CN115069739A - 厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统及工艺，该系统包括厨余垃圾预处理系统、餐厨垃圾预处理系统、废弃油脂预处理系统、湿热处理三相分离及脱盐系统、厌氧发酵系统、微生物好氧发酵系统、高浓度有机废水处理系统、沼气清洁利用系统、工艺废气收集净化系统和智能中央集控系统。本发明的工艺采用双向强化多源协同全量资源化处置工艺，完成城镇有机废弃物的无害化、减量化、资源化处理，使其中的有机成分包括：固相、液相和气相在微生物的作用下充分资源化，使土壤、水体和大气在资源循环的过程中，保护绿色生态环境。处理工艺设备流水线密闭自动化，处理全过程产生的废气有组织密闭收集及处置后达标排放，无二次污染。

Description

厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统及工艺

技术领域

本发明涉及厨余垃圾处理技术领域，特别是涉及一种厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统及工艺。

背景技术

目前全国城镇经垃圾分类的有机固废主要指厨余垃圾(餐厨垃圾)、果蔬垃圾等，清运量大幅度地增加，据住建部统计：目前国内大中城市的有机固废，主要是厨余垃圾(含餐厨垃圾)的清运量约占生活垃圾总清运量的37％～58％。2021年全国城镇厨余垃圾(餐厨垃圾) 清运量近1.25亿吨，但实际资源化率不超过60％。大量的有机资源被浪费，形成的温室气体排放，对环境水体、大气、土壤形成了二次污染。

厨余垃圾是指人民们日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，丢弃不用的菜叶、瓜果皮核、蛋壳、茶渣、骨头、市场肉品及果菜的下脚料等生料，常含有食品包装物，其主要来源为菜市场、家庭、餐厅、饭店、食堂等的厨房，及其他与食品加工有关的行业。其含纤维素成分和杂质较厨余垃圾(餐厨垃圾)高，含蛋白及油脂较厨余垃圾(餐厨垃圾)低。

厨余垃圾(餐厨垃圾)和厨余垃圾具有高含水率、高盐分和高有机质含量，并且油脂含量远远高于其他有机垃圾，且极易腐臭的特点。

果蔬垃圾(尾菜)多产生于农贸市场和净菜加工环节等，特点是植物纤维、水分含量高，含多糖，易腐烂。

废弃油脂是指食品生产经营单位在经营过程中产生的不能再食用的动植物油脂，包括油脂使用后产生的不可再食用的油脂，餐饮业废弃油脂，以及含油脂废水经油水分离器或者隔油池分离后产生的不可再食用的油脂。按其来源，通常将废弃油脂氛围地沟油、泔水油和炸货油(常称老油)。所谓地沟油就是炒菜的油底和随刷锅水排进下水道里的油；泔水油是泔水中随剩菜倒掉的油；炸货油是餐厅煎炸食品后淘汰的油。

废弃油脂具有以下特点：

(1)动植物油脂含量高，用途广泛，如有效回收处理，可实现资源再利用；

(2)含有塑料、纺织品等少量杂质。

按照2019年11月住房和城乡建设部《生活垃圾分类标志》新版标准，厨余垃圾、厨余垃圾(餐厨垃圾)等湿垃圾统称为厨余垃圾。

目前常用的处理处置方法主要有填埋、焚烧、好氧堆肥、厌氧发酵、生物养殖(黑水虻)。填埋会占用大量土地，渗滤液会污染地下水及土壤，同时由于厨余垃圾(餐厨垃圾)、厨余垃圾高油、高盐、高含水率等特点，填埋体稳定性差和渗滤液难以处理，随着填埋场数量减少和关闭，该处理方式已逐步取消。

厨余垃圾(餐厨垃圾)、厨余垃圾具有高油、高盐、高含水率等特点，相对热值较低，更不适合直接进行焚烧处理；利用垃圾焚烧工艺与技术焚烧厨余垃圾，造成了厨余垃圾中大量的有机资源的浪费，温室气体排放量大幅上升，技术装备的使用效率和寿命危害极大，与国家垃圾分类的指导思想和意见厨余垃圾(餐厨垃圾)相违背。

传统的条垛式、槽式好氧堆肥处理周期长，占地面积大，处理厂卫生条件差，环境控制和土地占用无法满足城市类项目处理需求。

传统的厌氧发酵技术处置成本高，产生沼液量大，污水处理有机负荷高，产生的沼渣无法处理，项目规模体量有限，产生的沼气发电并网困难，导致产生的沼气通过火炬燃烧排放。

生物养殖(黑水虻)暂无大规模化应用成功案例，生物防控风险难度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统及工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

一种厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，包括厨余垃圾预处理系统、餐厨垃圾预处理系统、废弃油脂预处理系统、湿热处理三相分离及脱盐系统、厌氧发酵系统、微生物好氧发酵系统、高浓度有机废水处理系统、沼气清洁利用系统、工艺废气收集净化系统和智能中央集控系统。

其中，所述餐厨垃圾预处理系统为多功能原料接收料仓装置、自动分选机、浆料输送系统、缓存料仓、破碎分离制浆机、挤压脱水机、杂物缓存仓、输送设备、均浆除砂装置组成的成套封闭式预处理自动生产线。

其中，所述厨余垃圾预处理系统为接收料仓装置、初破碎机、破碎分离制浆机、缓存料仓、挤压脱水机、杂物缓存仓、输送设备、均浆除砂装置组成的成套封闭式预处理自动生产线。

其中，所述废弃油脂预处理系统为废弃油脂卸料槽、固液分离机组成的成套封闭式预处理自动生产线。

其中，所述湿热处理三相分离及脱盐系统用于处理来自餐厨垃圾预处理系统和厨余垃圾预处理系统的浆料、废弃油脂固液分离后的液相；所述湿热处理三相分离及脱盐系统由湿热处理系统、三相分离机、油脂罐、液相储罐及配套输送设备组成。

其中，所述厌氧发酵系统包括厌氧反应器，厌氧反应器为全密闭式反应器，为反应提供有效厌氧环境；厌氧反应器内设置水力搅拌系统，实现物料的均匀搅拌混合；厌氧反应器还设置温控调节系统，通过温度采样传感器、冷却系统、加热装置实现厌氧反应器内温度精准调节，温控条件为：中温厌氧反应33℃～38℃，高温厌氧反应50℃～58℃；厌氧反应器同时设置pH在线监控与调节系统，通过在线传感器实时监控物料pH值变化，并通过药剂自动投加装置实现pH值动态调节；

其中，所述微生物好氧发酵系统用于处理来自湿热处理三相分离及脱盐系统的渣料及厌氧发酵系统的沼渣，物料通过复合型自动控温装置完成灭菌、发酵和干燥，通过自动的温度控制和水分调节，对原料进行严格的无害化处理，并通过自动化控制实现使微生物快速好氧发酵和低温干燥的多重作用，为外源微生物的繁扩创造有利条件，同时为有机基质在兼氧和好氧环境状态下，实现物料向腐殖化过程的演化，实现高效资源化；

其中，所述高浓度有机废水处理系统用于处理厌氧发酵产生后的沼液、好氧发酵系统尾气冷凝水、除臭系统产生的工艺废水、脱泥系统工艺用水、系统工艺清洁用水；所述高浓度有机废水处理系统采用中温厌氧+AO硝化/反硝化+膜处理的组合工艺。

其中，所述沼气清洁利用系统包括沼气脱硫系统、封闭式火炬、锅炉及沼气发电机组；所述沼气脱硫系统采用湿法脱硫+干法脱硫对厌氧发酵产生的沼气进行净化，净化后的沼气经燃烧排放符合废气排放标准；

所述工艺废气收集净化系统用于收集垃圾原料接收、存储、处理运行过程中产生的臭气，采用正负压除臭结合的方式进行集中处理。

其中，所述智能中央集控系统用于生产车间和设备运行工艺过程的自动控制以及智能化中央集中控制，从餐厨、厨余垃圾的处理直至产出物料，实现全过程的数字化智能自动控制管理和现场实时监控，通过智能化数据中心进行数据汇总分析，实现动态智能调节管理；

所述智能中央集控系统包括在线数据采集系统、PLC自动控制系统、数据分析管理系统、智能操作管理系统及监控管理系统。

本发明的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理工艺，包括以下步骤：

(1)餐厨垃圾预处理

餐厨垃圾收运车进厂经地磅计量后进入餐厨垃圾卸料车间，向卸料槽卸料；卸料槽底部设置有双排大口径输送螺旋，将餐厨垃圾从卸料槽内经破袋装置使袋装物料迅速破袋，把包装袋中的物料能够全部释放出来，再送入自动分选机；

自动分选机将较大的杂质分选后送入输送设备，经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置；卸料槽和分选机输送设备分离出的液相部分进入渗滤液收集罐，经泵提升进入渗滤液储存罐中，再泵送至油水分离间进一步处理；

自动分选机分选出的固相有机物料经浆料输送系统输送至破碎分离制浆机，经破碎制浆分离后，液相进入缓存罐并经泵送至油水分离间的均浆除砂系统；分离出的固相物料经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置；

(2)厨余垃圾预处理

厨余垃圾收运车进厂经地磅计量后进入厨余垃圾卸料车间，向卸料槽卸料；卸料槽底部设置有双排大口径输送螺旋，将厨余垃圾从卸料槽内经破袋装置使袋装物料迅速破袋，把包装袋中的物料能够全部释放出来，再送入初破碎机；初破碎机将厨余垃圾全量均匀破碎；初破碎后的物料经输送系统输送至破碎制浆机，经破碎制浆固液分离后，液相进入缓存罐并经泵送至油水分离间的均浆除砂系统；分离出的固相物料经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置；

(3)废弃油脂预处理

废弃油脂收运车进入废弃油脂卸料间，将油倒入卸料槽内，实现废弃油脂的接收；卸料槽具有加热功能，底部设置有大口径输送螺旋，输送螺旋将废油脂从卸料槽内输送转载至固液分离机，分离出的固相杂质外运处理；分离出的液相进入湿热处理分离系统；

(4)湿热处理三相分离及脱盐

来自餐厨垃圾预处理系统及厨余垃圾预处理系统的浆料、废弃油脂固液分离后的液相在经过均浆除砂析出砂质后进入湿热处理单元，湿热处理单元使用0.4～0.6Mpa饱和蒸汽作为热能对浆料进行直接混合加热，通过高温湿热处理工艺使物料中的有机质破壁细化，提高有机质的可生化性，同时，使浆料中的油脂，特别是乳化油脂最大化析出，提高油脂的分离效率。

湿热处理一般控制温度为70-120℃，加热时间控制在不高于80分钟，通过温控系统实现精准调节；可使湿热处理后的物料中的动植物油脂的加速析出、固形物持水率的下降，进入三相分离机进行油、水、渣三相分离后，分离出的油脂进入油脂储罐存储(分离的油品含水量＜3％)，固体渣料由输送系统输送进入好氧发酵系统，经剩余的高浓度有机废水进入厌氧发酵系统进行厌氧消化降解；

厨余垃圾中的盐分主要是NaCl，在湿热处理过程中，饱和蒸汽直接作用于浆料并快速提高浆料的温度，在加快油分的析出的同时，厨余垃圾浆料中的盐分进入到厌氧发酵系统中；

(5)厌氧发酵

经过湿热处理三相分离及脱盐系统进行除油、脱渣后的高浓度有机废水进入厌氧反应器；高浓度有机废水在厌氧反应器内，通过厌氧环境、均质搅拌、温度、pH调节系统的作用下，通过产甲烷菌类的作用其中的有机质逐步降低分子数最终转化成为富含甲烷的沼气；产出的沼气经过沼气收集系统收集后进入脱硫系统净化；经过厌氧发酵系统去除大部分有机质后，产生的沼渣液经脱水后沼渣送入沼渣缓存仓后参与好氧发酵，沼液直接排入污水处理设施；

(6)微生物好氧发酵

来自湿热处理三相分离及脱盐系统的渣料和厌氧发酵系统的沼渣进入微生物好氧发酵系统后，包括以下步骤：

1)高温真空灭菌处理：物料通过计量系统进入快速微生物好氧发酵装置后，装置关闭所有外部阀门，通过真空抽吸系统将反应仓内空气抽空，使物料在反应仓内处于真空隔离状态；关闭真空抽吸系统，启动加热系统，使反应仓内加温至120℃，并高温保压30分钟，通过高温恒压完成对物料中所有有害菌的灭活处理；加热采用蒸汽间接加热，热源为0.4～0.6MPa饱和蒸汽；

2)低温快速脱水水分调节：灭活处理后的物料，需要进行水分调节以适应好氧发酵环境；水分调节通过在线水分分析仪及低温快速脱水系统实现，在线水分分析仪实时检查物料中的含水率变化，物料水分含量未达到好氧发酵条件时，启动低温快速脱水系统，包括加热及真空系统实现水分快速脱出，达到好氧发酵的水分含量条件；加热采用蒸汽间接加热，热源为0.4～0.6MPa饱和蒸汽；

3)高温好氧菌剂接种与快速好氧发酵：水分调节完成后，恢复仓内常压环境，投入专用高温好氧菌剂，通过搅拌系统实现均匀搅拌接种；启动新风供氧系统，新风为加热后120℃新鲜空气，避免杂菌通过新风带入系统；在有氧环境下，专用好氧菌剂实现快速扩培增殖，有机质在好氧菌消化作用下，快速腐殖化，生成有机肥基质。

4)快速干化处理：好氧发酵完成后，启动快速真空脱水系统，使物料水分快速脱出，有益微生物快速休眠芽孢化，使产出物料达到最佳存储条件。

5)产品包装深加工：好氧发酵完成的物料，通过密闭输送系统排入产品包装深加工系统，通过筛分机筛出大颗粒异物，剩余产品通过密封包装系统打包封装后转入库房存储；

(7)高浓度有机废水处理

将厌氧发酵产生后的沼液、好氧发酵系统尾气冷凝水、除臭系统产生的工艺废水、脱泥系统工艺用水、系统工艺清洁用水，采用二级中温厌氧+AO硝化/反硝化+膜处理组合工艺，实现工艺废水的达标处理；

1)二级厌氧深度降解：全混厌氧发酵系统可去除80％以上的有机负荷，仍有20％有机负荷进入污水处理系统，要实现污水的达标处理，需要对污水中的有机负荷进一步降解，因此采用二级厌氧消化工艺，通过增加微生物的接触环境，提升有机负荷的降解效率，使废水中的有机负荷再次削减10％以上，达到后续处理系统的进水条件；

2)AO硝化/反硝化：采用前置式反硝化、硝化后置的处理工艺。其主要目的即去除有机物和脱氮。好氧处理的核心是硝化/反硝化机理，该过程将去除COD和去除NH3-N有机地结合起来。反硝化池内设液下搅拌装置，经过MBR膜组件浓缩后的污泥回流至反硝化反应器，在反硝化反应器内，利用宏观的缺氧环境和缺氧微生物的同化和异化作用，将硝酸盐、亚硝酸盐还原为氮气等无污染气体排放至大气。反硝化池出水自流进入硝化池，在硝化池内，通过好氧微生物的同化和异化作用，将氨态氮氧化为硝态氮，从而达到去除氨氮的目的。同时在生化池内，使有机污染物最大限度消减，以减小膜系统的去除负荷与去除压力，使膜系统出水能够长期、稳定达标。

3)膜处理工艺：硝化池出水自流进入浸没式MBR机组，经过膜过滤后达标排放。膜生物反应器系统综合了膜分离技术和生物处理技术的优点，以超滤膜组件代替生物处理系统的二次沉淀池以实现泥水分离，被超滤膜截留下来的活性污泥混合液中的微生物絮体和较大分子质量的有机物，被截留在生物反应器内，使生物反应器内保持高浓度的生物量和较长的生物固体平均停留时间，极大地提高了生物对有机物的降解率。膜生物反应器系统的出水质量很高，甚至可达到深度处理要求，同时系统几乎不排剩余污泥。

(8)沼气清洁利用

采用湿法脱硫+干法脱硫对厌氧发酵产生的沼气进行净化；当沼气产量过剩或脱硫系统故障或锅炉故障时，多余沼气直接送入封闭式火炬进行安全燃烧处理；

(9)工艺废气收集净化

在垃圾原料接收、存储、处理运行过程中产生的臭气通过工艺废气收集净化系统收集，采用正负压除臭结合的方式进行集中处理；

所述负压除臭是对设备、操作空间等臭气源点进行气体的强制负压有组织收集，收集后的废气通过密闭管道输送至组合除臭处理装置对臭味气体进行处理；组合除臭处理装置采用复合除臭处理工艺，包括水洗除尘、化学洗涤、生物过滤、物理吸附等组合处理工艺针对废气中的臭气因子做专项脱除处理；

所述正压除臭是将特性植物液除臭剂通过雾化装置雾化后，由正压送风装置随新风一同通入车间内的开放空间，与负压收集管网形成循环风场，对整个车间内的环境空气进行深度治理，创造良好的作业空间环境。

同现有技术相比，本发明的突出效果在于：

(1)本发明工艺针对厨余垃圾(餐厨垃圾)中的有机成分，利用微生物厌氧菌和多种微生物好氧菌，包括嗜温菌和嗜热菌组成的腐熟菌剂，如：枯草芽孢杆菌(常温和高温好氧菌)30～35％、地衣芽孢杆菌(中温好氧菌)5～10％、放线菌(中温和高温好氧菌)5～10％、短小芽孢杆菌(高温好氧菌)5～10％、毕赤酵母菌(兼性厌氧菌)8～12％、霉菌(中温厌氧菌)3～5％、乳酸杆菌(厌氧菌)6～10％等多种菌，组合成复合微生物菌剂，菌属在菌剂中的占比在10％～35％不等，在不同环境条件和水热条件下，对脂肪、纤维和半纤维素、淀粉、木质素和蛋白等有机物质的降解或消化，通过调节温度、C/N，C/P，pH值、TS、Vfas等参数的基础上，严格控制发酵时间，强化微生物在厌氧、好氧不同条件下的代谢活动，提高其降解能力，使厨余垃圾中的有机成分趋于稳定并充分降解或消化，全量形成新的可再生的资源。这些再生资源包括：生物质清洁能源、多种化工原料的动植物油脂、多种有机肥料或基础原料(包括：有机肥料、生物有机肥料、有机无机复混肥料和土壤调理剂等)、用于饲料的有机基质等。

(2)本发明工艺不同于单纯厌氧发酵和好氧堆肥单一工艺或单一资源化方向，避免了单一工艺造成的有机基质的损失，同时也避免了碳源的损失和增量排放，真正意义上实现了减污降碳和通过肥料化实现土壤固碳的目的。

(3)由于厨余垃圾(餐厨垃圾)是一种成分和组分都极为复杂的混合物，特别是餐厨垃圾中的盐分较高，使用单一好氧堆肥，长期施肥于土壤中，容易造成土壤的盐渍化，采用厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理工艺，可以大幅降低用于制肥中氯离子含量，生产的各种肥料产品符合NY/T525-2021和NY884-2012等的产品标准，达到安全进入土壤，同时增加土壤有机质、改善土壤的微生物环境，加快培育土壤中腐殖化过程，实现固碳的目标具有十分重要的作用。

(4)本发明工艺通过厌氧发酵和生物好氧两种工艺的结合，激发外源微生物菌对内源微生物的作用，真正意义上实现了多源协同，充分发挥了微生物在不同条件下，使厨余垃圾这种成分复杂的混合物，全量实现资源化的有效途径。

(5)本发明工艺方法较单一厌氧发酵或好氧堆肥工艺更趋合理，采用分选、破碎制浆、湿热处理和除砂后的减量处理工艺，使物料中的有机物料的含固率、粒径、氯离子含量、SCOD、动植物油脂含量更符合厌氧发酵工艺的稳定运行；通过湿热处理和中速离心机对厨余垃圾中的浆液进行相分离，产生了大量有机固渣，这些固渣有机基质含量高，养分平衡，且通过了湿热处理无害化处理，成为肥料化或试点饲料化的原料，液相则通过加温后经过温度调节进入厌氧发酵系统，油相则作为化工原料直接成为生产脂肪酸甲酯的原料；其中有机固渣和高浓度有机废水可通过“双向强化多源协同全量资源化的工艺形式基本可实现有机资源的全量资源化的处理，在实现无害化和减量化的基础上，资源化率达到95％以上；有效减少和避免了国家投入大量资源对垃圾分类收集、分类运输后，在分类处置环节造成的有机基质的大量损失，以及对处置场所周边环境造成的严重污染。为减碳和固碳，削减温室气体排放奠定了技术基础。

(6)采用本发明工艺生产的肥料，通过对发酵中的物料，采用杂菌全面有效灭活、专属外源微生物定向接种、精准控制兼氧状态下的水热条件，避免了物料在降解过程从大分子演变成小分子的单一的矿化过程，而是向控制嗜热性微生物快速取代嗜温性微生物，加快有机废弃物中的有机质经生物转化和重新合成腐殖化的进程，以达到改善土壤的结构类型和生物特性，可有效促进土壤有效养分的转化和固相的大分子量腐殖质吸附固定重金属，降低其迁移性和有效性。

(7)本发明系统为全行业类似工程提供了利用工业物联网，建设智能化固废处理工厂，实现从“原料接收—机械自动分选—破碎制浆—湿热处理分离-厌氧发酵——沼气应用——生物好氧——肥料化生产”的全流程自动和智能化处理系统，基于工艺装备的机械化、自动化选型，可实现全流程自动化智能管理；通过视频监控、能耗分析、流量监测、压力、多成分、液位、温度控制等在线监控措施，全系统可实现自动化和智能化流水线作业生产，为大数据的信息共享和智能化管理创造了基础条件。

(8)本发明系统实现密闭无接触式处理，原料通过密闭运输车卸入原料接收系统后，接收仓门关闭，系统自动运行，全工艺流程执行密闭式输送与处理，全流程无视觉、嗅觉的二次污染，整个处理过程实现安全、卫生、无害化处置。

(9)本发明的厌氧系统在处理负荷及负荷调整阈值上较常规厌氧处理技术均有大幅提升，可实现高浓度的有机物料厌氧消化处置，在生产中可根据后端产品(生物有机基质)的生产订单需求以及厌氧沼气产能的平衡，合理调节生产，使产能实现平衡，实现更佳的性价比。

(10)采用本发明工艺提高了生物质能源(沼气)的综合利用效率，沼气清洁利用涵盖电能利用与热能利用。在满足工艺系统热能需求的同时，通过能源平衡调节系统最大限度的产出电能并回收系统余热，用于工艺系统的能源补充，降低项目综合运行成本，有利于项目的可持续运营与发展，实现真正意义上的资源循环。

(11)本发明采用新型高效蒸汽型高温快速好氧发酵系统，可对处理过程中产出的有机纤维物料、有机颗粒物(油水三相分离渣相物料)、脱水沼渣进行高温快速好氧发酵，实现项目处理过程中的绝大部分有机物料的资源化转化，达到有机资源的全量资源化和零排放需求。

(12)本发明采用清洁型的沼气能源，通过锅炉系统可实现多点覆盖、灵活调节。较原来的直燃型燃烧装置，减少了燃烧器的配合，同时大幅降低了发酵尾气的温度，投资减少，热利用效率提高，排放可控。

下面结合附图说明和具体实施例对本发明所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统及工艺作进一步说明。

附图说明

图1为本发明厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统的工艺流程图；

图2为餐厨垃圾预处理系统的工艺流程图；

图3为厨余垃圾预处理系统的工艺流程图；

图4为废弃油脂预处理系统的工艺流程图；

图5为湿热处理三相分离及脱盐系统的工艺流程图；

图6为厌氧发酵系统的工艺流程图；

图7为微生物好氧发酵系统的工艺流程图；

图8为沼气清洁利用系统的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1-8所示，一种厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，包括厨余垃圾预处理系统、餐厨垃圾预处理系统、废弃油脂预处理系统、湿热处理三相分离及脱盐系统、厌氧发酵系统、微生物好氧发酵系统、高浓度有机废水处理系统、沼气清洁利用系统、工艺废气收集净化系统和智能中央集控系统。

其中，餐厨垃圾预处理系统为多功能原料接收料仓装置(卸料槽)、自动分选机、浆料输送系统、缓存料仓、破碎分离制浆机、挤压脱水机、杂物缓存仓、输送设备、均浆除砂装置组成的成套封闭式预处理自动生产线。

其中，厨余垃圾预处理系统为接收料仓装置(卸料槽)、初破碎机、破碎分离制浆机、缓存料仓、挤压脱水机、杂物缓存仓、输送设备、均浆除砂装置组成的成套封闭式预处理自动生产线。

其中，废弃油脂预处理系统为废弃油脂卸料槽、固液分离机组成的成套封闭式预处理自动生产线。

其中，湿热处理三相分离及脱盐系统用于处理来自餐厨垃圾预处理系统和厨余垃圾预处理系统的浆料、废弃油脂固液分离后的液相；由湿热处理系统、三相分离机、油脂罐、液相储罐及配套输送设备组成。

其中，厌氧发酵系统包括厌氧反应器，厌氧反应器为全密闭式反应器，为反应提供有效厌氧环境；厌氧反应器内设置水力搅拌系统，实现物料的均匀搅拌混合；厌氧反应器还设置温控调节系统，通过温度采样传感器、冷却系统、加热装置实现厌氧反应器内温度精准调节，温控条件为：中温厌氧反应33℃～38℃，高温厌氧反应50℃～58℃；厌氧反应器同时设置 pH在线监控与调节系统，通过在线传感器实时监控物料pH值变化，并通过药剂自动投加装置实现pH值动态调节。经过均质后的物料通过泵输送进入厌氧反应器中，在适当的温度， pH值等条件下，在产甲烷菌类的作用下进一步降低分子数最终转化成为甲烷。

厌氧消化系统的主要功能是为经均质调节后的有机物料提供最佳的厌氧环境，对有机质进行充分分解，并产生沼气。厌氧消化是整套处理项目中的核心处理系统。厌氧消化反应器可通过自动控制系统调节控制，优化运行参数，供给微生物以最佳的生存环境，实现厌氧系统长期稳定运行无淤积堵塞，提高物料处理浓度，提高有机质降解率，提高产气效率，在降解有机污染物的同时，获得较高能源收益。

其中，微生物好氧发酵系统用于处理来自湿热处理三相分离及脱盐系统的渣料及厌氧发酵系统的沼渣，物料通过复合型自动控温装置完成灭菌、发酵和干燥，通过自动的温度控制和水分调节，对原料进行严格的无害化处理，并通过自动化控制实现使微生物快速好氧发酵和低温干燥的多重作用，为外源微生物的繁扩创造有利条件，同时为有机基质在兼氧和好氧环境状态下，实现物料向腐殖化过程的演化，实现高效资源化。

其中，高浓度有机废水处理系统用于处理厌氧发酵产生后的沼液、好氧发酵系统尾气冷凝水、除臭系统产生的工艺废水、脱泥系统工艺用水、系统工艺清洁用水；所述高浓度有机废水处理系统采用中温厌氧+AO硝化/反硝化+膜处理的组合工艺。

其中，沼气清洁利用系统包括沼气脱硫系统、封闭式火炬、锅炉及沼气发电机组；所述沼气脱硫系统采用湿法脱硫+干法脱硫对厌氧发酵产生的沼气进行净化，净化后的沼气经燃烧排放符合废气排放标准。

其中，工艺废气收集净化系统用于收集垃圾原料接收、存储、处理运行过程中产生的臭气，采用正负压除臭结合的方式进行集中处理。

其中，所述智能中央集控系统用于生产车间和设备运行工艺过程的自动控制以及智能化中央集中控制，从餐厨、厨余垃圾的处理直至产出物料，实现全过程的数字化智能自动控制管理和现场实时监控，通过智能化数据中心进行数据汇总分析，实现动态智能调节管理；

所述智能中央集控系统包括在线数据采集系统、PLC自动控制系统、数据分析管理系统、智能操作管理系统及监控管理系统。

1)在线数据采集系统：对全系统在线运行参数进行在线采集，包括温度、压力、液位、流量、水质成分、气体成分、热能消耗、电能消耗等，数据在线采集，通过工业以太网实时上传进入数据管理系统。

2)PLC自动控制系统：各子系统采用独立PLC控制单元实现系统内的独立自动控制，运行时间、运行频率、启动停止条件等均设计为自适应调节，通过通讯网络由智能操作管理系统实现智能化控制调节；

3)数据分析管理系统：中央集控系统设置数据分析管理系统，使用数据库分析软件，对采集的在线数据按工程数学模型进行数据分析管理，数据分析结果通过智能管理平台对下位子单元的运行参数在通过评价权限确认管理后进行档案化调节管理，并对后续运行效果进行跟踪记录评价，及时纠偏修正。

4)智能操作管理系统：设置集控管理终端，在终端可实现全系统的操作管理，包括启动运行管理，运行参数调节管理，智能数据分析模型管理，档案数据库等。通过终端控制管理，全系统实现高度自动化与职能化管理，中央数据存储系统对所以运行数据与状态进行档案存储管理，实现历史数据追溯及故障诊断分析等。

5)监控管理系统：包括①视频监控管理系统，通过各关键点位的视频图像实时监控及影像资料存储管理，实现全系统安全运行监控管理；②报警管理系统，中央集控终端设置报警输出管理平台，系统运行中的各类报警信号通过分级管理，在报警输出平台按级别输出，包括预维护报警、定期保养实施报警、能耗异常报警、故障报警、消防报警等，并输出提示对应的处置预案，提供报警应对解决对策；报警提示按级别分为弹窗提示、闪烁提示、声光提升等。

实施例2

采用实施例1的处理系统的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理工艺，其核心是双向强化，即厌氧发酵技术和生物好氧技术，在整体工艺的不同阶段，运用两种菌属的特性强化对有机物在不同环境条件下的消化和降解过程，实现物料的无害化、减量化、资源化处理；有机物经过了厌氧—兼氧—好氧的过程中，利用细菌、真菌、放线菌等外源微生物的兼性、专性厌氧菌等的生物化学作用，强化对有机质的生物降解和腐殖化过程，缩短有机质的矿化过程，发挥有机质在微生物不同阶段的演化优势。

辅助工艺包括分选、破碎制浆工艺、连续除砂净化工艺、浆液湿热处理三相分离及脱盐工艺、高浓度有机废水的处理工艺、废气综合治理工艺、沼气的脱硫即净化工艺、杂质固液分离成型外运工艺、热电联产孤岛使用或并网工艺、二氧化碳捕集技术、好氧发酵原料C/N 调整、水分调整工艺、二次腐熟即功能性肥料产品加工工艺、智能化工厂自动控制即数字化管理技术等组成。

如图1所示，该工艺具体包括以下步骤：

(1)餐厨垃圾预处理(如图2所示)：

餐厨垃圾收运车进厂经地磅计量后进入餐厨垃圾卸料车间，向卸料槽卸料，实现餐厨垃圾的接收和输送。

卸料槽底部设置有双排大口径输送螺旋，将餐厨垃圾从卸料槽内经破袋装置使袋装物料迅速破袋，把包装袋中的物料能够全部释放出来，再送入自动分选机。

自动分选机将较大的杂质分选后(相当于筛上物)送入输送设备，经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置。

卸料槽和分选机输送设备分离出的液相部分进入渗滤液收集罐，经泵提升进入渗滤液储存罐中，再泵送至油水分离间进一步处理。

自动分选机分选出的固相有机物料(相当于筛下物)经浆料输送系统输送至破碎分离制浆机，经破碎制浆分离后，液相进入缓存罐并经泵送至油水分离间的均浆除砂系统；分离出的固相物料(大于10mm的轻物质)经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置。

其中，厨余垃圾(餐厨垃圾)接收料仓：可根据项目处理规模进行设备选型，专用于餐厨垃圾的接收原料、缓存、破袋、实现后续处理的连续供料、渗滤液和臭气有组织收集等功能。

自动分选机：用于厨余垃圾(餐厨垃圾)的初级干扰物分选；采用动态弧形推流式筛分原理，分选粒径：50mm(＞50mm杂物筛出率大于95％)。

破碎分离制浆机：用于粗分选后的湿垃圾或精细分类收集的餐厨/厨余垃圾中有机物料的均质化及浆料化。通过机械柔性破碎工艺将有机物料破碎、浆化制成有机质浆料排入浆料缓存设施；塑料、竹木等杂质物料则保持原状从排渣口排出。制浆后的物料一般含固率可在15％左右范围，分选粒径：6～10mm。

均浆除砂：制浆后浆料粒度＜3mm；砂质去除率＞85％。

(2)厨余垃圾预处理(如图3所示)：

厨余垃圾收运车进厂经地磅计量后进入厨余垃圾卸料车间，向卸料槽卸料，实现厨余垃圾的接收和输送。

卸料槽底部设置有双排大口径输送螺旋，将厨余垃圾从卸料槽内经破袋装置使袋装物料迅速破袋，把包装袋中的物料能够全部释放出来，再送入初破碎机。

初破碎机将厨余垃圾全量均匀破碎，提升输送、处理效率。

初破碎后的物料经输送系统输送至破碎制浆机，经破碎制浆固液分离后，液相进入缓存罐并经泵送至油水分离间的均浆除砂系统；分离出的固相物料(大于10mm的轻物质)经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置。

其中，厨余垃圾接收料仓：按照处理规模进行接收装置的选型，实现厨余垃圾的原料接收、缓存、渗滤液初步分离、臭气有组织收集以及固形物料的定量、连续排料输送等功能。

破碎分离制浆机：用于粗分选后的湿垃圾或精细分类收集的餐厨/厨余垃圾中有机物料的均质化及浆料化。通过机械柔性破碎工艺将有机物料破碎、浆化制成有机质浆料排入浆料缓存设施；塑料、竹木等杂质物料则保持原状从排渣口排出。制浆后的物料一般含固率可在 6％～15％，分选粒径：6～10mm。

均浆除砂：制浆后浆料粒度＜3mm；砂质去除率＞85％。

(3)废弃油脂预处理(如图4所示)

废弃油脂收运车进入废弃油脂卸料间，将油倒入卸料槽内，实现废弃油脂的接收；卸料槽具有加热功能，底部设置有大口径输送螺旋，输送螺旋将废油脂从卸料槽内输送转载至固液分离机，分离出的固相杂质外运处理；分离出的液相进入湿热处理分离系统。

废弃油脂接收料仓：按照处理规模进行调整，实现废弃油脂的原料接收、缓存、臭气有组织收集以及物料的定量、连续排料输送等功能；

固液分离机：用于粗分选后的湿垃圾或精细分类收集的餐厨/厨余垃圾中有机物料的破碎、固液分离，固液分离后固相有机物料含固率≥25％，分选粒径：3～8mm。

(4)湿热处理三相分离及脱盐(如图5所示)：

来自餐厨垃圾预处理系统及厨余垃圾预处理系统的浆料、废弃油脂固液分离后的液相在经过均浆除砂析出砂质后进入湿热处理单元，湿热处理单元使用0.4～0.6Mpa饱和蒸汽作为热能对浆料进行直接混合加热，通过高温湿热处理工艺使物料中的有机质破壁细化，提高有机质的可生化性，同时，使浆料中的油脂，特别是乳化油脂最大化析出，提高油脂的分离效率

湿热处理一般控制温度为70-120℃，加热时间控制在不高于80分钟，通过温控系统实现精准调节；可使湿热处理后的物料中的动植物油脂的加速析出、固形物持水率的下降，进入三相分离机进行油、水、渣三相分离后，分离出的油脂进入油脂储罐存储(分离的油品含水量＜3％)，固体渣料由输送系统输送进入好氧发酵系统，经剩余的高浓度有机废水进入厌氧发酵系统进行厌氧消化降解；

厨余垃圾中的盐分，主要是NaCl，在湿热处理过程中，饱和蒸汽直接作用于浆料并快速提高浆料的温度，在加快油分的析出的同时，浆料的盐分由于易溶于水，且温度对盐的溶解度也有一定的影响，厨余垃圾浆料中的盐分将进入到厌氧发酵系统中，大幅度削减了进入生物好氧制肥工艺中的Cl⁺的含量，更有利于使用厨余垃圾为原料生产符合农业部标准的有机肥料。

(4)厌氧发酵(如图6所示)：

经过湿热处理分离系统进行除油、脱渣后的高浓度有机废水进入厌氧反应器；厌氧反应器为全密闭式反应器，为反应提供有效厌氧环境；厌氧反应器内设置水力搅拌系统，实现物料的均匀搅拌混合；厌氧反应器还设置温控调节系统，通过温度采样传感器、冷却系统、加热装置实现厌氧反应器内温度精准调节，温控条件为：中温厌氧反应33℃～38℃，高温厌氧反应50℃～58℃；厌氧反应器同时设置pH在线监控与调节系统，通过在线传感器实时监控物料pH值变化，并通过药剂自动投加装置实现pH值动态调节。高浓度有机废水在厌氧反应器内，通过厌氧环境、均质搅拌、温度、pH调节系统的作用下，通过产甲烷菌类的作用其中的有机质逐步降低分子数最终转化成为富含甲烷的沼气；产出的沼气经过沼气收集系统收集后进入脱硫系统净化；经过厌氧发酵系统去除大部分有机质后，产生的沼渣液经脱水后沼渣送入沼渣缓存仓后参与好氧发酵，沼液直接排入污水处理设施。

相关工艺参数为：

停留时间：30～35d；

有机降解率：≥80％；

单位可降解有机物产沼气能力：≥550L/kg VS；

沼气中甲烷浓度：≥50％；

罐内物料温度：37±1℃；

罐内物料pH值：6.8～7.8；

运行时间：24h/d；

厌氧罐进料方式：经过油水分离后的有机浆料用提升泵提升至厌氧罐体的中下部入口处打入；

厌氧罐出料方式：由厌氧罐上部和底部出料，上部出沼液，底部排沼渣，重力静压出水。

(5)微生物好氧发酵(如图7所示)：

来自湿热处理分离系统的渣料和厌氧发酵系统的沼渣进入微生物好氧发酵系统后，物料通过此新型的复合型自动控温装置完成灭菌、发酵和干燥，通过自动的温度控制和水分调节，对原料进行严格的无害化处理、并通过自动化控制实现使微生物好氧发酵和低温干燥的多重作用，为外源微生物的繁扩创造有利条件，同时为有机基质在兼氧和好氧环境状态下，实现物料向腐殖化过程的演化，实现高效资源化。有机物料快速微生物好氧发酵过程包括：

1)高温真空灭菌处理：物料通过计量系统进入快速微生物好氧发酵装置后，装置关闭所有外部阀门，通过真空抽吸系统将反应仓内空气抽空，使物料在反应仓内处于真空隔离状态；关闭真空抽吸系统，启动加热系统，使反应仓内加温至120℃，并高温保压30分钟，通过高温恒压完成对物料中所有有害菌的灭活处理；加热采用蒸汽间接加热，热源为0.4～0.6MPa饱和蒸汽；

2)低温快速脱水水分调节：灭活处理后的物料，需要进行水分调节以适应好氧发酵环境；水分调节通过在线水分分析仪及低温快速脱水系统实现，在线水分分析仪实时检查物料中的含水率变化，物料水分含量未达到好氧发酵条件时，启动低温快速脱水系统，包括加热及真空系统实现水分快速脱出，达到好氧发酵的水分含量条件；加热采用蒸汽间接加热，热源为0.4～0.6MPa饱和蒸汽；

3)高温好氧菌剂接种与快速好氧发酵：水分调节完成后，恢复仓内常压环境，投入枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆放线菌、毕赤酵母菌、霉菌、乳酸杆菌等多种菌组合成的高温好氧菌剂，菌属在菌剂中的占比在10％～35％不等，其中，枯草芽孢杆菌(常温和高温好氧菌)30～35％、地衣芽孢杆菌(中温好氧菌)5～10％、放线菌(中温和高温好氧菌)5～10％、短小芽孢杆菌(高温好氧菌)5～10％、毕赤酵母菌(兼性厌氧菌)8～12％、霉菌(中温厌氧菌) 3～5％、乳酸杆菌(厌氧菌)6～10％等，通过搅拌系统实现均与搅拌接种；启动新风供氧系统，新风为加热后120℃新鲜空气，避免杂菌通过新风带入系统；在有氧环境下，好氧菌剂实现快速扩培增殖，有机质在好氧菌消化作用下，快速腐殖化，生成有机肥基质。

乳酸杆菌是一种有益菌属，当堆体处于静止状态时，乳酸杆菌和霉菌会大量繁殖，而毕赤酵母菌是在好氧状态下呈好氧菌形态，在有氧或无氧环境中均能生长繁殖的微生物。可在有氧(O₂)或缺氧条件下，可通过不同的氧化方式获得能量，兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能。堆体内部处于静止或不均匀状态，需要这三种菌的协同作用，目的是抑制有机质矿化速度，提高和强化有机成分的腐殖化过程。

4)快速干化处理：好氧发酵完成后，启动快速真空脱水系统，使物料水分快速脱出，有益微生物快速休眠芽孢化，使产出物料达到最佳存储条件。

5)产品包装深加工：好氧发酵完成的物料，通过密闭输送系统排入产品包装深加工系统，通过筛分机筛出大颗粒异物，剩余产品通过密封包装系统打包封装后转入库房存储。

(6)高浓度有机废水处理

待处理的废水来源包括：厌氧发酵产生后的沼液、好氧发酵系统尾气冷凝水、除臭系统产生的工艺废水、脱泥系统工艺用水、系统工艺清洁用。

采用中温厌氧+AO硝化/反硝化+膜处理等组合工艺，实现工艺废水的达标处理。

1)二级厌氧深度降解：全混厌氧发酵系统可去除80％以上的有机负荷，仍有20％有机负荷进入污水处理系统，要实现污水的达标处理，需要对污水中的有机负荷进一步降解，因此采用二级厌氧消化工艺，通过增加微生物的接触环境，提升有机负荷的降解效率，使废水中的有机负荷再次削减10％以上，达到后续处理系统的进水条件；

2)AO硝化/反硝化：采用前置式反硝化、硝化后置的处理工艺。其主要目的即去除有机物和脱氮。好氧处理的核心是硝化/反硝化机理，该过程将去除COD和去除NH3-N有机地结合起来。反硝化池内设液下搅拌装置，经过MBR膜组件浓缩后的污泥回流至反硝化反应器，在反硝化反应器内，利用宏观的缺氧环境和缺氧微生物的同化和异化作用，将硝酸盐、亚硝酸盐还原为氮气等无污染气体排放至大气。反硝化池出水自流进入硝化池，在硝化池内，通过好氧微生物的同化和异化作用，将氨态氮氧化为硝态氮，从而达到去除氨氮的目的。同时在生化池内，使有机污染物最大限度消减，以减小膜系统的去除负荷与去除压力，使膜系统出水能够长期、稳定达标。

3)膜处理工艺：硝化池出水自流进入浸没式MBR机组，经过膜过滤后达标排放。膜生物反应器系统综合了膜分离技术和生物处理技术的优点，以超滤膜组件代替生物处理系统的二次沉淀池以实现泥水分离，被超滤膜截留下来的活性污泥混合液中的微生物絮体和较大分子质量的有机物，被截留在生物反应器内，使生物反应器内保持高浓度的生物量和较长的生物固体平均停留时间，极大地提高了生物对有机物的降解率。膜生物反应器系统的出水质量很高，甚至可达到深度处理要求，同时系统几乎不排剩余污泥。

(7)沼气清洁利用(如图8所示)：

沼气脱硫系统采用湿法脱硫+干法脱硫对厌氧发酵产生的沼气进行净化，净化后的沼气经燃烧排放符合废气排放标准。

沼气清洁利用方式包括：

1)沼气锅炉燃烧制蒸汽：配置具有沼气燃烧型式验证的低氮燃烧器的锅炉，燃烧系统为自动比例调节，根据系统蒸汽能源需求量自动连锁控制蒸汽产出量，配置多台锅炉时采取群控方式。产生的蒸汽可用于工艺系统的热能供给，也可以能源销售的形式实现经济价值。

2)热电联产：采用燃气内燃式发电机组配置余热锅炉及板式换热器的形式，机组发电可接入低压控制柜用于项目内部电能消耗，也可接入并网柜将所产电能并入电网实现网上售卖，产出电力实现电能利用与销售；同时发电机组运转过程产生高温烟气以及缸套水冷却换热的热能利用余热锅炉和板式换热器回收，用于系统能源利用，以此实现沼气清洁利用热电联产。

当沼气产量过剩以及脱硫系统或锅炉故障时，多余沼气可直接送入封闭式火炬进行安全燃烧处理。

(8)工艺废气收集净化

在垃圾原料接收、存储、处理运行过程中产生的臭气通过臭气处理系统收集，采用正负压除臭结合的方式进行集中处理。

负压除臭是对设备、操作空间等臭气源点进行气体的强制负压有组织收集，收集后的废气通过密闭管道输送至组合除臭处理装置对臭味气体进行处理；组合除臭处理装置采用复合除臭处理工艺，包括水洗除尘、化学洗涤、生物过滤、物理吸附等组合处理工艺针对废气中的臭气因子做专项脱除处理。

正压除臭是将特性植物液除臭剂通过雾化装置雾化后，由正压送风装置随新风一同通入车间内的开放空间，与负压收集管网形成循环风场，对整个车间内的环境空气进行深度治理，创造良好的作业空间环境。

实施例3

将实施例1及实施例2的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统和工艺用于某市的餐厨垃圾及废弃油脂协同资源化处置工程项目。

一、工程概况

项目处理规模：餐厨垃圾130吨/日，废弃油脂30吨/日。针对餐厨垃圾、废弃油脂的成分及特性，通过采用厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统和工艺，实现无害化、减量化、资源化处理，处理工艺设备流水线密闭自动化，项目处理全过程产生的工艺废水及废气均有组织密闭收集与处置后达标排放，无二次污染。

项目资源化处理后产出的资源化产品包括生物有机肥/土壤调理剂、工业用粗油脂、沼气等。

项目产生的高浓度有机污水采用“中温厌氧+AO硝化/反硝化+MBR膜生物反应器+NF (应急)”处理工艺，处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级排放标准后排入市政污水管网。

项目中的工艺废气处理采用降温降尘+化学洗涤+生物过滤+光催化氧化工艺达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)排放要求，废气有组织密闭收集及处置后达标排放，无二次污染。

二、工艺系统运行指标

项目工艺系统运行性能指标如下：

三、工艺实施过程控制

(1)预处理系统的实施控制

预处理系统采用分选除杂、均质制浆、湿热处理三相分离工艺对物料实现分离预处理：

1)分选：采用抗缠绕动态弧形筛分系统，包括筛分机、高压淋洗、挤压脱水系统；筛分机通过粒径筛分，将大颗粒杂质物料筛出；高压淋洗系统使用高压工艺回用水对物料表面进行高压淋洗，有效去除杂质表面吸附的有机物料及动植物油脂；挤压脱水系统将杂质物料充分挤压脱出附着在表面的游离水；通过筛分系统后，杂质物料得到有效去除，去除率达到 95％以上。

2)均质制浆：使用高速柔性破碎制浆系统，包括高速柔性破碎制浆机、水力匀浆及除砂系统；高速柔性破碎制浆机采用离心脱水结合锤式破碎的方式，将物料中的有机质破碎后与水分一起脱出制成浆料，塑料、金属等无机物则保持原性状从杂物排口排出，实现杂质物料二次筛分分离；初步制取的浆料进入水力匀浆系统进一步调配TS浓度，并通过水力破碎作用将浆料中的有机颗粒进一步破碎；配浆完成的浆料进入除砂系统通过离心分离和物理沉降将物料中的砂石颗粒有效排出，避免砂石物料对分离设备、输送设备的磨损以及对厌氧消化系统的沉降堵塞。

3)湿热处理：通过高温湿热作用，一方面使物料进一步熟化均质，缩短有机物料的酸化过程，提高有机质在厌氧系统中的快速甲烷化转化；另一方面，通过高温热处理作用，使物料中的乳化状动植物油脂充分析出，实现油脂的高效分离回收，经测试，通过湿解热处理作用，油脂回收率可达98％以上。

4)三相分离：使用高速卧式沉降离心机对物料进行油、水、渣三相分离，浆料在高速离心旋转过程中，物料中不同密度的介质出现有效分层，通过对不同分层进行定向排料输送，达到油、水、渣三相物料的有效分离。三相分离后，油脂实现资源化回收；有机渣料排入好氧发酵系统进行肥料资源化处理；有机废水排入厌氧消化系统实现生物质能源的转化处理。

(2)厌氧发酵系统

设计采用二级中温厌氧消化系统对高浓有机废水进行厌氧消化降解处理，实现有机质能源化利用。一级厌氧采用CSTR全混型厌氧反应器形式，使用机械式全混搅拌，有效克服高浓度有机废水高含固率带来的负荷冲击；二级中温厌氧采用上流式厌氧复合床反应器，反应器内部设置滤料层，滤料层上附着生物膜，污水以升流式通过滤料层，与厌氧生物膜上的微生物载体充分接触，达到厌氧反应吸附、分解污水中有机物的目的；一级中温厌氧负责抗冲击的高负荷厌氧消化，其有机负荷降解率达到80％以上，实际项目运行数据一级厌氧反应器进水有机负荷(CODcr)100000ppm，经过消化降解后出水有机负荷(CODcr)降至18000ppm以下；二级中温厌氧消化采用生物膜填料着床技术，大幅增加厌氧菌群与污水有机质的接触面积，可实现污水有机负荷的精细化消化处理，实施例中一级厌氧产水有机负荷 (CODcr)18000ppm，进二级厌氧消化降解后产水有机负荷(CODcr)降至8000ppm一下。通过两级厌氧消化降解处理，有机负荷降解率累计达到90％以上。有机质降解产出的生物质能源(沼气)达到80m³/吨水的产能。

厌氧反应器设计参数：

1)一级厌氧反应器

有效容积：3000m³，

数量：两座，

水力停留时间：35d。

厌氧容积负荷(Nv)：2.8kgCOD/m³·d；

2)二级厌氧反应器

有效容积：700m³，

数量：一座，

水力停留时间：4d，

厌氧容积负荷(Nv)：0.68kgCOD/m³·d；

(3)生物膜过滤系统

在二级厌氧反应器内再次降解后的废水自流进入膜生物反应器(MBR)。

膜生物反应系统包括反硝化、硝化及MBR超滤系统。沼液依次经过反硝化池、硝化池和MBR超滤膜组件的处理后进入后续处理设施。

反硝化池尺寸：10.4m×6.2m，

有效液位：7.5m，

有效体积：483.6m³

数量：1座

反硝化速率Ns：0.068kg TN/kg MLSS·d

停留时间：3.2d

硝化池尺寸：24.4m×10.4m

有效液位：6.5m，

有效体积：1649.4m³

数量：1座

硝化速率Ns：0.02kgNH₃-N/kg MLSS·d

停留时间：11.0d

超滤采用浸没式中空纤维膜

膜通量：15L/m²·h

需要总过滤面积：416m²

单只膜面积：12m²

计算膜总数量：34支

实际选用膜支数：40支

(4)微生物好氧发酵系统

项目使用微生物好氧发酵装置对项目中的有机固体物料进行发酵肥料化处置。根据项目规模(日处理餐厨130吨)，餐厨垃圾经预处理、制浆、三相分离后产出固体有机颗粒物料 12吨，厌氧消化系统沼渣脱水系统产出固体沼渣8吨，总计有机物料20吨，物料含水率80％，配置4台快速微生物好氧发酵装置，单体处理机处理产能5吨/批次，每批次运行时间10小时。经好氧发酵装置处理后产出肥料基质4.5吨，含水率12％，通过封闭保障系统进行密封保障储运。

(5)沼气综合利用系统

厌氧发酵系统产出的生物质能源——沼气，经过沼气清洁利用系统实现能源化利用。实施例中，沼气综合利用系统包括沼气净化系统、沼气储柜、沼气锅炉、安全燃烧装置等。

1)沼气净化：采用湿法脱硫工艺，使用氢氧化钠碱液对沼气进行淋洗处理，脱去沼气中的硫化氢气体；脱硫处理后的沼气通入沼气储柜进行存储；随后通过冷却干燥机，将气体温度降至露点以下，使气体中的水蒸气凝结排出；脱硫、脱水后的沼气通过增压装置加压后送入用气单元使用。沼气净化系统处理产能为400m³/h，总产能9600m³/天，

2)沼气储柜：采用柔性双膜式储柜，内膜存储沼气，外膜保持储柜外形，同时通过内外膜间的压力差实现内膜沼气的进出气压力平衡。沼气储柜有效容积：2000m³，可缓存系统沼气产能5小时。

3)沼气锅炉：采用配置沼气燃烧机的蒸汽锅炉实现沼气的能源利用。沼气燃烧后热能转化为蒸汽热能和热水热能，工艺系统通过使用蒸汽和热水实现热利用。配置2台锅炉(一用一备)，单台锅炉蒸汽产量4t/h，压力1.0MPa，锅炉系统总计消耗沼气量：7800m³/天。

4)安全燃烧装置：项目配置安全火炬对过剩沼气进行安全燃烧处理。在沼气燃烧系统检修期间，也可通过火炬对产出的沼气进行安全燃烧，火炬处理产能400m³/h(沼气)。

(6)工艺废气收集净化系统

项目设置3套除臭系统，包括负压高温除臭系统、负压常温除臭系统及正压除臭系统，合计废气处理量97500m³/h。

负压高温废气处理系统：废气量42000m³/h，采用水洗降温+化学洗涤+生物过滤+活性炭吸附(应急备用)除臭工艺；

负压常温废气处理系统：废气量42000m³/h，采用化学洗涤+生物过滤+活性炭吸附(应急备用)除臭工艺；

正压除臭系统：总送风风量13500m³/h，将含有雾化植物液新风送入系统中，改善生产环境；

处理后的臭气执行《恶臭污染物排放标准》(GB14554－93)中15米排放标准，通过25米排气筒有组织排放。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：包括厨余垃圾预处理系统、餐厨垃圾预处理系统、废弃油脂预处理系统、湿热处理三相分离及脱盐系统、厌氧发酵系统、微生物好氧发酵系统、高浓度有机废水处理系统、沼气清洁利用系统、工艺废气收集净化系统和智能中央集控系统。

2.根据权利要求1所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述餐厨垃圾预处理系统为多功能原料接收料仓装置、自动分选机、浆料输送系统、缓存料仓、破碎分离制浆机、挤压脱水机、杂物缓存仓、输送设备、均浆除砂装置组成的成套封闭式预处理自动生产线；所述厨余垃圾预处理系统为接收料仓装置、初破碎机、破碎分离制浆机、缓存料仓、挤压脱水机、杂物缓存仓、输送设备、均浆除砂装置组成的成套封闭式预处理自动生产线。

3.根据权利要求2所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述废弃油脂预处理系统为废弃油脂卸料槽、固液分离机组成的成套封闭式预处理自动生产线。

4.根据权利要求3所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述湿热处理三相分离及脱盐系统用于处理来自餐厨垃圾预处理系统和厨余垃圾预处理系统的浆料、废弃油脂固液分离后的液相；所述湿热处理三相分离及脱盐系统由湿热处理系统、三相分离机、油脂罐、液相储罐及配套输送设备组成。

5.根据权利要求4所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述厌氧发酵系统包括厌氧反应器，厌氧反应器为全密闭式反应器，为反应提供有效厌氧环境；厌氧反应器内设置水力搅拌系统，实现物料的均匀搅拌混合；厌氧反应器还设置温控调节系统，通过温度采样传感器、冷却系统、加热装置实现厌氧反应器内温度精准调节，温控条件为：中温厌氧反应33℃～38℃，高温厌氧反应50℃～58℃；厌氧反应器同时设置pH在线监控与调节系统，通过在线传感器实时监控物料pH值变化，并通过药剂自动投加装置实现pH值动态调节。

6.根据权利要求5所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述微生物好氧发酵系统用于处理来自湿热处理三相分离及脱盐系统的渣料及厌氧发酵系统的沼渣，物料通过复合型自动控温装置完成灭菌、发酵和干燥，通过自动的温度控制和水分调节，对原料进行严格的无害化处理，并通过自动化控制实现使微生物快速好氧发酵和低温干燥的多重作用，为外源微生物的繁扩创造有利条件，同时为有机基质在兼氧和好氧环境状态下，实现物料向腐殖化过程的演化，实现高效资源化。

7.根据权利要求6所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述高浓度有机废水处理系统用于处理厌氧发酵产生后的沼液、好氧发酵系统尾气冷凝水、除臭系统产生的工艺废水、脱泥系统工艺用水、系统工艺清洁用水；所述高浓度有机废水处理系统采用中温厌氧+AO硝化/反硝化+膜处理的组合工艺。

8.根据权利要求7所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述沼气清洁利用系统包括沼气脱硫系统、封闭式火炬、锅炉及沼气发电机组；所述沼气脱硫系统采用湿法脱硫+干法脱硫对厌氧发酵产生的沼气进行净化，净化后的沼气经燃烧排放符合废气排放标准；

所述工艺废气收集净化系统用于收集垃圾原料接收、存储、处理运行过程中产生的臭气，采用正负压除臭结合的方式进行集中处理。

9.根据权利要求8所述的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理系统，其特征在于：所述智能中央集控系统用于生产车间和设备运行工艺过程的自动控制以及智能化中央集中控制，从餐厨、厨余垃圾的处理直至产出物料，实现全过程的数字化智能自动控制管理和现场实时监控，通过智能化数据中心进行数据汇总分析，实现动态智能调节管理；

所述智能中央集控系统包括在线数据采集系统、PLC自动控制系统、数据分析管理系统、智能操作管理系统及监控管理系统。

10.采用权利要求1-9任一所述处理系统的厨余垃圾双向强化多源协同全量资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)餐厨垃圾预处理

餐厨垃圾收运车进厂经地磅计量后进入餐厨垃圾卸料车间，向卸料槽卸料；卸料槽底部设置有双排大口径输送螺旋，将餐厨垃圾从卸料槽内经破袋装置使袋装物料迅速破袋，把包装袋中的物料能够全部释放出来，再送入自动分选机；

自动分选机将较大的杂质分选后送入输送设备，经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置；卸料槽和分选机输送设备分离出的液相部分进入渗滤液收集罐，经泵提升进入渗滤液储存罐中，再泵送至油水分离间进一步处理；

自动分选机分选出的固相有机物料经浆料输送系统输送至破碎分离制浆机，经破碎制浆分离后，液相进入缓存罐并经泵送至油水分离间的均浆除砂系统；分离出的固相物料经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置；

(2)厨余垃圾预处理

厨余垃圾收运车进厂经地磅计量后进入厨余垃圾卸料车间，向卸料槽卸料；卸料槽底部设置有双排大口径输送螺旋，将厨余垃圾从卸料槽内经破袋装置使袋装物料迅速破袋，把包装袋中的物料能够全部释放出来，再送入初破碎机；初破碎机将厨余垃圾全量均匀破碎；初破碎后的物料经输送系统输送至破碎制浆机，经破碎制浆固液分离后，液相进入缓存罐并经泵送至油水分离间的均浆除砂系统；分离出的固相物料经脱水后输出至杂物储箱，由垃圾收运车外运处置；

(3)废弃油脂预处理

废弃油脂收运车进入废弃油脂卸料间，将油倒入卸料槽内，实现废弃油脂的接收；卸料槽具有加热功能，底部设置有大口径输送螺旋，输送螺旋将废油脂从卸料槽内输送转载至固液分离机，分离出的固相杂质外运处理；分离出的液相进入湿热处理分离系统；

(4)湿热处理三相分离及脱盐

来自餐厨垃圾预处理系统及厨余垃圾预处理系统的浆料、废弃油脂固液分离后的液相在经过均浆除砂析出砂质后进入湿热处理单元，湿热处理单元使用0.4～0.6Mpa饱和蒸汽作为热能对浆料进行直接混合加热；

湿热处理控制温度为70-120℃，加热时间控制在不高于80分钟，通过温控系统实现精准调节；湿热处理后的物料进入三相分离机进行油、水、渣三相分离后，分离出的油脂进入油脂储罐存储，固体渣料由输送系统输送进入好氧发酵系统，经剩余的高浓度有机废水进入厌氧发酵系统进行厌氧消化降解；

厨余垃圾中的盐分包括NaCl，在湿热处理过程中，饱和蒸汽直接作用于浆料并快速提高浆料的温度，在加快油分的析出的同时，厨余垃圾浆料中的盐分进入到厌氧发酵系统中；

(5)厌氧发酵

经过湿热处理分离系统进行除油、脱渣后的高浓度有机废水进入厌氧反应器；高浓度有机废水在厌氧反应器内，通过厌氧环境、均质搅拌、温度、pH调节系统的作用下，通过产甲烷菌类的作用其中的有机质逐步降低分子数最终转化成为富含甲烷的沼气；产出的沼气经过沼气收集系统收集后进入脱硫系统净化；经过厌氧发酵系统去除大部分有机质后，产生的沼渣液经脱水后沼渣送入沼渣缓存仓后参与好氧发酵，沼液直接排入污水处理设施；

(6)微生物好氧发酵

来自湿热处理分离系统的渣料和厌氧发酵系统的沼渣进入微生物好氧发酵系统后，包括以下步骤：

1)高温真空灭菌处理：物料通过计量系统进入快速微生物好氧发酵装置后，装置关闭所有外部阀门，通过真空抽吸系统将反应仓内空气抽空，使物料在反应仓内处于真空隔离状态；关闭真空抽吸系统，启动加热系统，使反应仓内加温至120℃，并高温保压30分钟，通过高温恒压完成对物料中所有有害菌的灭活处理；加热采用蒸汽间接加热，热源为0.4～0.6MPa饱和蒸汽；

2)低温快速脱水水分调节：灭活处理后的物料，需要进行水分调节以适应好氧发酵环境；水分调节通过在线水分分析仪及低温快速脱水系统实现，在线水分分析仪实时检查物料中的含水率变化，物料水分含量未达到好氧发酵条件时，启动低温快速脱水系统，包括加热及真空系统实现水分快速脱出，达到好氧发酵的水分含量条件；加热采用蒸汽间接加热，热源为0.4～0.6MPa饱和蒸汽；

3)高温好氧菌剂接种与快速好氧发酵：水分调节完成后，恢复仓内常压环境，投入高温好氧菌剂，通过搅拌系统实现均匀搅拌接种；启动新风供氧系统，新风为加热后120℃新鲜空气，避免杂菌通过新风带入系统；在有氧环境下，好氧菌剂实现快速扩培增殖，有机质在好氧菌消化作用下，快速腐殖化，生成有机肥基质。

4)快速干化处理：好氧发酵完成后，启动快速真空脱水系统，使物料水分快速脱出，有益微生物快速休眠芽孢化，使产出物料达到最佳存储条件。

5)产品包装深加工：好氧发酵完成的物料，通过密闭输送系统排入产品包装深加工系统，通过筛分机筛出大颗粒异物，剩余产品通过密封包装系统打包封装后转入库房存储；

(7)高浓度有机废水处理

将厌氧发酵产生后的沼液、好氧发酵系统尾气冷凝水、除臭系统产生的工艺废水、脱泥系统工艺用水、系统工艺清洁用水，采用中温厌氧+AO硝化/反硝化+膜处理组合工艺，实现工艺废水的达标处理；

(8)沼气清洁利用

采用湿法脱硫+干法脱硫对厌氧发酵产生的沼气进行净化；当沼气产量过剩或脱硫系统故障或锅炉故障时，多余沼气直接送入封闭式火炬进行安全燃烧处理；

(9)工艺废气收集净化

在垃圾原料接收、存储、处理运行过程中产生的臭气通过工艺废气收集净化系统收集，采用正负压除臭结合的方式进行集中处理；

所述负压除臭是对设备、操作空间等臭气源点进行气体的强制负压有组织收集，收集后的废气通过密闭管道输送至组合除臭处理装置对臭味气体进行处理；组合除臭处理装置采用复合除臭处理工艺，包括水洗除尘、化学洗涤、生物过滤、物理吸附组合处理工艺针对废气中的臭气因子做专项脱除处理；

所述正压除臭是将特性植物液除臭剂通过雾化装置雾化后，由正压送风装置随新风一同通入车间内的开放空间，与负压收集管网形成循环风场，对整个车间内的环境空气进行深度治理，创造良好的作业空间环境。

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