CN209193764U - 一种有机垃圾处理系统 - Google Patents

Abstract

一种有机垃圾处理系统，粪便及污泥接收料仓和垃圾浆液接收料仓依次与混合仓和混合罐连通，餐厨垃圾接收料仓依次与餐厨垃圾破碎装置、缓冲池和混合罐连通；混合罐依次与热水解反应罐，沼气生物水解罐和一级厌氧消化罐连通，一级厌氧消化罐分别与固液分离池和沼气罐连通；固液分离池分别与沼渣罐和一级沼液罐连通，沼渣罐与干化装置连通，一级沼液罐与二级厌氧消化罐连通，二级厌氧消化罐分别与二级沼液罐和沼气罐连通，二级沼液罐与脱水设备连通，脱水设备的固体出口与干化装置连通，液体出口与消化液处理系统连通，消化液处理系统与干化装置和蓄水池连通；沼气罐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储气罐连通。

Description

一种有机垃圾处理系统

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。近年来，利用厌氧消化技术处理有机垃圾，但工艺系统流程设置不合理，导致系统复杂，成本高，不利于大规模推广。

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，提出一种有机垃圾处理系统。

本实用新型的技术解决方案是：一种有机垃圾处理系统，包括：粪便及污泥接收料仓，垃圾浆液接收料仓，餐厨垃圾接收料仓，混合仓，餐厨垃圾破碎装置，混合罐，缓冲池，热水解反应罐，沼气生物水解罐，一级厌氧消化罐，固液分离池，沼气罐，沼渣罐，一级沼液罐，二级沼液罐，二级厌氧消化罐，脱水设备，干化装置，消化液处理系统，蓄水池，沼气提纯系统，加气机，加气柱和CO2储气罐；粪便及污泥接收料仓和垃圾浆液接收料仓通过输送装置依次与混合仓和混合罐连通，餐厨垃圾接收料仓的出口通过输送装置依次与餐厨垃圾破碎装置、缓冲池和混合罐连通；混合罐的出口通过输送装置依次与热水解反应罐，沼气生物水解罐和一级厌氧消化罐连通，一级厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与固液分离池和沼气罐连通；固液分离池的出口分别通过输送装置与沼渣罐和一级沼液罐连通，沼渣罐的出口通过输送装置与干化装置连通，一级沼液罐的出口通过输送装置与二级厌氧消化罐连通，二级厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与二级沼液罐和沼气罐连通，二级沼液罐的出口通过输送装置与脱水设备连通，脱水设备设有固体出口和液体出口，固体出口通过输送装置与干化装置连通，液体出口通过输送装置与消化液处理系统连通，消化液处理系统的出口通过输送装置与干化装置和蓄水池连通；沼气罐出口通过输送装置与沼气提纯系统连接，沼气提纯系统通过输送装置分别与加气机和/或加气柱，CO2储气罐连通。

进一步的，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；脱水设备通过输送装置与调节池连接，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，沉淀池设置有液体出口、污泥出口和污泥循环出口，液体出口通过输送装置依次与过滤装置和蓄水池连接，污泥出口通过输送装置与脱水装置连接，污泥循环出口与亚消化反应器连接，脱水装置设置有脱水装置液体出口和脱水装置固体出口，脱水装置的脱水装置液体出口与过滤装置连接，脱水装置的脱水装置固体出口与干化装置连接。

进一步的，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；罗茨风机的入口通过输送装置与沼气罐的出口连接；储气装置通过输送装置与加气机和/或加气柱连接；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，干化装置为太阳能干化场。

进一步的，一级厌氧消化罐和二级厌氧消化罐的结构相同。

进一步的，一级厌氧消化罐包括壳体，驱动装置，升降搅拌杆，搅拌件，物料入口，沼气排出口，沼液排出口，支架；壳体底部固定在支架上，驱动装置固定在壳体顶部，升降搅拌杆为液压缸，其包括缸体和活塞杆，缸体一端与驱动装置连接，另一端穿过与壳体位于壳体内，搅拌件与活塞杆固定连接。

进一步的，升降搅拌杆的缸体通过可拆卸管路与设置在壳体外部的油泵连通。

进一步的，物料入口和沼液排出口均设置在壳体侧壁的下部，沼气排出口设置在壳体侧壁的上部。

进一步的，所述系统包括泄渣口，卸渣口设置在壳体底部。

进一步的，搅拌件包括2组搅拌片，每组搅拌片在同一水平面，相对于升降搅拌杆的轴线对称设置，2组搅拌片沿升降搅拌杆的轴线依次设置。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

1、本实用新型的有机垃圾处理系统对市政污泥及餐厨垃圾等进行资源化处理，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采用了两次不同的水解，水解彻底，能产生更多的可溶性降解物，大幅提高沼气产量。例如：热水解可快速使秸秆中木质素和半纤维素降解，可使坚实被木质素包围的纤维素软化降解。之后再进入生物水解罐进行生物酶解后，其液相送沼气发酵装置的酸化罐再进行甲烷菌发酵。

3、本实用新型的有机垃圾处理系统利用一级厌氧消化罐，使废物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时产生甲烷等物质，再将沼液经过二次厌氧消化，使资源得到充分利用。

4、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；

5、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为本实用新型的有机垃圾处理系统的示意图。

图2为本实用新型的有机垃圾处理系统中，消化液处理系统的示意图。

图3为本实用新型的有机垃圾处理系统中，沼气提纯系统的示意图。

图4为本实用新型的有机垃圾处理系统中，沼气提纯系统中二氧化碳热泵的示意图。

图5为本实用新型的有机垃圾处理系统中，厌氧消化罐的结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-5所示，一种有机垃圾处理系统，包括：粪便及污泥接收料仓，垃圾浆液接收料仓，餐厨垃圾接收料仓，混合仓，餐厨垃圾破碎装置，混合罐，缓冲池，热水解反应罐，沼气生物水解罐，一级厌氧消化罐，固液分离池，沼气罐，沼渣罐，一级沼液罐，二级沼液罐，二级厌氧消化罐，脱水设备，干化装置，消化液处理系统，蓄水池，沼气提纯系统，加气机，加气柱和CO₂储气罐。

所述粪便及污泥接收料仓和垃圾浆液接收料仓通过输送装置依次与所述混合仓和混合罐连通，所述餐厨垃圾接收料仓的出口通过输送装置依次与餐厨垃圾破碎装置、缓冲池和混合罐连通；所述混合罐的出口通过输送装置依次与热水解反应罐，沼气生物水解罐和一级厌氧消化罐连通，一级厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与固液分离池和沼气罐连通。

固液分离池的出口分别通过输送装置与沼渣罐和一级沼液罐连通，沼渣罐的出口通过输送装置与干化装置连通，一级沼液罐的出口通过输送装置与二级厌氧消化罐连通，二级厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与二级沼液罐和沼气罐连通，二级沼液罐的出口通过输送装置与脱水设备连通，脱水设备设有固体出口和液体出口，固体出口通过输送装置与干化装置连通，液体出口通过输送装置与消化液处理系统连通，消化液处理系统的出口通过输送装置与干化装置和蓄水池连通。

沼气罐出口通过输送装置与沼气提纯系统连接，沼气提纯系统通过输送装置分别与加气机和/或加气柱，CO₂储气罐连通。

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太阳能干化场连接。

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：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。

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。

优选的，一级厌氧消化罐和二级厌氧消化罐的结构相同。

优选的，一级厌氧消化罐和二级厌氧消化罐均包括壳体10，驱动装置20，升降搅拌杆30，搅拌件40，物料入口50，沼气排出口60，沼液排出口70，泄渣口80，支架90；所述壳体10底部固定在所述支架90上，所述驱动装置20固定在所述壳体10顶部，所述升降搅拌杆30为液压缸，其包括缸体31和活塞杆32，所述缸体31一端与所述驱动装置20连接，另一端穿过与所述壳体10位于所述壳体10内，所述升降搅拌杆30的缸体31通过可拆卸管路与设置在壳体10外部的油泵连通；所述搅拌件40与所述活塞杆32固定连接，所述物料入口50和沼液排出口70均设置在所述壳体10侧壁的下部，所述沼气排出口60设置在所述壳体10侧壁的上部，所述卸渣口80设置在所述壳体10底部。

优选的，所述驱动装置20为伺服电机。

优选的所述搅拌件40包括2组搅拌片，每组搅拌片在同一水平面，相对于所述升降搅拌杆30的轴线对称设置，2组搅拌片沿所述升降搅拌杆30的轴线依次设置，通过2组搅拌片提高了搅拌能力。

本实用新型的有机垃圾处理系统的工作过程如下：

A)、粪便及污泥接收料仓和垃圾浆液接收料仓分别将仓内的粪便及污泥和垃圾浆液通过输送装置输送至混合仓中混合，餐厨垃圾接收料仓通过输送装置将仓内的餐厨垃圾输送至餐厨垃圾破碎装置破碎后依次进入缓冲池缓冲和混合罐混合；混合罐内的混合物依次经过热水解反应罐进行热水解，沼气生物水解罐进行生物水解和一级厌氧消化罐进行一级厌氧消化，一级厌氧消化产生的沼气通过输送装置进入沼气罐，其余混合物进入固液分离池，固液分离池分离的沼渣通过输送装置进入沼渣罐，沼液通过输送装置进入一级沼液罐，沼渣罐内的沼渣通过输送装置进入干化装置干化，一级沼液罐内的沼液通过输送装置进入二级厌氧消化罐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二级沼液罐，二级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。

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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种有机垃圾处理系统，其特征在于，包括：粪便及污泥接收料仓，垃圾浆液接收料仓，餐厨垃圾接收料仓，混合仓，餐厨垃圾破碎装置，混合罐，缓冲池，热水解反应罐，沼气生物水解罐，一级厌氧消化罐，固液分离池，沼气罐，沼渣罐，一级沼液罐，二级沼液罐，二级厌氧消化罐，脱水设备，干化装置，消化液处理系统，蓄水池，沼气提纯系统，加气机，加气柱和CO₂储气罐；

粪便及污泥接收料仓和垃圾浆液接收料仓通过输送装置依次与混合仓和混合罐连通，餐厨垃圾接收料仓的出口通过输送装置依次与餐厨垃圾破碎装置、缓冲池和混合罐连通；混合罐的出口通过输送装置依次与热水解反应罐，沼气生物水解罐和一级厌氧消化罐连通，一级厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与固液分离池和沼气罐连通；

固液分离池的出口分别通过输送装置与沼渣罐和一级沼液罐连通，沼渣罐的出口通过输送装置与干化装置连通，一级沼液罐的出口通过输送装置与二级厌氧消化罐连通，二级厌氧消化罐的出口分别通过输送装置与二级沼液罐和沼气罐连通，二级沼液罐的出口通过输送装置与脱水设备连通，脱水设备设有固体出口和液体出口，固体出口通过输送装置与干化装置连通，液体出口通过输送装置与消化液处理系统连通，消化液处理系统的出口通过输送装置与干化装置和蓄水池连通；

沼气罐出口通过输送装置与沼气提纯系统连接，沼气提纯系统通过输送装置分别与加气机和/或加气柱，CO₂储气罐连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：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；脱水设备通过输送装置与调节池连接，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，沉淀池设置有液体出口、污泥出口和污泥循环出口，液体出口通过输送装置依次与过滤装置和蓄水池连接，污泥出口通过输送装置与脱水装置连接，污泥循环出口与亚消化反应器连接，脱水装置设置有脱水装置液体出口和脱水装置固体出口，脱水装置的脱水装置液体出口与过滤装置连接，脱水装置的脱水装置固体出口与干化装置连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：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；罗茨风机的入口通过输送装置与沼气罐的出口连接；储气装置通过输送装置与加气机和/或加气柱连接；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：干化装置为太阳能干化场。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：一级厌氧消化罐和二级厌氧消化罐的结构相同。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：一级厌氧消化罐包括壳体，驱动装置，升降搅拌杆，搅拌件，物料入口，沼气排出口，沼液排出口，支架；壳体底部固定在支架上，驱动装置固定在壳体顶部，升降搅拌杆为液压缸，其包括缸体和活塞杆，缸体一端与驱动装置连接，另一端穿过与壳体位于壳体内，搅拌件与活塞杆固定连接。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：升降搅拌杆的缸体通过可拆卸管路与设置在壳体外部的油泵连通。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：物料入口和沼液排出口均设置在壳体侧壁的下部，沼气排出口设置在壳体侧壁的上部。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：包括泄渣口，卸渣口设置在壳体底部。

10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：搅拌件包括2组搅拌片，每组搅拌片在同一水平面，相对于升降搅拌杆的轴线对称设置，2组搅拌片沿升降搅拌杆的轴线依次设置。