CN206721196U - 一种城市有机垃圾处理系统 - Google Patents

Abstract

城市有机垃圾处理系统，其相连的餐厨垃圾的接收仓、破碎装置和相连的园林垃圾的接收仓、破碎装置与餐厨园林垃圾混合仓连接后依次与垃圾挤压机、垃圾混合灌、热水解系统、浓缩池和厌氧消化罐连接，粪便及污泥接收仓与垃圾混合罐连接，垃圾挤压机依次与干垃圾破碎装置和垃圾衍生燃料制造系统连接，厌氧消化罐的出口分别连接有沼液罐和沼气罐，沼液罐与脱水设备连接，脱水设备的固体出口与干化装置连接，液体出口与消化液处理系统连接，消化液处理系统的出口与干化装置和蓄水池连接；沼气罐出口与沼气提纯系统连接，沼气提纯系统分别与加气机和/或加气柱，CO₂储气罐连接。本实用新型的厌氧消化系统实现了城市生活垃圾减量化、能源化和资源化。

Description

一种城市有机垃圾处理系统

技术领域

本实用新型涉及能源环保领域，具体涉及用于城市社区有机废物的回收利用的有机垃圾处理系统。

背景技术

随着国家城镇化工作的推进和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产生量日益猛增；据统计，至2010年，全国城市生活垃圾年产生量已接近1.6亿吨。然而，由于长期以来我国城市生活垃圾处理技术较为落后，配套设施建设投入不足，导致大多数生活垃圾未能得到安全有效的处理处置，城市生活垃圾随意堆放和由此引发的二次污染问题已经凸显出来，并引起了社会的广泛关注。

当前，我国城市生活垃圾的处理处置主要采用填埋和焚烧等技术。填埋处置占用有限的土地资源，同时也难以避免向空气、地表水、地下水以及土壤环境中排放污染物，许多国家和地区对这一处置方式的二次污染防治要求日趋严格，处理成本也随之增加。焚烧具有减量化彻底、并可部分回收能源等优点。但是，由于垃圾焚烧过程将产生有毒有害气体，而这些气体的有效清除和净化又需要大量的设施投入和较高的运行费用，因而该技术正面临着“运行成本高和公众可接受性差”两大挑战。

发明内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种城市有机垃圾处理系统。

本实用新型的技术解决方案是：一种城市有机垃圾处理系统，包括：餐厨垃圾接收仓，园林垃圾接收仓，粪便及污泥接收仓，餐厨垃圾破碎装置，园林垃圾破碎装置，餐厨园林垃圾混合仓，垃圾挤压机，垃圾混合罐，干垃圾破碎装置，垃圾衍生燃料制造系统，热水解系统，浓缩池，温度调节系统，厌氧消化罐，沼气罐，沼液罐，脱水装置，干化装置，消化液处理系统，蓄水池，沼气提纯系统，加气机，加气柱，CO₂储气罐。

所述餐厨垃圾接收仓通过输送装置与所述餐厨垃圾破碎装置连接，所述园林垃圾接收仓通过输送装置与所述园林垃圾破碎装置连接，所述餐厨垃圾破碎装置和园林垃圾破碎装置分别通过输送装置与餐厨园林垃圾混合仓连接，所述餐厨园林垃圾混合仓的出口与所述垃圾挤压机连接。

所述垃圾挤压机的干垃圾出口和垃圾浆液出口分别通过输送装置与干垃圾破碎装置和垃圾混合罐连接，所述粪便及污泥接收仓通过输送装置与所述垃圾混合罐连接。

所述干垃圾破碎装置出口与所述垃圾衍生燃料制造系统连接，所述垃圾混合罐出口依次与热水解系统、浓缩池、厌氧消化罐连通，所述厌氧消化罐与用于调节厌氧消化罐温度的温度调节系统连接；所述厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与沼液罐和沼气罐连接；所述沼液罐的出口通过输送装置与所述脱水设备连接，所述脱水设备设有固体出口和液体出口，所述固体出口通过输送装置与干化装置连接，所述液体出口通过输送装置与消化液处理系统连接，所述消化液处理系统的出口通过输送装置分别与所述干化装置和蓄水池连接；所述沼气罐出口通过输送装置与沼气提纯系统连接，所述沼气提纯系统出口通过输送装置分别与加气机和/或加气柱，CO₂储气罐连接。

进一步的，所述消化液处理系统包括：调节池、亚消化反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池、过滤装置、脱水装置；所述脱水设备通过输送装置与所述调节池连接，所述调节池、亚消化反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池通过输送装置依次连接，所述沉淀池设置有液体出口、污泥出口和污泥循环出口，所述液体出口通过输送装置依次与过滤装置和蓄水池连接，所述污泥出口通过输送装置与脱水装置连接，所述污泥循环出口与所述亚消化反应器连接，所述脱水装置设置有脱水装置液体出口和脱水装置固体出口，所述脱水装置的脱水装置液体出口与所述过滤装置连接，所述脱水装置的脱水装置固体出口与所述干化装置连接。

进一步的，所述沼气提纯系统包括：依次连接的罗茨风机，一级过滤器，缓冲罐，加压泵，水洗塔，气水分离器，脱硫装置，阻火器，脱碳装置，脱卤化氢装置，脱氮氧装置，一级压缩机，冷冻式干燥机，二级过滤器，二级压缩机，二氧化碳热泵，三级过滤器，一级加热器，四级过滤器，一级膜组，二级加热器，五级过滤器，二级膜组，天然气储罐，CNG压缩机，储气装置；所述罗茨风机的入口通过输送装置与所述沼气罐的出口连接；所述储气装置通过输送装置与加气机和/或加气柱连接；所述二氧化碳热泵包括循环依次连接的二氧化碳压缩机，冷凝器，膨胀阀和回热器。

进一步的，所述垃圾衍生燃料制造系统包括干垃圾收料仓，垃圾衍生燃料混合仓，垃圾衍生燃料反应罐，压力机，垃圾衍生燃料收集仓，生石灰供给仓，碳化硅供给仓，所述干垃圾破碎装置的出口通过输送装置与所述干垃圾收料仓连接，所述干垃圾收料仓、生石灰供给仓和碳化硅供给仓分别通过垃圾衍生燃料混合仓连接，所述垃圾衍生燃料混合仓的出口通过输送装置依次与垃圾衍生燃料反应罐，压力机，垃圾衍生燃料收集仓连接。

进一步的，所述混合罐与浓缩池之间设置有换热器，所述换热器内设置有加热器。

进一步的，所述过滤装置为滤膜过滤装置。

进一步的，所述脱水设备为污泥脱水机房、螺旋挤压机或离心脱水机。

进一步的，所述系统包括二氧化碳换热器，所述二氧化碳热泵的二氧化碳工质与一级加热器和二级加热器的冷却回水通过所述二氧化碳换热器换热。

进一步的，所述一级过滤器为颗粒过滤器，所述二级过滤器为聚结式过滤器，所述三级过滤器为吸水过滤器，所述四级过滤器和五级过滤器均为油水分离过滤器。

进一步的，所述系统包括CO₂储气罐，所述一级膜组和二级膜组均为CH₄/CO₂分离膜，所述一级膜组的CH₄渗透出口和CO₂渗透出口分别与二级加热器的入口和CO₂储气罐入口连通，所述二级膜组的CH₄渗透出口和CO₂渗透出口分别与天然气储罐的入口和CO₂储气罐入口连通。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

1、资源化程度高，本实用新型的厌氧消化系统集对市政污泥及餐厨垃圾进行资源化处理，最终将生活垃圾转化成具有较高能量密度的沼气、再生水以及具有较高农艺学价值的生物炭土；

2、本实用新型的有机垃圾处理系统的消化液处理系统将含氨氮污泥消化液处理为生物炭土和再生水的系统实现了高含氨氮污泥消化液的处理；

3、本实用新型的有机垃圾处理系统的沼气提纯系统通过设置的脱硫装置、气水分离器、沼气压缩机、冷干机、一级膜组、二级膜组、沼气压缩机等装置配合依次对沼气进行处理，保证了处理后最终输出的气体中的高位发热值、总硫、H₂S、CO₂、O₂、水露点等指标达到车用燃气的标准。实现了以较低的投资及运行成本、较简单的控制对沼气进行净化提纯处理，使处理后的输出气体满足了车用燃气标准要求。

附图说明

图1为本实用新型的城市有机垃圾处理系统的示意图。

图2为本实用新型的城市有机垃圾处理系统的消化液处理系统的示意图。

图3为本实用新型的城市有机垃圾处理系统的沼气提纯系统的示意图。

图4为本实用新型的城市有机垃圾处理系统的沼气提纯系统中二氧化碳热泵的示意图。

图5为本实用新型的城市有机垃圾处理系统的垃圾衍生燃料制造系统的示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种城市有机垃圾处理系统，包括：餐厨垃圾接收仓，园林垃圾接收仓，粪便及污泥接收仓，餐厨垃圾破碎装置，园林垃圾破碎装置，餐厨园林垃圾混合仓，垃圾挤压机，垃圾混合罐，干垃圾破碎装置，垃圾衍生燃料制造系统，热水解系统，浓缩池，温度调节系统，厌氧消化罐，沼气罐，沼液罐，脱水装置，干化装置，消化液处理系统，蓄水池，沼气提纯系统，加气机，加气柱，CO₂储气罐。

所述餐厨垃圾接收仓通过输送装置与所述餐厨垃圾破碎装置连接，所述园林垃圾接收仓通过输送装置与所述园林垃圾破碎装置连接，所述餐厨垃圾破碎装置和园林垃圾破碎装置分别通过输送装置与餐厨园林垃圾混合仓连接，所述餐厨园林垃圾混合仓的出口与所述垃圾挤压机连接。所述垃圾挤压机的干垃圾出口和垃圾浆液出口分别通过输送装置与干垃圾破碎装置和垃圾混合罐连接，所述粪便及污泥接收仓通过输送装置与所述垃圾混合罐连接。

所述干垃圾破碎装置出口与所述垃圾衍生燃料制造系统连接，所述垃圾混合罐出口依次与热水解系统、浓缩池、厌氧消化罐连通，所述厌氧消化罐与用于调节厌氧消化罐温度的温度调节系统连接；所述厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与沼液罐和沼气罐连接；所述沼液罐的出口通过输送装置与所述脱水设备连接，所述脱水设备设有固体出口和液体出口，所述固体出口通过输送装置与干化装置连接，所述液体出口通过输送装置与消化液处理系统连接，所述消化液处理系统的出口通过输送装置分别与所述干化装置和蓄水池连接；所述沼气罐出口通过输送装置与沼气提纯系统连接，所述沼气提纯系统出口通过输送装置分别与加气机和/或加气柱，CO₂储气罐连接；所述混合罐与浓缩池之间设置有换热器，所述换热器内设置有加热器，所述热水解系统的冷却回水与混合罐出口的混合物通过所述换热器换热，通过加热器加热。

所述消化液处理系统包括：调节池、亚消化反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池、过滤装置、脱水装置；所述脱水设备通过输送装置与所述调节池连接，所述调节池、亚消化反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池通过输送装置依次连接，所述沉淀池设置有液体出口、污泥出口和污泥循环出口，所述液体出口通过输送装置依次与过滤装置和蓄水池连接，所述污泥出口通过输送装置与脱水装置连接，所述污泥循环出口与所述亚消化反应器连接，所述脱水装置设置有脱水装置液体出口和脱水装置固体出口，所述脱水装置的脱水装置液体出口与所述过滤装置连接，所述脱水装置的脱水装置固体出口与所述干化装置连接。

所述沼气提纯系统包括：依次连接的罗茨风机，一级过滤器，缓冲罐，加压泵，水洗塔，气水分离器，脱硫装置，阻火器，脱碳装置，脱卤化氢装置，脱氮氧装置，一级压缩机，冷冻式干燥机，二级过滤器，二级压缩机，二氧化碳热泵，三级过滤器，一级加热器，四级过滤器，一级膜组，二级加热器，五级过滤器，二级膜组，天然气储罐，CNG压缩机，储气装置；所述罗茨风机的入口通过输送装置与所述沼气罐的出口连接；所述储气装置通过输送装置与加气机和/或加气柱连接；所述二氧化碳热泵包括循环依次连接的二氧化碳压缩机，冷凝器，膨胀阀和回热器。

所述垃圾衍生燃料制造系统包括干垃圾收料仓，垃圾衍生燃料混合仓，垃圾衍生燃料反应罐，压力机，垃圾衍生燃料收集仓，生石灰供给仓，碳化硅供给仓，所述干垃圾破碎装置的出口通过输送装置与所述干垃圾收料仓连接，所述干垃圾收料仓、生石灰供给仓和碳化硅供给仓分别通过垃圾衍生燃料混合仓连接，所述垃圾衍生燃料混合仓的出口通过输送装置依次与垃圾衍生燃料反应罐，压力机，垃圾衍生燃料收集仓连接。

优选的，所述温度调节系统为太阳能温度调节系统，以进一步实现节能的目的。

优选的，所述干化装置为太阳能干化场。

优选的，所述混合罐内设置有搅拌装置，以保证各类垃圾的混合均匀。

优选的，所述过滤装置为滤膜过滤装置，所述过滤装置的滤膜直径为0.001-0.003μm，以提高过滤精度。

优选的，所述脱水设备为污泥脱水机房、螺旋挤压机或离心脱水机。

优选的，所述沼气提纯系统包括换热器，所述二氧化碳热泵的二氧化碳工质与一级加热器和二级加热器的冷却回水通过所述换热器换热。

优选的，所述一级过滤器为颗粒过滤器，所述二级过滤器为聚结式过滤器，所述三级过滤器为吸水过滤器，所述四级过滤器和五级过滤器均为油水分离过滤器。

优选的，所述沼气提纯系统包括CO₂储气罐，所述一级膜组和二级膜组均为CH₄/CO₂分离膜，所述一级膜组的CH₄渗透出口和CO₂渗透出口分别与二级加热器的入口和CO₂储气罐入口连通，所述二级膜组的CH₄渗透出口和CO₂渗透出口分别与天然气储罐的入口和CO₂储气罐入口连通。

优选的，所述一级压缩机和二级压缩机均为沼气压缩机。

优选的，所述CHG压缩机和储气装置之间的管道上设置有加臭机，以符合民用标准，更佳安全。

本实用新型的有机垃圾处理系统的工作过程如下：

A)、餐厨垃圾接收仓和园林垃圾接收仓分别将仓内垃圾通过输送装置输送至破碎装置破碎后由输送装置送入餐厨垃圾混合仓混合后进入垃圾挤压机挤压，挤压后的干垃圾由输送装置输送至干垃圾破碎装置破碎后进入垃圾衍生燃料制造系统制备垃圾衍生燃料，挤压后的垃圾浆液由输送装置输送至垃圾混合罐，粪便及污泥接收仓将仓内的粪便及污泥通过输送装置输送至垃圾混合罐，垃圾混合罐内的混合垃圾通过输送装置进入热水解系统进行热水解，高温热水解过程，提高粪便及污泥的流动性，同时实现卫生杀菌，改善了粪便及污泥的稳定性及脱水性，提高了后续工艺过程中的产气率以及容积利用率，热水解后的混合垃圾通过输送装置进入换热器中，与循环水进行间接换热，换热后的循环水进而回流至热水解系统，作为热源提供热量，换热冷却后的混合流体进入厌氧消化罐，进行厌氧消化反应，太阳能温度调节系统调节厌氧消化罐内的温度，保证厌氧消化罐内的温度满足厌氧消化的温度要求；混合垃圾经过厌氧消化后生成沼气和沼液，沼气通过输送装置进入沼气罐，沼液通过输送装置进入沼液罐；沼液罐内的沼液通过输送装置进入脱水设备进行脱水形成滤液和滤渣，滤渣通过输送装置进入太阳能干化场干化形成生物炭土；

B)、滤液通过输送装置进入调节池存储，调节池存储的滤液通过输送装置进入亚消化反应器进行脱氮后进入厌氧氨氧化反应器进行二次脱氮，脱氮后的滤液进入沉淀池进行污泥沉淀，形成污泥和清液，部分沉淀的污泥进入脱水装置进行脱水，部分沉淀污泥循环至亚消化反应器重复脱氮，脱水后的污泥经过太阳能干化场干化处理后形成生物碳土，清液通过滤膜过滤后进入蓄水池形成再生水。

C)、沼气罐内的沼气被罗茨风机抽出后，经过颗粒过滤器滤掉颗粒物后进入缓冲罐缓冲，沼气从缓冲罐出口通过加压泵加压后依次经过水洗塔，气水分离器，脱硫装置，阻火器，脱碳装置，脱卤化氢装置，脱氮氧装置实现碳化物、硫化物、卤化氢等杂质的去除；去除相关杂质的气体依次通过一级压缩机，冷冻式干燥机，二级过滤器，二级压缩机，二氧化碳热泵，三级过滤器，一级加热器，四级过滤器，一级膜组，二级加热器，五级过滤器，二级膜组实现脱水和脱二氧化碳后进入天然气储罐，天然气储罐出口的天然气通过CNG压缩机高压压缩并通过加臭机注入臭气后进入储气装置以供天然气营运车辆加气和/或为CNG槽车注气。

D)、破碎后的干垃圾通过输送装置进入干垃圾收料仓，干垃圾收料仓内的干垃圾，石灰石供给仓内的石灰石，碳化硅供给仓内的碳化硅分别通过输送装置进入垃圾衍生燃料混合仓内混合后进入垃圾衍生燃料反应罐内在高温下反应2小时左右后通过输送装置进入压力机内压制成成型并由输装置送至垃圾衍生燃料收集仓内收集。

在此过程中，一级膜组和二级膜组析出的二氧化碳进入二氧化碳储气罐中存储。

其中，二氧化碳热泵的工作流程如下：经二氧化碳压缩机压缩后的高温高压二氧化碳进入冷凝器换热后形成低温高压二氧化碳；所述低温高压二氧化碳经过所述膨胀阀形成低温低压二氧化碳，所述低温低压二氧化碳进入回热器换热，形成高温低压二氧化碳，所述高温低压二氧化碳进入二氧化碳压缩机，形成高温高压二氧化碳，二级压缩机出口的气体经过二氧化碳热泵的回热器与低温二氧化碳换热实现降温，以便液态水的析出，所述冷凝器与所述换热器连通，实现低温高温二氧化碳与一级加热器和二级加热器的冷却回水换热。

本实用新型说明书中未详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种城市有机垃圾处理系统，其特征在于，包括：餐厨垃圾接收仓，园林垃圾接收仓，粪便及污泥接收仓，餐厨垃圾破碎装置，园林垃圾破碎装置，餐厨园林垃圾混合仓，垃圾挤压机，垃圾混合罐，干垃圾破碎装置，垃圾衍生燃料制造系统，热水解系统，浓缩池，温度调节系统，厌氧消化罐，沼气罐，沼液罐，脱水装置，干化装置，消化液处理系统，蓄水池，沼气提纯系统，加气机，加气柱，CO₂储气罐；

所述餐厨垃圾接收仓通过输送装置与所述餐厨垃圾破碎装置连接，所述园林垃圾接收仓通过输送装置与所述园林垃圾破碎装置连接，所述餐厨垃圾破碎装置和园林垃圾破碎装置分别通过输送装置与餐厨园林垃圾混合仓连接，所述餐厨园林垃圾混合仓的出口与所述垃圾挤压机连接；

所述垃圾挤压机的干垃圾出口和垃圾浆液出口分别通过输送装置与干垃圾破碎装置和垃圾混合罐连接，所述粪便及污泥接收仓通过输送装置与所述垃圾混合罐连接；

所述干垃圾破碎装置出口与所述垃圾衍生燃料制造系统连接，所述垃圾混合罐出口依次与热水解系统、浓缩池、厌氧消化罐连通，所述厌氧消化罐与用于调节厌氧消化罐温度的温度调节系统连接；所述厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与沼液罐和沼气罐连接；所述沼液罐的出口通过输送装置与所述脱水设备连接，所述脱水设备设有固体出口和液体出口，所述固体出口通过输送装置与干化装置连接，所述液体出口通过输送装置与消化液处理系统连接，所述消化液处理系统的出口通过输送装置分别与所述干化装置和蓄水池连接；所述沼气罐出口通过输送装置与沼气提纯系统连接，所述沼气提纯系统出口通过输送装置分别与加气机和/或加气柱，CO₂储气罐连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述消化液处理系统包括：调节池、亚消化反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池、过滤装置、脱水装置；所述脱水设备通过输送装置与所述调节池连接，所述调节池、亚消化反应器、厌氧氨氧化反应器、沉淀池通过输送装置依次连接，所述沉淀池设置有液体出口、污泥出口和污泥循环出口，所述液体出口通过输送装置依次与过滤装置和蓄水池连接，所述污泥出口通过输送装置与脱水装置连接，所述污泥循环出口与所述亚消化反应器连接，所述脱水装置设置有脱水装置液体出口和脱水装置固体出口，所述脱水装置的脱水装置液体出口与所述过滤装置连接，所述脱水装置的脱水装置固体出口与所述干化装置连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述沼气提纯系统包括：依次连接的罗茨风机，一级过滤器，缓冲罐，加压泵，水洗塔，气水分离器，脱硫装置，阻火器，脱碳装置，脱卤化氢装置，脱氮氧装置，一级压缩机，冷冻式干燥机，二级过滤器，二级压缩机，二氧化碳热泵，三级过滤器，一级加热器，四级过滤器，一级膜组，二级加热器，五级过滤器，二级膜组，天然气储罐，CNG压缩机，储气装置；所述罗茨风机的入口通过输送装置与所述沼气罐的出口连接；所述储气装置通过输送装置与加气机和/或加气柱连接；所述二氧化碳热泵包括循环依次连接的二氧化碳压缩机，冷凝器，膨胀阀和回热器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述垃圾衍生燃料制造系统包括干垃圾收料仓，垃圾衍生燃料混合仓，垃圾衍生燃料反应罐，压力机，垃圾衍生燃料收集仓，生石灰供给仓，碳化硅供给仓，所述干垃圾破碎装置的出口通过输送装置与所述干垃圾收料仓连接，所述干垃圾收料仓、生石灰供给仓和碳化硅供给仓分别通过垃圾衍生燃料混合仓连接，所述垃圾衍生燃料混合仓的出口通过输送装置依次与垃圾衍生燃料反应罐，压力机，垃圾衍生燃料收集仓连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述混合罐与浓缩池之间设置有换热器，所述换热器内设置有加热器。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述过滤装置为滤膜过滤装置。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述脱水设备为污泥脱水机房、螺旋挤压机或离心脱水机。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：包括二氧化碳换热器，所述二氧化碳热泵的二氧化碳工质与一级加热器和二级加热器的冷却回水通过所述二氧化碳换热器换热。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述一级过滤器为颗粒过滤器，所述二级过滤器为聚结式过滤器，所述三级过滤器为吸水过滤器，所述四级过滤器和五级过滤器均为油水分离过滤器。

10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：包括CO₂储气罐，所述一级膜组和二级膜组均为CH₄/CO₂分离膜，所述一级膜组的CH₄渗透出口和CO₂渗透出口分别与二级加热器的入口和CO₂储气罐入口连通，所述二级膜组的CH₄渗透出口和CO₂渗透出口分别与天然气储罐的入口和CO₂储气罐入口连通。