申請日2013.09.24
公開(公告)日2015.03.04
IPC分類號C02F11/00; B09B3/00; C02F11/04
摘要
本發(fā)明提供了一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法，該裝置包括均質(zhì)漿化處理裝置、污水污泥預(yù)處理裝置以及餐廚垃圾預(yù)處理裝置;該方法包括如下步驟：一、使用餐廚垃圾預(yù)處理裝置對餐廚垃圾進行預(yù)處理并調(diào)節(jié)含水率;二、將經(jīng)污水污泥預(yù)處理裝置預(yù)處理的脫水泥餅和經(jīng)步驟一處理后的餐廚垃圾按比例混合，進入均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器進行均質(zhì)漿化處理后成為產(chǎn)酸相進料;三、將產(chǎn)酸相進料加入產(chǎn)酸相反應(yīng)器，進行水解和酸化后成為產(chǎn)酸相出泥;四、將產(chǎn)酸相出泥加入產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器中，進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷。本發(fā)明的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法，有效解決了兩者各自單獨處理所存在的問題，具有更高的甲烷產(chǎn)量和有機物降解效率。
權(quán)利要求書
1.一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，包括均質(zhì)漿化處 理反應(yīng)器、污水污泥預(yù)處理裝置以及餐廚垃圾預(yù)處理裝置;所述均質(zhì)漿化處理 反應(yīng)器為滾筒混合裝置，所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器分別與所述污水污泥預(yù)處理 裝置和所述餐廚垃圾預(yù)處理裝置連通;還包括產(chǎn)酸相反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷相反應(yīng) 器，所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器、所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器以及所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器依 次連通;所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器包括產(chǎn)酸攪拌器和產(chǎn)酸溫度控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于， 所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器包括產(chǎn)甲烷攪拌器和產(chǎn)甲烷溫度控制裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于， 所述餐廚垃圾預(yù)處理裝置包括粉碎機，所述粉碎機與所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器 連通。
4.一種利用權(quán)利要求1至3中任一項所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理 裝置處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，包括如下步驟:
步驟一：使用餐廚垃圾預(yù)處理裝置對餐廚垃圾進行分選，去除其中大粒徑 的無機物和難降解有機物，用所述粉碎機粉碎所述餐廚垃圾，并調(diào)節(jié)所述餐廚 垃圾的含水率;
步驟二：使用污水污泥預(yù)處理裝置對污水污泥進行預(yù)處理成為脫水泥餅， 將所述脫水泥餅和經(jīng)所述步驟一處理后的餐廚垃圾按比例混合，進入所述均質(zhì) 漿化處理反應(yīng)器進行均質(zhì)漿化處理后成為產(chǎn)酸相進料;
步驟三：將所述產(chǎn)酸相進料加入所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器，進行水解和酸化后成 為產(chǎn)酸相出泥;以及
步驟四：將所述產(chǎn)酸相出泥加入所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器中，進行厭氧發(fā)酵后 產(chǎn)生甲烷。
5.如權(quán)利要求4所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 在所述步驟一中，經(jīng)分選粉碎后的餐廚垃圾的粒徑為1mm～3mm。
6.如權(quán)利要求4所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 經(jīng)過所述步驟一處理后，餐廚垃圾的含水率為88%～92%。
7.如權(quán)利要求4所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述脫水泥餅的含水率為75%～80%。
8.如權(quán)利要求4所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 在所述步驟二中，所述脫水泥餅和所述餐廚垃圾按照可揮發(fā)性固體質(zhì)量比1： 1～3：1的比例混合。
9.如權(quán)利要求4或8所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在 于，在所述步驟二中，所述產(chǎn)酸相進料的含水率為95%～96%，所述產(chǎn)酸相進 料的粒徑為1mm～3mm。
10.如權(quán)利要求4所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述步驟三包括：
利用所述產(chǎn)酸攪拌器對進入所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器的產(chǎn)酸相進料進行產(chǎn)酸機 械攪拌;
利用所述產(chǎn)酸溫度控制裝置對所述產(chǎn)酸相進料進行恒溫處理;以及
所述產(chǎn)酸相進料在所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器進行預(yù)定時間的水解與酸化反應(yīng)，并 成為產(chǎn)酸相出泥。
11.如權(quán)利要求4或10所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征 在于，所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器的溫度范圍為33℃～35℃。
12.如權(quán)利要求10所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述產(chǎn)酸機械攪拌速率為80轉(zhuǎn)/分鐘～100轉(zhuǎn)/分鐘。
13.如權(quán)利要求10所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述預(yù)定時間為1天～5天。
14.如權(quán)利要求13所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述預(yù)定時間為5天。
15.如權(quán)利要求4所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，
所述步驟四包括：
利用產(chǎn)甲烷攪拌器對進入所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器的產(chǎn)酸相出泥進行產(chǎn)甲烷 機械攪拌;
利用產(chǎn)甲烷溫度控制裝置對所述產(chǎn)酸相出泥進行恒溫處理;以及
所述產(chǎn)酸相出泥在所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器進行預(yù)定時間的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生甲 烷。
16.如權(quán)利要求4或15所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征 在于，所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器的溫度范圍為33℃～35℃。
17.如權(quán)利要求15所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述產(chǎn)甲烷機械攪拌速率為80轉(zhuǎn)/分鐘～100轉(zhuǎn)/分鐘。
18.如權(quán)利要求15所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于， 所述預(yù)定時間為15天～25天。
說明書
一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境保護與可再生能源領(lǐng)域，涉及一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法。
背景技術(shù)
污水污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的固體副產(chǎn)物。污水污泥的產(chǎn)生量，隨著我國污水處理設(shè)施的快速增長而不斷增加。截至2011年底，全國城市污水處理廠污泥總產(chǎn)生量已經(jīng)突破3000萬噸(以含水率80%的脫水污泥計)。目前，污泥穩(wěn)定化的處理方法主要包括厭氧消化、好氧消化、好氧堆肥、石灰穩(wěn)定技術(shù)、污泥濕式氧化等技術(shù)。其中，污泥厭氧消化方法不僅可以實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化，而且還能產(chǎn)生生物燃氣甲烷，從而能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的資源化。然而，污水污泥有機質(zhì)含量較低，單獨厭氧消化普遍存在炭氮比(C/N)偏低、產(chǎn)氣率低的問題。
餐廚垃圾是指家庭、賓館、飯店及機關(guān)企事業(yè)等飲食單位產(chǎn)生的餐廚垃圾中的一種或幾種。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和生活水平的不斷提高，餐廚垃圾的產(chǎn)生量也在日益增加。據(jù)統(tǒng)計，2013年我國餐廚垃圾年產(chǎn)量將超過1.5億噸。受技術(shù)、經(jīng)濟等因素的制約，我國餐廚垃圾大多未得到妥善處理，資源化利用程度低，引起的環(huán)境污染問題十分突出。實際上，餐廚垃圾中有機質(zhì)含量高，具有很好的厭氧消化產(chǎn)甲烷潛能。然而，餐廚垃圾單獨厭氧消化過程中容易發(fā)生酸抑制和氨氮抑制現(xiàn)象，從而造成消化過程進行緩慢，甚至導(dǎo)致厭氧消化處理系統(tǒng)啟動和運行失敗。此外，餐廚垃圾具有高鹽分的特點，而產(chǎn)甲烷微生物對鈉離子(Na+)非常敏感，當鈉離子(Na+)的濃度大于5000mg/L時，會對甲烷轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生不利影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法，用于解決現(xiàn)有的污水污泥和餐廚垃圾單獨處理時所產(chǎn)生的問題，以污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，提高污水污泥有機質(zhì)含量并同時降低餐廚垃圾的酸性和鹽分，從而實現(xiàn)提高甲烷產(chǎn)量和有機物降解效率的目的。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：
一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，包括均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器、污水污泥預(yù)處理裝置以及餐廚垃圾預(yù)處理裝置，所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器與所述污水污泥預(yù)處理裝置連通，所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器與所述餐廚垃圾預(yù)處理裝置連通。
優(yōu)選地，還包括產(chǎn)酸相反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器，所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器與所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器連通，所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器與所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器連通。
優(yōu)選地，所述餐廚垃圾預(yù)處理裝置包括粉碎機，所述粉碎機與所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器連通。
優(yōu)選地，所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器為滾筒混合裝置。
優(yōu)選地，所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器包括產(chǎn)酸攪拌器和產(chǎn)酸溫度控制裝置。
優(yōu)選地，所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器包括產(chǎn)甲烷攪拌器和產(chǎn)甲烷溫度控制裝置。
一種利用污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，包括如下步驟:
步驟一：使用餐廚垃圾預(yù)處理裝置對餐廚垃圾進行分選，去除其中大粒徑的無機物和難降解有機物，用所述粉碎機粉碎所述餐廚垃圾，并調(diào)節(jié)所述餐廚垃圾的含水率;
步驟二：使用污水污泥預(yù)處理裝置對污水污泥進行預(yù)處理成為脫水泥餅，將所述脫水泥餅和經(jīng)所述步驟一處理后的餐廚垃圾按比例混合，進入所述均質(zhì)漿化處理反應(yīng)器進行均質(zhì)漿化處理后成為產(chǎn)酸相進料;
步驟三：將所述產(chǎn)酸相進料加入所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器，進行水解和酸化后成為產(chǎn)酸相出泥;以及
步驟四：將所述產(chǎn)酸相出泥加入所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器中，進行厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生甲烷。
優(yōu)選地，在所述步驟一中，經(jīng)分選粉碎后的餐廚垃圾的粒徑為1mm~3mm。
優(yōu)選地，經(jīng)過所述步驟一處理后，餐廚垃圾的含水率為88%~92%。
優(yōu)選地，所述脫水泥餅的含水率為75%~80%。
優(yōu)選地，在所述步驟二中，所述脫水泥餅和所述餐廚垃圾按照可揮發(fā)性固體質(zhì)量比1：1~3：1的比例混合。
優(yōu)選地，在所述步驟二中，所述產(chǎn)酸相進料的含水率為95%~96%，所述產(chǎn)酸相進料的粒徑為1mm~3mm。
優(yōu)選地，所述步驟三包括：
利用所述產(chǎn)酸攪拌器對進入所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器的產(chǎn)酸相進料進行產(chǎn)酸機械攪拌;
利用所述產(chǎn)酸溫度控制裝置對所述產(chǎn)酸相進料進行恒溫處理;以及
所述產(chǎn)酸相進料在所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器進行預(yù)定時間的水解與酸化反應(yīng)，并成為產(chǎn)酸相出泥。
優(yōu)選地，所述產(chǎn)酸相反應(yīng)器的溫度范圍為33℃~37℃。
優(yōu)選地，所述產(chǎn)酸機械攪拌速率為80轉(zhuǎn)/分鐘~100轉(zhuǎn)/分鐘。
優(yōu)選地，所述預(yù)定時間為1天~5天。
優(yōu)選地，所述預(yù)定時間為5天。
優(yōu)選地，所述步驟四包括：
利用產(chǎn)甲烷攪拌器對進入所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器的產(chǎn)酸相出泥進行產(chǎn)甲烷機械攪拌;
利用產(chǎn)甲烷溫度控制裝置對所述產(chǎn)酸相出泥進行恒溫處理;以及
所述產(chǎn)酸相出泥在所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器進行預(yù)定時間的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生甲烷。
優(yōu)選地，所述產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器的溫度范圍為33℃~37℃。
優(yōu)選地，所述產(chǎn)甲烷機械攪拌速率為80轉(zhuǎn)/分鐘~100轉(zhuǎn)/分鐘。
優(yōu)選地，所述預(yù)定時間為15天~25天。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：
1、污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，對污水污泥和餐廚垃圾厭氧共消化的進料進行均質(zhì)漿化處理，并且能夠使得脫水泥餅和餐廚垃圾充分混勻并達到設(shè)定的含水率，為污水污泥和餐廚垃圾厭氧共消化提供穩(wěn)定均質(zhì)的進料，從而為污水污泥和餐廚垃圾厭氧共消化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。該裝置能實現(xiàn)污水污泥和餐廚垃圾的兩相共消化處理。
2、本發(fā)明采用污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，巧妙的利用了污水污泥和餐廚垃圾之間的協(xié)同效應(yīng)，為微生物創(chuàng)造更理想的生存更好的代謝環(huán)境。因為污水污泥有機質(zhì)含量較低，單獨厭氧消化普遍存在炭氮比(C/N)偏低、產(chǎn)氣率低的問題;而餐廚垃圾有機質(zhì)豐富、炭氮比(C/N)較高，污水污泥和餐廚垃圾混合厭氧消化能夠促進物料的營養(yǎng)平衡，提高消化池的容積利用效率，獲得更高的單位體積進料產(chǎn)沼氣量。此外，污水污泥和餐廚垃圾共消化方法還可以稀釋揮發(fā)酸、氨氮、鈉離子(Na+)等抑制因子，底物之間的協(xié)同效應(yīng)能夠為微生物群落創(chuàng)造更理想的生存和代謝環(huán)境。
3、本發(fā)明采用污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，將產(chǎn)酸相與產(chǎn)甲烷相分離開，分別為產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造最佳生存環(huán)境。產(chǎn)酸菌世代周期短，適宜在酸性條件下生存代謝;而產(chǎn)甲烷菌世代周期較長，適宜在pH值6.8~7.4范圍內(nèi)生存代謝。把產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分離，可以分別為產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造最佳的生存環(huán)境，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、有機物去除效果和產(chǎn)氣效率。
4、本發(fā)明采用污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，污水污泥和餐廚垃圾堿度互補，提高污水污泥和餐廚垃圾反應(yīng)系統(tǒng)的緩沖能力和穩(wěn)定性。污水污泥有機物含量較低、堿度高。餐廚垃圾中有機物含量高，單獨厭氧消化過程中容易發(fā)生酸抑制現(xiàn)象，造成消化過程進行緩慢，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)啟動和運行失敗。污水污泥和餐廚垃圾共消化方法能夠提高系統(tǒng)緩沖能力，保持pH值穩(wěn)定，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，無需另外加堿調(diào)節(jié)pH值，降低了運行成本。
本發(fā)明利用污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置所實現(xiàn)的污水污泥和餐廚垃圾共消化的處理方法，具有更高的甲烷產(chǎn)量和有機物降解效率，不僅能滿足我國目前日益緊迫的污水污泥和餐廚垃圾處理處置需求，有效解決了兩者各自單獨處理處置所存在的問題，而且能夠同時實現(xiàn)污水污泥和餐廚垃圾資源化和穩(wěn)定化效果，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，在污水污泥和餐廚垃圾處理方面具有很大的市場潛力。
