专利名称：一种餐厨垃圾高速生物处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及饭店、食堂产生的餐厨垃圾(俗称泔水)和工、农业生产过程中产生的高浓度有机污水的处理，特别是涉及一种餐厨垃圾高速生物处理系统。
背景技术：
目前城市餐厨垃圾是产生地沟油、垃圾猪的源头，这些垃圾从各种渠道进入人们的餐桌，严重危及了人民群众的身体健康。据报道，郑州市饭店、食堂每天产生剩菜剩饭餐厨垃圾约500吨，加上饭店、食堂餐厨排放污水中的餐厨垃圾，预测高达700—800吨；全国每年饭店、食堂餐厨垃圾产生量已达到六千万吨。餐厨垃圾、地沟油对食品安全的冲击已引起中央和各级地方政府的高度重视，2010年7月13日国务院办公厅36号文件关于《加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》，要求各地市以市长负责制，协调各职能部门加强餐厨垃圾管理。我国餐厨垃圾无害化处理起步较晚，近两年仅在个别城市如西宁、宁泼、北京、 上海等城市刚刚起步。其中治理餐厨垃圾效果最好的是西宁市，“西宁模式”是政府指定专业企业筹建餐厨垃圾处理厂处理剩菜剩饭餐厨垃圾，企业每处理一吨餐厨垃圾政府财政补贴200元。各地市纷纷学习“西宁模式”。但是“西宁模式”有以下“先天”不足1、餐厨垃圾利用率低，处理成本高，处理一吨餐厨垃圾企业要亏损150元以上。目前国内普遍采用的餐厨垃圾处理技术是生化工艺，餐厨垃圾处理厂收集餐厨垃圾后经过除油、脱水、烘干等理化过程，固体物质做成动物饲料， 地沟油成为化工原料，污水经过达标处理后排出。筹建餐厨垃圾处理厂投资大、处理成本高，餐厨垃圾利用价值低，处理中产生的废水还需达标处理，餐厨垃圾固体含量10-1 ，大量污水需要处理增加了不小的处理费用；餐厨垃圾在收集、运输、处理、排污过程中容易造成二次污染。2、餐厨垃圾处理覆盖率低，只能处理饭店、食堂剩菜剩饭餐厨垃圾不能处理饭店、食堂餐厨排放污水中的餐厨垃圾，不能完全堵住地沟油、垃圾猪漏洞。更为关键的原因是餐厨垃圾处理厂没有政府财政补贴难以运营，所以“西宁模式”推广难。以郑州市为例 2007年9月建成的占地15亩，总投入资金2380多万元，设计日处理餐厨垃圾50吨的餐厨垃圾处理厂，试车成功后一直经营性亏损，最终却因得不到政府财政补贴而被迫停产近三年。餐厨垃圾生物处理是在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下，经各种微生物发酵、分解作用产生一种以甲烷为主要成分的混合可燃气体(沼气)的垃圾处理方法。餐厨垃圾生物处理产生的副产品沼气可作为能源，沼肥可作为有机肥料用于农作物替代化肥，地沟油可用作生物柴油原料，完全实现垃圾资源化。垃圾生物处理技术西欧开发利用较早，以德国为代表的垃圾生物处理公司处理技术引领世界潮流，目前世界上已经建成投入运营的垃圾生物处理厂近百个，处理系统年处理能力都在百万吨以上，对促进环境保护和资源利用作出了积极贡献。但是，筹建一个垃圾生物处理厂需投资数亿元，提高了大规模垃圾生物处理的准入门槛，大大抑制了垃圾生物处理技术推广应用。目前我国有机垃圾生物处理主要用在禽畜专业养殖户或农场产生的禽畜粪便、有机污水和工业有机污水的生物处理，处
3理能力干物质含量每天在几吨的规模。
实用新型内容本实用新型针对现有工艺不足，提出一种餐厨垃圾高速生物处理系统，采用多级厌氧消化反应器和超高温水解酸化反应器对餐厨垃圾或高浓度有机污水进行生物处理，大大提高了垃圾处理生物消化速度，达到了资源再利用目的。本实用新型所采用的技术方案—种餐厨垃圾高速生物处理系统，由至少三级及以上的厌氧消化反应器组成，系统工程采用地埋式设计，反应器设在地表下，所述厌氧消化反应器包括超高温水解酸化反应器，高温产甲烷反应器，储存沼渣保温反应器，储存沼液保温反应器；超高温水解酸化反应器设有经过预处理的餐厨垃圾进口，超高温水解酸化反应器与高温产甲烷反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通高温产甲烷反应器，高温产甲烷反应器与储存沼渣保温反应器之间设有物料输送管道，储存沼渣保温反应器上部设有溢出口连通储存沼液保温反应器； 在所述超高温水解酸化反应器、高温产甲烷反应器内设有加热器通过管道连接热力系统； 所述各个消化反应器上下周壁设有保温层；所述高温产甲烷反应器、储存沼渣、沼液保温反应器顶部设有与其中液面上部空腔连通的沼气排出管口。所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，超高温水解酸化反应器包括水解酸化反应器和过渡反应器两个区域，水解酸化反应器与过渡反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通过渡反应器，过渡反应器与高温产甲烷反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通高温产甲烷反应器。所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，高温产甲烷反应器包括依次相连通的二个、 三个或三个以上反应器，各个反应器顶部均设调整酸碱度PH值的物料进口和产甲烷气体出口管，各个反应器的加热器单独设置通过管道连接热力系统。所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，超高温水解酸化反应器、高温产甲烷反应器内底部均设有吹浮管道，所述吹浮管道进口从其顶部引入连接自身消化液循环系统和回流气体高压系统。所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，含有预处理池，隔油池，备料池，碱性溶液池， 所述预处理池顶部设有餐厨垃圾进口，预处理池和隔油池底部连通，预处理池设有分离地沟油出口 ；隔油池设有溢水管连通超高温水解酸化反应器；备料池底部设有潜水型铰刀粉碎机，隔油池、碱性溶液池与备料池之间设有输送泵连通备料池。所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，含有溢料池，最后一个高温产甲烷反应器上中部设有大口径管道与溢料池相通；消化材料输送管道、碱性溶液输送管道和沼渣、沼液输送管道共用，管道之间设有切换阀门，每个反应器顶部还设有温度、酸度计安装管口和自循环泵安装窗口。本实用新型的有益积极效果1、本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统，采用超高温多级厌氧消化工艺，工程设计采用地埋式、紧密型设计，多个反应器唇齿相连，垃圾生物处理效果好，其实施推广具有很好的社会和经济效益。不但能够高速处理饭店、食堂剩菜剩饭等餐厨垃圾，还能高速处理饭店、食堂餐厨排放污水中的餐厨垃圾，能够完全斩断地沟油、垃圾猪产生的源头；还可以高速生物处理禽畜粪便垃圾和工业高浓度有机污水，适用性强。2、本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统，结构简单，投资少，占地面积小，与相同处理能力的餐厨垃圾生物处理厂相比仅需要十分之一投资；效率高，采用超高温水解酸化、多级厌氧消化、沼渣漂浮等工艺，大大提高消化速度和消化系统的稳定性、可操作性，垃圾处理成本最低，处理厂即使没有政府财政补贴也能达到盈利。3、本实用新型餐厨垃圾高速生物处理方法，处理餐厨垃圾产生的副产品零排放， 沼气、沼液、沼渣、地沟油全部利用，沼气发电并网创收，地沟油做生物柴油原料创收，沼肥无偿提供周边蔬菜基地生产有机蔬菜提高蔬菜价值或者将沼渣脱水、烘干制成有机肥料创收；餐厨垃圾在收集、运输、处理、利用全程封闭不会产生二次污染。
图1 本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统结构示意图；图2 本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统工作原理示意图。
具体实施方式
实施例一参见图1、图2，本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统，由至少三级及以上的厌氧消化反应器组成，系统工程采用地埋式设计，反应器设在地表下，所述厌氧消化反应器包括超高温水解酸化反应器1，高温产甲烷反应器3，储存沼渣保温反应器4，储存沼液保温反应器5 ；超高温水解酸化反应器1设有经过预处理的餐厨垃圾进口，超高温水解酸化反应器1与高温产甲烷反应器3共用的隔墙底部设有自流窗口 1-1连通高温产甲烷反应器，高温产甲烷反应器3与储存沼渣保温反应器4之间设有物料输送管道，储存沼渣保温反应器4上部设有溢出口 4-1连通储存沼液保温反应器5 ；在所述超高温水解酸化反应器、高温产甲烷反应器内设有加热器通过管道连接热力系统；所述各个消化反应器上下周壁设有保温层；所述高温产甲烷反应器和储存沼渣、沼液保温反应器顶部设有与其中液面上部空腔连通的沼气排出管口。目前国内外普遍采用单级或两级厌氧消化工艺。实践证明，采用两级厌氧消化工艺，即通过两个反应器创造两个不同的生物营养环境(如温度、PH等)，比单级(一个反应器) 厌氧消化工艺可以提高反应器整体消化效率，增加沼气产量和增加消化系统的稳定性。而本实用新型采用多级厌氧消化工艺，分别控制不同温度和PH值，更有利于特定厌氧菌群生长，更进一步提高了消化效率和消化速度；多级厌氧消化工艺不仅提高消化速度而且大大提高了消化系统的稳定性和可操作性，单独调整每个反应器可以更好地保证厌氧消化正常进行；还可以单独收集二氧化碳气体，提高沼气中甲烷含量。实施例二 参见图1、图2，本实施例餐厨垃圾高速生物处理系统，与实施例一不同的是超高温水解酸化反应器包括水解酸化反应器1和过渡反应器2两个区域，水解酸化反应器1与过渡反应器2共用的隔墙底部设有自流窗口 1-1连通过渡反应器2，过渡反应器2 与高温产甲烷反应器3共用的隔墙底部设有自流窗口 2-1连通高温产甲烷反应器3。本实施例餐厨垃圾高速生物处理系统，超高温水解酸化反应过程是在两级反应器中进行，第一级温度控制在65-68度，酸碱度设定PH值为5. 5-6，第二级为过渡反应器，温度控制在60-63度，酸碱度设定PH值为6-6. 5 ；高温产甲烷反应过程包括至少2级反应器。
5[0024]实施例三参见图1、图2，本实施例餐厨垃圾高速生物处理系统，与实施例二不同的是高温产甲烷反应器包括依次相连通的二个到三个或三个以上区域，各个区域顶部均设调整酸碱度PH值的物料进口和产甲烷气体出口管，及各设有单独加热的加热器通过管道连接热力系统。传统的有机物厌氧消化工艺理论上认为自然厌氧消化工艺消化温度1046度， 消化周期40-60天；中温厌氧消化工艺消化温度35度，消化周期20天；高温厌氧消化工艺消化温度阳度，消化周期15天。目前我国有机物厌氧消化工艺一般采用中温35度。本实用新型则对此有所突破，把超高温水解过程单独放在一个反应器中进行，超高温水解酸化反应器温度控制在65-68度，酸碱度设定PH值为5. 5-6。事实证明，有机物厌氧消化温度控制在65-68度时，水解活性进一步提高，可以加快有机物水解速度。本实用新型厌氧消化工艺消化温度最高达到68度，消化周期10天。消化温度每提高10度消化速度就会提高一倍。实施例四本实施例餐厨垃圾高速生物处理系统，与实施例二或实施例三不同的是所述超高温水解酸化反应器、高温产甲烷反应器内底部均设有吹浮管道，所述吹浮管道进口从其顶部引入连接自身消化液循环系统和回流气体高压系统。在厌氧处理过程中， 采用沼渣漂浮工艺对沼渣、固体消化物进行处理，一是采用高压回流气体定时强力吹浮，使沼渣和固体消化物全部漂浮起来，二是在每个反应器中利用自身消化液进行低压吹浮(24 小时不间断循环)，保持沼渣和固体消化物不沉底，使厌氧菌与消化物充分接触加快消化速度。实施例五参见图1、图2，本实施例本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统，含有预处理池9，隔油池6，备料池7，碱性溶液池8，所述预处理池顶部设有餐厨垃圾进口 9-1，预处理池9和隔油池6底部连通，预处理池设有分离地沟油出口 9-2 ；隔油池6设有溢水管连通超高温水解酸化反应器1 ；备料池7底部设有潜水型铰刀粉碎机，隔油池6、碱性溶液池8 与备料池7之间设有输送泵连通备料池。实施例六参见图1、图2，本实用新型餐厨垃圾高速生物处理系统，含有溢料池 11，最后一个高温产甲烷反应器上中部设有大口径管道与溢料池11相通；消化材料输送管道、碱性溶液输送管道和沼渣、沼液输送管道共用，管道之间设有切换阀门，每个反应器顶部还设有温度、酸度计安装管口和自循环泵安装窗口。本实用新型餐厨垃圾高速生物处理方法及系统，处理过程综述如下1、饭店、食堂餐厨排放污水中含有大量餐厨垃圾，采用申请人专利技术(化油化粪池，专利号ZL2003. 20030301. X)，能将饭店、食堂餐厨排放污水中的餐厨垃圾彻底分离出来，储存在隔离池中，同饭店、食堂剩菜剩饭餐厨垃圾一起，每天由吸污专用运输车收集。2、将餐厨垃圾放入预处理池9中，经预处理池沉淀，固体垃圾沉淀在池底部，地沟油漂浮在污水表面；分离出的地沟油从分离地沟油出口撇出倒入储油池中沉淀、储存，储油池满盈时抽出销售。3、预处理池设有增温管道，加热餐厨垃圾33-36度，还设有沼渣管道进口，添加部分沼渣(厌氧菌种)，使餐厨垃圾提前水解酸化；预处理池与隔油池底部有窗口相通，固体餐厨垃圾和污水从预处理池底部进入隔油池，漂浮在污水表面的地沟油隔离在预处理池中。4、隔油池中的污水满盈时会自动溢出，从溢出餐厨污水进口进入超高温水解酸化反应器中(系统在启动阶段反应器中消化液水面低，溢水管道设有闸门，预防反应器中气体溢出，系统正常时闸门常开启)；将已经半水解酸化的餐厨固体垃圾和部分污水从隔油池抽出进入备料池，备料池底部设有潜水型铰刀粉碎机，将固体餐厨垃圾粉碎粒度细化；同时将碱性溶液池中部分碱性溶液经碱性溶液提料泵抽出进入备料池，调整已经半水解酸化的餐厨垃圾PH值在5. 5-6范围，酸度过大会冲击反应器消化系统。5、厌氧菌繁殖倍增一代需要5个小时左右，处理装置每天处理量分成5次进料，消化反应器设定每5个小时左右进一次料；餐厨固体垃圾和部分污水经过粉碎机粉碎粒度细化变成高固体含量的有机污水，经碱性溶液调整酸碱度PH值后用消化原料提料泵抽出从进料管道入口进入超高温酸化反应器中；消化原料提料泵入口设有滤网阻挡Icm以上固体物进入超高温酸化反应器中。6、高固体含量的有机污水进入超高温水解酸化反应器时，一定比例(约30%进料量)的沼液、沼渣(厌氧菌种)从沼渣出口和沼液出口抽出从进料管道入口进入超高温水解酸化反应器中混合。7、高固体含量的有机污水和一定比例的沼液、沼渣进入超高温水解酸化反应器后，用回流气体或自循环消化液经吹浮管道吹浮，达到充分混合。8、系统每次不断进料使消化液从超高温水解酸化反应器下方窗口不断自动流入超高温过渡反应器、高温产甲烷反应器中。9、每天不断进料使超高温水解酸化反应器、超高温过渡反应器、高温产甲烷器各个反应器满盈(占系统有效容量95%)时，将沼肥从沼肥出口抽出从沼肥进口进入储存沼渣保温反应器，抽出沼肥量不大于一天进料量；储存沼渣保温反应器上部设有窗口，沼肥经过沉淀，沼渣保留在储存沼渣保温反应器中，沼液分离出来自动流入储存沼液保温反应器中。10、根据各个反应器中消化液PH值在线监测数值，调整各个反应器消化液PH值时，沼液、沼渣从沼渣出口和沼液出口抽出从调整材料管道进口进入超高温过渡反应器、高温产甲烷各反应器中，中和消化液酸碱度提升PH达到正常值；PH值下降较大时用碱性溶液提料泵输送碱性溶液中和酸碱度。11、根据各个反应器消化液温度在线监测数值，分别调整各个反应器消化液温度时，都设有独立的增温管道进出口分别用80-90度热水循环增温，增温管道连接燃气无压热水锅炉；超高温水解酸化反应器设定温度65-68度，超高温过渡反应器设备温度60-63 度，高温产甲烷反应器设定温度53-56度，储存沼渣、沼液保温反应器设定温度33-36度；各个反应器上下、四周喷涂聚氨酯发泡层4-5cm，增加各反应器保温能力。12、为了加速高固体含量的有机污水快速消化，每个反应器都设有独立的吹浮管道入口连接自循环系统二4小时不间断低压消化液吹浮，循环系统设有过滤箱，过滤0. 6cm 以上的固体物质进入循环管道，预防管道喷口堵塞；吹浮管道还连接气体压缩机和高压罐， 可根据需要分别设定回流气体高压吹浮开启次数和时间。13、最后一个高温产甲烷反应器上中部设有大口径管道与溢料池相通，如果系统异常出现压力(系统设为常压)会将消化液压出系统外，溢料池会接纳消化液避免消化液溢出，并设有报警装置(响铃)提醒操作人员及时处理(系统在启动阶段反应器中消化液水面低，溢出管道设有闸门，预防反应器中气体溢出，装置正常时闸门常开启)。14、消化材料输送管道、碱性溶液输送管道和沼渣、沼液输送管道共同使用一个管道，利用闸门开启或关闭输送一定液体进入指定的反应器中或外运沼渣、沼液；输送管道上安装有在线浓度分析仪，及时掌控各种液体固体含量，每个反应器中还设有在线TDS监测仪，及时掌握消化液中固体消化率，提高消化系统操作性。15、根据处理厂周边用户需求，用沼肥专用车从储存沼渣、沼液保温反应器中抽出沼渣、沼液，送到用户指定的储存池或田间地头；也可将沼渣脱水、烘干制成有机肥料创收。16、高固体含量有机污水在反应器中，在厌氧菌、高温和正常PH值(超高温水解酸化反应器设定PH值5. 5-6，超高温过渡反应器设定PH值6-6. 5，高温产甲烷反应器设定PH 值6. 8-7. 5)条件下，微生物厌氧消化过程中各个反应器都产出气体，沼气从沼气出口管道、 二氧化碳气体从二氧化碳气体出口管道排出，气体用管道收集起来，分别连接大型气体储存罐和气体利用设备，处理系统产生的二氧化碳气体回流吹浮系统中消化液。目前国内外现有的厌氧消化处理系统普遍采用单级或两级反应器，工程设计普遍采用地上式金属结构，能使配备设备便于维护检修。本实用新型处理系统工程设计采用地下式、紧密型、多级反应器设计，七个独立的厌氧消化反应器你中有我我中有你浑然一体， 节省建筑材料，采用混凝土结构造价低廉。以设计处理100吨/天的餐厨垃圾高速生物处理厂为例，总投资与相同处理能力的餐厨垃圾生物处理厂相比仅需要十分之一投资(2010 年12月兰州市建成全国第一个采用厌氧消化工艺的餐厨垃圾生物处理厂竣工，进入调试阶段，投资11300万元，日处理餐厨垃圾200吨)。现有厌氧消化处理系统采用地上式设计主要考虑配套设备容易检修，因为处理装置自启动后不能停产，处理装置启动成本高，停产会造成重大经济损失和垃圾无处堆放的社会问题，采用金属结构考虑处理系统的牢固性能和封闭性能(厌氧菌怕氧不能有一点空气泄漏)；采用单级或两级反应器设计主要考虑节省投资成本。本实用新型处理系统工程设计很好地解决了配套设备的维护，保证设备检修、更换不停产，处理系统配备设备少，只需要几台水泵，就是水泵坏了更换一台用不完20分钟， 处理系统内增温、吹浮管道采用耐腐蚀不锈钢管，20年以上不需要停产大修；采用混凝土结构工程造价低廉减少投资成本。地埋式处理系统不仅投资少、不占用土地，而且还能防地震、防雷击和使用寿命长、减少处理系统的热量损失。
权利要求1.一种餐厨垃圾高速生物处理系统，由至少三级及以上的厌氧消化反应器组成，其特征是系统工程采用地埋式设计，反应器设在地表下，所述厌氧消化反应器包括超高温水解酸化反应器，高温产甲烷反应器，储存沼渣保温反应器，储存沼液保温反应器；超高温水解酸化反应器设有经过预处理的餐厨垃圾进口，超高温水解酸化反应器与高温产甲烷反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通高温产甲烷反应器，高温产甲烷反应器与储存沼渣保温反应器之间设有物料输送管道，储存沼渣保温反应器上部设有溢出口连通储存沼液保温反应器；在所述超高温水解酸化反应器、高温产甲烷反应器内设有加热器通过管道连接热力系统；所述各个消化反应器上下周壁设有保温层；所述高温产甲烷反应器、储存沼渣、沼液保温反应器顶部设有与其中液面上部空腔连通的沼气排出管口。
2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，其特征是超高温水解酸化反应器包括水解酸化反应器和过渡反应器两个区域，水解酸化反应器与过渡反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通过渡反应器，过渡反应器与高温产甲烷反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通高温产甲烷反应器。
3.根据权利要求1或2所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，其特征是高温产甲烷反应器包括依次相连通的二个、三个或三个以上反应器，各个反应器顶部均设调整酸碱度PH 值的物料进口和产甲烷气体出口管，各个反应器的加热器单独加设置通过管道连接热力系统。
4.根据权利要求3所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，其特征是所述超高温水解酸化反应器、高温产甲烷反应器内底部均设有吹浮管道，所述吹浮管道进口从其顶部引入连接自身消化液循环系统和回流气体高压系统。
5.根据权利要求4所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，其特征是含有预处理池，隔油池，备料池，碱性溶液池，所述预处理池顶部设有餐厨垃圾进口，预处理池和隔油池底部连通，预处理池设有分离地沟油出口 ；隔油池设有溢水管连通超高温水解酸化反应器；备料池底部设有潜水型铰刀粉碎机，隔油池、碱性溶液池与备料池之间设有输送泵连通备料池。
6.根据权利要求5所述的餐厨垃圾高速生物处理系统，其特征是含有溢料池，最后一个高温产甲烷反应器上中部设有大口径管道与溢料池相通；消化材料输送管道、碱性溶液输送管道和沼渣、沼液输送管道共用，管道之间设有切换阀门，每个反应器顶部还设有温度、酸度计安装管口和自循环泵安装窗口。
专利摘要本实用新型涉及一种餐厨垃圾和生活污水处理系统。所述餐厨垃圾高速生物处理系统，由至少三级及以上的厌氧消化反应器组成，所述厌氧消化反应器包括超高温水解酸化反应器，高温产甲烷反应器，储存沼渣、沼液的保温反应器；超高温水解酸化反应器设有经过预处理的餐厨垃圾进口，超高温水解酸化反应器与高温产甲烷反应器共用的隔墙底部设有自流窗口连通高温产甲烷反应器，高温产甲烷反应器与储存沼渣保温反应器之间设有物料输送管道，储存沼渣保温反应器上部设有溢出口连通储存沼液保温反应器。系统采用多级厌氧消化工艺和地埋式工程设计，结构简单、紧凑，投资少，占地面积小，垃圾生物处理效果好，其实施推广具有很好的社会和经济效益。
文档编号C02F3/28GK202022824SQ20112009487
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者柳建国, 柳思佳 申请人:柳建国