一种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解系统及工艺

技术领域

本发明涉及有机垃圾处理的领域，具体涉及一种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解系统及工艺。

背景技术

目前，厨余垃圾处理工艺及实际应用中，有机质处理和污水处理分别独立进行，选用不同的位置布置，不同的工艺处置。这种传统的处理方式，工程投资大。目前，20吨/天厨余垃圾好氧发酵处理项目，工程总投资～1100万元，垃圾处理成本～400元/吨，100吨/天厨余垃圾厌氧发酵处理项目，工程总投资～7500万元，垃圾处理成本～350元/吨。

厨余垃圾处理工艺及实际应用中，有机质或污水厌氧发酵所产生的沼气，利用率低或不被利用，工程存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解系统及工艺，具有投资成本低、降解效果好的优势。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解系统，包括预处理装置、隔油装置、生化池、压滤装置、制肥装置、废气处理装置和若干管道，所述预处理装置上开设进料口、出料口、排水口和排气口，待处理垃圾通过进料口通入预处理装置内，经预处理后形成的浆料通过出料口排入有机质发酵池内；经预处理沥出的含油污水通过排水口排入隔油装置，隔油装置通过管道将隔油处理后的污水排入有机质发酵池；经有机质发酵池处理后产生的有机肥原料通过管道通入压滤装置中进行压滤处理，压滤后产生的有机泥通过管道排入制肥装置以制造有机肥，压滤后产生的压滤水通过管道排入有机质发酵池和污水处理池内；有机质发酵池和污水处理池组成所述生化池；预处理装置的排气口、隔油装置的排气口、有机质发酵池的顶部排气口通过管道连接废气处理装置，用于处理垃圾降解过程中产生的废气。

作为进一步的技术方案，所述有机质发酵池设置于生化池上层，其包括浆料调制装置、浆料发酵装置和浆料消毒装置，在有机质发酵池顶部设有可掀式PTFE功能膜；所述污水处理池设于生化池下层。

作为进一步的技术方案，所述浆料调制装置内安装热源设备用于控制浆料温度，浆料调制装置内还安装有曝气搅拌器。

作为进一步的技术方案，所述浆料发酵装置内安装有若干块发酵平板，各发酵平板与铅垂面成一定倾角安装；在发酵平板上平行安装有若干条导流板，用于引导浆料推进；在发酵平板上与导流板垂直方向均布若干组曝气头，且曝气头与导流板间隔分布，每一曝气头的朝向与浆料在发酵平板表面的推进方向相同；浆料发酵装置内还安装有曝气搅拌器。

作为进一步的技术方案，所述浆料消毒装置内安装有臭氧曝气器和曝气搅拌器。

一种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1)预处理：将待处理垃圾通入预处理装置内进行预处理，预处理装置将预处理后产生的含油污水通入隔油装置，同时将预处理后产生的浆料通入浆料调制装置；

2)隔油：隔油装置对含油污水进行隔油处理，并对得到的废油进行收集回收，收集率≥90％，再将隔油后的污水排入浆料调制装置；

3)浆料调理：浆料调制装置对通入的浆料进行分选加工，并将调制好的浆料输送至浆料发酵装置内；

4)浆料发酵：浆料发酵装置对浆料中的有机质进行好氧发酵，并将发酵后的浆料输送到浆料消毒装置；

5)浆料消毒：浆料消毒装置对浆料进行消毒和除臭，并将浆料输送至压滤装置；

6)压滤：压滤装置对浆料进行压滤脱水，并将产生的有机泥通入制肥装置，同时将产生的压滤水通入生化池；

7)制肥：制肥装置对有机泥进行破碎、烘干、筛选，生产出粉状有机肥；对粉状有机肥进行造粒、烘干，生产出颗粒有机肥；

8)污水处理：步骤6)中产生的压滤水部分回流至浆料消毒装置进行循环，部分通入污水处理池内进行处理，污水处理池将处理达标后的污水向外界排放；

9)废气处理：将步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)中产生的废气通过管道通入废气处理装置，经废气处理装置处理达标后的废气向外界排放。

作为进一步的技术方案，所述步骤3)中，分选出的有机质收集率≥90％，浆料的粒径≤50mm，浆料中无机杂质的含量≤3％；向浆料调制装置内通入污水处理池处理后产生的剩余生化污泥，以控制浆料的含固率为2％～20％；向浆料调制装置内投加碱剂，以控制浆料的pH为5～8；使用浆料调制装置内的热源设备进行加热，以控制浆料温度为25～45℃；向浆料调制装置内投加微生物菌制剂；所述微生物菌制剂为蕈状芽胞杆菌、玉米乳杆菌、醋酸杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、诺卡氏放线菌、酿酒酵母中的一种或多种，以控制浆料中的有效活菌数为1*10

作为进一步的技术方案，所述步骤4)中，浆料总发酵时间为3～21天；浆料发酵温度为25～65℃；发酵后的浆料中淀粉、蛋白质、油脂含量分别≤0.01％；对部分发酵后的浆料进行内循环回流，回流比为0～500％。

作为进一步的技术方案，所述步骤5)中，启动臭氧曝气器并投加臭氧5～250mg/L，控制臭氧与浆料的接触反应时间1～6小时，使消毒后的浆料蛔虫卵死亡率为95～100％、粪大肠菌含量为0.1～0.01个/克、沙门氏菌不得检出、15米半径界内环境臭气浓度为≤20(无量纲)；浆料消毒装置的水力停留时间为2～12小时，使消毒后的浆料臭氧残留浓度≤5mg/L。

作为进一步的技术方案，所述步骤6)中，压滤装置压出的有机泥含水率为30～70％；所述步骤7)中，粉状有机肥的含水率为20～35％，颗粒有机肥的含水率为15～30％。

本发明的有益效果为：实现厨余垃圾有机质和污水在一个池内生物降解，有机质转化成有机肥，污水达标排放；可以提高工程经济性和安全性；也同样适用于畜禽粪污等有机垃圾处理。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为生化池的结构示意图。

图3为发酵平板的结构示意图。

附图标记说明：预处理装置1、隔油装置2、生化池3、有机质发酵池4、污水处理池5、浆料调制装置6、浆料发酵装置7、浆料消毒装置8、压滤装置9、制肥装置10、废气处理装置11、可掀式PTFE功能膜12、发酵平板13、倾角14、曝气搅拌器15、臭氧曝气器16、导流板17、曝气头18。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

实施例：如附图1～3所示，这种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解系统，包括预处理装置1、隔油装置2、生化池3、压滤装置9、制肥装置10、废气处理装置11和若干管道，所述预处理装置1上开设进料口、出料口、排水口和排气口，待处理垃圾通过进料口通入预处理装置1内，经预处理后形成的浆料通过出料口排入有机质发酵池4内；经预处理沥出的含油污水通过排水口排入隔油装置2，隔油装置2通过管道将隔油处理后的污水排入有机质发酵池4；经有机质发酵池4处理后产生的有机肥原料通过管道通入压滤装置9中进行压滤处理，压滤后产生的有机泥通过管道排入制肥装置10以制造有机肥，压滤后产生的压滤水通过管道排入有机质发酵池4和污水处理池5内；有机质发酵池4和污水处理池5组成所述生化池3；预处理装置1的排气口、隔油装置2的排气口、有机质发酵池4的顶部排气口通过管道连接废气处理装置11，用于处理垃圾降解过程中产生的废气。

如图2所示，为生化池3的剖面图，池体分二层，上层为有机质发酵池4，下层为污水处理池5；有机质发酵池4内设置浆料调制装置6、浆料发酵装置7和浆料消毒装置8，池体封闭，顶部安装可掀式PTFE功能膜12，池内废气排到废气处理装置11，在浆料发酵装置7内设置若干发酵平板13，采用单层或多层垂直叠加的形式，并以一定倾角14安装，所述倾角14为30～90°，浆料从顶部发酵平板13输入，在重力或曝气气流推动下，自动落到下一层发酵平板13，最后落到底部发酵平板13并出料，产出浆料部分进行内循环回流，部分输送到浆料消毒装置8，在有机质发酵池4底部安装曝气搅拌器15，以控制浆料供氧充足、不发生厌氧发酵。优选地，所述生化池3可以是钢筋混凝土池子或是钢、塑料等制作的槽、罐。

如图3所示，在发酵平板13上平行安装有若干条导流板17，用于引导浆料推进；在发酵平板13上与导流板17垂直方向均布若干组曝气头18，且曝气头18与导流板17呈间隔分布，同时，每一曝气头18的朝向与浆料在发酵平板13表面的推进方向相同。优选地，导流板17高度为50～200mm，相邻二条导流板间隔相等且间距为50～500mm，相邻二排曝气头18的排距为100～1000mm，相邻二个曝气头18间隔相等且间距为50～500mm，以控制浆料的层流厚度为10～50mm或团块大小为10～50mm。

优选地，所述浆料调制装置6内安装热源设备用于控制浆料温度，浆料调制装置6内还安装有曝气搅拌器15。所述浆料消毒装置8内安装有臭氧曝气器16和曝气搅拌器15。所述污水处理池5选用《高浓度废水COD和N同池同步降解工艺及装置》(ZL201210528798.8)，剩余生化污泥全部回流到浆料调制装置6；控制溶解氧0.1～4.0mg/L、MLSS2000～10000mg/L、生化停留时间在7～21天；处理后的污水达到《污水排入城镇下水道水质标准》GB/T31962-2015的B级。经废气处理装置11处理后的废气达到《恶臭污染物排放标准》GB14554-1993的二级。

一种厨余垃圾有机质和污水同池生物降解工艺，其特征在于：包括以下步骤：

1)预处理：将待处理垃圾通入预处理装置1内进行预处理，预处理装置1将预处理后产生的含油污水通入隔油装置2，同时将预处理后产生的浆料通入浆料调制装置6；

2)隔油：隔油装置2对含油污水进行隔油处理，并对得到的废油进行收集，收集率≥90％，再将隔油后的污水排入浆料调制装置6；

3)浆料调理：浆料调制装置6对通入的浆料进行分选加工，并将调制好的浆料输送至浆料发酵装置7内；

4)浆料发酵：浆料发酵装置7对浆料中的有机质进行好氧发酵，并将发酵后的浆料输送到浆料消毒装置8；

5)浆料消毒：浆料消毒装置8对浆料进行消毒和除臭，并将浆料输送至压滤装置9；

6)压滤：压滤装置9对浆料进行压滤脱水，并将产生的有机泥通入制肥装置10，同时将产生的压滤水通入生化池3；

7)制肥：制肥装置10对有机泥进行破碎、烘干、筛选，生产出粉状有机肥；对粉状有机肥进行造粒、烘干，生产出颗粒有机肥；

8)污水处理：步骤6)中产生的压滤水部分回流至浆料消毒装置8进行循环，以控制浆料消毒装置8内浆料含固率为0.2％～5％，部分通入污水处理池5内进行处理，污水处理池5将处理达标后的污水向外界排放；

9)废气处理：将步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)中产生的废气通过管道通入废气处理装置11，经废气处理装置11处理达标后的废气向外界排放。

优选地，所述步骤3)中，分选出的有机质收集率≥90％，浆料的粒径≤50mm，浆料中无机杂质的含量≤3％；向浆料调制装置6内通入污水处理池5处理后产生的剩余生化污泥，以控制浆料的含固率为2％～20％；向浆料调制装置6内投加碱剂，以控制浆料的pH为5～8；使用浆料调制装置6内的热源设备进行加热，以控制浆料温度为25～45℃；向浆料调制装置6内投加微生物菌制剂，以控制浆料供氧充足、不发生厌氧发酵；所述微生物菌制剂为蕈状芽胞杆菌、玉米乳杆菌、醋酸杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、诺卡氏放线菌、酿酒酵母中的一种或多种，当投入多种时每一菌种的数量占比为5～95％，以控制浆料中的有效活菌数为1*10

优选地，所述步骤4)中，浆料总发酵时间为3～21天；浆料发酵温度为25～65℃，以控制好氧发酵的快速、高效；保持浆料的好氧发酵，以控制淀粉、蛋白质、油脂这类有机质被氧化分解成CO

优选地，所述步骤5)中，启动臭氧曝气器16并投加臭氧5～250mg/L，控制臭氧与浆料的接触反应时间1～6小时，使消毒后的浆料蛔虫卵死亡率为95～100％、粪大肠菌含量为0.1～0.01个/克、沙门氏菌不得检出、15米半径界内环境臭气浓度为≤20(无量纲)；浆料消毒装置8的水力停留时间为2～12小时，使消毒后的浆料臭氧残留浓度≤5mg/L。

优选地，所述步骤6)中，压滤装置9压出的有机泥含水率为30～70％；所述步骤7)中，粉状有机肥的含水率为20～35％，颗粒有机肥的含水率为15～30％，有机肥质量符合《有机肥》NY525-2012标准，更方便施用。

将本发明应用在某厨余垃圾处理项目设计中，实际使用效果如下：

1、设计条件

1)厨余垃圾处理量20吨/天。

2)原始厨余垃圾的含水率≤85％(含油≤3％)、有机质≤10％、无机杂质≤5％、pH为4.5～5.5、C/N比为25～35。

2、设计目标

1)垃圾减量率达到80％。

2)产出物的质量达到《有机肥》NY525-2012标准。

3)污水排放达到《污水排入城镇下水道水质标准》GB/T31962-2015的B级。

4)废气排放达到《恶臭污染物排放标准》GB14554-1993的二级。

3、工程装置

1)预处理装置，主要配置：卸料槽1套～15m

2)生化池，1座，半地下式钢砼结构，容积～1050m

3)压滤装置，主要配置：隔膜板框压滤系统2套～150m

4)制肥装置，主要配置：破碎球磨机1台～0.5吨/小时，平网筛选机1台～0.5吨/小时，自动烘干造粒机1套～0.5吨/小时，自动打包机1套～0.5吨/小时。

5)废气处理装置，处理风量20000m

6)配套建筑～500m

4、实施效果

1)工程总投资～950万元。

2)处理总成本～290元/吨.厨余垃圾。

3)产出有机肥～1.8吨/天，质量符合《有机肥》NY525-2012标准。

4)厨余垃圾减量率～80％。

5)污水排放优于《污水排入城镇下水道水质标准》GB/T31962-2015的B级，主要指标，COD小于300mg/L，氨氮小于15mg/L，总氮小于45mg/L。

6)废气排放达到《恶臭污染物排放标准》GB14554-1993的二级，主要指标，厂界臭气浓度小于20(无量纲)，15m排气筒臭气浓度小于2000(无量纲)。

本发明的工作过程：厨余垃圾经预处理装置1处理，沥出的含油污水经隔油装置2除油后，提升到浆料调制装置6，制出的浆料输送到浆料调制装置6；浆料经调制后输送到浆料发酵装置7进行好氧发酵，大部分有机质被微生物氧化分解，剩余有机质及浆料输送到浆料消毒装置8，实现厨余垃圾的无害化处理；压滤装置9对浆料压滤脱水，压出有机泥输送到制肥装置10进一步制造有机肥，实现厨余垃圾的资源化处理，压出污水提升到污水处理池5处理达标后排放，实现厨余垃圾的减量化处理；全部工艺及其装置所产生的废气，经废气处理装置11处理达标后排放。

综上所述，本发明中的突出特点是：

工艺流程特点：厨余垃圾有机质和污水在同一个池内生物降解。

化学机理特点：厨余垃圾有机质和污水有机物，被微生物氧化分解为CO

工程性能特点：适用于厨余垃圾、畜禽粪污等有机垃圾处理，对于工程规模的扩大更具有性价比。

安全环保特点：不产沼气，不产污泥，污水、废气达标排放。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。