CN116274311B - 一种餐厨垃圾处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体为一种餐厨垃圾处理系统，包括脱水设备、破碎设备、发酵设备、有机肥加工设备、烘干设备和油水分离设备；所述脱水设备、破碎设备、发酵设备、有机肥加工设备、烘干设备依次通过管道连通，所述油水分离设备通过管道分别与所述脱水设备和所述发酵设备连通，餐厨垃圾经过脱水、破碎、水分调整后得到的浆料在发酵设备内与活性污泥、添加剂进行发酵，本发明为全面实现餐厨垃圾的资源再利用提供了一条可行性的道路。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体为一种餐厨垃圾处理系统。
背景技术
餐厨垃圾指的是食品加工、餐饮服务、单位供餐活动中产生的食品残余和加工废料。随着我国经济的快速发展，全国餐饮行业也日益发展，其规模与数量也迅速增加，由此产生的有机废弃物数量十分巨大，并呈快速上升趋势。一般的大城市每天产生生活垃圾就达到20000吨以上，其中有机废弃物约占50％～60％，而其中餐厨垃圾又占了绝大部分。
目前餐厨垃圾常见的处理方法有焚烧法和填埋法，焚烧法处理餐厨垃圾，可以将餐厨垃圾转化为热能，但由于餐厨垃圾含水率高，需添加低含水率、高热值的物质进行混合燃烧，易产生二噁英，导致空气污染；同时损失了餐厨垃圾的化学能，并需额外消耗大量能源。
填埋法处理餐厨垃圾时伴随着自然发生的厌氧发酵过程，产生富含甲烷和二氧化碳的气体和化学组分复杂的渗滤液。全球因填埋餐厨垃圾而排放的温室气体相当于3.3×109吨二氧化碳，而且不能回收利用餐厨垃圾中的潜在营养物质和能量，还占用土地资源。
可见，无论是焚烧法还是填埋法都无法做到资源的充分利用还会造成环境污染问题。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种餐厨垃圾处理系统。
所采用的技术方案如下：
一种餐厨垃圾处理系统，包括脱水设备、破碎设备、发酵设备、有机肥加工设备、烘干设备和油水分离设备；
所述脱水设备、破碎设备、发酵设备、有机肥加工设备、烘干设备依次通过管道连通，所述油水分离设备通过管道分别与所述脱水设备和所述发酵设备连通；
餐厨垃圾经过脱水、破碎、水分调整后得到的浆料在发酵设备内与活性污泥、添加剂进行发酵。
进一步地，所述预处理设备能够对餐厨垃圾进行蒸汽爆破处理和冻融处理。
进一步地，所述预处理设备设于所述破碎设备和发酵设备之间且彼此间通过管道连通，pH控制器对发酵设备内浆料的pH进行监测，所述发酵设备通过管道与碱液储存设备连通，所述发酵设备包括夹套和用于气体释放的排气管道。
进一步地，餐厨垃圾的发酵产物在有机肥加工设备中造粒、包膜；
所使用的造粒粘结剂为面粉、淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、松香树脂、白乳胶、聚丙烯酸酯、瓜尔胶中的任意一种或多种组合；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，所述木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为1～5：1。
进一步地，所述添加剂包括氨氮抑制剂和炭基添加剂，所述氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为1～5：5～15。
进一步地，所述氨氮抑制剂包括沸石、分子筛、麦饭石、蛭石、活性炭、蒙脱土和膨润土中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述炭基添加剂为经过改性处理的活性炭、石油焦、石墨或炭黑中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述改性处理的方法如下：
将所述炭基添加剂于含稀土元素的溶液中浸渍后滤出烘干即可。
进一步地，所述稀土元素为钐、铈或镝中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述添加剂的用量为所述浆料重量的5～20％。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种餐厨垃圾处理系统，有机物水解速率是制约厌氧发酵效果的重要因素，蒸汽爆破和冻融处理可以通过预处理可以减小厨余垃圾的粒径并增加其比表面积，促进有机物的溶解，最终提高生物降解性和甲烷产率，pH对于发酵过程具有重要影响，而发酵初期的挥发性脂肪酸的积累会降低反应器的pH值，并抑制微生物的产甲烷活性，在厌氧发酵过程中高含量的有机质被分解产生氨氮，氨氮浓度过高，会开始产生氨氮抑制现象，降低产气率，氨氮抑制剂可以降低氨氮浓度，解除厌氧发酵过程中氨氮抑制的同时，提高厌氧发酵过程产甲烷能力，炭基添加剂含有有机官能团(-COOH、-OH)，可提高厌氧发酵的pH值和pH缓冲能力，较高的比表面积可以吸附氨及其它抑制物质进而进一步消除厌氧发酵过程中的氨氮抑制作用，发酵生成的沼液沼渣经过造粒、包膜被制作成高保水性的有机缓释肥，利用其进行农业种植具有可行性和广泛的应用前景，为全面实现餐厨垃圾的资源再利用提供了一条可行性的道路。
附图说明
图1为本发明实施例1中餐厨垃圾处理系统的结构示意图；
图中标号分别代表：
1-脱水设备、2-破碎设备、3-预处理设备、4-发酵设备、5-有机肥加工设备、6-烘干设备、7-油水分离设备、8-碱液储存设备。
图2为实施例1发酵设备中pH随时间的变化曲线；
图3为实施例1发酵设备中COD随时间的变化曲线；
图4为实施例1发酵设备中甲烷产量随时间的变化曲线。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
实施例1：
一种餐厨垃圾处理系统，包括脱水设备(1)、破碎设备(2)、预处理设备(3)、发酵设备(4)、有机肥加工设备(5)、烘干设备(6)和油水分离设备(7)；
脱水设备(1)、破碎设备(2)、发酵设备(4)、有机肥加工设备(5)、烘干设备(6)依次通过管道连通，油水分离设备(7)通过管道分别与脱水设备(1)和发酵设备(4)连通，碱液储存设备(8)通过管道与发酵设备(4)连通，上述管道上均根据需要设有阀门，固体输送通过管道中的螺旋输送机，液体输送则通过离心泵；
脱水设备(1)为布袋式离心机；
破碎设备(2)为厨余垃圾破碎机；
预处理设备(3)包括蒸汽爆破机和冻融试验机；
发酵设备(4)为带有pH控制器的发酵罐，pH控制器对发酵设备内浆料的pH进行监测，发酵设备(4)上设有夹套，可以通过向夹套内通入水或水蒸气对其进行降温或加热，发酵设备(4)上还设有用于气体释放的排气管道；
有机肥加工设备(5)为造粒机，在造粒过程中通过喷头将包膜材料喷洒至粒料上；
油水分离设备(7)为油水分离器；
一种餐厨垃圾处理方法：
餐厨垃圾经过人工挑选除去餐巾纸、骨头、筷子和塑料袋等杂物混匀后进入脱水设备(1)进行脱水处理后得到干料，收集脱水得到的液体，将其输送至油水分离设备(7)内分出水相，将干料输送至破碎设备(2)将其粒径破碎至20mm以下，再进入预处理设备(3)依次经过蒸汽爆破处理(0.5MPa、60s)和冻融循环处理(-20℃，2h、30℃，2h，循环5次)后进入发酵设备(4)中，将分离出得水相通过管道进入发酵设备(4)中，碱液储存设备(8)中0.01M氢氧化钠溶液通过管道进入发酵设备(4)中，对发酵设备(4)中物料进行水分含量和pH调整，经过调整后得到含水率65％，pH为6.5的浆料，所得浆料在发酵设备(4)内与活性污泥、氨氮抑制剂和炭基添加剂进行厌氧发酵，发酵时间为10d，发酵温度控制在30～40℃，发酵得到的沼气可以用于发电或烧水做饭，得到的沼渣沼液加热浓缩后进入有机肥加工设备(5)中造粒、包膜得到有机肥；
在本实施例中，浆料、活性污泥、氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为100：20：3：12；
氨氮抑制剂为沸石；
炭基添加剂为经过改性处理的活性炭，改性处理的方法如下：
将活性炭于10wt％硝酸铈水溶液中室温浸渍24h后滤出烘干即可；
所使用的造粒粘结剂为重量比为1:1的淀粉和瓜尔胶；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为3：1，将木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇溶于乙醇后作为包膜液喷洒。
实施例2：
与实施例1基本相同，区别在于，在本实施例中，浆料、活性污泥、氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为100：20：5：15；
氨氮抑制剂为沸石；
炭基添加剂为经过改性处理的活性炭，改性处理的方法如下：
将活性炭于10wt％硝酸铈水溶液中室温浸渍24h后滤出烘干即可；
所使用的造粒粘结剂为重量比为1:1的淀粉和瓜尔胶；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为5：1，将木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇溶于乙醇后作为包膜液喷洒。
实施例3：
与实施例1基本相同，区别在于，在本实施例中，浆料、活性污泥、氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为100：20：1：5；
氨氮抑制剂为沸石；
炭基添加剂为经过改性处理的活性炭，改性处理的方法如下：
将活性炭于10wt％硝酸铈水溶液中室温浸渍24h后滤出烘干即可；
所使用的造粒粘结剂为重量比为1:1的淀粉和瓜尔胶；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为1：1，将木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇溶于乙醇后作为包膜液喷洒。
实施例4：
与实施例1基本相同，区别在于，在本实施例中，浆料、活性污泥、氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为100：20：5：5；
氨氮抑制剂为沸石；
炭基添加剂为经过改性处理的活性炭，改性处理的方法如下：
将活性炭于10wt％硝酸铈水溶液中室温浸渍24h后滤出烘干即可；
所使用的造粒粘结剂为重量比为1:1的淀粉和瓜尔胶；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为5：1，将木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇溶于乙醇后作为包膜液喷洒。
实施例5：
与实施例1基本相同，区别在于，在本实施例中，浆料、活性污泥、氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为100：20：1：15；
氨氮抑制剂为沸石；
炭基添加剂为经过改性处理的活性炭，改性处理的方法如下：
将活性炭于10wt％硝酸铈水溶液中室温浸渍24h后滤出烘干即可；
所使用的造粒粘结剂为重量比为1:1的淀粉和瓜尔胶；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为1：1，将木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇溶于乙醇后作为包膜液喷洒。
对比例1：
与实施例1基本相同，区别在于，将聚乙烯醇溶于乙醇后作为包膜液喷洒。
性能测试：
实施例1～5及对比例1中所制备有机肥作为试样进行保水性能的测试；
①将200g干燥土壤(小于26目)混合均匀，装入直径4.5cm的聚氯乙烯塑料管中，管底部用100目无纺布进行封口，将土柱进行称重，记为W1，从样品管顶部缓慢加入自来水，直到底部有水滴开始渗出时停止，静置至再无水滴渗出时，将样品管进行称重，记为W2，土壤最大持水率(WH)按下式进行计算：
WH＝[(W2-W1)/200]×100％
另取200g土壤样品和10g试样混合均匀后装入玻璃烧杯中，称重，记为W0，然后加入适量自来水，使土壤样品缓慢饱和，即加入土壤最大持水率时的水量，并再次对烧杯进行称重，记为W1，将烧杯置于室温下每天进行称重，记为Wi，连续测定30d，土壤保水率(WR％)按下式进行计算：
WH＝[(Wi-W0)/(W1-W0)]×100％
第5、10、15、20、25、30d的保水率测试结果如表1所示：
表1：
| 5d | 10d | 15d | 20d | 25d | 30d | |
| 实施例1 | 82.6 | 60.9 | 41.4 | 28.5 | 21.2 | 14.7 |
| 实施例2 | 82.2 | 59.8 | 41.3 | 27.7 | 20.5 | 14.1 |
| 实施例3 | 76.9 | 55.4 | 38.2 | 22.4 | 13.6 | 10.6 |
| 实施例4 | 80.1 | 57.3 | 40.9 | 26.6 | 18.9 | 12.3 |
| 实施例5 | 81.2 | 58.4 | 41.2 | 27.3 | 19.6 | 13.5 |
| 对比例1 | 76.8 | 48.3 | 33.5 | 19.4 | 10.6 | 5.2 |
由上表1可知，本发明中采用木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇作为包膜材料可以有效提高土壤的持水和保水能力，进而提高农田灌溉水资源利用率，增强农作物的抗旱能力。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种餐厨垃圾处理系统，其特征在于，包括脱水设备、破碎设备、发酵设备、有机肥加工设备、烘干设备和油水分离设备；
所述脱水设备、破碎设备、发酵设备、有机肥加工设备、烘干设备依次通过管道连通，所述油水分离设备通过管道分别与所述脱水设备和所述发酵设备连通；
餐厨垃圾经过脱水、破碎、水分调整后得到的浆料在发酵设备内与活性污泥、添加剂进行发酵；
还包括预处理设备，所述预处理设备能够对餐厨垃圾进行蒸汽爆破处理和冻融处理；
所述预处理设备设于所述破碎设备和发酵设备之间且彼此间通过管道连通，pH控制器对发酵设备内浆料的pH进行监测，所述发酵设备通过管道与碱液储存设备连通，所述发酵设备包括夹套和用于气体释放的排气管道；
餐厨垃圾的发酵产物在有机肥加工设备中造粒、包膜；
所使用的造粒粘结剂为面粉、淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、松香树脂、白乳胶、聚丙烯酸酯、瓜尔胶中的任意一种或多种组合；
所使用的包膜材料包括木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇，所述木聚糖丁酸酯和聚乙烯醇的重量比为1～5：1；
所述添加剂包括氨氮抑制剂和炭基添加剂，所述氨氮抑制剂和炭基添加剂的重量比为1～5：5～15；
所述氨氮抑制剂包括沸石、分子筛、麦饭石、蛭石、活性炭、蒙脱土和膨润土中的任意一种或多种组合；
所述炭基添加剂为经过改性处理的活性炭、石油焦、石墨或炭黑中的任意一种或多种组合；
所述改性处理的方法如下：
将所述炭基添加剂于含稀土元素的溶液中浸渍后滤出烘干即可；
所述稀土元素为钐、铈或镝中的任意一种或多种组合。
2.如权利要求1所述的餐厨垃圾处理系统，其特征在于，所述添加剂的用量为所述浆料重量的5～20％。
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