CN113976583A - 一种餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及治疗餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法，可有效实现对餐厨垃圾的无害化、资源化和减量化处理，助力社会的绿色可持续性发展的问题，其解决的技术方案是，该综合利用系统包括：筛分处理系统、固液分离系统、油水分离系统、好氧降解装置、厌氧发酵装置、灭菌装置和沼气提纯装置，本发明系统可以安置在大中型小区群就近位置，减少餐厨垃圾的运输成本和人力成本，是餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法上的创新。

Description

一种餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理的技术领域，特别是一种餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法。

背景技术

餐厨垃圾是剩饭剩菜的统称，包括一些坏的水果、丢弃的菜叶、各种肉类食物处理后的下脚料等物质。餐厨垃圾是一种湿垃圾，不仅含水量大，而且油脂、盐分以及有机化合物的含量都很高，长久放置会发臭变质，滋生病菌，产生大量毒素，臭气熏天，严重影响生活环境。据统计，目前我国每年产生的餐厨垃圾可达到1亿吨左右，主要来源于食堂、饭店、居民区，如此大量的餐厨垃圾不加以有效处理，积累的后果不堪设想。餐厨垃圾的处理是关系到人们生活质量最基本的问题。如何实现“变废为宝”，将餐厨垃圾转化为可循环利用的能源，是摆在我们面前亟待解决的问题。

现阶段餐厨垃圾的主要处理方法：焚烧法、填埋法、堆肥法、厌氧发酵和微生物处理技术等。其中焚烧法由于餐厨垃圾水分含量高的问题，难以直接燃烧，需投加大量的能量，并且过程中会产生很多有毒气体；填埋法算是一种厌氧消化处理的方法，它以消除餐厨垃圾为目的，没有实现回收利用，并且填埋产生的渗滤液时间久了会污染到地下水，威胁居民健康生活；堆肥法分为好氧消化堆肥和厌氧发酵堆肥两类，在堆肥的过程中会产生高温，有利于抑制有害菌的滋生，但这种方法消除餐厨垃圾的周期长、效率很低，占地面积大，并且会散发大量臭味，影响周围环境。因此，选择适宜的餐厨垃圾处理方式，是实现餐厨垃圾处理资源化、减量化、无害化的关键。

利用微生物技术处理餐厨垃圾实现能源的充分利用是目前的一个发展趋势，但如何将微生物技术的主要优势体现出来，并且简便、高效的实现餐厨垃圾的“三化”处理，是对整套餐厨垃圾处理设备体系的重大考验。已有研究表明，适量的短程好氧预处理可以提高餐厨垃圾高温厌氧消化的性能，增强反应的稳定性，提高产沼气量和消化效率。因此，发明一种利用好氧降解和厌氧发酵联合起来进行餐厨垃圾的资源化处理系统和方法势在必行。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法，可有效实现对餐厨垃圾的无害化、资源化和减量化处理，助力社会的绿色可持续性发展的问题。

本发明解决的技术方案是，该综合利用系统包括：筛分处理系统、固液分离系统、油水分离系统、好氧降解装置、厌氧发酵装置、灭菌装置和沼气提纯装置，筛分处理系统与固液分离系统相连接，经固液分离系统分离出的液相物料与油水分离系统相连，分离出的固相物料与好氧降解装置相连，好氧降解装置与厌氧发酵装置相连接，厌氧发酵装置发酵后产生的沼渣、沼气分别与灭菌装置、沼气提纯装置相连接。

一种餐厨垃圾处理和综合利用的方法包括以下步骤：

1）先利用筛分处理系统将餐厨垃圾中的大块物料粉碎，得到统一的混合料液，然后再利用固液分离系统进行固液分离处理；

2）将固液分离所得的液相餐厨垃圾进一步分离得到废油和废水，分别输送到废油收集罐和废水收集罐处理，废油可用于后期制备生物柴油，废水排入市政污水管网进行污水处理，实现资源化和无害化处理；

3）固液分离后固相收集罐中的固体餐厨垃圾进入好氧降解装置进行微生物降解，需配备微生物降解菌剂，设定微生物生长代谢最佳的条件，进行固相垃圾的降解，另外，鉴于固体餐厨垃圾中的盐分含量和油脂含量较大，降解过程中易形成腐酸变臭的内部环境从而影响好氧菌的生存代谢，根据好氧降解装置检测的温度、酸碱度、盐度等参数，可以考虑加入适量的生物质物料，比如作物秸秆，枯枝碎叶、杂草等，用于调节整个好氧降解装置中物料的碳氮比、酸碱度、盐分浓度和生物量等参数，有利于微生物对固相餐厨垃圾的好氧降解；

4）餐厨垃圾好氧降解之后的剩余固体餐厨垃圾进入厌氧发酵装置厌氧发酵，前期的好氧降解减少了固体餐厨垃圾中多余的易酸化和易降解的有机物，可以提高厌氧发酵的稳定性、产气量和降解效率；另外，根据厌氧发酵装置检测的温度、酸碱度、盐度等参数，可以补充相应的厌氧发酵菌剂和生物质物料进行调节，并设定厌氧微生物生长代谢的最佳条件，以充分利用厌氧微生物的发酵水解将剩余的固体餐厨垃圾转化生成沼气；

5）厌氧发酵后的沼渣进入灭菌装置（灭菌机）充分的灭菌，用于制备有机肥料的主要原料，实现能源的循环利用；

6）厌氧发酵后生成的沼气进入沼气提纯装置进行提纯，将提纯后得到的高浓度甲烷，用于制备生物天然气，供居民或者企业使用，实现能源的循环利用。

本发明系统的自动上料机连接餐厨垃圾粉碎机入口，可以一键自动化投放餐厨物料送入粉碎机，粉碎机的下部有料液排放开关连接料液收集槽，便于将粉碎后的料液及时收集；粉碎机上端设有自动进水冲洗装置便于及时清理粉碎机，减少堵塞的发生，提高餐厨垃圾粉碎效率；餐厨垃圾处理和综合利用系统可以安置在大中型小区群就近位置，减少餐厨垃圾的运输成本和人力成本，是餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法上的创新。

附图说明

图1为本发明系统的结构框式图。

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-2给出，本发明综合利用系统包括：筛分处理系统、固液分离系统、油水分离系统、好氧降解装置、厌氧发酵装置、灭菌装置和沼气提纯装置，筛分处理系统与固液分离系统相连接，经固液分离系统分离出的液相物料与油水分离系统相连，分离出的固相物料与好氧降解装置相连，好氧降解装置与厌氧发酵装置相连接，厌氧发酵装置发酵后产生的沼渣、沼气分别与灭菌装置、沼气提纯装置相连接。

所述的筛分处理系统是为适合居民区产生的餐厨垃圾使用的筛分机器，包括自动上料机、粉碎机和料液收集槽，自动上料机的出口与粉碎机进口相连接，粉碎机的出口与料液收集槽进口相连接，其中自动上料机用于餐厨垃圾的投料，粉碎机能够满足果壳/核、小骨头等硬物质的粉碎要求，达到2毫米以下，料液收集槽用于收集筛分处理后的料液。

所述的固液分离系统是能实现固液分离的设备，包括但不限于板框压滤机、离心分离机等，具体可包括固液分离机、传送管道和餐厨垃圾料液收集罐，固液分离机的进口与料液收集槽的出口相连接，固液分离机的出水口与餐厨垃圾液相收集罐的进水口相连接，固液分离机的固体出料口与固相收集罐的进料口连接。

所述的油水分离系统是能实现油水分离的设备，包括但不限于重力油水分离机、膜过滤油水分离机等，具体可包括油水分离机、废油收集罐和废水收集罐，油水分离机的进料口与液相收集罐的出料口相连接，油水分离机出料口分别连接废油收集罐、废水收集罐。用于将固液分离所得的液相餐厨垃圾进一步分离得到废油和废水，分别输送到废油收集罐和废水收集罐处理；废油可用于后期制备生物柴油，废水排入市政污水管网进行污水处理。

所述的好氧降解装置用于将固相收集罐中的固体垃圾进行微生物降解，例如，好氧发酵罐，需配备微生物降解菌剂和添加生物质物料调节相关参数，比如固体餐厨垃圾的碳氮比、酸碱度、盐度等，设置微生物生长代谢最佳的条件下进行固相餐厨垃圾的降解。具体配备可恒温、搅拌、调节pH、自动进出料的设备，可以实时监测并显示里面餐厨垃圾物料的温度、pH，并且设有定量添加微生物菌剂和生物质物料的端口。

所述的厌氧发酵装置用于将好氧降解之后的固体餐厨垃圾进行厌氧发酵，例如，厌氧发酵罐，补充厌氧发酵菌剂，辅助添加生物质物料，比如秸秆、枯枝碎叶等，调节固体餐厨垃圾的特性，设定微生物厌氧发酵的最佳条件进行发酵，以充分将剩余的固体餐厨垃圾降解转化生成沼气。具体配备可恒温、搅拌、调节pH、自动进出料、密闭良好的设备，可以实时监测并显示里面餐厨垃圾物料的温度、pH，设有添加厌氧菌剂和生物质物料的入口和用于产气排放的出口。

所述的灭菌装置是能实现物料灭菌的仪器，比如巴氏灭菌机、紫外灭菌机或超声波灭菌机的一种。但不局限于利用巴氏灭菌法、超声法或电解法等方式，实现物料灭菌的仪器均可，厌氧发酵后的沼渣经过灭菌之后用于制备生物有机肥料，施肥还田，实现能源循环利用，减少环境污染。

所述的沼气提纯装置是用于将厌氧发酵后生成的沼气提纯的设施，包括但不限于能实现CO₂、H₂S等气体与甲烷分离的沼气提纯膜、CO₂/H₂S吸收装置，将提纯后得到高浓度的甲烷，用于制备生物天然气，供居民或者企业使用，实现能源的循环利用。

本发明还提供一种餐厨垃圾处理和综合利用的方法，具体包括以下步骤：

1）先利用筛分处理系统将餐厨垃圾中的大块物料粉碎，得到统一的混合料液，然后再利用固液分离系统进行固液分离处理；

2）将固液分离所得的液相餐厨垃圾进一步分离得到废油和废水，分别输送到废油收集罐和废水收集罐处理，废油可用于后期制备生物柴油，废水排入市政污水管网进行污水处理，实现资源化和无害化处理；

3）固液分离后固相收集罐中的固体餐厨垃圾进入好氧降解装置进行微生物降解，需配备微生物降解菌剂，设定微生物生长代谢最佳的条件，进行固相垃圾的降解，另外，鉴于固体餐厨垃圾中的盐分含量和油脂含量较大，降解过程中易形成腐酸变臭的内部环境从而影响好氧菌的生存代谢，根据好氧降解装置检测的温度、酸碱度、盐度等参数，可以考虑加入适量的生物质物料，比如作物秸秆，枯枝碎叶、杂草等，用于调节整个好氧降解装置中物料的碳氮比、酸碱度、盐分浓度和生物量等参数，有利于微生物对固相餐厨垃圾的好氧降解；

4）餐厨垃圾好氧降解之后的剩余固体餐厨垃圾进入厌氧发酵装置厌氧发酵，前期的好氧降解减少了固体餐厨垃圾中多余的易酸化和易降解的有机物，可以提高厌氧发酵的稳定性、产气量和降解效率；另外，根据厌氧发酵装置检测的温度、酸碱度、盐度等参数，可以补充相应的厌氧发酵菌剂和生物质物料进行调节，并设定厌氧微生物生长代谢的最佳条件，以充分利用厌氧微生物的发酵水解将剩余的固体餐厨垃圾转化生成沼气；

5）厌氧发酵后的沼渣进入灭菌装置（灭菌机）充分的灭菌，用于制备有机肥料的主要原料，实现能源的循环利用；

6）厌氧发酵后生成的沼气进入沼气提纯装置进行提纯，将提纯后得到的高浓度甲烷，用于制备生物天然气，供居民或者企业使用，实现能源的循环利用。

本发明的使用情况是，将餐厨垃圾首先经过筛分处理，将餐厨垃圾料液分成固相餐厨垃圾和液相餐厨垃圾；其中固相餐厨垃圾可添加不同的微生物菌剂和生物质物料，比如秸秆、枯枝碎叶等，调节酸碱度、碳氮比、盐浓度、生物量等参数，以促进好氧降解和厌氧发酵利用餐厨垃圾生成沼气，制备生物天然气；厌氧发酵后剩余的残渣经过灭菌处理之后制作有机肥料；液相餐厨垃圾经过油水分离系统，分离成废水和废油，废油用于制备生物柴油，废水排入市政污水管网中进行污水处理。本发明不仅可以消除餐厨垃圾的处理难题，降低环境污染，还可以实现餐厨垃圾的综合利用。

本发明的餐厨垃圾处理和综合利用系统，将餐厨垃圾自动筛选分离，并经过固液分离、油水分离、好氧降解与厌氧发酵的联合处理，最终将餐厨垃圾转变为生物柴油、有机肥料、生物燃气等资源，减少了餐厨垃圾的资源浪费，减轻环境压力，并且可实现资源的循环利用，符合可持续发展战略要求，是餐厨垃圾处理的综合利用系统及其方法上的创新，具有良好的经济和社会效益。

Claims (9)

1.一种餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，包括筛分处理系统、固液分离系统、油水分离系统、好氧降解装置、厌氧发酵装置、灭菌装置和沼气提纯装置，筛分处理系统与固液分离系统相连接，经固液分离系统分离出的液相物料与油水分离系统相连，分离出的固相物料与好氧降解装置相连，好氧降解装置与厌氧发酵装置相连接，厌氧发酵装置发酵后产生的沼渣、沼气分别与灭菌装置、沼气提纯装置相连接。

2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的筛分处理系统是为适合居民区产生的餐厨垃圾使用的筛分机器，包括自动上料机、粉碎机和料液收集槽，自动上料机的出口与粉碎机进口相连接，粉碎机的出口与料液收集槽进口相连接，其中自动上料机用于餐厨垃圾的投料，粉碎机能够满足果壳/核、小骨头等硬物质的粉碎要求，达到2毫米以下，料液收集槽用于收集筛分处理后的料液。

3.根据权利要求2所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的固液分离系统是能实现固液分离的设备，包括固液分离机、传送管道和餐厨垃圾料液收集罐，固液分离机的进口与料液收集槽的出口相连接，固液分离机的出水口与餐厨垃圾液相收集罐的进水口相连接，固液分离机的固体出料口与固相收集罐的进料口连接。

4.根据权利要求3所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的油水分离系统是能实现油水分离的设备，包括油水分离机、废油收集罐和废水收集罐，油水分离机的进料口与液相收集罐的出料口相连接，油水分离机出料口分别连接废油收集罐、废水收集罐，用于将固液分离所得的液相餐厨垃圾进一步分离得到废油和废水，分别输送到废油收集罐和废水收集罐处理；废油可用于后期制备生物柴油，废水排入市政污水管网进行污水处理。

5.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的好氧降解装置为好氧发酵罐。

6.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的厌氧发酵装置为厌氧发酵罐。

7.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的灭菌装置为巴氏灭菌机、紫外灭菌机或超声波灭菌机的一种。

8.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统，其特征在于，所述的沼气提纯装置是能实现二氧化碳和甲烷分离的沼气提纯膜。

9.利用权利要求1所述的餐厨垃圾处理和综合利用系统的实现方法，具体包括以下步骤：

1）先利用筛分处理系统将餐厨垃圾中的大块物料粉碎，得到统一的混合料液，然后再利用固液分离系统进行固液分离处理；

2）将固液分离所得的液相餐厨垃圾进一步分离得到废油和废水，分别输送到废油收集罐和废水收集罐处理，废油可用于后期制备生物柴油，废水排入市政污水管网进行污水处理，实现资源化和无害化处理；

3）固液分离后固相收集罐中的固体餐厨垃圾进入好氧降解装置进行微生物降解，需配备微生物降解菌剂，设定微生物生长代谢最佳的条件，进行固相垃圾的降解，另外，鉴于固体餐厨垃圾中的盐分含量和油脂含量较大，降解过程中易形成腐酸变臭的内部环境从而影响好氧菌的生存代谢，根据好氧降解装置检测的温度、酸碱度、盐度等参数，可以考虑加入适量的生物质物料，比如作物秸秆，枯枝碎叶、杂草等，用于调节整个好氧降解装置中物料的碳氮比、酸碱度、盐分浓度和生物量等参数，有利于微生物对固相餐厨垃圾的好氧降解；

4）餐厨垃圾好氧降解之后的剩余固体餐厨垃圾进入厌氧发酵装置厌氧发酵，前期的好氧降解减少了固体餐厨垃圾中多余的易酸化和易降解的有机物，可以提高厌氧发酵的稳定性、产气量和降解效率；另外，根据厌氧发酵装置检测的温度、酸碱度、盐度等参数，可以补充相应的厌氧发酵菌剂和生物质物料进行调节，并设定厌氧微生物生长代谢的最佳条件，以充分利用厌氧微生物的发酵水解将剩余的固体餐厨垃圾转化生成沼气；

5）厌氧发酵后的沼渣进入灭菌装置充分的灭菌，用于制备有机肥料的主要原料，实现能源的循环利用；

6）厌氧发酵后生成的沼气进入沼气提纯装置进行提纯，将提纯后得到的高浓度甲烷，用于制备生物天然气，供居民或者企业使用，实现能源的循环利用。

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