CN1600749A - 有机垃圾仓式厌氧发酵工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于有机垃圾厌氧发酵处理的工艺及其装置。它采用一个厌氧发酵装置，新鲜的有机垃圾和发酵过的物料按一定比例混合后，进入密闭的发酵仓进行厌氧发酵，在发酵过程中生物菌液不断的在发酵仓内循环收集和喷洒，同时由自动控制系统控制发酵仓内的温度，保证发酵物料在稳定良好的生物环境下进行厌氧发酵。产生的沼气从发酵仓内抽出作为再生能源使用，发酵后的物料作为制造有机肥的原料或其他用途。本发明的特点是工艺设计简单，控制条件容易，对有机物料中的杂质有较强的适应性，没有废水排放，发酵仓内没有活动的机械设备，发酵过程完全自动化控制，工艺可靠度高，可较好地适应垃圾处理量的波动。

Description

有机垃圾仓式厌氧发酵工艺及其装置

技术领域

本发明涉及一种有机垃圾处理工艺，同时还涉及在该工艺中所使用的发酵仓处理装置。有机垃圾在厌氧环境下经过生物降解产生沼气，发酵后的物料成为生产有机肥的良好原料。

本发明所要处理的是有机垃圾，主要包括分类收集的或从混合生活垃圾分拣出的可腐有机垃圾，以及其他可用于生物降解的农业废料、庭院垃圾等。

背景技术

城市生活垃圾中有机垃圾一般占了主要部分，在生活垃圾的诸多处理方式中解决好其中有机垃圾的处置问题是关键。在生活垃圾处置过程中所遇到的问题如渗滤液的产生、沼气的释放、臭气的外逸无不与垃圾中的有机成分相关。

为了解决这些问题，国内外已经开始研究并实施了厌氧发酵工艺，用来处理生活垃圾中的有机垃圾。通过完善的工艺设计和严格的控制，将有机垃圾置于发酵装置内，在人为的工艺环境下进行厌氧发酵，将有机垃圾中的生物能源转化成沼气作为再生能源使用，发酵后的物料其性能已有很大变化，可作为有机肥的生产原料或进行其他用途。

然而目前开发的有机垃圾厌氧发酵工艺仍存在以下几个问题：

1工艺控制条件复杂，发酵所需的设施过于庞大。

2产生一定量的废水，需要配套的处理设施。

3对有机垃圾的性能要求高，增加预处理的难度。

4处理容量固定，对城市生活垃圾产量波动的适应性不强。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述厌氧发酵工艺的不足之处，设计一种有机垃圾仓式厌氧发酵工艺以及发酵仓装置。

本发明提出有机垃圾仓式厌氧发酵工艺，用厌氧发酵仓作为发酵装置，有机垃圾经过预处理后，送入发酵仓进行一个周期的厌氧发酵处理，产生沼气结束后出料，然后进行下一次物料的处理。工艺流程见附图1所示，其步骤如下：

有机垃圾经预处理后，与厌氧发酵后的部分残渣混和备料，然后送入发酵仓进行厌氧发酵处理，发酵过程中生物菌液循环使用，发酵产生的沼气送到沼气利用中心；发酵后的残渣部分回流，其余经深加工后作为肥料使用。

本发明中，对有机垃圾进行预处理，主要是对垃圾的尺寸进行调整，将有机垃圾破碎到3～4cm。如果同时处理一种以上的有机垃圾，则需进行混合，使物料分布均匀。

经过预处理的物料(有机垃圾)与上次已经发酵过的发酵残渣按一定比例进行混合，进行厌氧发酵前的备料。发酵后的剩余物是经过生物处理过的物料，含有大量的菌种，与新鲜物料混合后，将厌氧发酵所需的菌种引入到发酵物料中，同时回流的物料对新鲜的物料起到一种稀释调节的作用，有利于厌氧菌种群快速的繁殖生长。物料回流的比例可根据发酵物料的实际情况进行适当调整，以提高物料的产气量，一般情况下为30～70％(按重量计)。

混合均匀的物料由运输装置送入发酵仓，封闭仓门后开始进行厌氧发酵。发酵仓内温度保持在30～40℃，有机物在发酵仓内的停留周期为20～30天。

发酵物料在发酵仓内进行一个周期的厌氧发酵后，开启仓门，将物料从仓内运出，其中一部分回流，与新鲜的物料进行混合，开始下一次的发酵过程。

本工艺提供一种用于有机垃圾进行厌氧消化处理的发酵仓，其结构示意图见附图2。

发酵仓由主体仓体和辅助设施组成，主体仓体为钢筋混凝土结构；仓体上方设有导气管和菌液喷洒装置；仓体地板中设有热量交换装置；仓底设有生物菌液收集装置、菌液输出管和菌液贮存池，生物菌液的循环由水泵驱动。生物菌液收集装置6经菌液输出管7与菌液贮存池8连通，菌液喷装置2通过管道与水泵9和菌液贮存池8连通。

整个发酵过程由控制系统进行自动控制，主要控制发酵温度、湿度、发酵时间等，各种数据将通过PLC采集，输送到中央控制室。

如图2所示，发酵仓的仓体1给物料提供一个密闭的环境，保证发酵物料与外界完全隔离，形成无氧的环境，同时发酵仓的墙体10带有保温功能，防止仓体内热量的散失。墙体10的内墙壁和仓体1的底部由耐酸的建筑材料制成，防止发酵过程中的酸性物质造成的损害。发酵仓的底部地板中安装有热量交换装置5，在发酵过程中向仓内的物料传递热量，并由温度检测装置和控制系统进行自动控制，使发酵物料处于一个稳定的温度上。物料进仓后，通过水泵9从生物菌液贮存池8中抽取菌液，送入发酵仓内，由布置在仓顶下的喷洒装置2进行喷洒。喷洒装置2在仓内均匀分布，保证喷洒的菌液均匀的分布到发酵物料上。发酵仓底部设有生物菌液收集装置6，将发酵仓体1内的发酵物料产生的生物菌液导排收集起来，由菌液输出管7排放到仓外的生物菌液贮存池8内，生物菌液贮存池8带有保温材料，保证池内的生物菌液时刻处于适宜的温度。发酵过程中产生的气体由导气管4输送到仓体外。在发酵仓体1的上面安装有仓顶3，保护发酵仓体1顶上的各种管线受外界环境的影响。

本工艺通过发酵物料的回流、发酵温度的控制，发酵过程中生物菌液的不断循环，使发酵物料处于适宜的厌氧消化的生物环境下，有机物料得到较好的厌氧消化处理，有机物的产沼率也得到很大保证，同时有机物在进仓和出仓时都是以固态的形式进行，同其他厌氧发酵工艺相比具有以下优点：

1、工艺设计简单，控制条件容易。

2、对有机物料中的杂质有较强的适应性，简化了垃圾预处理的过程。

3、在整个工艺过程中，没有废水排放。

4、发酵仓内没有活动的机械设备，发酵过程完全自动化控制。

5、采用单仓处理或由数个发酵仓组成处理单元，工艺可靠度高。

6、通过调节发酵后物料的回流比，可较好的适应垃圾处理量的波动。

附图说明

图1为有机垃圾仓式厌氧发酵工艺流程图。

图2为发酵仓结构示意图。

图中标号：1为仓体，2为特征菌液喷洒装置，3为仓顶，4为导气管，5为热量交换装置，6为特征菌液收集装置，7为特征菌液输出管，8为生物菌液贮存池，9为水泵，10为仓的墙体。

具体实施方式

发酵原料为从混装生活垃圾分选出的有机垃圾100吨，其中可生物降解的有机物组分大约为90％，含水率大约为63％。经过破碎筛分等预处理后，与80吨上次已发酵过的物料进行均匀混合，然后送入发酵仓内，封闭仓门后开始发酵。在发酵的1-2天内，所产生的气体中甲烷含量较少，没有利用价值，产生的气体由导气管排出，经气体净化处理后排放。当发酵2-3天后，产生的沼气中甲烷含量已得到很大提高，可以作为能源气体使用，沼气由导气管排出，输送到沼气贮存装置中，以便进行后续利用。在物料进入封闭的发酵仓后，生物菌液循环系统开始运转，生物菌液不断从发酵仓底部收集贮存，并由水泵从发酵仓顶部均匀喷洒到发酵物料上。发酵仓底部的供热系统根据实际需要也开始运转，使发酵仓内的环境温度稳定在30～40℃。经过一个周期的发酵过程后，有机垃圾的生物能源的绝大部分已被转化成沼气，生物菌液循环系统停止工作，发酵完毕的物料出仓，其中一部分回流，另一部分作为发酵后有机物料，进行其他处置或利用。在一个发酵周期内，100吨有机物料可产沼气9200m³，并产生大约90吨的发酵剩余物。在整个发酵过程中，不存在废水和废气对环境影响的问题，发酵过程也不受外界环境的影响，完全在自动控制下完成发酵过程的检测和控制。

对应于处理上述100吨有机垃圾的发酵装置，其发酵仓体1采用混凝土结构，单个仓体的高度为4-5米，长×宽为30×6米左右。仓体侧壁墙体厚度为20厘米，地板厚度为30厘米，仓顶3的厚度为22厘米。生物菌液贮存池8可以由几个仓体共用一个，其容量为10立方米左右。喷淋装置2采用通常的液体喷淋头，在仓体1的上方均匀分布，总共约50个，水泵功率使用1500瓦。热交换装置5可采用通常的地坑式供热系统。按图2所示进行设计、建造、装配即可。

Claims (3)

1、一种有机垃圾仓式厌氧发酵处理工艺，其特征在于采用厌氧发酵仓作为厌氧发酵装置，具体步骤如下：有机垃圾经预处理后，与厌氧发酵后的部分残渣混和备料，然后送入发酵仓进行厌氧发酵处理，发酵过程中生物菌液循环使用，发酵产生的沼气送到沼气利用中心；发酵后的残渣部分回流，其余经深加工后作为肥料使用。

其中，经过预处理的有机垃圾和发酵后回流残渣重量比为3∶7-7∶3；发酵仓的温度控制在30-40℃，发酵周期为20-30天。

2、一种用于有机垃圾厌氧发酵处理的发酵装置，其特征在于由主体仓体(1)和辅助设施组成，主体仓体(1)为钢筋混凝土结构，辅助设施包括仓体(1)上方设置的导气管(4)和生物菌液喷洒装置(2)，仓体(1)的地板中设置的热量交换装置(5)；仓体(1)底部设置的生物菌液收集装置(6)、菌液输出管(7)和菌液贮存池(8)，生物菌液收集装置(6)经菌液输出管(7)与菌液贮存池(8)连通，菌液喷洒装置(2)通过管道与水泵(9)和贮存池(8)连通。

3、根据权利要求1所述的发酵仓，其特征在于仓体(1)上方设有仓顶(3)。

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