[技术领域]
本发明涉及有机易腐生活垃圾处理技术领域，尤其涉及一种可以使得能量得到充分合理的利用，显著提高果蔬废弃物综合能源和资源利用效率的有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法及系统。
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背景技术：
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2017年3月，国家发展改革委与住房城乡建设部联合发布了《生活垃圾分类制度实施方案》，方案指出随着经济社会发展和物质消费水平大幅提高，我国生活垃圾产生量迅速增长，环境隐患日益突出，已经成为新型城镇化发展的制约因素；生活垃圾分类制度实施方案规划到2020年底，基本建立垃圾分类相关法律法规和标准体系，形成可复制、可推广的生活垃圾分类模式，在实施生活垃圾强制分类的城市，生活垃圾回收利用率达到35％以上。其中，生活垃圾中有机易腐垃圾占比超过50％，主要是相关单位食堂、宾馆、饭店等产生的餐厨垃圾，农贸市场、农产品批发市场产生的蔬菜瓜果垃圾、腐肉、肉碎骨、蛋壳、畜禽产品内脏等。此类有机易腐垃圾含水率高、热值小，当前的填埋与焚烧等处理方式造成资源浪费高、环境风险大。
果蔬废弃物是指在日常生活和农业生产过程中产生的水果和蔬菜类废弃物。果蔬垃圾占水果蔬菜总产量的
怎么才能使得对果蔬垃圾处理的效率得到较大幅度的提升，且避免对环境造成污染，是本领域的技术人员经常考虑的问题。
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技术实现要素：
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为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种可以使得能量得到充分合理的利用，显著提高果蔬废弃物综合能源和资源利用效率的有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法及系统。
本发明解决技术问题的方案是提供一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥系统，包括依次连接的前处理系统、中温湿式厌氧发酵系统、三段式循环发酵系统、沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统以及沼液制有机肥系统；所述前处理系统包括依次连接的接受池、破袋器、滚筒筛、风选磁选装置、破碎制浆装置以及砂石重物去除装置；所述中温湿式厌氧发酵系统包括缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐以及沼气储存柜；所述沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统包括沼气脱硫净化装置、沼气存储加压装置、沼气发电机组以及余热耦合利用装置；所述沼液制有机肥系统包括沼液沼渣分离装置、液态有机肥制备装置以及固态肥制备装置。
优选地，所述前处理系统的接受池底部设有螺杆给料装置与拨料、上料装置；原料经破袋器破袋，挑选出大件垃圾后传送至滚筒筛进行筛选；从滚筒筛以无机物为主的筛上物中挑选出有机物直接送至破碎制浆装置，筛下物经过后续风选磁选装置后再进行破碎制浆。
优选地，所述中温湿式厌氧发酵系统中的缓冲酸化罐和前发酵罐的罐顶都为钢筋混凝土结构，且罐中配置有搅拌强度大、竖向固定的搅拌装置；所述沼气储存柜设置于后发酵罐顶部，经过前发酵反应后原料的含固率较低，且该所述后发酵罐中还配置有搅拌强度较低的侧搅拌。
优选地，所述中温湿式厌氧发酵系统中的前发酵罐和后发酵罐均配置水热控温系统；所述缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐均配置泄压阀、ph计、氧化还原反应电位计。
优选地，所述缓冲酸化罐与前处理接受车间的臭气处理系统相连通，前发酵罐和后发酵罐厌氧消化产生的气体储存在后发酵罐顶部的沼气储存柜中，沼气储存柜里的沼气经生物-化学法除杂、干燥、加压后通往沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统的沼气发电机组。
优选地，所述缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐之间相互连通，后发酵罐的物料按比例循环至前发酵罐及缓冲酸化罐；发酵过程所产沼气储存于沼气储存柜中，且所述沼气储存柜出口部位连接应急火炬和沼气脱硫净化装置，沼气脱硫净化装置出口连接沼气发电机组；后发酵罐的沼液部分经过气浮处理，回流中温湿式厌氧发酵系统。
一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法，包括以下步骤，
s1：将经过分类投放的有机易腐生活垃圾运输至所述前处理系统的接受池；接受池底给料装置均匀给料、布料；
s2：经步骤s1处理后的原料经破袋器破袋，并分拣出大件垃圾；进一步进行滚筒筛筛选，筛上物挑选出有机垃圾进行破碎，筛下物进入后续风选磁选装置；
s3：分选后的原料经破碎制浆装置锤破、制浆，破碎后的原料通过一定孔径的筛网，筛网上的无机物直接去除，筛下混杂在有机物中的部分砂石、小粒径无机物经砂石重物去除装置除杂；
s4：将步骤s3中除杂完成后的原料储存在中温湿式厌氧发酵系统的缓冲酸化罐中，经匀浆、酸化后的浆料泵入前发酵罐进行酸化甲烷化，再进入后发酵罐进一步甲烷化；
s5：将所述步骤s4中厌氧消化产生的沼气储存在后发酵罐顶部的沼气储存柜中，沼气经过净化后输送到沼气发电机组，产生的热能除了供前、后发酵罐中温发酵所需热能外，余热发电并入国家电网；厌氧发酵产生的沼液经处置后制备液态有机肥、沼渣烘干制固态有机肥。
优选地，所述步骤s1中接受池底部、破袋器底部收集的渗滤液泵送至破碎制浆装置中充当调配液；整个接受车间在臭气处理装置持续抽气过程中维持微负压状态。
优选地，所述缓冲酸化罐的水力停留时间为3天；前发酵罐、后发酵罐控制厌氧消化物料温度范围为35-38℃，水力停留时间为15天；缓冲酸化罐原料出料ph值范围为4-5；前发酵罐的原料出料ph值范围为6.8-7.2；后发酵罐的原料出料ph值范围为7.5-8.0；后发酵罐回流到缓冲酸化罐、前发酵罐的回流比分别为0.5和0.3。
与现有技术相比，本发明一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法及系统从厨余垃圾、果蔬垃圾为主的有机易腐生活垃圾中分选出有机物，通过破碎、制浆将固相有机物转化为浆状，添加生物型药剂等提升原料的水解效率，通过前发酵、后发酵双重发酵并部分回流的方式提升沼气产率，消化更充分、性质更稳定的后发酵出料有利于沼液制液态有机肥，沼气发电、沼液制肥提高了果蔬废弃物综合能源和资源利用效率。
[附图说明]
图1是本发明一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法的流程示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1，本发明一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥系统，包括依次连接的前处理系统、中温湿式厌氧发酵系统、三段式循环发酵系统、沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统以及沼液制有机肥系统；所述前处理系统包括依次连接的接受池、破袋器、滚筒筛、风选磁选装置、破碎制浆装置以及砂石重物去除装置；所述中温湿式厌氧发酵系统包括缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐以及沼气储存柜；所述沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统包括沼气脱硫净化装置、沼气存储加压装置、沼气发电机组以及余热耦合利用装置；所述沼液制有机肥系统包括沼液沼渣分离装置、液态有机肥制备装置以及固态肥制备装置。
本方法通过同时设置前处理系统、中温湿式厌氧发酵系统、三段式循环发酵系统、沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统以及沼液制有机肥系统，从厨余垃圾、果蔬垃圾为主的有机易腐生活垃圾中分选出有机物，通过破碎、制浆将固相有机物转化为浆状，添加生物型药剂等提升原料的水解效率，通过前发酵、后发酵双重发酵并部分回流的方式提升沼气产率，消化更充分、性质更稳定的后发酵出料有利于沼液制液态有机肥，沼气发电、沼液制肥提高了果蔬废弃物综合能源和资源利用效率。
有机废弃物倾倒在接受池中，经分选、制浆除杂等前处理，制浆之后的物料泵入缓冲酸化罐，缓冲酸化罐出料泵入前发酵罐，前发酵罐出料泵入后发酵罐；前发酵罐、后发酵罐及缓冲罐之间连通，后发酵罐物料按比例循环至前发酵罐及缓冲罐；发酵所产沼气储存于沼气储存柜中，沼气储存柜出口连接应急火炬和沼气脱硫净化装置，沼气脱硫净化装置出口连接沼气发电机组入口；后发酵罐的沼液部分经过气浮处理，回流发酵系统；部分进入离心装置，离心装置出口分离的沼液制备液态有机肥，分离的沼渣经烘干制备固态有机肥。
优选地，所述前处理系统的接受池底部设有螺杆给料装置与拨料、上料装置；原料经破袋器破袋，挑选出大件垃圾后传送至滚筒筛进行筛选；从滚筒筛以无机物为主的筛上物中挑选出有机物直接送至破碎制浆装置，筛下物经过后续风选磁选装置后再进行破碎制浆。所述破碎制浆装置在螺杆给料装置持续给料下，强度高、运转速度快的破碎锤将原料锤击、破碎，破碎至小于出料口筛网直径的原料从破碎制浆装置底部的筛网中出料；破碎制浆装置对原料中无机物含量的耐受能力强，无法锤击破碎的部分无机物在筛网之上被有效去除，部分小于筛网直径的砂石、小粒径无机物等经过后续所述除砂除重物装置去除；经破碎的浆料在除砂装置水中悬浮，砂石等重物沉入底部圆锥形集砂器中，浆料在除砂装置下部侧向出料口出料、砂石在底部锥形集砂器中出料。
优选地，所述中温湿式厌氧发酵系统中的缓冲酸化罐和前发酵罐的罐顶都为钢筋混凝土结构，且罐中配置有搅拌强度大、竖向固定的搅拌装置；所述沼气储存柜设置于后发酵罐顶部，经过前发酵反应后原料的含固率较低，且该所述后发酵罐中还配置有搅拌强度较低的侧搅拌。缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐均配置进出料口、原料回流口、气体排出口和搅拌装置，其中缓冲酸化罐和前发酵罐的罐顶为钢筋混凝土结构，且罐中原料的含固率高，配置搅拌强度大、竖向固定的搅拌装置；后发酵顶部设有沼气收集、储存柜，经过前发酵反应后原料的含固率较低，因此后发酵罐可配置搅拌强度较低的侧搅拌，后发酵罐物料经气浮处理后部分回流至酸化罐，缓解酸化罐ph、降低ts含量、提升酸化罐温度，促进水解，可有效提升发酵系统有机负荷能力。
优选地，所述中温湿式厌氧发酵系统中的前发酵罐和后发酵罐均配置水热控温系统；所述缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐均配置泄压阀、ph计、氧化还原反应电位计。通过中控系统实时查看各仪表数值、监控系统运行状态，设置异常报警。
优选地，所述缓冲酸化罐与前处理接受车间的臭气处理系统相连通，前发酵罐和后发酵罐厌氧消化产生的气体储存在后发酵罐顶部的沼气储存柜中，沼气储存柜里的沼气经生物-化学法除杂、干燥、加压后通往沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统的沼气发电机组。
优选地，所述缓冲酸化罐、前发酵罐、后发酵罐之间相互连通，后发酵罐的物料按比例循环至前发酵罐及缓冲酸化罐；发酵过程所产沼气储存于沼气储存柜中，且所述沼气储存柜出口部位连接应急火炬和沼气脱硫净化装置，沼气脱硫净化装置出口连接沼气发电机组；后发酵罐的沼液部分经过气浮处理，回流中温湿式厌氧发酵系统。
一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法，包括以下步骤，
s1：将经过分类投放的有机易腐生活垃圾运输至所述前处理系统的接受池；接受池底给料装置均匀给料、布料；
s2：经步骤s1处理后的原料经破袋器破袋，并分拣出大件垃圾；进一步进行滚筒筛筛选，筛上物挑选出有机垃圾进行破碎，筛下物进入后续风选磁选装置；
s3：分选后的原料经破碎制浆装置锤破、制浆，破碎后的原料通过一定孔径的筛网，筛网上的无机物直接去除，筛下混杂在有机物中的部分砂石、小粒径无机物经砂石重物去除装置除杂；前处理系统接受池配置农批市场的果蔬废弃物、分类投放的袋装厨余有机废弃物接受通道，原料经接受池接受、给料，破袋器破袋后直接传送至破碎制浆装置制浆、除杂，然后泵送至发酵系统进行后续处理；
s4：将步骤s3中除杂完成后的原料储存在中温湿式厌氧发酵系统的缓冲酸化罐中，经匀浆、酸化后的浆料泵入前发酵罐进行酸化甲烷化，再进入后发酵罐进一步甲烷化；
s5：将所述步骤s4中厌氧消化产生的沼气储存在后发酵罐顶部的沼气储存柜中，沼气经过净化后输送到沼气发电机组，产生的热能除了供前、后发酵罐中温发酵所需热能外，余热发电并入国家电网；厌氧发酵产生的沼液经处置后制备液态有机肥、沼渣烘干制固态有机肥。
优选地，所述步骤s1中接受池底部、破袋器底部收集的渗滤液泵送至破碎制浆装置中充当调配液；整个接受车间在臭气处理装置持续抽气过程中维持微负压状态。
优选地，所述缓冲酸化罐的水力停留时间为3天；前发酵罐、后发酵罐控制厌氧消化物料温度范围为35-38℃，水力停留时间为15天；缓冲酸化罐原料出料ph值范围为4-5；前发酵罐的原料出料ph值范围为6.8-7.2；后发酵罐的原料出料ph值范围为7.5-8.0；后发酵罐回流到缓冲酸化罐、前发酵罐的回流比分别为0.5和0.3。
含有50％-70％有机废弃物的垃圾和只含部分塑料包装的果蔬废弃物在接受池进料，分类投放的厨余垃圾和农贸市场果蔬废弃物经过破袋器破袋后直接进入破碎制浆装置，一般有机废弃物经过破袋、大件挑选，滚筒筛筛选，其中筛上物以大件瓜果、长条蔬菜和大件垃圾为主，从中挑选出有机废弃物送至破碎制浆装置；筛下物经过后续分选装置除去轻质塑料等无机物，磁分选装置分选出金属进行回收，将原料接受池给料、挤压，破袋，筛选等过程中产生的液体收集后泵送至破碎制浆装置充当制浆调节液，原料破碎制浆后送至砂石重物去除装置，砂石等在重力作用下在除砂塔底部沉积，原料在侧部出料后将砂石排出；
制浆除杂后的原料泵送至厌氧发酵系统的缓冲酸化罐，在缓冲酸化罐中通过强化水解酸化生成挥发性有机酸，再泵入前发酵罐进行甲烷化，原料在前发酵罐停留一定时间后继续在后发酵罐进行深度甲烷化，后发酵罐沼液部分回流至缓冲酸化罐和前发酵罐，缓冲酸化阶段不产沼气，产生的部分气体通入前处理车间的臭气处理系统进行处理，前发酵与后发酵产生的沼气储存在后发酵罐顶部的沼气储存柜中。
沼气发电机热电联产及余热耦合利用系统包括沼气的脱硫净化装置，沼气发电机组，蒸汽余热耦合利用装置；沼气经生物-化学法净化，净化后沼气一段接应急火炬一段接沼气发电机组。沼液制有机肥系统包括沼液沼渣分离装置，沼液制备液态有机肥，沼渣烘干制固态肥。发电机组产生的高温蒸气将沼渣烘干、制备固态有机肥，余热进行水热交换，发电机组产生的电能并入国家电网，发电机组产生的热水通过水水换热器产生稳定的热水，储存在热水罐中的热水维持前酵罐、后发酵所需温度，经离心机分离的沼液进行曝气、絮凝、离心等措施后制备液态有机肥。
本发明针对有机易腐废弃物含有的杂质成分不同设置不同的接受通道，提升了前处理效率；将原料破碎制浆提升了原料的水解酸化效率；水解酸化、前发酵和后发酵中温湿式全混合厌氧消化提升了原料的产气率、沼液性质更稳定、更适宜制备有机肥；沼液部分回流减少了酸化相过渡到甲烷相所需的调节液的使用，增大了原料的沼气产气率；此外，本设计将果蔬废弃物厌氧消化技术和沼气发电机组余热综合利用技术相结合，沼气发电余热为调质预热、厌氧消化水热处理和残渣烘干生产固体有机肥、中温高效厌氧消化池增温保温提供热源，能量得到充分合理的利用，提高果蔬废弃物综合能源和资源利用效率。
与现有技术相比，本发明一种有机易腐垃圾厌氧发酵热电联产沼液制肥方法及系统从厨余垃圾、果蔬垃圾为主的有机易腐生活垃圾中分选出有机物，通过破碎、制浆将固相有机物转化为浆状，添加生物型药剂等提升原料的水解效率，通过前发酵、后发酵双重发酵并部分回流的方式提升沼气产率，消化更充分、性质更稳定的后发酵出料有利于沼液制液态有机肥，沼气发电、沼液制肥提高了果蔬废弃物综合能源和资源利用效率。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。