湿式厌氧工艺采用低浓度全混式发酵罐，具有结构简单、运行稳定的优点。但该工艺对发酵原料的要求较高，湿垃圾必须经过打浆、除杂等精细化预处理才能进入厌氧发酵系统，现有的湿垃圾处理系统需要较复杂的预处理，主设备包括：粗破碎机、筛分机、制浆机、除砂机、压滤机，造成预处理系统建设和运行成本增加。干式厌氧工艺采用高浓度推流式发酵罐，能适应高杂质物料，无需对湿垃圾进行精细化预处理。但该工艺要求进罐垃圾的含固率大于20％，否则会因为浓度太低出现发酵液分层的问题，导致工艺失败。因此，目前需要一种原料适应性更强的，兼顾可靠性与经济性的湿垃圾处理系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种湿垃圾厌氧处理系统，它解决了目前湿垃圾处理系统对原料的适应性较差，可靠性和经济性有待进一步提高的问题。
本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
一种湿垃圾厌氧处理系统，它包括顺次连接的垃圾预处理单元、厌氧发酵单元及沼渣脱水单元；
所述垃圾预处理单元包括顺次连接的垃圾接收斗、板式给料机、粗破碎机、上料皮带机、筛分机、过筛物皮带机、细破碎机、进料泵，其中，垃圾接收斗的渗滤液排出端连接有渗滤液泵，上料皮带机上方安装磁选机，筛分机的过筛物出料端由过筛物皮带机连接细破碎机，筛分机的筛出物出料端连接筛出物皮带机。
作为优选实例，所述板式给料机的出料口处安装有匀料滚筒。
作为优选实例，所述粗破碎机的破碎粒径为150-250mm。主要功能为破碎垃圾袋及大件杂物。
作为优选实例，所述筛分机采用滚筒筛、弹跳筛或星盘筛，筛分粒径80-100mm。过筛物主要成分为高含水率的有机质，进入细破碎机；筛出物主要为低含水率垃圾，进行填埋或焚烧处理。
作为优选实例，所述细破碎机的破碎粒径10-20mm，细破碎机出料口带有筛网，筛网的筛孔不小于20mm。垃圾被破碎至规定粒径以下后通过筛网，进入厌氧发酵单元。
所述厌氧发酵单元包括除杂罐和发酵罐，发酵罐顶部设有沼气排出端，进料泵和渗滤液泵的出料端接入除杂罐，除杂罐的上部出料端通过连通管接入发酵罐，发酵罐通过内置的回流泵接入除杂罐，除杂罐底部的沉积物排出端连接有除杂泵。
作为优选实例，所述发酵罐为圆柱形罐体，发酵罐内设置立式搅拌机。
作为优选实例，所述除杂罐为圆柱形罐体，除杂罐高度大于或等于发酵罐高度，直径不大于发酵罐的三分之一，除杂罐的上部通过连通管溢流接入发酵罐上部，发酵罐底部通过回流泵接入除杂罐底部。
发酵罐避免内积累沉淀物的方法是：通过回流泵将发酵罐底部的发酵液抽出，泵入除杂罐底部。除杂罐内的发酵液向上流动，再通过连通管回到发酵罐，形成循环。沉淀物不易随着发酵液向上流动，聚集在除杂罐底部，定期用除杂泵抽吸并输送至沼渣脱水系统。
所述沼渣脱水单元包括顺次连接的出料罐、出料泵、一级脱水机、浓浆池、二级脱水机、沼液池，其中，发酵罐底部出料端与出料罐连接，除杂泵接入一级脱水机，二级脱水机设有絮凝剂加药口。出料罐的作用是承接发酵罐出料。
作为优选实例，所述一级脱水机采用螺旋压榨脱水机，筛网孔径1-2mm。过滤发酵液中的塑料、金属、织物等杂质，并将其挤压成含水率小于60％的干渣。干渣进行填埋或焚烧处理，压榨液进入二级脱水机。
作为优选实例，所述二级脱水机采用离心脱水机或板框压滤机。为减少压榨液中的悬浮物，应加絮凝剂絮凝后进行脱水。二级脱水干渣进行填埋或焚烧处理，清液可采用一般污水生化工艺进行处理。
本发明的有益效果是：
(1)相对于现有的湿垃圾处理系统需要较复杂的预处理，本系统的垃圾预处理单元主设备仅包括粗破碎机、筛分机和细破碎机，经过简单的预处理后即可进入厌氧发酵单元，本垃圾预处理单元结构简单，能耗低；
(2)本系统的厌氧发酵单元采用除杂罐和发酵罐配合，可耐受高杂质物料，不需清罐除砂，通过回流泵的循环流动，可将发酵罐底部的沉砂不断转移至除杂罐，同时循环流动可加强发酵罐的搅拌，提高产沼气效率；
(3)本系统整体结构简单，适用范围广，能够处理厨余垃圾、餐厨垃圾等多种有机固体废弃物。
附图说明
图1为本发明的结构连接示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
如图1所示，一种湿垃圾厌氧处理系统，它包括顺次连接的三个部分：(一)垃圾预处理单元；(二)厌氧发酵单元；(三)沼渣脱水单元。
(一)垃圾预处理单元包括顺次连接的垃圾接收斗、板式给料机、粗破碎机、上料皮带机、筛分机、过筛物皮带机、细破碎机、进料泵，其中，垃圾接收斗的渗滤液排出端连接有渗滤液泵，上料皮带机上方安装磁选机，筛分机的过筛物出料端由过筛物皮带机连接细破碎机，筛分机的筛出物出料端连接筛出物皮带机。
垃圾接料斗的容积应大于垃圾车料箱容积，敞口大于4m*2.5m，用于承接垃圾车卸料。垃圾接料斗配有活动盖板，防止臭气外溢，卸料时开启。垃圾接料斗下方设置渗沥液坑，安装渗滤液泵，渗滤液泵出料管道连接发酵罐。
板式给料机安装在垃圾接料斗底部，接料斗底部宽度收窄至1.2m，与板式给料机等宽；板式给料机出料口处带有匀料滚筒，滚筒宽1米，直径500-800mm，安装高度600-1000mm，匀料滚筒的旋转方向与板式给料机输送方向相反，作用是回拨过多的物料，使得湿垃圾以均匀速度输送；板式给料机连接粗破碎机。
粗破碎机为双轴对辊破碎机，刀片采用硬质合金钢，液压或电机驱动，转速10-20r/min，破碎粒径150-250mm，主要功能为破碎垃圾袋及大件杂物；垃圾经破碎后，由上料皮带机输送至筛分机。
上料皮带机宽0.8-1.2m，采用耐酸碱橡胶材质，皮带上方设不锈钢罩壳，防止臭气外溢。
磁选机安装在上料皮带机出口上方，安装高度400-600mm，磁选机与上料皮带机同时运行，除去并回收垃圾中的铁类金属，在产生一定经济效应的同时，减少金属类杂物进入后续处理工艺工序后对运行稳定性及设备使用寿命的影响。
筛分机采用滚筒筛，长度8-15米，直径2-3米，筛孔直径80-100mm。滚筒筛根据垃圾分布规律原理设计，过筛物主要成分为高含水率的有机质，可进行厌氧发酵；筛出物主要为低含水率垃圾，可进行填埋或焚烧处理。过筛物和筛出物的比例为2:1至4:1。过筛物由过筛物皮带机送至细破碎机。
细破碎机破碎粒径10-20mm，主轴上带有凸起的方形硬质合金钢刀片，设备出料口带有筛网，垃圾被破碎至设计破碎粒径以下的细料后方可穿过筛网。细料由进料泵泵入除杂罐。进料泵采用柱塞泵，进料管道直径DN250。
(二)厌氧发酵单元包括除杂罐和发酵罐，发酵罐顶部设有沼气排出端，进料泵和渗滤液泵的出料端接入除杂罐，除杂罐的上部出料端通过连通管接入发酵罐，发酵罐通过内置的回流泵接入除杂罐，除杂罐底部的沉积物排出端连接有除杂泵。
发酵罐为圆柱形罐体，高径比0.8-1.2。发酵罐基础为下凸锥形，倾角10-15°。发酵罐容积按日处理量的25-40倍设计。为保证厌氧处理效果，发酵罐容积不能小于日处理量的25倍，否则发酵液容易发生酸化。发酵温度控制在中温35-40℃区间，24小时内温度波动不应超过1.5℃。发酵罐带有中心立式搅拌机，不应采用潜水式或侧壁式搅拌机。
除杂罐应靠近发酵罐设置，罐壁间距5-10m。除杂罐为圆柱形罐体，直径按发酵罐直径的1/4-1/3设计，高度应高于或等于发酵罐，锥形底，倾角15-20°。
回流泵安装在发酵罐与除杂罐之间，泵的吸入管伸入发酵罐底部直至锥形底中心，泵的排出管伸入除杂罐底部，管道直径DN250。回流泵采用渣浆泵，流量300-500m3/h，扬程10-20m，回流泵每天运行4-8小时。
连通管连接发酵罐与除杂罐上部，接口位置位于顶部以下2-4m处，管道直径DN300。
除杂泵采用柱塞泵，除杂泵的吸入管伸入除杂罐底部直至锥形底中心，除杂泵的排出管连接一级脱水机，管道直径DN300。
(三)沼渣脱水单元包括顺次连接的出料罐、出料泵、一级脱水机、浓浆池、二级脱水机、沼液池，其中，发酵罐底部出料端与出料罐连接，除杂泵接入一级脱水机，二级脱水机设有絮凝剂加药口。出料罐的作用是承接发酵罐出料
出料罐为圆柱形罐体，容积按发酵罐日处理量的1-3倍设计，高径比0.8-1.2。出料罐底部为下凸锥形，倾角10-15°；出料罐带有中心立式搅拌机；搅拌机在一级脱水机运行同时应保持持续运行，保证罐内物料均匀。
出料泵采用渣浆泵，出料泵的吸入管伸入出料罐底部直至锥形底中心，出料泵的排出管连接一级脱水机，管道直径不小于DN200。
一级脱水机采用螺旋压榨脱水机，螺旋直接800-1500mm，筛网孔径1-2mm，过滤发酵液中的塑料、金属、织物等杂质；脱水机出渣背压通过压缩空气调节，使出渣含水率小于60％；干渣进行填埋或焚烧处理，压榨液进入浓浆池。
压榨液在浓浆池内与絮凝剂PAM混合，混合比例为PAM干粉量：压榨液固体量＝0.5-1.0％。絮凝后的压榨液泵送至而二级脱水机。
二级脱水机为离心机；二级脱水干渣进行填埋或焚烧处理，清液进入沼液池，再通过沼液泵输送至污水生化处理系统。
湿垃圾处理步骤：100吨湿垃圾(包含厨余垃圾、餐厨垃圾、市政污泥、畜禽粪便等湿垃圾中的一种或多种)经本系统处理，首先在预处理单元筛出含水率较低的垃圾约25吨，并回收少量金属。其余垃圾进入厌氧发酵单元，每天可生产沼气约7000-8000m3。发酵后的垃圾进入沼渣脱水单元，经两级脱水得到脱水干渣15吨，污水70立方。筛出垃圾及脱水干渣共40吨，进行填埋或焚烧处理，系统综合减量率60％。污水70立方输送至污水生化处理系统。
通过上述实施例可以看出，它具有以下优点：
相对于现有的湿垃圾处理系统需要较复杂的预处理，本系统的垃圾预处理单元主设备仅包括粗破碎机、筛分机和细破碎机，经过简单的预处理后即可进入厌氧发酵单元，本垃圾预处理单元结构简单，能耗低；
本系统的厌氧发酵单元采用除杂罐和发酵罐配合，可耐受高杂质物料，不需清罐除砂，通过回流泵的循环流动，可将发酵罐底部的沉砂不断转移至除杂罐，同时循环流动可加强发酵罐的搅拌，提高产沼气效率；
本系统整体结构简单，适用范围广，能够处理厨余垃圾、餐厨垃圾、市政污泥、畜禽粪便及混合物。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，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本发明要求保护的范围内。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 (9)

1.一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，它包括顺次连接的垃圾预处理单元、厌氧发酵单元及沼渣脱水单元；
所述垃圾预处理单元包括顺次连接的垃圾接收斗、板式给料机、粗破碎机、上料皮带机、筛分机、过筛物皮带机、细破碎机、进料泵，其中，垃圾接收斗的渗滤液排出端连接有渗滤液泵，上料皮带机上方安装磁选机，筛分机的过筛物出料端由过筛物皮带机连接细破碎机，筛分机的筛出物出料端连接筛出物皮带机；
所述厌氧发酵单元包括除杂罐和发酵罐，发酵罐顶部设有沼气排出端，进料泵和渗滤液泵的出料端接入除杂罐，除杂罐的上部出料端通过连通管接入发酵罐，发酵罐通过内置的回流泵接入除杂罐，除杂罐底部的沉积物排出端连接有除杂泵；
所述沼渣脱水单元包括顺次连接的出料罐、出料泵、一级脱水机、浓浆池、二级脱水机、沼液池，其中，发酵罐底部出料端与出料罐连接，除杂泵接入一级脱水机，二级脱水机设有絮凝剂加药口。
2.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述板式给料机的出料口处安装有匀料滚筒。
3.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述粗破碎机的破碎粒径为150-250mm。
4.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述筛分机采用滚筒筛、弹跳筛或星盘筛，筛分粒径80-100mm。
5.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述细破碎机的破碎粒径10-20mm，细破碎机出料口带有筛网，筛网的筛孔不小于20mm。
6.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述除杂罐为圆柱形罐体，除杂罐高度大于或等于发酵罐高度，除杂罐的上部通过连通管溢流接入发酵罐上部，发酵罐底部通过回流泵接入除杂罐底部。
7.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述发酵罐为圆柱形罐体，发酵罐内设置立式搅拌机。
8.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述一级脱水机采用螺旋压榨脱水机，筛网孔径1-2mm。
9.根据权利要求1所述一种湿垃圾厌氧处理系统，其特征在于，所述二级脱水机采用离心脱水机或板框压滤机。
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