專利名稱：有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)和處置方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固體廢物處置技術領域，具體是有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)和處置方法。
背景技術：
目前，城市垃圾量和污水量不斷増加，隨之產(chǎn)生的城市有機垃圾和污水處理廠污泥越來越多，從固體廢物中回收資源和能源，減少最終處置的廢物量，從而減輕其對環(huán)境污染的負荷，已成為當今世界所共同關注的問題。固體廢物處置的目的主要有以下四個方面減量化減少固體廢物最終處置前的體積，以降低固體廢物處理及最終處置的費用；穩(wěn)定化通過處理使固體廢物穩(wěn)定化，避免產(chǎn)生二次污染；無害化達到固體廢物的無害化與衛(wèi)生化，如去除重金屬、滅菌等；資源化在處理固體廢物的同時達到變害為利、綜合利用、保護環(huán)境的目的，如產(chǎn)生沼氣等。固體廢物處置的方法有海洋處置、陸地處置、垃圾填埋場處置、焚燒、生物處理等。其優(yōu)缺點分別為1、海洋處置近年來，隨著人們對保護環(huán)境生態(tài)重要性認識的加深和總體環(huán)境意識的提高，海洋處置已受到越來越多的限制；2、陸地處置陸地處置包括土地耕作、工程庫或貯留池貯存、土地填埋以及深井灌注幾種，但是對土地的污染很嚴重；3、垃圾填埋場處置選擇合適場地做防滲處理后將垃圾進行填埋，對周圍污染較小，但是會產(chǎn)生很難處理的高濃度垃圾滲濾液；4、焚燒處置將固體廢物進行熱處理，利用加熱將有機物轉化為無機物，同時減少體積，但存在產(chǎn)生廢氣問題；5、固體廢物生物處置以固體廢物中的可降解有機物為對象，通過生物的好氧和厭氧作用，轉化為穩(wěn)定產(chǎn)物、能源和其他有用物質的一種處理方法，同時具有固體廢物處置減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的目的，實現(xiàn)了資源綜合利用。綜上所述，急待研究ー種城市有機垃圾與污泥的高固體厭氧及好氧堆肥處置方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了同時具有固體廢物處置減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的方法，即有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)和處置方法。本發(fā)明的目的主要通過以下技術方案實現(xiàn)有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，包括依次設置的高固體厭氧消化器、好氧堆肥器、干燥器；高固體厭氧消化器安裝有沼氣浄化裝置，好氧堆肥器安裝鼓風機，沼氣浄化裝置連接有沼氣燃燒裝置，所述沼氣燃燒裝置同時與高固體厭氧消化器、好氧堆肥器、干燥器連通。所述沼氣浄化裝置還連接有沼氣發(fā)電裝置。所述好氧堆肥器還連接有肥料生產(chǎn)裝置。所述干燥器還連接有尾料收集裝置。還包括混合器，所述混合器內安裝有攪拌器。
基于上述有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)的處置方法，處置方法包括依次進行的混合處理步驟、厭氧消化處理步驟和好氧堆肥處理步驟；
其中，混合處理步驟為將污泥和城市有機垃圾放置在混合器內進行充分攪拌；
厭氧消化處理步驟為將混合后的固體廢物通過高固體厭氧消化器進行厭氧消化處理，最終使得固體廢物中的固體含量達到20% 35%之間為止；
好氧堆肥處理步驟為將厭氧消化后的物料通過好氧堆肥器進行好氧處理。固體廢物通過高固體厭氧消化器時，控制高固體厭氧消化器內的溫度在54°C 56°C之間，控制PH值范圍在7. O 7. 2之間；使得固體廢物中的有機成分進行厭氧消化，產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳，最終使得固體廢物中固體含量達到25% 30%之間，營養(yǎng)物質最佳碳氮比達到25 30之間，最后停止反應。固體廢物通過好氧堆肥器時，控制好氧堆肥器的溫度為適合微生物快速繁殖的溫 度，最終使得固體廢物中固體含量達到65%以上為止。還包括干燥步驟和尾料收集步驟；
干燥步驟將好氧堆肥器反應完成后，產(chǎn)生的腐殖質經(jīng)過干燥器進行高溫干燥處理；
尾料收集步驟將干燥后的腐殖質經(jīng)過尾料收集裝置進行收集完成處理。本發(fā)明中設計的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)利用自身產(chǎn)生的沼氣，然后通過沼氣燃燒裝置進行燃燒產(chǎn)生熱量來維持高固體厭氧消化器、好氧堆肥器、干燥器所需要的熱量，以此達到就地取材環(huán)保生產(chǎn)環(huán)保利用。因此，本系統(tǒng)中，高固體厭氧消化器、好氧堆肥器、干燥器所需要的能源均取自系統(tǒng)本身，不需要額外的能源供應。因此可在對固體廢物進行處置的同時，做到穩(wěn)定化、無害化、資源化的循環(huán)生產(chǎn)。同時對于過余的沼氣，本系統(tǒng)采用與沼氣浄化裝置連接沼氣發(fā)電裝置進行發(fā)電處理，可向外界供電。而好氧堆肥器產(chǎn)生的腐殖質通過肥料生產(chǎn)裝置進行有機肥料的生產(chǎn)，或者通過加熱處理生產(chǎn)有機燃料。厭氧消化反應時，會產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳，為了使得后期的好氧反應能有ー個合適的營養(yǎng)環(huán)境，在厭氧消化反應中，使得固體含量達到為20% 35%時即可，優(yōu)先選擇使固體含量達到為25% 30%，高固體厭氧消化器溫度控制在54 56°C，最佳PH范圍為7. O 7. 2,營養(yǎng)物質最佳碳氮比25 30。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在營養(yǎng)物質最佳碳氮比為25 30且固體含量達到為25% 30%這環(huán)境下，后期的好氧反應才能在這個環(huán)境下進行快速充分的反應。因此可縮短好氧反應的時間，提高對有機垃圾的處理速度。為了方便對后期腐殖質的處理，厭氧消化污泥的好氧堆肥中，最終使得固體廢物中固體含量達到65%以上才終止厭氧反應，好氧堆肥器出來的產(chǎn)物是腐殖質，作為肥料使用，經(jīng)過干燥器干燥后能作為電廠燃料，熱值14000 15000KJ/Kg，密度約為560Kg/m3。在固體含量達到65%時，可充分的利用系統(tǒng)本身產(chǎn)生的熱量對其加熱干燥，而不需要借助外界能源進行處理。即，假如固體含量只達到50%時，我們就終止厭氧反應，將好氧堆肥器內的腐殖質取出，那么其含水率極好，對于前期進行生產(chǎn)的沼氣含量所產(chǎn)生的熱量，是不足以對其進行干燥處理的。因此在這種情況下，需要借助外界的熱量進行加熱處理，這與本發(fā)明的最終目的相違背，經(jīng)過多次實驗，我們發(fā)現(xiàn)，當固體含量達到65%吋，即可完全利用系統(tǒng)本身的資源進行加熱干燥處理。本發(fā)明的工作原理為城市有機垃圾和污水處理廠污泥經(jīng)過混合器混合均勻后，進入高固體厭氧消化器在厭氧條件下，根據(jù)上述步驟第一步的控制エ藝參數(shù)，形成了厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用高固體厭氧消化器中的微生物產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌代謝作用，分解廢物中的有機物并產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳。產(chǎn)生的沼氣通過沼氣浄化裝置浄化，一部分通過沼氣燃燒裝置燃燒轉化為熱能，為高固體厭氧消化器、好氧堆肥器和干燥器提供熱能，另一部分通過沼氣發(fā)電裝置燃燒轉化為電能。高固體厭氧消化器出來的物料進入好氧堆肥器中，鼓風機為好氧堆肥器提供微生物所需氧氣，物料轉化為腐殖質，其中一部分進入肥料生產(chǎn)裝置作為肥料及土壌改良劑，另一部分經(jīng)過干燥器干燥后能作為電廠燃料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(I)本發(fā)明實現(xiàn)資源綜合利用，將城市有機垃圾和污水處理廠污泥轉化為清潔能源甲烷，并利用甲烷進行發(fā)電和產(chǎn)生熱能。而不是像海洋處置、垃圾填埋等其他處置方式，沒有 實現(xiàn)資源化利用。(2)本發(fā)明將固體廢物轉化為腐殖質，作為肥料使用和電廠燃料，并通過反應過程中合適的溫度和時間對固體廢物中細菌進行了滅活，實現(xiàn)了固體廢物減量化和無害化。


圖I為本發(fā)明處置方法エ藝流程示意 附圖中附圖標記所對應的名稱為1、混合器，2、高固體厭氧消化器，3、好氧堆肥器，4、干燥器，5、污泥，6、城市有機垃圾，7、攪拌器，8、沼氣浄化裝置，9、沼氣燃燒裝置，10、沼氣發(fā)電裝置，11、鼓風機，12、肥料生產(chǎn)裝置，13、尾料收集裝置。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進ー步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例
如圖I所示，城市有機垃圾與污泥的高固體厭氧及好氧堆肥處置方法工作時從城市垃圾中分離的有機垃圾與污水處理廠污泥經(jīng)過混合器I混合均勻后，進入高固體厭氧消化器2在厭氧條件下，控制物料中固體含量為25% 30%，高固體厭氧消化器溫度控制在54 56°C，最佳PH范圍為7. O 7. 2，營養(yǎng)物質最佳碳氮比25 30，形成了厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用高固體厭氧消化器2中的微生物產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌代謝作用，分解廢物中的有機物并產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳。產(chǎn)生的沼氣通過沼氣浄化裝置8浄化，一部分通過沼氣燃燒裝置9燃燒轉化為熱能，為高固體厭氧消化器8、好氧堆肥器3和干燥器4提供熱能，另一部分通過沼氣發(fā)電裝置10燃燒轉化為電能。高固體厭氧消化器2出來的物料進入好氧堆肥器3中，鼓風機11為好氧堆肥器3提供微生物所需氧氣，物料轉化為腐殖質，熱值14000 15000KJ/Kg，密度約為560Kg/m3，其中一部分進入肥料生產(chǎn)裝置12作為肥料及土壌改良劑，另一部分經(jīng)過干燥器4干燥后能作為電廠燃料。因此，本發(fā)明設計的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，包括依次設置的高固體厭氧消化器2、好氧堆肥器3、干燥器4 ;高固體厭氧消化器2安裝有沼氣浄化裝置8，好氧堆肥器3安裝鼓風機11，沼氣浄化裝置8連接有沼氣燃燒裝置9，所述沼氣燃燒裝置9同時與高固體厭氧消化器2、好氧堆肥器3、干燥器4連通。所述沼氣浄化裝置8還連接有沼氣發(fā)電裝置10。所述好氧堆肥器3還連接有肥料生產(chǎn)裝置12。所述干燥器4還連接有尾料收集裝置13。還包括混合器I，所述混合器內安裝有攪拌器7?；谏鲜鲇袡C垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)的處置方法，處置方法包括依次進行的混合處理步驟、厭氧消化處理步驟和好氧堆肥處理步驟；
其中，混合處理步驟為將污泥5和城市有機垃圾6放置在混合器I內進行充分攪拌；厭氧消化處理步驟為將混合后的固體廢物通過高固體厭氧消化器2進行厭氧消化處理，最終使得固體廢物中的固體含量達到20% 35%之間為止；
好氧堆肥處理步驟為將厭氧消化后的物料通過好氧堆肥器3進行好氧處理。固體廢物通過高固體厭氧消化器2時，控制高固體厭氧消化器2內的溫度在54°C 56°C之間，控制PH值范圍在7. O 7. 2之間；使得固體廢物中的有機成分進行厭氧消化，產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳，最終使得固體廢物中固體含量達到25% 30%之間，營養(yǎng)物質最佳碳氮比達到25 30之間，最后停止反應。固體廢物通過好氧堆肥器3吋，控制好氧堆肥器3的溫度為適合微生物快速繁殖的溫度，最終使得固體廢物中固體含量達到65%以上為止。還包括干燥步驟和尾料收集步驟；
干燥步驟將好氧堆肥器3反應完成后，產(chǎn)生的腐殖質經(jīng)過干燥器4進行高溫干燥處
理；
尾料收集步驟將干燥后的腐殖質經(jīng)過尾料收集裝置13進行收集完成處理。本發(fā)明中設計的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)利用自身產(chǎn)生的沼氣，然后通過沼氣燃燒裝置9進行燃燒產(chǎn)生熱量來維持高固體厭氧消化器2、好氧堆肥器3、干燥器4所需要的熱量，以此達到就地取材環(huán)保生產(chǎn)環(huán)保利用。因此，本系統(tǒng)中，高固體厭氧消化器2、好氧堆肥器3、干燥器4所需要的能源均取自系統(tǒng)本身，不需要額外的能源供應。因此可在對固體廢物進行處置的同時，做到穩(wěn)定化、無害化、資源化的循環(huán)生產(chǎn)。同時對于過余的沼氣，本系統(tǒng)采用與沼氣浄化裝置8連接沼氣發(fā)電裝置10進行發(fā)電處理，可向外界供電。而好氧堆肥器3產(chǎn)生的腐殖質通過肥料生產(chǎn)裝置12進行有機肥料的生產(chǎn)，或者通過加熱處理生產(chǎn)有機燃料。厭氧消化反應時，會產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳，為了使得后期的好氧反應能有ー個合適的營養(yǎng)環(huán)境，在厭氧消化反應中，使得固體含量達到為20% 35%時即可，優(yōu)先選擇使固體含量達到為25% 30%，高固體厭氧消化器溫度控制在54 56°C，最佳PH范圍為7. O 7. 2,營養(yǎng)物質最佳碳氮比25 30。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在營養(yǎng)物質最佳碳氮比為25 30且固體含量達到為25% 30%這環(huán)境下，后期的好氧反應才能在這個環(huán)境下進行快速充分的反應。因此可縮短好氧反應的時間，提高對有機垃圾的處理速度。為了方便對后期腐殖質的處理，厭氧消化污泥的好氧堆肥中，最終使得固體廢物中固體含量達到65%以上才終止厭氧反應，好氧堆肥器出來的產(chǎn)物是腐殖質，作為肥料使用，經(jīng)過干燥器干燥后能作為電廠燃料，熱值14000 15000KJ/Kg，密度約為560Kg/m3。在固體含量達到65%時，可充分的利用系統(tǒng)本身產(chǎn)生的熱量對其加熱干燥，而不需要借助外界能源進行處理。即，假如固體含量只達到50%時，我們就終止厭氧反應，將好氧堆肥器內的腐殖質取出，那么其含水率極好，對于前期進行生產(chǎn)的沼氣含量所產(chǎn)生的熱量，是不足以對其進行干燥處理的。因此在這種情況下，需要借助外界的熱量進行加熱處理，這與本發(fā)明的最終目的相違背，經(jīng)過多次實驗，我們發(fā)現(xiàn)，當固體含量達到65%時，即可完全利用系統(tǒng)本身的資源進行加熱干燥處理。本發(fā)明的工作原理為城市有機垃圾和污水處理 廠污泥經(jīng)過混合器混合均勻后，進入高固體厭氧消化器在厭氧條件下，根據(jù)上述步驟第一步的控制エ藝參數(shù)，形成了厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用高固體厭氧消化器中的微生物產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌代謝作用，分解廢物中的有機物并產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳。產(chǎn)生的沼氣通過沼氣浄化裝置浄化，一部分通過沼氣燃燒裝置燃燒轉化為熱能，為高固體厭氧消化器、好氧堆肥器和干燥器提供熱能，另一部分通過沼氣發(fā)電裝置燃燒轉化為電能。高固體厭氧消化器出來的物料進入好氧堆肥器中，鼓風機為好氧堆肥器提供微生物所需氧氣，物料轉化為腐殖質，其中一部分進入肥料生產(chǎn)裝置作為肥料及土壌改良劑，另一部分經(jīng)過干燥器干燥后能作為電廠燃料。如上所述，則能很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權利要求
1.有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，其特征在于包括依次設置的高固體厭氧消化器(2)、好氧堆肥器(3)、干燥器(4);高固體厭氧消化器(2)安裝有沼氣浄化裝置(8)，好氧堆肥器(3)安裝鼓風機(11)，沼氣浄化裝置(8)連接有沼氣燃燒裝置(9)，所述沼氣燃燒裝置(9)同時與高固體厭氧消化器(2)、好氧堆肥器(3)、干燥器(4)連通。
2.根據(jù)權利要求I所述的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，其特征在于所述沼氣浄化裝置(8 )還連接有沼氣發(fā)電裝置(10 )。
3.根據(jù)權利要求I所述的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，其特征在于所述好氧堆肥器(3 )還連接有肥料生產(chǎn)裝置(12)。
4.根據(jù)權利要求I所述的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，其特征在于所述干燥器(4 )還連接有尾料收集裝置(13)。、
5.根據(jù)權利要求I所述的有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，其特征在于還包括混合器(I)，所述混合器內安裝有攪拌器(7 )。
6.基于上述有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)的處置方法，其特征在于處置方法包括依次進行的混合處理步驟、厭氧消化處理步驟和好氧堆肥處理步驟； 其中，混合處理步驟為將污泥(5)和城市有機垃圾(6)放置在混合器(I)內進行充分攪拌； 厭氧消化處理步驟為將混合后的固體廢物通過高固體厭氧消化器(2)進行厭氧消化處理，最終使得固體廢物中的固體含量達到20% 35%之間為止； 好氧堆肥處理步驟為將厭氧消化后的物料通過好氧堆肥器(3)進行好氧處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的處置方法，其特征在于固體廢物通過高固體厭氧消化器(2)時，控制高固體厭氧消化器(2)內的溫度在54°C 56°C之間，控制PH值范圍在7. O 7. 2之間；使得固體廢物中的有機成分進行厭氧消化，產(chǎn)生甲烷和ニ氧化碳，最終使得固體廢物中固體含量達到25% 30%之間，營養(yǎng)物質最佳碳氮比達到25 30之間，最后停止反應。
8.根據(jù)權利要求7所述的處置方法，其特征在于固體廢物通過好氧堆肥器(3)吋，控制好氧堆肥器(3)的溫度為適合微生物快速繁殖的溫度，最終使得固體廢物中固體含量達到65%以上為止。
9.根據(jù)權利要求8所述的處置方法，其特征在于還包括干燥步驟和尾料收集步驟； 干燥步驟將好氧堆肥器(3)反應完成后，產(chǎn)生的腐殖質經(jīng)過干燥器(4)進行高溫干燥處理； 尾料收集步驟將干燥后的腐殖質經(jīng)過尾料收集裝置(13)進行收集完成處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)和處置方法，有機垃圾與污泥的固體厭氧及好氧堆肥系統(tǒng)，包括依次設置的高固體厭氧消化器、好氧堆肥器、干燥器；高固體厭氧消化器安裝有沼氣凈化裝置，好氧堆肥器安裝鼓風機，沼氣凈化裝置連接有沼氣燃燒裝置，所述沼氣燃燒裝置同時與高固體厭氧消化器、好氧堆肥器、干燥器連通。本發(fā)明實現(xiàn)資源綜合利用，將城市有機垃圾和污水處理廠污泥轉化為清潔能源甲烷，并利用甲烷進行發(fā)電和產(chǎn)生熱能。本發(fā)明將固體廢物轉化為腐殖質，作為肥料使用和電廠燃料，并通過反應過程中合適的溫度和時間對固體廢物中細菌進行了滅活，實現(xiàn)了固體廢物減量化和無害化。
文檔編號C12M1/107GK102731179SQ20121025178
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者李華, 胡登燕, 鄭傳勇 申請人:四川四通歐美環(huán)境工程有限公司