污泥与餐厨垃圾处理技术

中国污水处理工程网时间：2018-2-24 9:48:58

　　申请日2016.06.22

　　公开(公告)日2016.11.16

　　IPC分类号C02F11/04; C02F11/12; B09B3/00; B09B5/00; C05D9/00

　　摘要

　　本实用新型涉及一种污泥与餐厨垃圾的处理装置，该装置利用餐厨垃圾与污泥为主要原料，分离出餐厨垃圾中的废油脂作为生产燃料或生物塑料的原料;发酵产生的以甲烷为主的生物燃气作为燃料外供;热解产生的生物炭吸收沼液中的养份后，作为生物炭肥料。本实用新型所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置，适应我国目前日益紧迫的污泥和餐厨垃圾处理处置需求，有效解决了两者各自单独处理处置所存在的问题，而且实现副产物分类高值化利用，低碳、高效、清洁地利用各项副产物，达到物尽其用、节能环保、降低成本的目标，具有良好的经济效益与环境效益。

　　摘要附图

　　权利要求书

　　1.一种污泥与餐厨垃圾的处理装置，其特征在于：包括餐厨垃圾储仓(1)、输送装置1#(2)、破碎装置(3)、浆化装置(4)、分离装置1#(5)、输送装置3#(6)、输送装置2#(7)、输送装置4#(8)、混合装置1#(9)、输送装置5#(10)、发酵装置(11)、输送装置6#(12)、分离装置3#(13)、输送装置7#(14)、输送装置8#(15)、污泥仓(16)、输送装置9#(17)、水热装置(18)、分离装置2#(19)、输送装置11#(20)、混合装置2#(21)、输送装置12#(22)、干化装置(23)、炭化装置(24)、冷却装置(25)、输送装置13#(26)、负载装置(27)、输送装置10#(28)、燃烧装置(29);

　　其中，餐厨垃圾储仓(1)出口与输送装置1# (2)入口相连;输送装置1# (2)出口与破碎装置(3)入口相连;破碎装置(3)出口与浆化装置(4)入口相连、浆化装置(4)出口与分离装置1#(5)入口相连;

　　分离装置1#(5)设有油相出口、固相出口和水相出口，其中油相出口与输送装置3#(6)入口相连，固相出口与输送装置2#(7)入口相连，水相出口与输送装置4#(8)入口相连;

　　输送装置2#(7)出口与混合装置2#(21)入口相连;

　　输送装置4#(8)出口与混合装置1#(9)入口相连，混合装置1#(9)的出口与输送装置5#(10)的入口相连，输送装置5#(10)出口与发酵装置(11)入口相连;发酵装置(11)设有气相出口和液相出口，其中气相出口与输送装置6#(12)入口相连，液相出口与分离装置(13)入口相连;

　　分离装置(13)设有固相出口和液相出口，其中固相出口与输送装置7#(14)入口相连，液相出口与输送装置8#(15)入口相连;

　　输送装置7#(14)出口与混合装置2#(21)入口相连，输送装置8#(15)出口与负载装置(27)入口相连;

　　污泥仓(16)出口与输送装置9#(17)入口相连;输送装置9#(17)出口与水热装置(18)入口相连;水热装置(18)出口与分离装置2#(19)入口相连;

　　分离装置2#(19)设有液相出口和固相出口，其中液相出口与输送装置10#(28)入口相连，固相出口与输送装置11#(20)入口相连;输送装置10#(28)出口与混合装置1#(9)入口相连;输送装置11#(20)出口与混合装置2#(21)入口相连;混合装置2#(21)出口与输送装置12#(22)入口相连;输送装置12#(22)出口与干化装置(23)入口相连;干化装置(23)出口与炭化装置(24)入口相连;炭化装置(24)设有固相出口、热解气出口和烟气尾气出口，其中固相出口与冷却装置(25)入口相连;冷却装置(25)出口与输送装置13#(26)相连;输送装置13#(26)出口与负载装置(27)入口相连;

　　炭化装置(24)的热解气出口与燃烧装置(29)的燃料气入口相连，作为炭化装置的热源;炭化装置(24)的烟气尾气出口与干化装置(23)的入口相连，作为干化装置(23)的热源。

　　2.根据权利要求1所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置，其特征在于：

　　所述的餐厨垃圾储仓(1)与污泥仓(16)为普通混凝土仓或钢仓;

　　所述的输送装置1#(2)为普通餐厨垃圾输送泵或渣浆泵;

　　所述的破碎装置(3)为剪切式破碎机;

　　所述的浆化装置(4)为普通带电动搅拌的餐厨垃圾匀浆罐;

　　所述的分离装置1#(5)为油、水、固三相分离器;

　　所述的输送装置3#(6)为油泵;

　　所述的输送装置2#(7)、输送装置7#(14)、输送装置11#(20)、输送装置12#(22)、输送装置13#(26)为螺旋输送机、皮带输送机或刮板输送机;

　　所述的输送装置4#(8)、输送装置5#(10)、输送装置8#(15)、输送装置10#(28)为普通水泵;

　　所述的混合装置1#(9)为普通带电动搅拌的混合罐;

　　所述的发酵装置(11)为厌氧发酵反应罐;

　　所述的输送装置6#(12)为引风机;

　　所述的分离装置3#(13)、分离装置2#(19)为板框压滤机或真空带式压滤机;

　　所述的输送装置9#(17)为泥浆泵或渣浆泵;

　　所述的水热装置(18)为普通间接加热式水热反应釜;

　　所述的混合装置2#(21)为单轴混合机、双轴混合机、犁刀混合机或螺带混合机;

　　所述的干化装置(23)为回转筒干燥装置、圆盘干燥机或螺旋干燥机;

　　所述的炭化装置(24)为普通间接加热回转筒炭化装置;

　　所述的冷却装置(25)为间接加热回转冷却筒;

　　所述的负载装置(27)为普通浸渍吸收罐;

　　所述的燃烧装置(29)为普通煤气燃烧器。

　　说明书

　　一种污泥与餐厨垃圾的处理装置

　　技术领域

　　本实用新型涉及餐厨垃圾与污泥资源综合利用领域，尤其是一种污泥与餐厨垃圾的处理装置。

　　背景技术

　　随着城市污水处理厂规模和数量的不断扩大，我国的污泥发生量快速增加，预测每年将达到4000万吨(含水率80%计)。大量湿污泥随意外运、简单填埋或堆放(约占处置量的60%)，致使许多城市“毒泥围城”，由此所带来的社会问题日益紧迫突出。由于填埋场地逐渐减少、而且因环境污染问题受到了周边居民的强烈反对，所以土地填埋只能作为短期调控措施。发达国家走过类似中国的发展阶段，设法低成本处理处置“污水污泥”，但最终明确了“资源化、能源化、全循环”为主导的未来污水污泥发展方向。其中，污泥厌氧消化方法不仅可以实现污泥的稳定化，而且还能产生生物燃气甲烷，从而能够实现污泥的资源化。然而，污水污泥有机质含量较低，单独厌氧消化普遍存在炭氮比(C/N)偏低、产气率低的问题。

　　另一方面，作为城市有机固体废弃物的一大来源，餐厨垃圾资源化利用受到高度重视。我国餐厨垃圾年产量约4000-5000万吨，每年以大概10%左右的速率增长。餐厨垃圾的基本理化特点是高水分(约80 - 85%)、高盐分和高有机质含量，极易腐烂变质，滋生病菌，同时还含氮、磷、钾、钙及各种微量元素。传统的餐厨垃圾处置方法有卫生填埋、排入下水道、作为动物饲料、混入垃圾中焚烧或有机堆肥。新兴的资源化利用技术包括厌氧发酵产沼气、制取生物柴油等，这也是国内外研究的热点和发展趋势。其中餐厨垃圾厌氧发酵因其能提供能源用气，成为公认的可持续发展技术和研究热点。餐厨垃圾厌氧发酵产沼气国内外研究较多，但其厌氧发酵产沼气过程仍存在一些技术难点，例如水解速度太快导致pH值偏低、含氮量偏低，容易发生酸抑制和氨氮抑制现象，从而造成消化过程进行缓慢，甚至导致厌氧消化处理系统启动和运行失败，沼气中含甲烷率偏低。

　　针对污泥和餐厨垃圾单独厌氧发酵的工艺局限性，有部分研究都提出将污泥和餐厨垃圾混合处置，以实现两者优势互补，有望解决上述问题。中国实用新型专利CN203451394U公开了一种城市污泥或餐厨沼渣密闭好氧制生物有机肥系统，包括农林废弃物收集仓、铡切装置、烘干装置、粉碎装置、储存罐、污泥或餐厨沼渣储存仓、搅拌混合装置、密闭卧式双层筒体好氧发酵罐、密闭卧式好氧发酵罐、粉碎筛分装置、均质储存仓、有机肥包装装置、供气装置和排气装置。该专利采用城市污泥或餐厨沼渣好氧堆肥，周期较长，占地面积大，无法完全消解污泥与沼渣中的抗生素等有机物，重金属固化效果一般。

　　综合分析国内外研究现状，目前餐厨垃圾与污泥混合处理主要集中于直接混合堆肥或混合发酵产气，存在资源化利用不充分、产气效率不高、容易产生二次污染、处置成本高、副产品附加值低等不足。因此，迫切需要开发新的餐厨垃圾与污泥协同处置技术，以实现其高附加值利用的目标。

　　实用新型内容

　　本实用新型所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，针对上述提到的污泥有机质含量较低，单独厌氧消化普遍存在碳氮比偏低、产气率低的问题，以及餐厨垃圾单独厌氧消化时碳氮比较高、水解速度太快导致pH值偏低、含氮量偏低、盐分高、容易发生酸抑制和氨氮抑制的问题，提供一种污泥与餐厨垃圾的处理装置，克服了现有餐厨垃圾与污泥协同资源化利用过程的不足，将餐厨垃圾与污泥转化为生物燃气与生物炭肥料，实现餐厨垃圾与污泥协同资源化高效利用，低碳、高效、清洁地利用各项副产物，达到物尽其用、节能环保、降低成本的目标。

　　本实用新型所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置，利用餐厨垃圾与污泥为主要原料，分离出餐厨垃圾中的废油脂作为生产燃料或生物塑料的原料;发酵产生的以甲烷为主的生物燃气作为燃料外供;热解产生的生物炭经吸收沼液中的养份后，作为生物炭肥料，充分实现了餐厨垃圾与污泥处置过程副产物的高值化利用。

　　由于污泥有机质含量较低，单独厌氧消化普遍存在碳氮比偏低、产气率低的问题，而餐厨垃圾单独厌氧消化时碳氮比较高、水解速度太快导致pH值偏低、含氮量偏低、盐分高、容易发生酸抑制和氨氮抑制的问题，故本实用新型所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置，将污泥水热液与餐厨垃圾分离水相混合发酵，有利于互补污泥和餐厨垃圾单独厌氧消化时的缺点，有利于提高系统运行稳定性、有机物去除效果和产气效率，降低运行成本。

　　本实用新型所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置中，污泥和餐厨垃圾水相混合共发酵产生物燃气还可以稀释挥发酸、氨氮、钠离子(Na+)等抑制因子，为发酵过程提供良好的微生物生存和代谢环境。

　　本实用新型所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置充分利用发酵产生的沼渣中的盐离子，使其在与污泥水热固相混合干化过程中破坏污泥中的“粘胶相区”，使含水细胞进一步破壁，提高干燥效率，而且，添加沼渣还使热解生物炭中的碳元素含量均加，改善了生物炭孔隙结构，有机物得到分解，重金属等元素得到高效固化。另一方面，所得到的生物炭与发酵产生的沼液混合浸渍，负载丰富的N、P、K等元素，是良好的生物炭肥料。

　　本实用新型所述的污泥与餐厨垃圾的处理装置，通过水相混合发酵，固相混合热解的方式，解决当前污泥与餐厨垃圾混合堆肥或混合发酵过程中，有害物质(如含有的细菌、微生物和抗生素污染物)无法完全消解和重金属没有得到有效固化的问题，工艺过程清洁环保。

　　具体方案如下：

　　一种污泥与餐厨垃圾的处理装置，包括餐厨垃圾储仓(1)、输送装置1#(2)、破碎装置(3)、浆化装置(4)、分离装置1#(5)、输送装置3#(6)、输送装置2#(7)、输送装置4#(8)、混合装置1#(9)、输送装置5#(10)、发酵装置(11)、输送装置6#(12)、分离装置3#(13)、输送装置7#(14)、输送装置8#(15)、污泥仓(16)、输送装置9#(17)、水热装置(18)、分离装置2#(19)、输送装置11#(20)、混合装置2#(21)、输送装置12#(22)、干化装置(23)、炭化装置(24)、冷却装置(25)、输送装置13#(26)、负载装置(27)、输送装置10#(28)、燃烧装置(29);