CN114342880B - 一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统和方法，通过预处理系统、热泵好氧生化处理系统、黑水虻生物处理系统、虫粪堆肥深加工系统、地埋式厌氧发酵系统，将分类后湿垃圾资源化处理利用，通过生物综合处理，可以生产出高附加值的黑水虻幼虫及其蛋白饲料、生物有机肥、沼气、沼液肥，资源化利用率高，附加值高，占地面积小，可实现分类后湿垃圾分散或集中处置，处理过程中无污水和臭气排放，不会对环境造成二次污染，环境友好，工艺方法新颖实用，资源化产值高。

Description

一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统和方法

技术领域

本发明涉及垃圾分类后湿垃圾的处理技术领域，尤其涉及一种分类后湿垃圾生物资源化综合处理系统和方法。

背景技术

随着社会的发展进步，珍惜资源、减少环境污染等环境保护问题日益受到公众关注，人们若能正确的将垃圾分类投放、回收、加工再利用，自然资源就能得到有效节约，自然环境就能得到保护，家园会更加美化。目前，垃圾分类工作在全国各地已经全面开展，主要分为可回收垃圾、其他垃圾、分类后湿垃圾、有害垃圾等四大类。

分类后湿垃圾具有产量巨大、含水率高、有机物含量高、成分复杂、易腐烂变质等特点，使分类后湿垃圾在资源化、无害化、减量化处理过程中非常困难。现有处理技术主要有粉碎直排、卫生填埋、焚烧、堆肥、厌氧发酵等处理手段，粉碎直排技术易产生臭气、滋生病菌、引发疾病、堵塞城市排水系统，完全没有资源化处理；卫生填埋占地面积大、存在地下水被污染的风险，释放臭气污染环境，没有实现分类后湿垃圾资源化；焚烧过程中热值较低，需额外添加辅助燃料，增加处理成本，焚烧中会产生二噁英、呋喃等有害气体，且设备投资大、运行成本高；堆肥技术占地较大，现场环境恶劣，堆肥周期长等缺点；厌氧发酵技术投资较大，处理周期长，成本高。

综上所述，现有技术处理分类后湿垃圾的方法存在以下几个问题：

1.资源化转化效率低、成本高、处理周期长；

2.在处理过程中容易产生二次污染以及资源浪费现象严重的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高效资源化的、对环境友好的、快速的、占地面积小的、运行成本低的分类后湿垃圾生物综合处理系统和方法。

一种分类后湿垃圾生物综合处理系统，包括预处理系统、热泵好氧生化处理系统、黑水虻生物处理系统、虫粪堆肥深加工系统、地埋式厌氧发酵系统。

其中，预处理系统包括专业运输车、汽车衡、料池、料斗、输送皮带、磁选装置、人工分拣平台、破碎机和螺旋挤压脱水机；热泵好氧生化处理系统包括热泵好氧生化处理机、螺旋输送机和混料调湿机；黑水虻生物处理系统包括黑水虻养殖槽、管道泵、翻转装置、自动布料机，筛分装置Ⅰ，烘干机，装袋机；虫粪堆肥深加工系统包括暂存仓、发酵仓、螺旋输送机、配料机、筛分装置Ⅱ、造粒机、装袋机；地埋式厌氧发酵系统包括地埋式厌氧发酵器、沼气输送管道、疏水阀、水封装置、脱硫罐及气柜。

基于上述系统，本发明还提供了一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的方法，主要包括以下步骤：

S1：使用专业运输车将分类后湿垃圾经过汽车衡称重后，卸料到料池中，通过铲车或抓斗将分类后湿垃圾转移到输送皮带上，经过磁吸装置后，再由人工分选平台将分类后湿垃圾中夹杂的砖瓦、石块、布匹等不可降解物料分拣出来，并经过破碎、挤压脱水处理，使固态有机物含水率在70％-75％；

S2：挤压脱水后的固体有机物通过节能型多功能空气源热泵好氧生化处理机进行脱水、发酵，在短时间内固体有机物含水率降至35％-45％，经过降水、生物发酵后的固体有机物与分拣、破碎后未经挤压脱水的分类后湿垃圾混合后，在混料调湿机中调节成水分为60％左右的浆料；

S3：上述浆料通过黑水虻生物处理，得到虫粪和黑水虻幼虫，再经筛分装置Ⅰ筛分出的黑水虻幼虫可烘干外售或深加工成蛋白饲料。

S4：上述虫粪进行堆肥发酵后配比一定比例的N/P/K营养元素，深加工处理成生物有机肥外售；

S5：前述步骤中挤压脱出的水进入地埋式厌氧生物发酵系统，产生沼气和沼液、沼渣，沼渣返回进入螺旋挤压脱水机处理并进入后续工序，沼气经处理后可装柜外售。

与现有技术相比，本发明实现了全过程无毒害，规避二次污染，垃圾分类多路径资源高效转化的技术效果，此外，采用本发明还具有以下有益效果：

1.本发明通过生物综合处理，可以生产出高附加值的黑水虻幼虫及其蛋白饲料、生物有机肥、沼气、沼液肥，资源化利用率高，附加值高，处理方法新颖实用，占地面积小，可实现分类后湿垃圾分散或集中处置；

2.本发明在黑水虻生物处理分类后湿垃圾的过程中，用干化发酵处理的分类后湿垃圾代替传统的麦麸、锯末等水分调节物，增大分类后湿垃圾处理量的同时，减少了麦麸、锯末等水分调节剂的采购运输成本，降低整个系统的运行成本；

3.本发明在热泵好氧生化处理过程均处于闭式循环，使臭气不扩散，操作环境好，节能效果好，占地面积小；

4.本发明中液态有机物经地埋式厌氧生化处理，产生沼气、沼液和沼渣，并同时能附带处理一定量的人畜粪便、农作物秸秆、城市污泥等有机物，处理范围广。

附图说明

图1是本发明一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的结构框图；

图2是本发明一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。

如图1所示，一种分类后湿垃圾生物综合处理系统，包括预处理系统、热泵好氧生化处理系统、黑水虻生物处理系统、虫粪堆肥深加工系统、地埋式厌氧发酵系统。

其中，预处理系统包括专业运输车、汽车衡、料池、料斗、输送皮带、磁吸装置、人工分拣平台、破碎机和螺旋挤压脱水机；分类后湿垃圾通过专业运输车运输至汽车衡称重后，将分类后湿垃圾卸至料池，料池上方设有铲车或抓斗，铲车或抓斗将分类后湿垃圾转移到料斗中，所述料斗固定在输送皮带头端上方，输送皮带尾端上方设有磁吸装置，尾端下方设有人工分拣平台，人工分拣平台通过输送管道和破碎机连接，所述破碎机下方设有出料口，出料口尾端设置分料结构，该分料结构为倒Y字型结构，可按比例将破碎后的原料分端输送到下一个处理装置中。

进一步的，在分料结构的分岔口设置中间仓，中间仓连接两条输送螺旋输送破碎后的原料，一条输送螺旋将比重20％-25％的原料输送到螺旋挤压脱水机的进料口，另外一条将比重75％-80％的原料输送到混料调湿机的进料口。

进一步的，所述螺旋挤压脱水机底部设置筛板网，将挤压脱水后的液态物质通过管道运输到地埋式厌氧发酵器中。

其中，热泵好氧生化处理系统包括热泵好氧生化处理机、螺旋输送机和混料调湿机；热泵好氧生化处理机进料口和螺旋挤压脱水机出料口通过螺旋输送机连接，热泵好氧生化处理机出料口通过螺旋输送机和混料调湿机进料口连接。

其中，黑水虻生物处理系统包括黑水虻养殖槽、管道泵、自动布料机、翻转装置、筛分装置Ⅰ、烘干机和装袋机；将混料调湿机出来的浆料通过管道泵输送到自动布料机中，自动布料机在黑水虻养殖槽中均匀布料，经黑水虻生物处理后，得到富含有机物的虫粪和黑水虻幼虫，使用翻转装置将养殖槽中的混合物倾倒入筛分装置Ⅰ，将筛分得到的黑水虻幼虫烘干，装袋外售。

进一步的，所述自动布料机包括存料斗、布料器、机架，经过混料调湿机处理后的浆料通过输送装置连接到存料斗中，进而在黑水虻养殖槽中均匀布料。

进一步的，所述筛分装置Ⅰ可以采用滚筒筛、振动筛等筛选装置；进一步的，为加强筛分效果，可在振动筛。装置中增设风选机。

进一步的，所述烘干机可以采用微波烘干或热风烘干。

虫粪堆肥深加工系统包括暂存仓、发酵仓、螺旋输送机、配料机、筛分装置Ⅱ、造粒机和装袋机；将上述筛分装置Ⅰ中分离收集的虫粪归置到发酵仓中进行发酵处理，发酵仓底部出料口通过螺旋输送机连接到暂存仓，暂存仓中存储的发酵后的虫粪达到一定数量后，将其通过筛分装置Ⅱ筛分得到虫粪有机肥和其他未发酵完全或未生物处理完全的料渣，将虫粪有机肥运送到配料机中，按比例添加肥料添加剂N/P/K，均匀混料后通过造粒机造料，装袋机装袋外售。

地埋式厌氧发酵系统包括地埋式厌氧发酵器、沼气输送管道、水封装置、脱硫罐及气柜。上述通过螺旋挤压脱水机过滤出的液态物质通过管道送至地埋式厌氧发酵器，经过发酵后产生沼气、沼液和沼渣；沼气通过沼气输送管道进入水封装置，经脱水后进入脱硫罐进行脱硫净化，最终装入气柜储存。

进一步的，所述沼气输送管道的最低端设置疏水阀。

进一步的，在地埋式厌氧发酵器底部安装污泥泵，定期将发酵器底部累积的沼渣抽取送至螺旋挤压脱水机的进料口。

进一步的，地埋式厌氧发酵器可以为多种材质：玻璃钢、PP、或混凝土。

如图2所示，为实现上述技术目的，本发明提供一种使用生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的方法，包括以下步骤：

S1：首先通过预处理将经过分类后湿垃圾中夹杂的砖瓦、石块、布匹等不可降解物料分拣出来，并经过破碎、挤压脱水处理，使固态有机物含水率在70％-75％；

S2：挤压脱水后的固体有机物通过节能型多功能空气源热泵好氧生化处理机进行脱水、发酵，在短时间内固体有机物含水率降至35％-45％，经过降水、生物发酵后的固体有机物与分拣、破碎后未经挤压脱水的分类后湿垃圾混合后，在混料调湿机中调节成水分为60％-65％的浆料；

S3：上述浆料通过黑水虻生物处理，得到虫粪和黑水虻幼虫，再经筛分装置Ⅰ筛分出的黑水虻幼虫可烘干外售或深加工成蛋白饲料；

S4：上述虫粪进行堆肥发酵后配比一定比例的N/P/K营养元素，深加工处理成生物有机肥外售；

S5：步骤S1中挤压脱出的液态物质进入地埋式厌氧生物发酵系统，产生沼气、沼液和沼渣，沼渣返回进入螺旋挤压脱水机处理并进入后续工序，沼气经处理后可装柜外售。

进一步的，上述步骤S1还包括以下步骤：

A1：分类后湿垃圾由专业运输车运输至分类后湿垃圾综合处理站，通过汽车衡称重；

A2：称重后的运输车将物料卸至料池中，再通过铲车或抓斗送入输送皮带首端上方料斗中；

A3：输送皮带尾端上部安装磁吸设备，去除物料中夹杂的铁块等金属物质；

A4：在输送皮带下方设置人工分拣平台，分拣出其中夹杂的砖瓦、石块、布匹等不可降解的无机物料，并将其填埋处理；

A5：分拣后得到的有机物料进入破碎设备，将大块的有机物破碎成粒度较小的物料，再进入螺旋挤压脱水机，将物料分为液态和固态物料，使固态物料含水率为70％-75％。

进一步的，上述步骤S2还包括以下步骤：

B1：上述固态有机物料进入节能型多功能空气源热泵好氧生化处理机，该处理机为开闭式设置，固态有机物在热泵蒸发器和冷凝器的作用下，其中的水分以冷凝水的形式排出；在处理机中添加好氧菌种，物料经生物发酵降解，干化，含水率降至35％-45％，物料形态为粉状；物料在该处理机中升温、脱水、发酵、干化，有机营养物完全存留于固体中；该处理机采用热风闭式循环，异味气体不外泄，操作环境友好；

B2：脱水后水分在35％-45％的粉状固体在热泵好氧生化处理机出料口通过螺旋输送机送出；

B3：经脱水发酵后含水率为35％-45％的粉状有机物料与只经分拣、破碎的含水率为80％-85％左右的分类后湿垃圾，经过混料调湿机混合，调节水分至60％-65％。

进一步的，上述步骤S3还包括以下步骤：

C1：调节好的水分60％-65％的有机浆料通过管道泵进入黑水虻生物处理单元，产出富含有机物的虫粪和黑水虻幼虫；

C2：经筛分后，黑水虻幼虫可直接作为动物饲料，也可深加工后作为一种优良的蛋白饲料外售或提取有用的化工原料。

进一步的，上述步骤S4还包括以下步骤：

D1：虫粪经筛分设备分离收集后，进入发酵仓深度发酵熟化；

D2：熟化好的虫粪在配料机中，按比例添加肥料添加剂N/P/K，均匀混料后通过造粒机造料，装袋机装袋，作为生物有机肥外售。

进一步的，上述步骤S5还包括以下步骤：

E1：经螺旋挤压脱水机过滤出的液态有机物通过管道进入地埋式厌氧发酵器，经过厌氧发酵后产生沼气、沼液和沼渣；地埋式厌氧发酵器中可以添加一些人畜粪便、城市污泥、农作物秸秆等有机物，可以添加厌氧菌种，提高发酵效率；

E2：沼气经脱水、脱硫净化，进入气柜储存，即可利用；

E3：沼渣定时抽取返回螺旋旋挤压脱水机，重新进入固体有机物的处理流程；

E4：沼液制成沼液肥即可外售利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统，其特征在于，所述系统包括预处理系统、热泵好氧生化处理系统、黑水虻生物处理系统、虫粪堆肥深加工系统和地埋式厌氧发酵系统，所述预处理系统包括破碎机和螺旋挤压脱水机，所述热泵好氧生化处理系统包括热泵式好氧生化处理机和混料调湿机，所述破碎机出料口尾部设有倒Y字型分料结构，分别连接两条螺旋输送机，一条连接到所述螺旋挤压脱水机进料口，将部分破碎后的湿垃圾进一步挤压脱水后，输送到热泵式好氧生化处理机中发酵处理成固态有机物，挤压脱水后的液态物质通过管道运输到所述地埋式厌氧发酵系统中的地埋式厌氧发酵器中，另一条螺旋输送机连接混料调湿机进料口，将破碎后未经挤压、脱水的分类后湿垃圾与上述发酵处理后的固体有机物混合调湿；所述黑水虻生物处理系统包括自动布料机和筛分装置Ⅰ，上述混料调湿机出料口连接到自动布料机，所述筛分装置Ⅰ连接到虫粪堆肥深加工系统的发酵仓。

2.如权利要求1所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统，其特征在于，所述预处理系统还包括专业运输车、汽车衡、料池、料斗、输送皮带、磁吸装置、人工分拣平台，所述料池上方设有铲车或抓斗，所述料斗固定在输送皮带头端上方，所述输送皮带尾端上方设有磁吸装置，尾端下方设有人工分拣平台，所述人工分拣平台通过输送管道和所述破碎机连接，所述螺旋挤压脱水机底部设置筛板网，出口通过管道连接地埋式厌氧发酵器。

3.如权利要求1所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统，其特征在于，所述热泵好氧生化处理系统还包括螺旋输送机，上述热泵好氧生化处理机进料口和螺旋挤压脱水机出料口通过螺旋输送机连接，热泵好氧生化处理机出料口通过螺旋输送机和混料调湿机进料口连接。

4.如权利要求1所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统，其特征在于，所述黑水虻生物处理系统还包括黑水虻养殖槽、管道泵、翻转装置、烘干机和装袋机，上述自动布料机包括存料斗、布料器、机架，所述存料斗和所述混料调湿机出料口通过管道连接，所述管道泵和混料调湿机连接，所述筛分装置Ⅰ采用滚筒筛或振动筛，所述烘干机采用微波烘干或热风烘干。

5.如权利要求1所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统，其特征在于，所述虫粪堆肥深加工系统的发酵仓底部出料口通过螺旋输送机连接到暂存仓，其后依次连接筛分装置Ⅱ、配料机、造粒机和装袋机。

6.如权利要求1所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾的系统，其特征在于，所述地埋式厌氧发酵系统还包括沼气输送管道、水封装置、脱硫罐及气柜，所述沼气输送管道连接水封装置，之后连接脱硫罐，所述沼气输送管道的最低端设有疏水阀，所述地埋式厌氧发酵器底部安装污泥泵。

7.如权利要求1所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：首先通过预处理将经过分类后湿垃圾中夹杂的不可降解物料分拣出来，并经过破碎、挤压脱水处理，使固态有机物含水率在70％-75％；

S2：挤压脱水后的固体有机物通过热泵式好氧生化处理机进行脱水、发酵，在短时间内固体有机物含水率降至35％-45％，经过降水、生物发酵后的固体有机物与分拣、破碎后未经挤压脱水的分类后湿垃圾混合后，在混料调湿机中调节成水分为60％-65％的浆料；

S3：上述浆料通过黑水虻生物处理，得到虫粪和黑水虻幼虫，再经所述筛分装置Ⅰ筛分出的上述黑水虻幼虫进行烘干外售或深加工成蛋白饲料；

S4：上述虫粪进行堆肥发酵后配比一定比例的N/P/K营养元素，深加工处理成生物有机肥外售；

S5：步骤S1中挤压脱出的液态物质进入地埋式厌氧生物发酵系统，产生沼气、沼液和沼渣，沼渣返回进入螺旋挤压脱水机处理并进入后续工序，沼气经处理后装柜外售。

8.如权利要求7所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

A1：分类后湿垃圾由专业运输车运输至分类后湿垃圾综合处理站，通过汽车衡称重；

A2：称重后的运输车将物料卸至料池中，再通过铲车或抓斗送入输送皮带首端上方料斗中；

A3：输送皮带尾端上部安装磁吸设备，去除物料中夹杂的磁性金属物质；

A4：在输送皮带下方设置人工分拣平台，分拣出其中夹杂的不可降解的无机物料，并将其填埋处理；

A5：分拣后得到的有机物料进入破碎设备，将大块的有机物破碎成粒度较小的物料，再进入螺旋挤压脱水机，将物料分为液态和固态物料，使固态物料含水率为70％-75％。

9.如权利要求7所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

B1：上述固态有机物进入热泵式好氧生化处理机，该处理机为开闭式设置，固态有机物在热泵蒸发器和冷凝器的作用下，其中的水分以冷凝水的形式排出；在所述处理机中添加好氧菌种，物料经生物发酵降解，干化，含水率降至35％-45％，物料形态为粉状；物料在该处理机中升温、脱水、发酵、干化，有机营养物完全存留于固体中；所述处理机采用热风闭式循环，异味气体不外泄，操作环境友好；

B2：脱水后水分在35％-45％的粉状固体在热泵式好氧生化处理机出料口通过螺旋输送机送出；

B3：经脱水发酵后含水率为35％-45％的粉状有机物料与只经分拣、破碎的含水率为80％-85％的分类后湿垃圾，经过混料调湿机混合，调节水分至60％-65％。

10.如权利要求7所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

C1：调节好的水分60％-65％的有机浆料通过管道泵进入黑水虻生物处理单元，产出富含有机物的虫粪和黑水虻幼虫；

C2：经筛分装置Ⅰ筛分后，上述黑水虻幼虫直接制作成为动物饲料，或者深加工后制成优良的蛋白饲料。

11.如权利要求7所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：

D1：虫粪经筛分设备分离收集后，进入发酵仓深度发酵熟化；

D2：熟化好的虫粪在配料机中，按比例添加肥料添加剂N/P/K，均匀混料后通过造粒机造料，装袋机装袋，作为生物有机肥外售。

12.如权利要求7所述的一种生物资源化综合处理分类后湿垃圾系统的使用方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：

E1：经螺旋挤压脱水机过滤出的液态有机物通过管道进入地埋式厌氧发酵器，经过厌氧发酵后产生沼气、沼液和沼渣；地埋式厌氧发酵器中添加有机物，或者添加厌氧菌种，用于提高发酵效率；

E2：沼气经脱水、脱硫净化，进入气柜储存，即可利用；

E3：沼渣定时抽取返回螺旋旋挤压脱水机，重新进入固体有机物的处理流程；

E4：沼液制成沼液肥即可外售利用。