有机废物食物废水的处理水无放流资源化处理装置以及其处理方法与流程

本发明涉及一种用于去除有机废物中包含的各种环境污染源以资源化的装置和方法，尤其，涉及在将上述有机废物固液分离为固体废物和液体废物之后，可以将上述固体废物干燥并资源化为肥料等，且将在上述固体废物的干燥过程中产生的冷凝水和在上述液体废物的处理过程中产生的冷凝水通过各种再处理工序作为干燥器的热源和冷却塔的冷却水再利用而不放流的有机废物食物废水的处理水无放流资源化处理装置及其处理方法。

背景技术：

通常，有机废物是在家庭或餐馆等产生的食物垃圾或在污废水处理厂产生的污泥等的统称，这些有机废物不仅含有大量的水，而且还会因腐蚀而产生恶臭，因此，广泛使用如下的方法来处理，即，在经过干燥和碳化过程之后，将其模塑成具有极低含水量的固体，并处理成堆肥、饲料及固体燃料回填土等。

例如，为了降低有机废物的含水量，提出了如下处理系统，即，如图1所示，在执行固液分离步骤的状态下，使已经过上述固液分离步骤的废物经过干燥步骤以降低含水量，然后对经过上述干燥步骤的废物进行粉碎，在通过磁力筛选除去金属异物之后，将废物用作肥料。

然而，如图1所示的处理系统采用将上述有机废物作为饲料再利用而不填埋或焚烧的方式，从而在上述固液分离步骤或上述干燥步骤中产生浸出水或冷凝水，导致污染周边环境的问题。

尤其，如图1所示的处理系统采用对上述有机废物进行干燥来降低含水量的方式，上述干燥器必需具有持续加热上述有机废物的热源(燃烧器)，因此消耗大量能量，而且，在无法放流在干燥过程中产生的冷凝水的区域或在无法进行流出水的联合处理的区域，由于寄售处理费用的巨大增加而无法适用，很难普及化。

因此，在上述有机废物的处理过程中将上述有机废物固液分离为固体废物和液体废物，将固体废物干燥以作为肥料或饲料再利用，而且将在上述液体废物的厌氧消化过程中产生的生物气作为热源再利用，还将其过滤水作为冷却水再利用，从而不仅实现上述有机废物的完全资源化，还可减少环境污染源的研究是极其必要的。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2015-0019062号(公开日：2015.02.25.)

(专利文献2)韩国授权专利公报第10-1367745号(授权日：2014.02.20.)

(专利文献3)韩国授权专利公报第10-1228483号(授权日：2013.01.25.)

(专利文献4)韩国授权专利公报第10-1374559号(授权日：2014.03.10.)

技术实现要素：

技术问题

本发明是为了解决上述问题而研制的，其目的在于提供在将上述有机废物固液分离为固体废物和液体废物之后，可以将上述固体废物干燥并资源化，且将在上述固体废物的干燥过程中产生的冷凝水和在上述液体废物的处理过程中产生的冷凝水通过各种再处理工序作为干燥器的热源和冷却塔的冷却水再利用而不放流的有机废物食物废水的处理水无放流资源化处理装置及其处理方法。

解决问题的方案

为了达到上述目的，上述处理装置包括：破碎筛选机，破碎和分选有机废物；固液分离器，对在上述破碎筛选机中破碎和分选的有机废物进行脱水，且将上述有机废物固液分离为各个固体废物和液体废物；干燥器，对在上述固液分离器中分离的固体废物进行干燥；冷凝器，用冷却塔的冷却水对在上述干燥器的干燥过程中产生的水蒸气进行热交换；三相分离器，通过离心力将在上述固液分离器中分离的液体废物分离成食物废水和油分；减压蒸发浓缩器，对在上述三相分离器中分离的食物废水进行浓缩；第一反应器，将在上述减压蒸发浓缩器中分离的冷凝水和在上述冷凝器中分离的冷凝水与微生物产生反应，以产生生物气；第二反应器，对在上述第一反应器中分离的消化废液进行生物降解，以除去有机物；膜过滤器，对在上述第二反应器中分离的处理水进行过滤，以将上述处理水分离为污泥和过滤水；热源供应管道，向上述干燥器的锅炉供应在上述第一反应器中产生的生物气；及冷却水供应管道，向上述冷却塔的冷却水供应在上述膜过滤器中分离的过滤水。

为了达到上述目的，上述处理方法包括：破碎筛选步骤，破碎有机废物，分选异物；固液分离步骤，将在上述破碎筛选步骤中供应的有机废物脱水并分离为各个固体废物和液体废物；干燥步骤，对在上述固液分离步骤中分离的固体废物进行干燥；热交换步骤，用冷却塔的冷却水对上述干燥步骤中产生的水蒸气进行热交换；油分分离步骤，从在上述固液分离步骤中分离的液体废物中通过离心力分离油分；减压蒸发浓缩步骤，对在上述油分分离步骤中分离的食物废水进行减压和加热来浓缩成冷凝水；厌氧处理步骤，容纳在上述减压蒸发浓缩步骤中分离的冷凝水，通过与微生物的反应产生生物气；生物处理步骤，容纳在上述厌氧处理步骤中分离的消化废液，通过生物降解除去有机异物；膜过滤步骤，将在上述生物处理步骤中的处理水过滤并分离为污泥和冷却水；热源供应步骤，将在上述厌氧处理步骤中产生的生物气供应作为上述干燥步骤所需的热源；冷却水供应步骤，向上述热交换步骤供应在上述膜过滤步骤中分离的冷却水；及冷凝水供应步骤，向上述厌氧处理步骤供应在上述热交换步骤中分离的冷凝水。

发明的效果

如上所述，本发明至少具有如下效果。

第一，将在上述有机废物的处理过程中产生的食物废水再处理以作为上述干燥器的热源或上述冷却塔的冷却水再利用，从而能够减少上述食物废物的资源化所需的能源费用。

第二，将通过上述干燥器经过干燥工作的固体废物作为肥料或饲料再利用，不仅实现上述有机废物的完全资源化，还可降低由于上述有机废物的环境污染源。

第三，由于在从上述有机废物中分离的冷凝水的热交换过程中不单独使用如地下水或饮用水等的冷却水，因此至少每天可以节省50吨至100吨的上述冷却水，很经济。

第四，通过在无法进行与终端污水处理厂的联合处理的区域建造上述有机废物的处理装置，从而不受场所限制，在任何地方都可安装上述有机废物的处理装置，因此能够降低维护成本。

第五，在对上述有机废物进行浓缩来提高总挥发性有机酸等的浓度的状态下，对上述有机废物进行生物处理以除去，从而能够提高在上述冷凝水中包含的各种异物的除去效率，减少环境污染源。

附图说明

图1为示出根据现有技术的有机废物的处理装置的示意图。

图2为示出根据本发明的有机废物的处理装置的示意图。

图3为示出根据本发明的有机废物的处理方法的示意图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施例进行说明。

如图2所示，根据本发明的处理装置包括：固液分离器20，对在破碎筛选机10中破碎和分选的有机废物进行脱水，且将上述有机废物固液分离为各个固体废物和液体废物；干燥器30，对在上述固液分离器20中分离的固体废物进行干燥；冷凝器(40)，用冷却塔44的冷却水对在上述干燥器30的干燥过程中产生的水蒸气进行热交换；三相分离器50，通过离心力将在上述固液分离器20中分离的液体废物分离成食物废水和油分；减压蒸发浓缩器60，对在上述三相分离器50中分离的食物废水进行浓缩；第一反应器70，将在上述减压蒸发浓缩器60中分离的冷凝水和在上述冷凝器40中分离的冷凝水与微生物产生反应，以产生生物气；第二反应器80，对在上述第一反应器70中分离的消化废液进行生物降解，以除去有机物；膜过滤器90，对在上述第二反应器80中分离的处理水进行过滤，以将上述处理水分离为污泥和冷却水；热源供应管道72，向上述干燥器30的锅炉32供应在上述第一反应器70中产生的生物气；及冷却水供应管道92，向上述冷却塔44的冷却水供应在上述膜过滤器90中分离的过滤水。

如图3所示，根据本发明的处理方法包括：破碎筛选步骤，破碎有机废物，分选异物；固液分离步骤，将在上述破碎筛选步骤中供应的有机废物脱水并分离为各个固体废物和液体废物；干燥步骤，对在上述固液分离步骤中分离的固体废物进行干燥；热交换步骤，用冷却塔的冷却水对上述干燥步骤中产生的水蒸气进行热交换；油分分离步骤，从在上述固液分离步骤中分离的液体废物中通过离心力分离油分；减压蒸发浓缩步骤，对在上述油分分离步骤中分离的食物废水进行减压和加热来浓缩成冷凝水；厌氧处理步骤，容纳在上述减压蒸发浓缩步骤中分离的冷凝水，通过与微生物的反应产生生物气；生物处理步骤，容纳在上述厌氧处理步骤中分离的消化废液，通过生物降解除去有机异物；膜过滤步骤，将在上述生物处理步骤中的处理水过滤并分离为污泥和冷却水；热源供应步骤，将在上述厌氧处理步骤中产生的生物气供应作为上述干燥步骤所需的热源；冷却水供应步骤，向上述热交换步骤供应在上述膜过滤步骤中分离的冷却水；及冷凝水供应步骤，向上述厌氧处理步骤供应在上述热交换步骤中分离的冷凝水。

其中，根据本发明的处理装置1是将上述有机废物固液分离为各个固体废物和液体废物，然后将其经过再处理工序来实现完全资源化的装置，上述处理装置1由顺次结合的上述破碎筛选机10、上述固液分离器20、上述干燥器30、上述冷凝器40、上述三相分离器50、上述减压蒸发浓缩器60、上述第一反应器70、上述第二反应器80及上述膜过滤器90构成。

也就是说，上述处理装置1通过上述干燥器30将上述固体废物干燥并资源化，通过上述三相分离器50、减压蒸发浓缩器60、第一反应器70、第二反应器80及膜过滤器90处理上述液体废物来产生生物气和冷却水并将其再利用。

并且，上述破碎筛选机10用于将上述有机废物破碎成适当的大小并分选上述有机废物中所含的塑料、金属或塑料等杂质，且包括用于破碎上述有机废物的破碎机和用于除去在上述有机废物中混合的异物的筛选机。

上述破碎机优选为破碎效率良好的螺杆式或球磨式破碎机构，上述筛选机优选为使用网状物的震动筛选机、使用磁力的磁力筛选机或使用比重差的比重筛选机。

并且，上述固液分离器20用于将通过上述破碎筛选机10除去杂质的破碎物分离为各个固体废物和液体废物，上述固液分离器20优选采用离心分离方式，上述离心分离方式使用离心力选择性地分离固体废物和液体废物。

并且，上述干燥器30用于将通过上述固液分离器20分离的固体废物容纳并干燥，且优选为将上述固体废物的含水率降低至至少10％或更小的范围的锅炉32，尤其，上述锅炉32优选为燃气锅炉和木屑颗粒的兼用锅炉。

上述干燥器30的干燥温度优选为100～150℃，干燥时间优选为2～3小时，但只要可以将上述含水率降低至10％或更小的范围，就可以适当调节上述干燥温度和上述干燥时间。

也就是说，将通过上述干燥器30经过干燥的固体废物输送至肥料制造工艺或饲料制造工艺并再利用。

并且，上述冷凝器40用于处理在上述干燥器30的干燥过程中产生的水蒸气，且包括冷却塔44和冷凝水供应管道42，上述冷却塔44用于对上述水蒸气进行热交换，上述冷凝水供应管道42用于向上述第一反应器70供应在上述水蒸气的冷凝过程中产生的冷凝水。此时，上述冷却塔44可被配置成将气化的水蒸气过滤来排放。

并且，上述三相分离器50用于将在上述固液分离器20中分离的液体废物容纳并分离为油分和食物废水，且优选采用在容纳上述液体废物的状态下，通过基于离心力的比重差使上述油分向上并抽出的方式。将上述油分在尽可能过滤和除去有害成分的状态下资源化为肥皂、生物柴油及发电厂燃料等。

并且，上述减压蒸发浓缩器60用于对在三相分离器50中分离的食物废水进行减压和加热来浓缩，且执行在容纳在上述食物废水的状态下，在将压力降低至350mmhg或更低的同时在70～80℃的温度下进行蒸发，以将上述食物废水浓缩成具有26,000mg/l或更高的化学需氧量(chemicaloxygendemand；cod)的高浓度有机物的功能。此时，优选地，通过上述减压蒸发浓缩器60分离的液状物经过再处理工序资源化为湿饲料等。

此时，可以直接将在上述三相分离器50中分离的食物废水供应到上述第一反应器70来进行厌氧处理，但与通过上述固液分离器20分离的食物废水相比，悬浮物的浓度更低，而且，考虑上述悬浮物的生物处理，优选经过上述减压蒸发浓缩器60进行处理。

也就是说，与在上述固液分离器20中分离的食物废水不同地，在上述减压蒸发浓缩器60中分离的冷凝水中的悬浮物、氮或磷等的环境污染源的浓度相对较低，且可生物降解的总挥发性有机酸、生化需氧量(biochemicaloxygendemand；bod)或cod的浓度非常高，因此，在向上述第一反应器70加入上述冷凝水的情况下，作为生物气的增产制非常有利用价值。

此时，优选地，在上述减压蒸发浓缩器60中浓缩的冷凝水在集水槽中搅拌来使组分相均匀化的状态下，在调整槽中适当调节ph和温度，然后供应到上述第一反应器70。

并且，上述第一反应器70用于在无氧环境中，通过细菌、产酸细菌或产甲烷菌的代谢从上述减压蒸发浓缩器60分离的冷凝水中的有机物产生生物气(尤其，甲烷气体)，其在容纳上述冷凝水的状态下，将ph调节至约7且将温度保持在35～55℃的范围内，从而将上述冷凝水中所含的高浓度有机物转换成生物气。

上述第一反应器70的厌氧处理方法优选为上流式厌氧污泥床(upflowanaerobicsludgeblanket；uasb)等工艺，该工艺采用如下方式，即，在上述减压蒸发浓缩器60中分离的冷凝水从下方流向上方的同时经过下部反应区的厌氧微生物污泥层，以除去有机物，在通过此时产生的自生气体(甲烷气体、二氧化碳)进行搅拌的同时污泥和废水有机物相互接触。

此时，上述第一反应器70可以进一步使用上述冷凝器40的冷凝水作为用于除去通过上述减压蒸发浓缩器60进行浓缩的冷凝水的包括悬浮物的异物的外加碳源。

也就是说，流入到上述第一反应器70中的冷凝水与通过上述冷凝水供应管道42供应的冷凝水相混合，以上述两种冷凝水同时对有机物进行厌氧处理，由此，在上述第一反应器70中的冷凝水处于比从上述减压蒸发浓缩器60流入的冷凝水稀释得更多且具有相对低盐浓度的状态。

因此，通过上述冷凝器40的冷凝水供应管道42供应的冷凝水不仅容易进行上述第一反应器70的厌氧处理，还可容易进行上述第二反应器80的生物处理。

并且，上述第二反应器80用于在氧气的存在下对通过上述第一反应器70分离的消化废液进行生物处理。上述第二反应器80由曝气槽、沉淀槽及凝集反应槽顺次构成，以除去在上述消化废液中包含的包括有机物的各种环境污染源。

此时，上述第二反应器80优选包括曝气槽、沉淀槽及凝集反应槽，上述曝气槽用于在氧气的存在下分解和氧化上述消化废液以去除环境污染源，上述沉淀槽用于将通过上述曝气槽未处理的残留环境污染源沉淀来去除，上述凝集反应槽用于化学处理通过上述沉淀槽未处理的残留环境污染源。

也就是说，上述第二反应器80在氧气的存在下通过好氧微生物对上述消化废液中混合的环境污染源(c、h、o、n、s)进行分解和氧化，从而将上述有机环境污染源转换成无机物来除去，且将此时产生的污泥使用脱水设备来脱水并资源化。

并且，上述膜过滤器90用于对在上述第二反应器80中分离的处理水中残留的颗粒物质、cod或bod等进行过滤。在经过上述第二反应器80进行生物处理的处理水经过砂滤器或活性炭过滤器进行过滤的状态下，将该处理水用作上述冷却塔44的冷却水。

尤其，通过上述膜过滤器90除去各种环境污染源的过滤水通过冷却水供应管道92被供应到上述冷却塔44。

此时，可以将经过上述第二反应器80的处理水经过终端污水处理放流，或也将可以经过上述膜过滤器90的过滤水通过下水管放流，但在本发明中，将其用作上述冷却塔44的冷却水。

并且，上述热源供应管道72用于将在上述第一反应器70中产生的生物气作为热源再利用而不丢弃，且供应容纳于上述干燥器30中的固体废物的加热所需的热源。

并且，上述冷却水供应管道92用于向上述冷却塔44供应在上述膜过滤器90中分离的过滤水，且供应容纳于上述冷凝器40中的水蒸气的热交换所需的冷却水。

下面，对根据本发明的作用进行说明。

首先，为了运行根据本发明的处理装置1，在通过上述破碎筛选机10除去如塑料或金属等的异物的状态下，将上述有机废物粉碎成适合于干燥工作的大小。

随后，在上述固液分离器20中容纳所破碎的有机废物的状态下，通过以设定时间和设定速度离心分离来对上述有机废物进行脱水处理，以将上述有机废物分离为各个固体废物和液体废物。

之后，在上述干燥器30中容纳上述固体废物的状态下，在设定温度下加热设定时间，以产生干燥物，将上述干燥物输送至肥料制造工艺或饲料制造工艺并再利用。

尤其，在上述冷凝器40中对在上述干燥器30中产生的水蒸气进行热交换，在该过程中，上述冷凝器40中产生的冷凝水经过上述冷凝水供应管道42被供应到上述第一反应器70中。

此时，上述冷凝器40中产生的冷凝水被供应到上述第一反应器70中，以用作上述生物气的增产制。

另一方面，在上述固液分离器20中分离的上述液体废物经过上述三相分离器50以除去油分，且还经由上述减压蒸发浓缩器60、上述上述第一反应器70、上述第二反应器80及上述膜过滤器90来逐渐净化。

也就是说，在上述减压蒸发浓缩器60中总挥发性有机酸等被最大化的状态下，冷凝水经过上述第一反应器70产生生物气，然后还经过上述第二反应器80被生物处理，使得环境污染源被顺次除去。

此时，通过上述第一反应器70的厌氧反应产生的生物气经过上述热源供应管道72被供应到上述锅炉32，然后用作在上述干燥器30的运行过程中的固体废物的干燥热源。.

尤其，在上述膜过滤器90中过滤的过滤水被供应到上述冷却塔44并作为冷却水再利用，因此，不仅可以降低上述冷却塔44的运行费用，还可以不放流上述食物废水，因此减少环境污染源。

因此，通过使用上述第一反应器70的生物气作为干燥热源来降低能量费用，很经济，而且，通过使用上述膜过滤器90的过滤水作为冷却水来减少环境污染源。

如上所述，本发明并不局限于如上所述的实施例，在不脱离本发明的权利要求书中要求保护的本发明的技术思想的前提下，本发明所属技术领域的普通技术人员显而易见可以实施变形，且这种变形属于本发明的范围。

符号说明

10：破碎筛选机

20：固液分离器

30：干燥器

32：锅炉

40：冷凝器

42：冷凝水供应管道

44：冷却塔

50：三相分离器

60：减压蒸发浓缩器

70：第一反应器

72：热源供应管道

80：第二反应器

90：膜过滤器

92：冷却水供应管道。