干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的设备及方法与流程

1.本发明属于厨余垃圾厌氧消化处理领域，涉及一种干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的设备及方法。


背景技术：

2.厨余垃圾，以家庭生活中的剩菜剩饭、瓜皮果壳、骨头等易腐烂垃圾为主。由于厨余垃圾中含有较高的有机质，通常采用厌氧发酵技术，利用其厌氧微生物菌群分解有机质并产生可回收生物质能源的沼气，是对厨余垃圾进行资源化利用的一种重要手段。
3.目前国内厨余垃圾厌氧消化工艺大部分采用单一的干式厌氧消化或湿式厌氧消化，但随着城市垃圾分类水平的提高，厨余垃圾中有机质成分不断增加，其含固率下降至18-25%，现在厌氧消化项目都或多或少面临一些问题。因此，面对新形势下的厨余垃圾，采用干式和半干式厌氧消化协同处理方式，能提高厨余垃圾中有机质的利用率和厌氧消化生产的稳定性。
4.现有产品（工艺技术）中，湿式厌氧发酵常采用cstr工艺，一般罐内含固率在5%以下，主要处理液态物料；而干式厌氧发酵的罐内含固率在20-40%，是一种没有或几乎没有自由流动的条件下进行的厌氧发酵技术；半干式厌氧发酵罐内含固率在5-15%，对复杂的有机质原料兼容性好，适应范围广。目前国内厨余垃圾干式厌氧消化项目处理一般都经过接料系统、预处理系统，分离出固态有机物质直接进入干式厌氧消化；厨余垃圾湿式厌氧消化项目处理工艺流程为接料系统、破碎筛分、螺旋挤压、挤压液相经除砂除杂除油系统，然后进入湿式厌氧消化系统。
5.随着厨余垃圾含固率的降低，采用单一干式厌氧消化处理，厌氧发酵罐容易稀化、分层，进出料经常出现异常等问题，国内为解决此问题，常常采用对厨余垃圾进行挤压脱水，以提高厨余垃圾进罐物料的含固率，但不可避免的损失大量有机质，降低资源利用率。
6.而采用单一的湿式厌氧消化处理厨余垃圾，对厨余垃圾进行破碎筛分、螺旋挤压的预处理工艺，一方面损失大量有机固相，另外一方面挤压后的液相还需经除砂除杂、提油等复杂工艺处理，才能进湿法厌氧消化，所需工艺的前处理复杂、水利停留时间长、污水处理量大等，故采用单一的干法和湿法厌氧消化都有其弊端。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的设备及方法，其可实现厨余垃圾生物质厌氧消化的全处理，形式简单、设备磨损低、所需消化罐容积小、对原料兼容性好、污水量小、厌氧消化处理能力高、生产稳定等一系列优势。
8.为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的方法，包括以下步骤：（a）将厨余垃圾通过专车收运至接料系统，接料系统收集厨余垃圾渗滤液，将渗滤液输送至气浮装置进行固液分离，净化废水，同时分离出高有机质含量的气浮泥，气浮泥进
入半干式储料池与其他物料混合后，用泵输入至半干式厌氧发酵罐，进行厌氧消化获得沼气；（b）渗滤液收集后，接料系统中的厨余垃圾输送进入预处理系统，预处理系统将难降解、不利于生产的干扰物剔除出，筛分出可生物降解的易腐垃圾，可生物降解的易腐垃圾输送至挤压脱水装置进行挤压，挤压后的有机液相进入半干式储料池，有机固相输送至储料箱；（c）半干式储料池带有搅拌功能，混合挤压后的有机液相、气浮泥，并定时定量通过泵输入至半干式厌氧发酵罐中进行厌氧消化，半干式厌氧发酵罐与干式厌氧发酵罐内部构造和搅拌形式相同，半干式储料池的混合物料直接进入半干式厌氧发酵罐进行半干式厌氧消化，产生的消化污泥二进入沼液混合池；（d）储料箱中的有机固相输送进入干式厌氧发酵罐中进行干式厌氧消化，干式厌氧发酵罐中产生的消化污泥一输送至固液分离装置，经固液分离出一次沼渣和沼液，沼液与半干式厌氧发酵罐产生的消化污泥二都进入沼液混合池；（e）沼液混合池中的沼液及消化污泥二通过沼液脱水装置进一步脱水处理，脱水处理后的二次沼渣选择部分回流至半干式厌氧发酵罐，脱水污水则进入污水处理系统。
9.进一步，步骤（a）中，接料系统带有沥水功能，接料系统通过沥水收集厨余垃圾渗滤液，接料系统中设有沥水池用以收集厨余垃圾渗滤液，渗滤液通过管道输送至气浮装置，气浮装置中分离出的气浮尾水进入污水处理系统中进一步处理。
10.进一步，步骤（b）中，接料系统中的厨余垃圾用铲车或抓料斗抓取至板式给料机，经板式给料机输送进入预处理系统，预处理系统包含人工监选、破袋、磁选、筛分装置，可生物降解的易腐垃圾通过皮带输送至挤压脱水装置，挤压后的有机固相通过皮带和螺旋输送至储料箱，储料箱中的有机固相通过皮带和螺旋输送进入干式厌氧发酵罐中。
11.进一步，步骤（d）中，干式厌氧发酵罐采用真空卸料罐抽取卸料，产生的消化污泥一通过管道输送至固液分离装置，分离出的沼渣选择堆肥或外运处理，同时，干式厌氧发酵罐产生的沼气与半干式发酵罐产生的沼气统一收集、利用。
12.一种干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的设备，包括有接料系统、气浮装置、预处理系统、挤压脱水装置、半干式储料池、储料箱、干式厌氧发酵罐、固液分离装置、沼液混合池、沼液脱水装置以及后期污水处理系统；其中，接料系统连接气浮装置和预处理系统，接料系统带有沥水功能，将接料系统中的厨余垃圾进行沥水；气浮装置用以将渗滤液分离出气浮泥进入半干式储料池，预处理系统对接料系统中的厨余垃圾筛分出可生物降解的易腐垃圾，挤压脱水装置对易腐垃圾进行挤压，半干式储料池接收挤压后有机液相，有机固相输送至储料箱，半干式储料池带有搅拌功能，用以混合挤压后的有机液相、气浮泥或者市政脱水污泥，并定时定量通过泵输入至半干式厌氧发酵罐中进行厌氧消化；半干式厌氧发酵罐与干式厌氧发酵罐内部构造和搅拌形式相同，半干式厌氧发酵罐用以将半干式储料池的混合物料进行厌氧消化，储料箱将有机固相输送进入干式厌氧发酵罐，干式厌氧发酵罐用以对挤压脱水分离出来的有机固相进行干式厌氧消化，干式厌氧发酵罐采用真空卸料罐抽取卸料，并通过管道输送至固液分离装置，固液分离装置用以分
离出一次沼渣和沼液；沼液混合池混合固液分离装置分离出的沼液与半干式厌氧罐产生的消化污泥二，沼液脱水装置将沼液混合池的混合沼液进一步脱水处理。
13.进一步，储料箱用以暂存2-3天所需的进罐物料，并通过推杆自动出料至干式厌氧发酵罐，储料箱设有皮带和螺旋将有机固相输送进入干式厌氧发酵罐中进行厌氧消化。
14.进一步，半干式储料池带有搅拌功能，还配合有进、出料管道和控制系统，以实现定时定量给半干式厌氧发酵罐供料。
15.进一步，干式厌氧发酵罐为水平推流式干式厌氧发酵罐，罐内设有多轴或单轴搅拌器，发酵罐前端的进料模式采用螺旋进料或柱塞泵进料装置，后端采用真空卸料罐卸料；半干式厌氧发酵罐与干式厌氧发酵罐结构相同，半干式厌氧发酵罐前端的进料模式采用螺杆泵输送。
16.进一步，气浮装置采用气浮机，其包含有加药絮凝装置；沼液脱水装置为卧螺离心机，卧螺离心机中包含有自动加药装置。
17.固液分离装置采用螺旋挤压脱水机，螺旋挤压脱水机内部安装有筛网、螺旋轴，螺旋轴的输送力和挤压腔形成压榨区对消化污泥一进行挤压脱水，挤压出的液相经过筛网滤出，挤压到一定干度的固相物料通过挤压腔后被推出设备。
18.采用上述结构后，本发明巧妙的利用了厨余垃圾的特性和干式厌氧消化罐的结构特点，设计了干式厌氧消化和半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的工艺路线，通过干式厌氧消化罐直接转为半干式厌氧消化罐，厨余垃圾挤压脱水产生固相和液相分别进入干式和半干式厌氧消化罐，进行厌氧消化的处理方法，解决了厨余垃圾厌氧消化项目的实际生产问题，增强厌氧消化生产的稳定性和高效性，提高厨余垃圾的资源利用率。
附图说明
19.图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
20.为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
21.针对国内厨余垃圾的变化，含固率下降，有机质含量上升，采用单一的干式厌氧消化或湿式厌氧消化项目都有其缺陷，本发明提供一种干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的方法，结合图1流程图所示，本发明的处理方法包括以下步骤：（a）将厨余垃圾通过专车收运至接料系统，接料系统1收集厨余垃圾渗滤液，将渗滤液输送至气浮装置2进行固液分离，净化废水，同时分离出高有机质含量的气浮泥，气浮泥进入半干式储料池3与其他物料混合后，用泵输入至半干式厌氧发酵罐4，进行厌氧消化获得沼气；（b）渗滤液收集后，接料系统1中的厨余垃圾输送进入预处理系统5，预处理系统5将难降解、不利于生产的干扰物剔除出，筛分出可生物降解的易腐垃圾，可生物降解的易腐垃圾输送至挤压脱水装置6进行挤压，挤压后的有机液相进入半干式储料池3，有机固相输送至储料箱7；
（c）半干式储料池3带有搅拌功能，混合挤压后的有机液相、气浮泥或者市政脱水污泥，并定时定量通过泵输入至半干式厌氧发酵罐4中进行厌氧消化，半干式厌氧发酵罐4与干式厌氧发酵罐8内部构造和搅拌形式相同，半干式储料池4的混合物料直接进入半干式厌氧发酵罐4进行半干式厌氧消化，产生的消化污泥二进入沼液混合池11，并根据情况适当回流二次沼渣；（d）储料箱7中的有机固相输送进入干式厌氧发酵罐8中进行干式厌氧消化，干式厌氧发酵罐中产生的消化污泥一输送至固液分离装置9，经固液分离出一次沼渣和沼液，沼液与半干式厌氧发酵罐4产生的消化污泥二都进入沼液混合池11；（e）沼液混合池11中的混合沼液通过沼液脱水装置12进一步脱水处理，脱水处理后的二次沼渣可以选择部分回流至半干式厌氧发酵罐4，脱水污水则进入污水处理系统13进一步处理。
22.具体的，在步骤（a）中，接料系统1带有沥水功能，接料系统通过沥水收集厨余垃圾渗滤液，接料系统1中设有沥水池用以收集厨余垃圾渗滤液，渗滤液可通过管道输送至气浮装置2，气浮装置进行固液分离，净化废水，气浮装置2中分离出的气浮尾水进入污水处理系统13中进一步处理。
23.步骤（b）中，接料系统5中的厨余垃圾用铲车或抓料斗抓取至板式给料机，经板式给料机输送进入预处理系统，预处理系统包含人工监选、破袋、磁选、滚筒筛或其他筛分装置，可生物降解的易腐垃圾可通过皮带输送至挤压脱水装置6，挤压后的有机固相通过皮带和螺旋输送至储料箱7，储料箱7中的有机固相可通过皮带和螺旋输送进入干式厌氧发酵罐8中。
24.步骤（d）中，干式厌氧发酵罐8可采用真空卸料罐抽取卸料，产生的消化污泥一通过管道输送至固液分离装置9进行固液分离，分离出的沼渣选择堆肥或外运处理。同时，干式厌氧发酵罐产生的沼气与半干式发酵罐产生的沼气统一收集、利用。
25.步骤（e）中，沼液混合池中的混合沼液及消化污泥二通过脱水处理后，因为二次沼渣量大，含固率高，所含微生物丰富且量大，半干式厌氧发酵罐一般都是有进有出，一大部分二次沼渣都是外运，才能保持物料平衡，但可以根据半干式发酵罐运行情况，适当回流二次沼渣，以提高半干式厌氧发酵罐的含固率、处理能力和稳定性。
26.本发明还公开有一种干式与半干式厌氧消化协同处理厨余垃圾的设备，包括有接料系统1、气浮装置2、预处理系统5、挤压脱水装置6、半干式储料池3、储料箱7、干式厌氧发酵罐8、固液分离装置9、沼液混合池11、沼液脱水装置12以及后期污水处理系统13；其中，接料系统1连接气浮装置2和预处理系统5，接料系统5带有沥水功能，将接料系统中的厨余垃圾进行沥水；气浮装置2用以将渗滤液分离出气浮泥进入半干式储料池3，预处理系统5可对接料系统中的厨余垃圾筛分出可生物降解的易腐垃圾，挤压脱水装置6对可生物降解的易腐垃圾进行挤压，半干式储料池3接收挤压后有机液相，有机固相输送至储料箱7，半干式储料池3带有搅拌功能，用以混合挤压后的有机液相、气浮泥或者市政脱水污泥，并定时定量通过泵输入至半干式厌氧发酵罐4中进行厌氧消化；半干式厌氧发酵罐4与干式厌氧发酵罐8内部构造和搅拌形式相同，半干式厌氧发酵罐4用以将半干式储料池3的混合物料进行厌氧消化，储料箱7将有机固相输送进入干式厌氧发酵罐8，干式厌氧发酵罐用以对挤压脱水分
离出来的有机固相进行干式厌氧消化，干式厌氧发酵罐采用真空卸料罐抽取卸料，并通过管道输送至固液分离装置9，固液分离装置9用以分离出一次沼渣和沼液；沼液混合池11混合固液分离装置分离出的沼液与半干式厌氧罐4产生的消化污泥二，沼液脱水装置12将沼液混合池的混合沼液进一步脱水处理。
27.具体的，储料箱7可用以暂存2-3天所需的进罐物料，并可通过推杆自动出料至干式厌氧发酵罐8，储料箱7中还设有皮带和螺旋可将有机固相输送进入干式厌氧发酵罐8中进行厌氧消化。
28.半干式储料池3带有搅拌功能，还配合有进、出料管道和控制系统，以实现定时定量给半干式厌氧发酵罐4供料。
29.干式厌氧发酵罐8可为水平推流式干式厌氧发酵罐，罐内设有多轴或单轴搅拌器用于搅拌罐内物料，发酵罐前端的进料模式采用螺旋进料或柱塞泵进料装置，后端为真空卸料罐卸料。半干式厌氧发酵罐与干式厌氧发酵罐结构相同，但是，半干式厌氧发酵罐更改前端进料模式为螺杆泵输送。具体的，干式厌氧发酵罐主要由卧式发酵罐体，前端进料装置（干式采用进料螺旋或柱塞泵），后端卸料装置，还配合有搅拌轴（多轴或单轴搅拌器），取样口，在线监测料位计和温度计，罐顶沼气出口及泄压阀等装置组成，罐体一般采用钢筋混凝土建造，罐壁铺有热水或冷水循环管道和保温层。半干式干式发酵罐与干式发酵罐结构相似，主要区别在前端进料装置，采用螺杆泵输送进料模式。干式厌氧发酵罐或干式厌氧发酵罐内部结构一样，在建设设计时，每个发酵罐可以保留两种进料模式，一种为前端进料为螺旋或柱塞泵进料，另一种螺杆泵输送至进料口。当选择干式厌氧发酵时，选择螺旋或柱塞泵进料，关闭螺杆泵进料模式；选择半干式时，则相反。
30.固液分离装置可采用螺旋挤压脱水机，螺旋挤压脱水机内部安装有筛网、螺旋轴，螺旋轴的输送力和挤压腔形成压榨区对消化污泥一进行挤压脱水，挤压出的液相经过筛网滤出，挤压到一定干度的固相物料通过挤压腔后被推出设备。筛网可以根据选择需求采用粒径，对于干式发酵罐的消化污泥，一般采用5mm粒径的筛网，对干式厌氧消化出来的消化污泥进行固液分离。
31.气浮装置采用气浮机，其包含有加药絮凝装置。沼液脱水装置为卧螺离心机，卧螺离心机中包含有自动加药装置，可以是pac或pam等自动加药装置，混合沼液通过加药混合、絮凝，更好脱水离心。
32.采用上述方案后，本发明相对于现有技术存在以下优势：（1）对厨余垃圾筛分出的易腐垃圾进行挤压脱水处理，有机固相进干式厌氧消化，干式厌氧消化可稳定、高效生产；液相不需要除砂除杂等复杂处理，直接进半干式厌氧消化，形式简单、物料适应广、资源利用率高。
33.（2）针对现有的厨余垃圾干式厌氧消化项目，干式厌氧消化罐可直接转为半干式厌氧消化罐。
34.（3）半干式厌氧消化罐，一般为水平推进式厌氧消化罐，利用分段递进式降解，生产效率高；对消化罐进料的含固率波动容忍度高，油脂含量不敏感，搅拌缓和，动力消耗较小，半干式厌氧消化所产生污水量少，其容积产气率和容积负荷率高于湿式厌氧发酵。
35.（4）水平推流式干式厌氧消化罐，可以直接作为半干式厌氧消化罐和干式厌氧消化罐使用，两种消化罐协同使用对进罐物料要求不高、可适应不同含水率、性状的物料。
36.（5）半干式储料池，可混合气浮泥、有机液相和市政脱水污泥等其他外源物料，混合物进入半干式厌氧消化罐中，能提高资源利用率，且半干式厌氧消化其容积产气率和容积负荷率高于湿式厌氧发酵。
37.（6）干式厌氧消化后在固液分离后的沼液和半干式厌氧的消化污泥二，可混合后统一处理，不需要分开处理，形式简单，解决干式厌氧一次沼液处理困难和湿式厌氧发酵污水处理量大等问题。
38.上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。