專利名稱：有機(jī)廢棄物資源化綜合處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)廢棄物(有機(jī)生活垃圾、餐廚垃圾、食品工業(yè)下腳料、有機(jī)性污泥和畜禽糞便等)無(wú)害化、減量化、資源化綜合處理工藝。
用厭氧發(fā)酵法處理有機(jī)廢棄物是回收有機(jī)廢棄物能源的一種有效途徑，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理的研究很多，主要采用的方法有濕式厭氧發(fā)酵、干式厭氧發(fā)酵，按照發(fā)酵的工藝過程分有兩步發(fā)酵、單級(jí)發(fā)酵。這些方法一般是對(duì)上述有機(jī)廢棄物單獨(dú)進(jìn)行處理，由于影響有機(jī)物發(fā)酵的最主要的因素是C/N(碳氮比)，各類有機(jī)廢棄物的C/N比值差異較大，有些偏高，有些偏低，致使這類有機(jī)廢棄物單獨(dú)處理時(shí)，降解程度不一，從而使得產(chǎn)沼率有較大差異；同時(shí)為了達(dá)到發(fā)酵所需要的濃度，并使得沼氣產(chǎn)率穩(wěn)定和最大化，有些有機(jī)廢棄物需要加一定量的水，如餐廚垃圾，有機(jī)生活垃圾等干固體有機(jī)物，而另一些有機(jī)廢棄物則先需要脫水處理才能達(dá)到所需要的濃度，如畜禽糞便等液態(tài)有機(jī)廢棄物等，有些則需要調(diào)整其C/N比值。影響發(fā)酵效果另一個(gè)重要因素是物料的粒徑、雜質(zhì)含量、懸浮液的混合程度、溫度等，在這些方法中，大部分發(fā)酵物料沒有經(jīng)過有效的前處理，粒徑、雜質(zhì)含量，攪拌混合程度未能達(dá)到最佳反應(yīng)狀態(tài)，致使有機(jī)物料的產(chǎn)沼率普遍較低。發(fā)酵生成的沼渣雜質(zhì)比較多，制成的肥料質(zhì)量很難讓客戶接受，易造成二次污染。發(fā)酵裝置自動(dòng)化程度低，難以形成連續(xù)生產(chǎn)能力，所以處理規(guī)模普遍較小。
本發(fā)明提出的有機(jī)廢棄物綜合處理工藝，首先對(duì)有機(jī)廢棄物進(jìn)行備料，使有機(jī)廢棄物粉碎、攪拌均勻，同時(shí)除去有機(jī)廢棄物中的雜質(zhì)，并達(dá)到合適的反應(yīng)溫度、粒度與濃度；然后，采用濕式厭氧發(fā)酵方法，對(duì)經(jīng)備料的物料進(jìn)行厭氧發(fā)酵；對(duì)產(chǎn)出的沼氣用于發(fā)電或提供熱源，對(duì)產(chǎn)生的腐殖土經(jīng)配方制成有機(jī)復(fù)混肥或有機(jī)生物活性肥，從而形成一個(gè)生物質(zhì)多層次利用的良性循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。
本發(fā)明工藝可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物由小規(guī)模作坊處理向工廠化、規(guī)模化集中處理轉(zhuǎn)變，使有機(jī)廢棄物的資源利用率高，投資成本低，同時(shí)無(wú)二次污染。
本發(fā)明提出的有機(jī)廢棄物綜合處理方法，涉及的裝置包括各類有機(jī)廢棄物接受倉(cāng)、有機(jī)廢棄物的前處理裝置、發(fā)酵反應(yīng)裝置、沼氣利用系統(tǒng)、脫水設(shè)備以及發(fā)酵生成物利用系統(tǒng)。本發(fā)明的工藝流程圖參見附

圖1。
本發(fā)明的工藝過程具體如下(1)分類接收，有機(jī)廢棄物(包括有機(jī)生活垃圾、餐廚垃圾、食品加工業(yè)下腳料、有機(jī)性污泥和和畜禽糞便等)按原料特性分別放置在不同的接受艙內(nèi)，餐廚垃圾與食品加工業(yè)下腳料等特性相似的固體廢棄物放在一個(gè)接受艙，畜禽糞便與有機(jī)性污泥等特性相似的液態(tài)有機(jī)物放在一個(gè)接受艙中；(2)混配，根據(jù)物料反應(yīng)的最佳C/N(碳氮比)，將各類有機(jī)廢棄物按照一定的配比輸送到備料罐中；(3)備料，備料罐將有機(jī)廢棄物充分混合、粉碎、除去雜質(zhì)，并通過工藝熱水調(diào)節(jié)到中溫發(fā)酵所要求的溫度(36～37℃)；(4)厭氧發(fā)酵，備料完畢之后，由泵將懸浮備料泵入生物反應(yīng)器，進(jìn)行中溫濕式厭氧發(fā)酵，使之生產(chǎn)出具有良好穩(wěn)定性的腐殖土及沼氣；(5)制肥，將腐殖土作為肥料的基料，針對(duì)不同的土壤條件和農(nóng)作物的需求進(jìn)行配料、混合、造粒、去濕后生產(chǎn)出合格的系列有機(jī)復(fù)混肥，或者配以一定的菌劑及添加物制成有機(jī)生物活性肥；(6)沼氣利用，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，通過沼氣發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，并通過熱能回收系統(tǒng)對(duì)余熱進(jìn)行回收利用，以滿足整個(gè)工藝的能源需求。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)改變目前有機(jī)生活垃圾、餐廚垃圾、食品加工業(yè)下腳料、有機(jī)性污泥和畜禽糞便等有機(jī)廢棄物難以有效處理的現(xiàn)狀，對(duì)其進(jìn)行最大限度的無(wú)害化、減量化、資源化的綜合處理；(2)對(duì)有機(jī)物廢棄物采用濕式厭氧發(fā)酵處理，生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥或有機(jī)生物活性肥，并利用發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣供整個(gè)工藝系統(tǒng)的能耗；(3)利用備料罐將物料進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混合，同時(shí)除去有機(jī)廢棄物中的雜質(zhì)，調(diào)節(jié)物料溫度、粒度和混合濃度，使物料在生物反應(yīng)器中的產(chǎn)沼率得到提高；(4)利用恒溫的生物反應(yīng)器進(jìn)行中溫濕式厭氧發(fā)酵，由氣體壓縮機(jī)將部分發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣再壓入生物反應(yīng)器內(nèi)以形成氣泡運(yùn)動(dòng)，達(dá)到氣體攪拌的目的；
(5)生物反應(yīng)器的最底部是殘?jiān)练e處，達(dá)到一定量時(shí)會(huì)自動(dòng)抽出，最上層設(shè)有漂浮物去除裝置，進(jìn)一步將前處理中未清理出去的較重和較輕的雜質(zhì)去除；(6)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣經(jīng)過加工生產(chǎn)有機(jī)復(fù)混肥或有機(jī)生物活性肥，提高了產(chǎn)品的附加值；(7)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣通過沼氣發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，以提供整個(gè)工藝的能源耗用，形成一個(gè)自給自足的循環(huán)；(8)污水循環(huán)使用和處理后達(dá)標(biāo)排放，噪聲控制、廢氣處理達(dá)標(biāo)，無(wú)二次污染。
輕質(zhì)雜質(zhì)(例如木頭、塑料膜、軟木等)浮在表面，被刮渣器去除，經(jīng)過脫水后，送入廢料箱中。重質(zhì)雜質(zhì)(例如石頭、玻璃、金屬顆粒等)由于離心力作用，從備料罐底部靠邊的出料口排出，懸浮備料通過備料罐底部的過濾板送入生物反應(yīng)器。過濾板的孔徑為10mm。
備料在封閉容器中進(jìn)行，該工藝單元為批次處理單元。備料完畢之后，由泵將懸浮物料泵入生物反應(yīng)器。所有這些過程全部由自動(dòng)操作系統(tǒng)控制完成。
有機(jī)物厭氧發(fā)酵即生物反應(yīng)過程是在生物反應(yīng)器中進(jìn)行的，生物反應(yīng)器中的物料攪拌通過氣體氣泡的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，氣泡運(yùn)動(dòng)是由氣體壓縮機(jī)將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣再壓入生物反應(yīng)器內(nèi)而形成的。
進(jìn)料口位于壓入氣體的出口的上方，設(shè)在反應(yīng)器的中下部，物料一進(jìn)入就被氣泡攪拌，迅速與其它物料混合。生物反應(yīng)器的最底部是殘?jiān)练e處，達(dá)到一定量時(shí)會(huì)自動(dòng)抽出，最上層設(shè)有漂浮物去除裝置，進(jìn)一步將備料過程中未清理出去的較重和較輕的雜質(zhì)去除。發(fā)酵好的物料出口設(shè)在靠近生物反應(yīng)器的下部，但處于殘?jiān)练e處的上部，腐熟好的物料通過此出口排出。沼氣出口在生物反應(yīng)器的上部，一部分沼氣循環(huán)用于生物反應(yīng)器內(nèi)物料的攪拌，絕大部分沼氣收集發(fā)電。新配好的物料不斷送入生物反應(yīng)器，發(fā)酵腐熟的有機(jī)物則不斷排出，可以保證工作的連續(xù)性。
生物反應(yīng)器未設(shè)置加熱系統(tǒng)，恒溫由三個(gè)條件來(lái)保證一是通過生物反應(yīng)器的保溫層保溫，二是不斷增加用熱水混合的新物料來(lái)調(diào)節(jié)生物反應(yīng)器內(nèi)物料的溫度，三是生化過程中微生物活動(dòng)所產(chǎn)生的熱。同時(shí)通過自動(dòng)和人工相結(jié)合的方式進(jìn)行控制各種工藝參數(shù)。
生物反應(yīng)器采用并聯(lián)操作，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到6.4kgVS/反應(yīng)器-m/天的設(shè)計(jì)容積時(shí)，物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間15～20天，整個(gè)工藝過程不受氣候環(huán)境的影響，具有極高的運(yùn)行穩(wěn)定性。
腐熟的有機(jī)物(含水量≥85％)從生物反應(yīng)器輸出，經(jīng)脫水形成固態(tài)腐殖土，用作生產(chǎn)有機(jī)肥的基料。消化泥漿的固體含量為9％左右。泥漿在脫水機(jī)中脫水。
脫水過程產(chǎn)生的廢水部分返回工藝流程，其余廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。消毒的熱量來(lái)自沼氣發(fā)電的尾氣余熱。
將腐殖土作為配方肥的主要原料，根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)狀況和農(nóng)作物的需求，添加適量的氮、磷、鉀和微量元素，制成有機(jī)復(fù)混肥；或者加入特定的生物菌劑及添加物，制成有機(jī)生物活性肥。
腐殖土首先用烘干機(jī)烘干，烘干后的腐殖土經(jīng)強(qiáng)制冷卻后用高壓懸輥磨磨成細(xì)粉，細(xì)粉輸送采用氣流輸送，避免粉塵飛揚(yáng)。根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)、農(nóng)作物種類等情況不同，對(duì)肥料進(jìn)行配方，配方采用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)給料系統(tǒng)給料，經(jīng)鏈破機(jī)破碎后進(jìn)行均勻攪拌，然后輸送到造粒系統(tǒng)進(jìn)行造粒，制成有機(jī)復(fù)混肥，成品用自動(dòng)包裝機(jī)袋裝，自動(dòng)碼垛機(jī)碼垛，用裝載機(jī)運(yùn)至成品庫(kù)房?jī)?chǔ)存。
有機(jī)生物活性肥制作工藝，先將各個(gè)菌種獨(dú)立培養(yǎng)，然后混合制成復(fù)合微生物菌劑，復(fù)合菌劑混入腐殖土中，經(jīng)混料、造粒、袋裝后成為有機(jī)生物活性肥，進(jìn)行銷售。
厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，由于大部分水蒸汽通過冷凝分離，所以沼氣適用于在氣體電機(jī)或燃燒器內(nèi)燃燒。為平衡沼氣生產(chǎn)中的波動(dòng)，將產(chǎn)生的沼氣儲(chǔ)存在氣體儲(chǔ)罐中，通過沼氣發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，并通過熱能回收系統(tǒng)對(duì)余熱進(jìn)行回收利用，以滿足整個(gè)工藝的能源需求。
為確保連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，物料在送入生物反應(yīng)器之前已被加熱到工藝溫度。加熱是在備料罐中進(jìn)行，將進(jìn)料與熱水簡(jiǎn)單混合，熱水來(lái)自稀漿脫水系統(tǒng)和補(bǔ)充新鮮水。
脫水機(jī)所產(chǎn)生的部分廢水(約51％)污水處理系統(tǒng)處理后回流至工藝水系統(tǒng)。
工藝水溫必須為50～70℃，依季節(jié)而定。廢水溫度為30℃左右，發(fā)電機(jī)的余熱可以被用作加熱媒體。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)廢棄物資源化綜合處理工藝，其特征在于首先對(duì)有機(jī)廢棄物進(jìn)行備料，使有機(jī)廢棄物粉碎、攪拌均勻，同時(shí)除去有機(jī)廢棄物中的雜質(zhì)，并達(dá)到合適的中溫濕式厭氧反應(yīng)溫度、粒度與濃度；然后，采用厭氧發(fā)酵方法，對(duì)經(jīng)備料的物料進(jìn)行中溫濕式厭氧發(fā)酵；對(duì)產(chǎn)出的沼氣用于發(fā)電或提供熱源，對(duì)產(chǎn)生的腐殖土經(jīng)配方制成有機(jī)復(fù)混肥料或有機(jī)生物活性肥，從而形成一個(gè)生物質(zhì)多層次利用的良性循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合處理工藝，其特征在于具體步驟如下(1)分類接收，有機(jī)廢棄物按原料特性分別放置在不同的接受艙內(nèi)，餐廚垃圾與食品加工業(yè)下腳料等特性相似的固體廢棄物放在一個(gè)接受艙，畜禽糞便與有機(jī)性污泥等特性相似的液態(tài)有機(jī)物放在一個(gè)接受艙中；(2)混配，根據(jù)物料反應(yīng)的最佳碳氮比，將各類有機(jī)廢棄物按照一定的配比輸送到備料罐中；(3)備料，備料罐將有機(jī)廢棄物充分混合、粉碎、除去雜質(zhì)，并通過工藝熱水調(diào)節(jié)到中溫發(fā)酵所要求的溫度(36～37℃)；(4)厭氧發(fā)酵，備料完畢之后，由泵將懸浮物料泵入生物反應(yīng)器，進(jìn)行中溫濕式厭氧發(fā)酵，使之生產(chǎn)出具有良好穩(wěn)定性的腐殖土及沼氣；(5)制肥，將腐殖土作為肥料的基料，針對(duì)不同的土壤條件和農(nóng)作物的要求進(jìn)行配料、混合、造粒、去濕后生產(chǎn)出合格的系列有機(jī)復(fù)混肥，或者配以一定的菌基及添加物制成有機(jī)生物活性肥；(6)沼氣利用，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，通過沼氣發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，并通過熱能回收系統(tǒng)對(duì)余熱進(jìn)行回收利用，以滿足整個(gè)工藝的能源需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綜合處理工藝，其特征在于有機(jī)廢棄物在備料罐中的混和、粉碎由固定在罐頂?shù)囊粋€(gè)攪拌器完成，攪拌器的放置速度由交流變頻器控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綜合處理工藝，其特征在于通過氣體氣泡的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)器中物料的攪拌，而氣泡運(yùn)動(dòng)是由氣體壓縮機(jī)將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣再壓入生物反應(yīng)器內(nèi)而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綜合處理工藝，其特征在于生物反應(yīng)器的恒溫條件由下述因素確保一是通過反應(yīng)器的保溫層保溫，二是不斷增加用熱水混合的新物料來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)物料的溫度，三是生化過程中微生物活動(dòng)所產(chǎn)生的熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的綜合處理工藝，其特征在于對(duì)產(chǎn)生的腐殖土，根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)狀況和農(nóng)作物的需求，添加適量的氮、磷、鉀和微量元素，制成有機(jī)復(fù)混肥；或者加入特定生物菌劑及營(yíng)養(yǎng)成分，制成有機(jī)生物活性肥。
全文摘要
本發(fā)明為一種有機(jī)廢棄物資源化綜合處理工藝。有機(jī)廢棄物由螺旋輸送機(jī)輸送至備料罐中，備料罐將有機(jī)廢棄物與工藝熱水充分混合、粉碎、除去雜質(zhì)，以產(chǎn)生固體物質(zhì)含量15～16％、溫度36～37℃的懸浮物料。備料完畢之后，由泵將懸浮物料生物反應(yīng)器，進(jìn)行中溫濕式厭氧發(fā)酵，經(jīng)過15～20天的中溫厭氧發(fā)酵，物料成為具有良好穩(wěn)定性的腐殖土及沼氣；將腐殖土作為肥料的基料，制成有機(jī)復(fù)混肥或者有機(jī)生物活性肥；沼氣通過沼氣發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，以提供整個(gè)工藝的能源耗用。本發(fā)明不僅具有良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，而且還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1478611SQ0312969
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者劉會(huì)友, 於慧娜, 梁怡侃, 韓立宏, 王峻輝, 于猛, 余曉來(lái) 申請(qǐng)人:上海神工環(huán)保股份有限公司