CN205170631U - 一种有机固体废弃物的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种有机固体废弃物的处理系统，包括热水解反应装置、固液分离装置和厌氧反应装置，所述热水解反应装置设有热水解反应装置输出端，所述固液分离装置设有固液分离装置输入端和固液分离装置液体出口，所述热水解反应装置输出端与所述固液分离装置输入端连接，所述厌氧反应装置设有进料口，所述固液分离装置液体出口与所述厌氧反应装置的进料口连接。本实用新型的技术方案，COD去除率高达80%以上，提高了厌氧消化的转化效率，且大大缩减了厌氧消化时间，同时解决沙子堵塞问题，占地面积大大减小；系统简单，设备占地面积大大减小，并达到了节能减排的效果。

Description

一种有机固体废弃物的处理系统

技术领域

本实用新型属于固体废弃物处理领域，尤其涉及一种有机固体废弃物的处理系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，生活垃圾、污水和污泥的产生量越来越大，为了缓解对环境的影响。现有技术中，人们对生活垃圾的处理主要采用深埋和焚烧等方式进行处理，但是这些处理都不充分，深埋处理时间过长，容易对地下水及土质造成不良影响；焚烧是高能耗系统，同时尾气处理不当会造成大气污染。现有技术对污水和污泥的处理，最常用是采用厌氧消化和加药处理的方式，但是这种处理方式处理效果差，需要的时间长，处理费用高。

目前，污泥处理较为先进的技术是采用热水解+厌氧消化处理方案，即采用饱和蒸汽对污泥或其他有机固体废弃物进行热水解，且污泥或其他有机固体废弃物的含水率必须高于85%，然后将热水解后的固液混合物进行厌氧消化，提取沼气。这种热水解+厌氧消化处理方式主要存在以下问题：

（1）将热水解后的固液混合物直接进行厌氧消化，固液混合物中的固体物质（包括砂渣等无机物）一起进入厌氧消化系统，造成系统堵塞，导致系统瘫痪。为此，必须经常进行清理，导致运行效率下降，成本上升；

（2）只能采用传统厌氧技术，厌氧消化时间长达15-30天；

（3）只能处理含水率85%以上的污泥或其他有机固体废弃物；

（4）处理效果差，COD（ChemicalOxygenDemand，化学需氧量）去除率低，最高只能达到50~60%；

（5）占地大，系统复杂，投资高，维护成本高；

（6）厌氧消化后的沼渣脱水难度大，且必须添加絮凝剂、铁盐或铝盐和石灰等药剂，再加上高压（一般2MPa以上）脱水设备才能将含水率降至60%左右；

（7）处理后污泥或其他有机固体废弃物减量程度低，一般只能达到50%左右。

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种有机固体废弃物的处理系统，彻底解决了长期困扰传统技术方案砂渣沉积，系统堵塞和沼渣脱水难等问题，且厌氧消化时间（停留时间）大大缩减，COD去除率高达75%以上；同时，本技术方案可直接处理任何含固率的有机固体废弃物，而无需预先调节含固率（即浆化匀质处理），本实用新型系统简单，流程短，占地面积大大减小；处理后有机固体废弃物减量可达75%以上。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种有机固体废弃物的处理系统，包括热水解反应装置、固液分离装置和厌氧反应装置，所述热水解反应装置设有热水解反应装置输出端，所述固液分离装置设有固液分离装置输入端和固液分离装置液体出口，所述热水解反应装置输出端与所述固液分离装置输入端连接，所述厌氧反应装置设有进料口，所述固液分离装置液体出口与所述厌氧反应装置的进料口连接。

此技术方案中，所述有机固体废弃物在热水解反应装置中进行热水解后，在固液分离装置中进行固液分离，分离出来的液体通过固液分离装置液体出口进入到厌氧反应装置中进行厌氧反应，产生沼气。

采用此技术方案，所述厌氧消化装置设在固液分离装置之后，即对热水解处理后的物质进行固液分离，并对分离出来的液体进行厌氧消化，而不是对热解后的固液混合物进行厌氧消化，彻底解决了长期困扰传统技术方案砂渣沉积，系统堵塞和沼渣脱水难等问题，且缩短了厌氧消化的反应时间，大大提高了沼气转化的效率，厌氧消化装置的占地面积大大减小；同时，系统简单，处理效率高。

目前，业内技术人员一般认为在对所述污泥等有机固体废弃物热水解反应后，大部分的有机物仍会保留在固体中，因此认为对固液混合物进行厌氧消化可以降解更多的有机物，提高沼气产出率和COD去除率；而实际上，实用新型人经过大量的实验发现，采用本实用新型的系统进行热水解处理，可以将固体中的大部分的有机物溶解到液体中，使得液体中的有机物含量得到大大提高，更容易进行厌氧消化反应，从而提高了沼气转化的效率，提高了COD去除率；另外，对液体进行厌氧消化与对固体进行厌氧消化相比所需要的时间大大缩短了，节约了时间，而且采用较小容量的设备就能满足要求，降低了成本，厌氧消化装置的占地面积大大减小。

另外，现有技术中一般对有机固体废弃物热水解后的产物直接进行厌氧消化，然后进行脱水，但是在对沼渣脱水时需要添加药剂和采用高压脱水设备才能将含水率降至60%左右，压力一般2MPa以上；然而实用新型人经过实验发现，采用本实用新型的技术方案，将有机固体废弃物热水解后的产物进行固液分离，与现有技术的进行厌氧反应后的产物进行脱水的过程相比，本实用新型技术方案的固液分离不需要添加药剂，采用普通脱水设备，压力在1MPa以下，即可可轻易的进行固液分离，大大降低能耗。

进一步优选的，所述有机固体废弃物在所述热水解反应装置进行热水解后，经过所述固液分离装置，分离为液体和含水率45%以下的固体。

采用此技术方案，所述有机固体废弃物在所述热水解反应装置进行热水解时，通过调节热水解反应温度、速率和时间等，可以使有机物尽可能的溶解到液体中，从而大大提高了沼气产率和COD去除率。

作为本实用新型的进一步改进，所述有机固体废弃物的处理系统还包括冷却装置，所述热水解反应装置输出端经过所述冷却装置与所述固液分离装置输入端连接。采用此技术方案，将热水解后的产物经过冷却再进行固液分离，操作更加方便，降低了设备的高温损害。

作为本实用新型的进一步改进，所述有机固体废弃物的处理系统包括冷凝器和除臭装置，所述冷凝器设有乏蒸汽入口、冷凝液出口和气体出口，所述乏蒸汽入口与所述热水解反应装置连接，所述气体出口与所述除臭装置连接；所述冷凝液出口与所述厌氧反应装置的进料口连接。此技术方案中，所述热水解反应釜中泄放的蒸汽经过冷凝装置后分离为气体和冷凝液，所述气体经过除臭装置后进行排放，所述冷凝液输送到厌氧反应装置中。其中，所述气体经过除臭装置后进行排放，使得整个有机固体废弃物的处理系统没有难闻的异味，排放的气体不会对居民造成毒害和困扰，更便于普及；所述冷凝液输送到厌氧反应装置中，将原先蒸汽中溶解的有机物质冷凝后加入厌氧反应装置中，有利于提高沼气的产气率和COD去除率。

作为本实用新型的进一步改进，所述除臭装置内设有多级化学-生物除臭装置。采用此技术方案，可以更好的对排泄的气体进行处理，实现安全排放。

作为本实用新型的进一步改进，所述有机固体废弃物的处理系统还包括蒸汽发生装置和有机固体废弃物输送装置；所述蒸汽发生装置、有机固体废弃物输送装置分别与所述热水解反应装置连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述蒸汽发生装置产生蒸汽，所述蒸汽的温度为100~200度。采用此技术方案，只需要较低的蒸汽温度，就能实现对有机固体废弃物直接进行处理，而且使得固体中的有机物尽可能的转移到液体中，降低了能耗，提高了沼气产率，缩减了厌氧消化时间，提高了整个处理系统的处理效率。

所述厌氧反应装置为专门针对高浓度有机废水且低含固率的厌氧反应器，进一步优选为IC（internalcirculation，内循环）反应器或UBF（UpflowBlanketFilter，上流式污泥床-过滤器）反应器。采用此技术方案，进水容积负荷可高达35-60KG/M3.D，大大提高厌氧消化效率、沼气产气率和COD的去除率，大大缩减了厌氧消化时间，提高了整个处理系统的处理效率，从而大幅减少系统的占地面积，节省了系统投资和运营成本。

作为本实用新型的进一步改进，所述有机固体废弃物的处理系统还包括沼气净化装置，所述沼气净化装置设有沼气入口和净化沼气出口，所述沼气入口与所述厌氧反应装置连接，所述净化沼气出口与所述蒸汽发生装置连接。采用此技术方案，所述沼气经净化装置净化后作为蒸汽发生装置的燃料供给，实现能源的循环利用，更有效的利用了能源，减少能耗，并达到了节能减排的效果。

作为本实用新型的进一步改进，所述的有机固体废弃物的处理系统还包括有机固体废弃物的存储装置，所述有机固体废弃物的存储装置与所述有机固体废弃物输送装置连接。采用此技术方案中，所述有机固体废弃物的存储装置通过有机固体废弃物输送装置将所述有机固体废弃物输入到所述热水解反应釜中。

在采用本实用新型的技术方案进行固体废弃物的处理时，具体包括以下步骤：

（1）将含固率不高于50%的有机固体废弃物，如脱水污泥、餐厨垃圾等，注入热水解反应装置中；

（2）所述蒸汽发生装置产生蒸汽，将饱和蒸汽注入热水解反应装置中，让其对所述有机固体废弃物进行热水解反应，当温度达到100-200℃时，反应结束；

（3）热水解反应装置排气泄压20-40分钟后，将热解后产物排出；

（4）将排出的产物经冷却器冷却至60℃以下；

（5）通过固液分离装置经行固液分离，获得含水45%以下的固体和分离液；

（6）将分离液输入到厌氧反应装置，经过厌氧反应制取沼气；

（7）将沼气净化后作为蒸汽发生装置的燃料或对外销售。

本申请文件中，对于含水率，如无特殊说明，均指重量百分比含量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

第一，采用本实用新型的技术方案对有机固体废弃物进行热水解，然后进行固液分离，再对分离的液体进行厌氧消化，而不是对热解后的固液混合物进行厌氧消化，彻底解决了长期困扰传统技术方案砂渣沉积，系统堵塞，导致系统无法正常运行，系统维护成本高等难题，确保了系统的稳定运行，同时大幅降低系统运维成本。

进一步的，本技术方案采用专门针对高浓度有机废水的厌氧反应器，如IC或UBF反应器，容积负荷高达35-60KG/M3.D，较现有技术方案采用的针对固液混合物的厌氧反应器如序批式厌氧反应器高出3-4倍，大大提高了厌氧消化效和COD去除率，缩短了厌氧消化的时间，整个厌氧消化时间即停留时间不超过4天，系统占地面积大幅减少为现有技术方案的1/5以下，系统投资建设和运营维护成本大幅降低。

更进一步的，本实用新型采用先固液分离，再对分离液进行厌氧消化，不但获得以上显著的有益效果，还有效解决了在热水解阶段被破解的微生物菌胶团在厌氧阶段重新形成而导致沼渣（固液混合物）脱水难的问题。

第二，采用本实用新型的技术方案，克服了对处理对象流动性的要求，因此对处理对象的含水率没有严格的限制，适用于各种含水率的有机固体废弃物，不需要调节处理对象的含水率，即浆化处理，适用的范围更宽；从而在简化了处理工艺的同时，大大提高处理效率，降低处理能耗、处理成本和投资成本。

第三，系统简单，设备占地小，只需要现有技术的1/8~1/10，流程缩短，更有效的利用了能源，降低能耗，达到了节能减排的效果。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，一种污泥处理系统，包括污泥仓、污泥泵、蒸汽发生装置、热水解反应釜、热水解污泥仓、冷却器、固液分离装置、厌氧反应器、冷凝器、除臭装置、沼气存储和净化装置，所述蒸汽发生装置为锅炉；所述锅炉与所述热水解反应釜连接，输入蒸汽；所述污泥仓通过污泥泵与所述热水解反应釜连接，输入污泥；所述热水解反应釜分别与冷凝器、热水解污泥仓相连，所述热水解反应釜中产生的反应后的蒸汽输送到冷凝器中进行冷凝，所述热水解反应釜中热水解的产物输入到热水解污泥仓中待用；所述固液分离装置设有固液分离装置输入端和固液分离装置液体出口，所述热水解污泥仓通过冷却器与固液分离装置输入端连接，所述厌氧反应器设有进料口，所述固液分离装置液体出口与所述厌氧反应器的进料口相连；所述冷凝器分别与厌氧反应器、除臭装置连接；所述厌氧反应器与沼气存储和净化装置连接，所述沼气存储和净化装置与锅炉连接。

所述冷凝器设有乏蒸汽入口、冷凝液出口和气体出口，所述乏蒸汽入口与所述热水解反应釜连接，所述气体出口与所述除臭装置连接，所述冷凝液出口与所述厌氧反应器连接。所述热水解反应釜中泄放的蒸汽经过冷凝器后分离为气体和冷凝液，所述气体经过除臭装置后进行排放，所述冷凝液输送到厌氧反应器中。优选的，所述厌氧反应器为IC或UBF反应器。所述沼气储存与净化装置设有沼气入口和净化沼气出口，所述沼气入口与所述厌氧反应装置连接，所述净化沼气出口与所述锅炉连接。

所述锅炉产生的蒸汽进入到所述热水解反应釜中，所述污泥仓的污泥通过污泥泵输送到热水解反应釜中进行热水解反应后，经过冷却器后，进入固液分离装置进行脱水，分离为分离液和含水率45%以下的泥饼，所述分离液进入厌氧反应器进行厌氧消化反应，产生沼气，所述沼气存储在沼气存储和净化装置中，所述沼气经净化后作为锅炉的燃料供给。

优选的，所述除臭装置内设有多级化学-生物除臭装置，所述气体经过除臭装置后进行排放，使得整个有机固体废弃物的处理系统没有难闻的异味，排放的气体不会对居民造成毒害和困扰，实现安全排放，更便于普及。

采用此技术方案，所述有机固体废弃物的处理系统形成了一个循环系统，更有效的利用了能源，减少能耗，并达到了节能减排的效果。此技术方案厌氧消化装置设在固液分离装置之后，即对热水解处理后的物质进行固液分离后，对分离液进行厌氧消化，而不是对热解后的全部物质进行厌氧消化，彻底解决了长期困扰传统技术方案砂渣沉积，系统堵塞，导致系统无法正常运行，系统维护成本高等难题；同时，缩短厌氧消化时间，提高了沼气转化的效率；占地面积大大减小，系统简单，流程短。

在采用本实用新型的技术方案进行固体废弃物的处理时，具体包括以下步骤：

（1）将含固率不高于50%的固体废弃物经过输送装置输入到热水解反应釜中；

（2）所述锅炉产生蒸汽，将饱和蒸汽注入热水解反应釜中，进行热水解反应，当温度达到100-200℃时，反应结束；

（3）热水解反应釜排气泄压至常压后，将热解后废弃物排出到热水解污泥仓中；

（4）热水解污泥仓内的污泥经冷却器冷却至60℃以下；

（5）通过固液分离装置经行固液分离，获得含水45%以下的泥饼和分离液；

（6）将分离液泵入厌氧反应器中，经过厌氧反应制取沼气，将沼气存储在沼气存储罐和净化装置中；

（7）沼气净化后作为锅炉系统燃料。

采用此技术方案，对分离液进行厌氧消化，彻底解决了砂渣沉积、系统堵塞等问题，产沼率提高了，COD去除率高达80%以上，同时厌氧消化时间不超过4天，占地面积只需现有技术的1/8-1/10。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：包括热水解反应装置、固液分离装置和厌氧反应装置，所述热水解反应装置设有热水解反应装置输出端，所述固液分离装置设有固液分离装置输入端和固液分离装置液体出口，所述热水解反应装置输出端与所述固液分离装置输入端连接，所述厌氧反应装置设有进料口，所述固液分离装置液体出口与所述厌氧反应装置的进料口连接。

2.根据权利要求1所述有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述有机固体废弃物的处理系统还包括冷却装置，所述热水解反应装置输出端经过所述冷却装置与所述固液分离装置输入端连接。

3.根据权利要求2所述的有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述有机固体废弃物的处理系统包括冷凝器和除臭装置，所述冷凝器设有乏蒸汽入口、冷凝液出口和气体出口，所述乏蒸汽入口与所述热水解反应装置连接，所述气体出口与所述除臭装置连接；所述冷凝液出口与所述厌氧反应装置的进料口连接。

4.根据权利要求3所述的有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述除臭装置为化学-生物组合除臭装置。

5.根据权利要求2所述有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述有机固体废弃物的处理系统还包括蒸汽发生装置和有机固体废弃物输送装置；所述蒸汽发生装置、有机固体废弃物输送装置分别与所述热水解反应装置连接。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述厌氧反应装置为IC反应器或UBF反应器。

7.根据权利要求5所述的有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述有机固体废弃物的处理系统还包括沼气净化装置，所述沼气净化装置设有沼气入口和净化沼气出口，所述沼气入口与所述厌氧反应装置连接，所述净化沼气出口与所述蒸汽发生装置连接。

8.根据权利要求7所述的有机固体废弃物的处理系统，其特征在于：所述的有机固体废弃物的处理系统还包括有机固体废弃物的存储装置，所述有机固体废弃物的存储装置与所述有机固体废弃物输送装置连接。