CN1644538A - 有机垃圾和粪便分类收集处理方法 - Google Patents

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Abstract

有机垃圾和粪便分类收集处理方法，属于家庭垃圾或类似物的收集处理技术，旨在减少垃圾运输量、实现粪便和厨余垃圾完全回收利用。本发明步骤为(1)将粪便和垃圾分别吸入真空管网；(2)经真空罐混合后排入固液分离池，固体部分排入厌氧消化反应器；(3)厌氧消化反应器排出的沼渣经浓缩脱水，加入脱臭菌株，堆放去除臭味；(4)将驯化培养的解磷、解钾能力强的菌株，加入消化污泥，培养、烘干即得成品有机复合菌肥；(5)各步骤产生的上清液及污水均排入厌氧一好氧污水处理单元处理；出水排入污水管网或水体。本发明污泥产率低、剩余污泥量少、泥龄高、不需后续进行泥水分离，集节水、环境保护及资源利用于一体，大大节省费用。

Description

有机垃圾和粪便分类收集处理方法
技术领域
本发明属于家庭垃圾或类似物的收集处理技术。
背景技术
我国城市粪便的传统处理方法是通过吸粪车从化粪池、倒粪站抽吸收集，运向城市郊区的农村，通过农田、菜地的用肥来消纳，其缺点是寄生虫蔓延猖獗；运输装卸过程中对环境造成污染。随着城市下水道的普及率和污水处理率快速提高，将粪便随同其它污水一并排入下水道，经过污水处理厂一起处理成为一种主要处理方法，其缺点是将城市粪便完全作为废物处理，污水处理厂投资较大和运转费用较高；粪便中富含植物生长需要的营养元素，没有回收利用，是一种巨大的浪费。而厨余垃圾目前主要是同其他生活垃圾一起处理，用于堆肥、填埋或焚烧，其缺点是厨余垃圾单位质量的热值为2100-10000kJ/kg，用焚烧处理时不能够维持850℃以上的炉膛温度和垃圾的有效自燃，即使和其它垃圾一起进行焚烧和发电，也只会降低垃圾的热值、总焚烧发热量和发电量，甚至会干扰焚烧过程的正常连续进行；厨余垃圾有机质比例高(占干物质的95％以上)，氮、磷、钾等营养元素丰富且易腐烂，含氮量占干物质的比例高达3％以上，将其作为废物处理，也是极大的资源浪费。
目前，厌氧消化技术的研究主要应用在污水处理和工业消化的领域里，在污水处理中常用的升流式厌氧污泥床反应器(Upflow AnaerobicSludge Blanket，简称UASB)，是由荷兰Wageningen农业大学的教授Lettinga等人于1972-1978年间开发研制的一项污水厌氧生物处理技术；厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR)是美国Stanford大学的McCarty教授及其合作者于80年代初在厌氧生物转盘反应器的基础上改进开发出来的一种新型高效厌氧反应器。该反应器集上流式厌氧污泥床(UASB)和分阶段多相厌氧反应器(SMPA)技术于一体，通过在反应器中加装竖向挡板，将反应器分成几个串联的反应室，使反应器在整体上为推流式(PF)，局部区域内为完全混合式(CSTR)。通过废水的上下折流及降解过程中的产气作用，使得基质与污泥的接触机会及接触时间增多，提高了反应器的处理效率。同时由于折流板的阻挡和污泥自身的沉降性，污泥沿着反应器水平方向的移动速度很慢，加之各上下向格室的宽度不等，故大量的厌氧活性污泥被留在反应器内而不易流失。并且由于竖向挡板的隔离作用，使原来生存于同一反应器中的两大菌群分隔在不同反应室中，这大大提高了厌氧反应器的负荷和处理效率，并使其稳定性和对不良因素(如有毒物质)的适应性大为增强。上述技术适合于密度、粘度均较小的污水。近几年工业应用的厌氧消化技术广泛应用于具有流动性的粘度大的粪便垃圾混合物处理中，但均只能满足沼气发酵的某一方面要求。针对当前所面临的粪便污染和厨余垃圾含水率高、营养成分含量高、极易腐败变质等特点，现在尚无一套适合我国城镇居民区的相对投资少，易于操作，便于维护且适用范围广的处理技术。
发明内容
本发明提供一种有机垃圾和粪便分类收集处理方法，旨在克服现有粪便收集运输中臭气四溢、污染环境且资源化程度低，造成水、肥资源大量浪费的不足等缺陷，以减少垃圾运输量、实现粪便和厨余垃圾的完全回收利用。
为实现上述目的，本发明的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，顺序包括以下步骤：
(1)通过真空收集系统用户终端将粪便和破碎的易腐性有机垃圾分别吸入真空管网，并送入真空罐；
(2)粪便及易腐性有机垃圾经真空罐混合后排入固液分离池，同液分离池底的固体部分排入厌氧消化反应器，厌氧消化反应器产生的沼气可用于有机复合菌肥的烘干能源；
(3)从厌氧消化反应器内排出的沼渣消化污泥经浓缩脱水后，将外源脱臭菌株加入到脱水沼渣中，按一定的剂量，堆放去除臭味；
(4)然后将已有的解磷、解钾芽孢杆菌菌株，在沼渣中进一步驯化培养得到适宜沼渣的解磷、解钾能力强的菌株，加入已脱水脱臭的沼渣中，混匀后在培养箱中培养，烘干即得成品有机复合菌肥；
(5)上述步骤(2)固液分离后的上清液、厌氧消化反应器产生的上清液及步骤(3)沼渣经浓缩后产生的污水均排入污水处理系统的调节池内混合后，排入厌氧-好氧污水处理单元进行处理；出水达标排入市政污水管网或直接排入水体。
所述的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，其特征在于所述外源脱臭菌株为芽孢杆菌、链霉菌、小多孢菌、木霉菌和纤维单孢菌的组合；掺入量为脱水沼渣的0.5～1％。
所述的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，其进一步特征在于堆放去除臭味时间为3～4天；在培养箱中培养温度为30-40℃、最佳培养温度为28-37℃；时间为4-7天。
所述的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，所述污水处理系统的调节池内混合后的污水由流量计控制流量排入厌氧-好氧污水处理单元，厌氧-好氧污水处理单元操作可以采取ABR反应器系统处理。
真空便器是真空收集系统的一个用户终端，可完成家庭粪便的真空收集。垃圾破碎-真空抽吸器用来完成厨余易腐性有机垃圾的破碎及真空抽吸。系统密封性好，臭气得以控制，不散发，不招惹蚊蝇；管道内部为负压，故系统没有跑冒滴漏现象。
经真空收集的粪便及厨余垃圾经真空罐混合排入固液分离池，固液分离池底部的固体部分排入厌氧消化反应器内。为保证较快地达到较高的产气率，并考虑尽量减少动力消耗，确定最佳搅拌频率为6小时/天，试验了粪便垃圾混合比对碳氮比的调节，pH变化及控制，水解酸化时间及适宜停留时间等工艺设计参数：①使进料达到碳氮比＝25∶1左右的进料比例约为粪便占40％，厨余垃圾占60％。水分控制在93％左右。一般家庭产生的粪便及厨余垃圾的质量比为1∶1，其中粪便碳氮比＝(6～10)∶1，厨余垃圾碳氮比＝(25～34)∶1；②pH控制在6.2～7.3之间；③最佳搅拌频率为6小时/天；④水解(7天)和酸化(7天)阶段停留时间14天，产甲烷阶段停留时间14天。
进入污水调节池的污水有三个部分：固液分离后的上清液；厌氧消化产生的上清液和沼渣浓缩后产生的污水。经调节池内混合进入ABR反应器进行处理。实验研究中，该反应器由竖向隔板将其分成四个主体反应室，并在反应器前部及后部各设一进水室及出水室，以便进出水的溢流。每格侧壁上部设有污水取样口，用于取样监测污水水质；侧壁下部设有污泥取样口，用于取样监测污泥；另一侧壁水面以上位置设有集气管，采用排水置换法来计量气体体积。部分试验运行数据下表所示：
          表1混合上清液的水质指标/mg.L-1
指标         CODcr           NH4 +-N          TP
ABR进水      1270～1790      250～280        25～30
ABR出水      115～448        197～244        21～27
去除率/％    75～91          13～21          9～14
由此可见，ABR反应器在稳定运行时对CODcr的去除率可达到91％，去除效果较好。
本项发明突破了传统的垃圾处理的“垃圾容器—收集车—转运站—垃圾处理处置场”和传统粪便处理的“冲水厕所—下水道—污水处理厂—污泥处理设备”系统的模式，厌氧一好氧污水处理单元采取ABR反应器系统处理，具有污泥产率低、剩余污泥量少、泥龄高、不需后续沉淀池进行泥水分离等特征，可以间歇的方式运行、耐水力和有机冲击负荷能力强、对进水中的有毒有害物质具有良好的承受力。在垃圾处理和粪便处理极不完善的国情下，使城市家庭垃圾集中收运处理量和污水集中处理量大幅度减少，建设、运行费用显著节约。粪便与有机垃圾的无害化处理和有机肥的再利用，为绿色食品的生产和发展，提供了有机肥料的供需资源。尤其是集节水、环境保护及资源利用于一体，在相当一段时期内难以建设常规污水处理厂的地区，可以杜绝粪便进入水体，从而大大节省费用。
附图说明
图1是本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，本发明脱臭阶段所加外源脱臭菌株为以下五种菌株的组合：
芽孢杆菌 Bacillus sp.
链霉菌 Streptomyces sp.
小多孢菌 Micropolpspora sp.
木霉菌 Trichoderma sp.
纤维单孢菌 Cellulomonas sp.
有两种配比：
1)1∶1∶1∶1∶1——适于有机垃圾占60％，粪便占40％的混合垃圾；
2)3∶1∶1∶1∶1——适于有机垃圾占40％，粪便占60％的混合垃圾。
实施例1：
从厌氧消化反应器内排出的沼渣进入造粒制肥部分：将外源脱臭菌株(芽孢杆菌、链霉菌、小多孢菌、木霉菌和纤维单孢菌)按照1∶1∶1∶1∶1的配比加入到脱水沼渣中，掺入量为脱水沼渣重量的0.5％，经过4天的堆放，经测定，臭度为Msl级，即勉强能感受到臭味，除臭效果较好。试验研究表明，经脱臭后，将自行分离并保存的解磷、解钾芽孢杆菌(Bacillus.sp)菌株，通过在沼渣中的进一步驯化培养得到适宜脱水沼渣的解磷、解钾能力强的菌株。分别挑取经驯化得到的解磷、解钾菌稀释，利用稀释平板记数法测得菌液中菌的浓度，然后按含菌量109个/mL(固体)的剂量加入已脱水脱臭的沼渣中，混匀后在30℃培养箱中培养7天，烘干即得成品有机复合菌肥。
实施例2：
从厌氧消化反应器内排出的沼渣进入造粒制肥部分：将外源脱臭菌株(芽孢杆菌、链霉菌、小多孢菌、木霉菌和纤维单孢菌)按照3∶1∶1∶1∶1的配比加入到脱水沼渣中，掺入量为脱水沼渣重量的1％，经过3天的堆放，经测定，臭度为MsO级，即无臭味，从而达到去除臭味的目的。试验研究表明，经脱臭后，将自行分离并保存的解磷、解钾芽孢杆菌(Bacillus.sp)菌株，通过在沼渣中的进一步驯化培养得到适宜脱水沼渣的解磷、解钾能力强的菌株。分别挑取经驯化得到的解磷、解钾菌稀释，利用稀释平板记数法测得菌液中菌的浓度，然后按含菌量109个/mL(固体)的剂量加入已脱水脱臭的沼渣中，混匀后在35℃培养箱中培养5天，烘干即得成品有机复合菌肥。
以上述两实施例所得菌肥进行室内栽培西芹试验，证明该菌肥肥效显著，部分试验结果如下表所示。
                 表2西芹播种60d后测定结果
土样          株高    茎粗   开展度/cm    净重/g     叶子
处理          /cm     /cm                            色泽
菌肥          25.6    2.8    28.4         440        墨绿
化肥二铵      22.3    2.2    24.3         405        浅绿
腐熟粪便      20.5    1.6    16.4         342        发黄、斑点
空白对照      18.6    1.2    12.3         264        部分枯死

Claims (4)

1.一种有机垃圾和粪便分类收集处理方法，顺序包括以下步骤：
(1)通过真空收集系统用户终端将粪便和破碎的易腐性有机垃圾分别吸入真空管网，并送入真空罐；
(2)粪便及易腐性有机垃圾经真空罐混合后排入固液分离池，固液分离池底的固体部分排入厌氧消化反应器，厌氧消化反应器产生的沼气可用于有机复合菌肥的烘干能源；
(3)从厌氧消化反应器内排出的沼渣经浓缩脱水后，将外源脱臭菌株加入到脱水沼渣中，堆放去除臭味；
(4)然后将已有的解磷、解钾芽孢杆菌菌株，在沼渣中进一步驯化培养得到适宜沼渣的解磷、解钾能力强的菌株，加入已脱水脱臭的沼渣中，混匀后在培养箱中培养，烘干即得成品有机复合菌肥；
(5)上述步骤(2)固液分离后的上清液、厌氧消化反应器产生的上清液及步骤(3)沼渣经浓缩后产生的污水均排入污水处理系统的调节池内混合后，排入厌氧—好氧污水处理单元进行处理；出水达标排入市政污水管网或直接排入水体。
2.如权利要求1所述的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，其特征在于所述外源脱臭菌株为芽孢杆菌、链霉菌、小多孢菌、木霉菌和纤维单孢菌的组合；掺入量为沼渣的0.5～1％。
3.如权利要求1或2所述的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，其进一步特征在于堆放去除臭味时间为3～4天；在培养箱中培养温度为30-40℃、时间为4-7天。
4.如权利要求3所述的有机垃圾和粪便分类收集处理方法，其特征在于所述污水处理系统的调节池内混合后的污水由流量计控制流量排入厌氧—好氧污水处理单元，厌氧—好氧污水处理单元操作采取ABR反应器系统处理。
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