CN114632804A - 一种厨余垃圾资源化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厨余垃圾资源化处理工艺，包括以下步骤：将厨余垃圾倒入挤压式料仓进行挤压一级脱水处理、磁选、粗破碎、第一道淋洗脱盐、挤压二级脱水处理；将上述处理后的物料转移至料仓中进行预发酵，对预发酵的产物进行排盐、三级脱水处理，再将剩余的物料进行细破碎、第二道淋洗脱盐、挤压四级脱水处理；向处理后的物料中加入绿化废弃物，混合均匀后进行超高温预处理；最后将超高温预处理后的物料进行高温发酵、陈化得到高品质有机肥。此外，还包括对脱水处理后收集的污水进行提油处理，获得毛油产品，将剩余的污水经厌氧处理后达标排放，产生的沼气为工艺中提油过程供能，上述处理工艺可实现多种有机固废的协同处理以及资源最大化利用。
Description
技术领域
本发明涉及厨余垃圾处理领域以及农业肥料制造领域，具体涉及一种厨余垃圾资源化处理工艺。
背景技术
厨余垃圾是指居民在食品加工和消费过程中产生的一种废弃物，包括剩菜剩饭、果皮、果壳等，具有含水量高、有机物质含量丰富等特点，是生活垃圾排放量的一个重要源头。目前填埋、焚烧还是厨余垃圾主要处理方式，但这类处理方式易引发资源浪费、食品安全、环境污染等问题。为实现对厨余垃圾的高效处理以及资源化利用，需对厨余垃圾处理流程和技术进行转型升级，使其朝多种有机成果转变，例如用于生产动物饲料、有机肥料、沼气、生物柴油等能源物质，以解决厨余垃圾处理问题以及实现资源利用最大化。
目前公开的一些厨余垃圾的处理工艺，资源利用率有限，例如专利CN202110498364.7公开了一种餐厨垃圾脱盐发酵堆肥技术，将厨余垃圾破碎、脱盐脱水后直接进入好氧堆肥反应装置中发酵制备有机肥，对处理过程中的高油脂含量的废水并未进一步资源化处理；专利CN202010656894.5公开了一种新型的厨余垃圾处理工艺流程，对厨余垃圾在制备有机肥过程中产生的油水混合物进一步处理，分离得到油脂并存储外售，但提油过程耗能，增加了厨余垃圾处理的成本。此外，一般厨余垃圾的含水、含盐量较高，而堆肥时物料中含水率过高会降低好氧堆肥过程中微生物与氧气的接触率，不利于微生物生长，且容易产生酸败、恶臭等问题，盐含量过高不仅会抑制微生物的活性，降低堆肥效率，且容易造成土壤酸化、损害作物根部等问题，长期使用含盐量高的肥料会导致土壤的盐碱化，因此需尽可能降低堆肥前物料中的水分、盐分，以提高堆肥的效率以及有机肥的品质，但目前厨余垃圾的预处理工艺中通常仅有两道脱水步骤，脱水效率低，为达到堆肥条件，需添加大量辅料，增加处理成本，且制备得到的有机肥的含盐量高，不符合《有机肥料》NY525-2021的标准。基于上述问题，本发明提供了一种包含四级脱水二道脱盐预处理过程的厨余垃圾处理工艺，在提高有机肥品质的同时实现资源利用最大化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种厨余垃圾资源化处理工艺，通过对厨余垃圾进行四级脱水、两道脱盐、提油处理以及引入绿化废弃物进行超高温预处理等过程，极大地提高了堆肥效率以及有机肥产品的品质；此外，提油处理得到的毛油产品，可进一步利用，提油处理后分离的高COD含量的废水通过厌氧处理获得沼气，可为提油过程供能，降低厨余垃圾处理成本。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种厨余垃圾资源化处理工艺，具体包括以下步骤：
S1：将厨余垃圾倒入挤压式料仓中进行挤压一级脱水处理；再对物料进行磁选、粗破碎、第一道淋洗脱盐处理、挤压二级脱水处理，所述粗破碎、第一道淋洗脱盐处理同时进行；
S2：将S1处理后的物料转移至料仓中静置沉淀进行预发酵，对预发酵的产物进行脱盐、三级脱水处理，再对剩余的物料进行细破碎、第二道淋洗脱盐处理、挤压四级脱水处理，所述细破碎、第二道淋洗脱盐处理同时进行；
S3：向S2处理后的物料中加入绿化废弃物，混合均匀后进行超高温预处理；
S4：将超高温预处理后的物料进行高温发酵、陈化后熟得到有机肥。
进一步地，S1中，所述第一道淋洗脱盐处理过程的用水量≤0.18t/t厨余。
进一步地，S1处理后的物料含水率为71％～76％，物料含盐量为0.49％～0.68％，物料的尺寸≤50mm。
S2中对物料进行细破碎处理，以打散物料在转移至料仓的运输过程中固结的块体，同时进一步降低物料的尺寸，有利于后续的第二道淋洗脱盐处理以及使厨余垃圾可充分与绿化废弃物混合，提高堆肥效率。
进一步地，S2中，所述静置沉淀的时间为4～8h；所述第二道淋洗脱盐处理过程的用水量≤0.12t/t厨余。
进一步地，S2处理后的物料含水率为65％～70％，物料含盐量为0.17％～0.20％，物料的尺寸≤30mm。
通过上述四级脱水处理以及两道淋洗脱盐处理大大降低了堆肥前物料的含水率和含盐率，提高了好氧堆肥的效率以及肥料的品质。
本发明在厨余垃圾的处理工艺中增加了在料仓中预发酵的过程，一方面可通过在料仓中静置沉淀，在重力作用下进一步排水脱盐，另一方面，物料的预发酵过程有利于后续的降解，此外，料仓也在厨余垃圾过多时起到储藏、缓冲作用。
进一步地，S3中，所述绿化废弃物用于调节厨余物料的含水率及C/N比；将厨余物料的含水率调节至55％～60％，将C/N比调节至20～30:1。
进一步地，所述绿化废弃物包括但不限于树叶、树枝、杂草等绿化垃圾。
进一步地，所述绿化废弃物的加入量优选为0.125t/t厨余垃圾。
绿化废弃物的含水率一般为8％～15％，其C/N比为45～55：1，厨余垃圾的含水率高且C/N比较低(一般在15～18：1)，而堆肥最佳的C/N比为20～30：1，通过在厨余物料中加入适量的绿化废弃物，可调节物料的含水率以及C/N比；此外，树叶类绿化废弃物具有片状结构以及大孔隙率等特点，可为菌种提供充足的储氧空间，避免因物料体积过大，导致发酵末期缺氧的问题，有利于提升整体的发酵效率。
进一步地，在通风、搅拌条件下进行超高温预处理。通风可供应氧气，带走部分水分；搅拌可使物料混合均匀，同时可增加物料与氧气的接触几率。
进一步地，S3中，所述高温预处理过程中物料的温度为80～90℃，高温预处理的时间不低于4h；物料经过高温预处理后，粪大肠杆菌群≤100个/g物料，蛔虫卵死亡率≥95％。
本发明在高温发酵前先对物料进行超高温预处理，主要有以下三个作用：(1)超高温预处理可杀死物料中的细菌、虫卵等，使制备得到的肥料的卫生学指标达标；(2)筛选出优势菌种，有利于缩短高温发酵以及陈化后熟的时间；(3)提高肥料的品质。
进一步地，S4中，所述高温发酵过程中物料的温度为50～75℃，高温发酵的时间为5～8天，经过高温发酵处理后的物料含水率≤45％。
进一步地，S4中，所述陈化后熟的时间为20～30天，经过陈化后熟处理后的物料含水率≤35％、有机质含量≥45％。
进一步地，所述处理工艺还包括将一级脱水处理、挤压二级脱水处理、三级脱水处理以及挤压四级脱水处理得到的污水进行加热、提油处理的过程。
进一步地，在加热、提油处理前需对污水进行固液分离处理，将固液分离后的液体进行加热、提油处理，获得毛油。
进一步地，所述处理工艺还包括对肥料进行筛分、包装过程，获得有机肥。
进一步地，所述处理工艺还包括将提油处理后分离得到的高COD含量的污水经过污水厌氧处理系统处理，使废水达标排放，污水厌氧处理过程产生的沼气经过沼气处理系统处理后为提油处理的加热过程供能。
进一步地，所述处理工艺还包括对工艺过程中产生的气体进行除臭处理，使废气达标排放。
将四级脱水、两道脱盐得到的污水，进行提油处理，获得产品毛油；将提油处理后的高COD含量的污水经过污水处理系统处理，使废水达标排放，而厌氧处理得到的沼气通过沼气处理系统处理后，通入沼气锅炉为提油处理过程供能，实现能源的循环利用，降低资源化处理的成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.通过本发明设计的一种厨余垃圾处理工艺，可将厨余垃圾分别处理为有机肥、毛油以及沼气，充分实现了厨余垃圾资源利用最大化。
2.本发明所述的一种厨余垃圾处理工艺用于处理城市厨余垃圾时，采用绿化废弃物作为辅料，较之农作物秸秆等其它辅料，具有量大、易得、来源稳定等特点，通过上述工艺可同时处理厨余垃圾和城市绿化垃圾，实现了多种有机固废的协同处理。
3.本发明通过对厨余垃圾进行四级脱水、两道脱盐处理，以及绿化废弃物的引入和超高温预处理过程的增加，提高了好氧堆肥的效率，同时提升了有机肥的品质。
附图说明
图1为厨余垃圾资源化处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1厨余垃圾资源化处理工艺的实际应用
本发明所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺已投入实际应用中，以初始含水率为84％～87％、含盐量为1.44％～1.62％的厨余垃圾为例，通过如图1所示的处理工艺对厨余垃圾进行处理，具体过程如下所示：
(1)将厨余垃圾运送至挤压式料仓，进行挤压一级脱水处理，处理后的厨余垃圾的含水率降至76％～81％，将一级脱水处理后排出的污水通过泵抽取到水箱中，待提油处理；
(2)对一级脱水处理后的厨余垃圾进行磁选处理，将厨余垃圾中的金属杂质分离出来；
(3)将磁选后的物料进行粗破碎处理，同时进行第一道淋洗脱盐，将粗破碎处理后的物料进行挤压脱水(挤压二级脱水处理)，处理后物料的含盐量降至0.49％～0.68％、含水率降至71％～76％，加工后的物料尺寸≤50mm；将挤压二级脱水处理后排出的污水通过泵抽取到水箱中，待提油处理；
(4)将二级脱水处理后的物料转移至料仓中静置沉淀，进行预发酵处理，将渗出的污水通过泵抽取到水箱中(脱盐、三级脱水处理)，处理后物料的含水率降至69％～74％；
(5)将预发酵剩余的物料进行细破碎处理，同时进行第二道淋洗脱盐，将细破碎处理后的物料进行挤压脱水(挤压四级脱水处理)，处理后物料中的含盐量降至0.17％～0.20％、含水率降至65％～70％，加工后的物料尺寸≤30mm；将挤压四级脱水处理后排出的污水通过泵抽取到水箱中，待提油处理；
(6)将含绿化废弃物等辅料加入四级脱水处理后的物料中，将物料的含水率调节至55％～60％，C/N比调节至20～30：1，通风、搅拌加热至80～90℃进行超高温预处理；
(7)将超高温预处理后的物料保持在50～75℃之间发酵5～8d，高温发酵后的物料的含水率降至45％以下；
(8)将发酵后的肥堆进行20～30d的陈化后熟处理，得到肥料，其含水率降至35％以下、有机质含量不低于45％；对肥料进行筛分得到有机肥。
上述工艺中，1t垃圾所需淋洗水约0.3t，产生的污水约0.52t。
提油、沼气循环利用系统：将上述工艺中产生的污水通过泵抽取到水箱中，先利用卧式离心机进行固液分离，分离后的液体进入储存水箱，进行加热，加热至65℃左右再通过碟式离心机进行油水分离，得到毛油；将分离后高COD含量的污水通入污水处理系统中经过厌氧处理得到沼气，处理后的污水达标排放，获得的沼气经过沼气处理系统处理后，给沼气锅炉供气，为提油的加热过程供能。经计算可得，每100t厨余垃圾可提油1.5t，其中1t污水提油所需能量约为135000kJ(将污水从20℃加热至65℃)；1t污水可产沼气约10立方，可利用的热值约122720kJ；因此，产生的提油、沼气循环利用系统的热效率约90.9％，降低了提油过程的能耗。
将上述工艺制备得到的有机肥进行有机质含量、含水量、蛔虫卵死亡率以及粪大肠菌群数检测，检测标准如下所示：
有机质含量：根据NY 525-2021的标准进行检测；
含水量：根据GB/T 33891-2017的标准进行检测；
蛔虫卵死亡率：根据GB/T 19524.2-2004的标准进行检测；
粪大肠菌群数：根据GB/T 19524.2-2004的标准进行检测。
检测结果如下表1所示：
表1有机肥的检测结果与参考指标的比对
| 检测方法 | 检测项目 | 单位 | 参考指标 | 检测结果 |
| NY/T 525-2021 | 有机质 | ％ | ≥30 | 47.2 |
| GB/T 33891-2017 | 含水量 | ％ | ≤40 | 14.44 |
| GB/T 19524.2-2004 | 蛔虫卵死亡率 | ％ | ≥95 | 100％ |
| GB/T 19524.2-2004 | 粪大肠菌群数 | 个/g | ≤100 | 未检出 |
由表1所示的检测结果可知，通过本发明的厨余垃圾处理工艺，制备得到的肥料，其有机质含量高、含水量低、有害微生物少，均优于参考指标，说明通过上述工艺可将厨余垃圾转化成高品质的有机肥。
实施例2超高温预处理对堆肥效率以及有机肥品质的影响
采用实施例1中所述的厨余垃圾资源化处理工艺，研究处理工艺中超高温预处理过程对堆肥效率以及有机肥品质的影响，分别设置两组试验，其他条件均一致，一组试验A1的处理工艺中包含超高温预处理过程，另一组试验A2中无超高温预处理过程，直接将物料进行高温发酵，观察以及测定不同处理工艺中堆肥(高温发酵+腐熟陈化)时间以及堆肥的最高温度、有机肥的总氮含量、C/N比以及使用相应的有机肥的种子发芽指数，结果如下表2所示：
表2不同处理方式下堆肥效率及有机肥品质的相关参数
通过上述研究结果可知，包含超高温预处理过程的处理工艺，在后续高温发酵过程中，肥堆的温度较高，可有利于堆肥的速率，降低堆肥所需的时间，进而降低氮素在堆肥过程中的流失，提高有机肥产品中的总氮含量；此外，超高温预处理可提高有机肥的腐熟程度，有利于提高种子的发芽指数。
实施例3脱水脱盐预处理过程对堆肥效率以及有机肥品质的影响
将同一批厨余垃圾分为2组进行处理，分别为试验组B1、B2；其中试验组B1采用实施例1中所述的厨余垃圾资源化处理工艺，试验组B2与试验组B1在前期脱水脱盐预处理方面存在差异，后续均通过超高温预处理、高温发酵、腐熟陈化过程制备有机肥，试验组B2脱水脱盐预处理过程主要包含以下步骤：
(1)将厨余垃圾倒入料仓，厨余垃圾在料仓内经过自然渗沥，初步脱盐脱水，然后料仓内的厨余转输至固液分离机进行挤压脱水，将含水率降至70％～75％，将含盐量降至0.6～1.0％；
(2)对厨余垃圾进行磁选处理，将厨余垃圾中的金属杂质分离出来，然后添加玉米皮、麦麸、花生壳等辅料调节厨余垃圾的含水率至60％、C/N比为25：1左右。
观察以及测定不同脱水脱盐预处理过程对堆肥时间(高温发酵+腐熟陈化)、有机肥的电导率(反映盐含量，电导率值越大，有机肥中盐含量越高)以及含水率的影响，结果如下表3所示：
表3不同脱盐脱水预处理下的堆肥效率及有机肥品质的相关参数
由上述实验结果可知，通过本发明的四级脱水、两道脱盐工艺可降低堆肥前物料的含水率以及含盐量，从而降低堆肥的时间，此外，试验组B2制备得到的有机肥的电导率以及含水率均要远高于试验组B1，试验组B2的电导率未达到《有机肥料》(NY 525-2021)标准，这也说明堆肥前若物料内的含水率、含盐量过高会对堆肥效率以及有机肥的品质产生不利影响，因此堆肥前对物料含水量、含盐量的控制是极其重要的。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (12)
1.一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将厨余垃圾倒入挤压式料仓中进行挤压一级脱水处理；再对物料进行磁选、粗破碎、第一道淋洗脱盐处理、挤压二级脱水处理，所述粗破碎、第一道淋洗脱盐处理同时进行；
S2：将S1处理后的物料转移至料仓中静置沉淀进行预发酵，对预发酵的产物进行脱盐、三级脱水处理，再对剩余的物料进行细破碎、第二道淋洗脱盐处理、挤压四级脱水处理，所述细破碎、第二道淋洗脱盐处理同时进行；
S3：向S2处理后的物料中加入绿化废弃物，混合均匀后进行超高温预处理；
S4：将超高温预处理后的物料进行高温发酵、陈化后熟得到有机肥。
2.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S1中，所述第一道淋洗脱盐处理过程的用水量≤0.18t/t厨余。
3.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S1处理后的物料含水率为71％～76％，物料含盐量为0.49％～0.68％，物料的尺寸≤50mm。
4.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S2中，所述静置沉淀的时间为4～8h；所述第二道淋洗脱盐处理过程的用水量≤0.12t/t厨余。
5.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S2处理后的物料含水率为65％～70％，物料含盐量为0.17％～0.20％，物料的尺寸≤30mm。
6.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S3中，所述绿化废弃物用于调节厨余物料的含水率及C/N比；将厨余物料的含水率调节至55％～60％，将C/N比调节至20～30:1。
7.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S3中，所述超高温预处理过程中物料的温度为80～90℃，超高温预处理的时间不低于4h；物料经过超高温预处理后，粪大肠杆菌群≤100个/g物料，蛔虫卵死亡率≥95％。
8.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S4中，所述高温发酵过程中物料的温度为50～75℃，高温发酵的时间为5～8天，经过高温发酵处理后的物料含水率≤45％。
9.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，S4中，所述陈化后熟的时间为20～30天，经过陈化后熟处理后的物料含水率≤35％、有机质含量≥45％。
10.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括将一级脱水处理、挤压二级脱水处理、三级脱水处理以及挤压四级脱水处理得到的污水进行加热、提油处理的过程。
11.根据权利要求10所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括将提油处理后分离得到的高COD含量的污水经过污水厌氧处理系统处理，使废水达标排放，污水厌氧处理过程产生的沼气经过沼气处理系统处理后为提油处理的加热过程供能。
12.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾资源化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括对工艺过程中产生的气体进行除臭处理，使废气达标排放。
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