一种用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统及运行工艺的制作方法

本发明属于垃圾处理技术领域，特别涉及一种用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统及运行工艺。

背景技术：

餐饮垃圾主要来源于餐馆、饭店、单位食堂等产生的饮食剩余物以及后厨加工废弃物，目前70％以上规模化集约处理都采用湿式厌氧工艺。由于餐饮垃圾中含有10％杂物，且油脂含量较高，普遍采用除杂+制浆+湿热提油+湿式厌氧发酵工艺。随着废弃物园区化治理模式的推进，性质相近废弃物协同处理将成为废弃物治理重要发展方向。

市政污泥来源于生活污水处理厂，我国污水处理厂出厂污泥含水率一般要求80％，其中含有大量可降解有机物。但由于原始状态污泥因胞外聚合物的保护作用，内部易腐有机物难以释放，与微生物接触概率低，直接厌氧发酵产气率低。为提高污泥资源化利用水平，常采用湿热处理+湿式厌氧+脱水工艺，破坏胞外聚合物，提高市政污泥沼气产率。

市政污泥湿热处理+湿式厌氧+脱水工艺方案源于国外，没有针对我国市政污泥特殊性进行改良，导致厌氧消化污泥脱水性能再次变差，没有最大限度发挥湿热处理技术优势。另外，我国污水中无机杂物含量高，导致我国市政污泥有机物含量较国外市政污泥低，经湿热处理后，大量有机物进入液相，单纯液相发酵沼气损失率远低于国外市政污泥。

餐饮垃圾和市政污泥处理都需要湿热高温处理，可考虑协同处理，使能量得到梯级利用，节省工艺能耗。另外，脱水市政污泥湿热处理以及餐饮垃圾制浆过程都需要加水调节含水率，可考虑物质循环利用，节约项目供水。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统，该系统通过将市政污泥与餐饮垃圾协同处理和两级换热，实现了能量梯级利用；通过污水循环利用，节约了水耗；通过污泥脱水工段前置，实现了高效脱水，减少了药耗和能耗。

本发明的另一目的是提供上述用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统的运行工艺。

如上构思，本发明的技术方案是：一种用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统，其特征在于：包括餐饮垃圾除杂制浆系统、餐饮垃圾湿热提油系统、市政污泥水热反应和降温脱水系统和协同厌氧和脱水系统；所述餐饮垃圾除杂制浆系统包括大物质分拣机，分选制浆机，一级间接换热器、二级间接换热器和旋流除砂器，其中，大物质分拣机的输入口接收餐饮垃圾，输出口与分选制浆机的输入端连接，分选制浆机的输出端与一级间接换热器的进口连接，一级间接换热器的出口分别与二级间接换热器的进口和缓存罐连接，二级间接换热器的出口与旋流除砂器的进口连接，旋流除砂器的出口与餐饮垃圾湿热提油系统连接；所述餐饮垃圾湿热提油系统包括蒸煮机和三相分离机，两者之间通过泵和管道连接，且三相分离机的输出端分别与储水箱、粗油脂储罐和缓存罐连接；所述市政污泥水热反应和降温脱水系统包括水热反应器和板框脱水机，水热反应器的输入口接收脱水后的市政污泥，市政污泥经过水热反应器的水热反应后出料进入二级间接换热器与餐饮垃圾浆料间接换热降温后，通过加压泵送至板框脱水机，板框脱水机与均质罐连接，所述均质罐与缓存罐连接；所述协同厌氧和脱水系统包括湿式厌氧发酵罐和离心脱水机，湿式厌氧发酵罐的输入口与均质罐连接，输出口与离心脱水机连接，所述均质罐与缓存罐连接。

进一步，所述大物质分拣机的输入端通过螺旋输送机与餐饮垃圾接收斗连接，输出端与分选制浆机的输入端通过螺旋输送机连接。

进一步，所述市政污泥水热反应和降温脱水系统中包括7座串接的闪蒸水热反应器。

进一步，所述蒸煮机采用立式蒸煮釜。

进一步，所述三相分离机采用卧式三相分离机。

进一步，所述湿式厌氧发酵罐采用cstr反应器，反应器顶部有机械破壳装置，底部有除砂系统。

进一步，所述储水箱与分选制浆机连接。

上述用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统的运行工艺是，包括如下步骤：

①餐饮垃圾除杂制浆步骤：餐饮垃圾源头分类收集后，卸入接收斗，由底部螺旋输送机送入大物质分拣机，去除≥60mm杂物后由螺旋输送机送入分选制浆机，去除≥20mm杂物后，通过加入三相分离水相和接收斗沥水，调节含水率至10％，温度至30～40℃后，破碎形成粒径＜8mm浆料，浆料通过泵送至两级间接换热器，分别与三相分离水相和水热反应后市政污泥换热升温，然后经旋流除砂器去除重物质后进入餐饮垃圾湿热提油系统；

②餐饮垃圾湿热提油步骤：经除杂除砂、破碎升温后的餐饮垃圾浆料泵送至餐饮垃圾湿热提油系统的蒸煮釜中，70～90℃加热30～60min，出料泵送至三相分离机，分离出渣、水、油三相，其中水相在储水箱中暂存后，部分泵送至分选制浆机，调节分选制浆工段物料含水率至8～10％，温度至25～45℃，部分与分选制浆机制得浆料间接换热，换热后水相与三相分离固相混合调节含水率；

③市政污泥水热反应步骤：市政污水处理厂脱水80％的污泥收集后，卸入卸料仓，经仓底滑架系统和泵送至水热反应器，与回流沼液混合调节含水率至15％，然后经175℃～180℃闪蒸水热反应30～60min，反应压力为1.0～1.2mpa，出料温度90℃，水热反应后的污泥泵送至二级间接换热器与餐饮垃圾浆料通过间接换热降温至60℃，然后加压泵送至板框脱水机，经1.4～1.6mpa二次压榨后，40％含水率滤饼外运处置，滤液泵送至协同厌氧和脱水系统；

④协同厌氧和脱水步骤：餐饮垃圾浆料和市政污泥滤液混合均匀后，送至湿式厌氧发酵罐发酵25-30天，沼气净化利用，消化残余物添加3-5‰pam后，离心脱水，产生沼渣外运处置，产生沼液部分回流调节污泥含水率，剩余处理达标后外排。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明餐饮垃圾制浆用水为餐饮垃圾接收斗沥水和三相分离水相，不用额外补充水分，节省给水，提高浆料固含量，减少厌氧发酵装置容积，从而节省投资、占地和运行费用；

2、本发明餐饮垃圾蒸煮前采用餐饮垃圾蒸煮废热和市政污泥水热废热两级换热，从而使热量得到充分利用，减少蒸煮用蒸汽，实现能量梯级利用；

3、本发明市政污泥水热反应的含水率，采用回流沼液进行调节，节省给水，实现了物质循环利用；

4、本发明市政污泥水热后直接脱水处理，避免厌氧后污泥脱水性能变差风险，同时大量易腐有机物进入液相，沼气损失率得到有效控制，脱水沼渣含水率低；

5、本发明餐饮垃圾浆料和市政污泥滤液混合厌氧和脱水，可实现设施和设备共建共享，节省投资、占地和运行费用。

附图说明

图1是本发明实施例的流程原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实例对本发明进行详细说明。

如图1所示：本发明提供一种用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统，包括餐饮垃圾除杂制浆系统、餐饮垃圾湿热提油系统、市政污泥水热反应和降温脱水系统和协同厌氧和脱水系统。

1、所述餐饮垃圾除杂制浆系统包括大物质分拣机，分选制浆机，一级间接换热器、二级间接换热器和旋流除砂器，其中，大物质分拣机的输入口接收餐饮垃圾，输出口与分选制浆机的输入端连接，分选制浆机的输出端与一级间接换热器的进口连接，一级间接换热器的出口分别与二级间接换热器的进口和缓存罐连接，换热后的热水进入缓存罐，二级间接换热器的出口与旋流除砂器的进口连接，旋流除砂器的出口与餐饮垃圾湿热提油系统连接。

所述大物质分拣机可将大于60mm杂物完整筛除，避免玻璃等硬质物打碎，保障后续设备稳定运行。

所述分选制浆机将大于20mm杂物进一步分离，同时将剩余物料与三相分离沥水，接收斗滤液混合至含水率10％后，粉碎形成粒径小于8mm的浆料。

所述旋流除砂器可分离细小砂砾等重物质，从而减少厌氧发酵沉砂量，避免后端输送设备和管道磨损。

2、所述餐饮垃圾湿热提油系统包括蒸煮机和三相分离机，两者之间通过泵和管道连接，且三相分离机的输出端分别与储水箱、粗油脂储罐和缓存罐连接。

所述蒸煮机为立式蒸煮釜，采用蒸汽将物料加热至90℃，保温保压时间30～60min。

所述三相分离机采用卧式三相分离机，将蒸煮后餐饮垃圾浆料分为水相，油相和固相，其中水相在储水箱中暂存后，部分泵送至分选制浆机，调节分选制浆工段物料含水率至10％，温度至35℃。部分与分选制浆机制得浆料间接换热，提高浆料温度，减少蒸煮用热。换热后水相与三相分离固相混合调节含水率。

3、所述市政污泥水热反应和降温脱水系统包括7座串联的闪蒸水热反应器和板框脱水机，闪蒸水热反应器的输入口接收脱水后的市政污泥，市政污泥经过闪蒸水热反应器的水热反应后出料进入二级间接换热器与餐饮垃圾浆料间接换热降温后，通过加压泵送至板框脱水机，板框脱水机与均质罐连接，均质罐与缓存罐连接。

所述板框脱水机采用压榨压力1.4～1.6mpa，获得滤饼含水率40％以下，滤液与餐饮垃圾提油后浆料混合。

4、所述协同厌氧和脱水系统包括湿式厌氧发酵罐和离心脱水机，湿式厌氧发酵罐的输入口与均质罐连接，输出口与离心脱水机连接，所述均质罐与缓存罐连接。

所述湿式厌氧发酵罐采用cstr反应器，反应器顶部有机械破壳装置，底部有除砂系统，反应时间25-30天，有机负荷率2.5～3.5kgvs/m³·d。

所述离心脱水机对湿式厌氧消化残余物进行脱水，并混入3-5‰pam促进脱水效果，脱出80％含水率沼渣外运处置，沼液部分回流调节水热反应的污泥含水率，剩余沼液经污水处理后达标排放。

上述用于餐饮垃圾和市政污泥协同处理的系统的运行工艺包括如下步骤：

1、餐饮垃圾除杂制浆步骤：餐饮垃圾源头分类收集后，卸入接收斗，由底部螺旋输送机送入大物质分拣机，去除≥60mm杂物后由螺旋输送机送入分选制浆机，去除≥20mm杂物后，通过加入三相分离水相和接收斗沥水，调节含水率至10％，温度至30～40℃后，破碎形成粒径＜8mm浆料，浆料通过泵送至两级间接换热器，分别与三相分离水相和水热反应后市政污泥换热升温，然后经旋流除砂器去除重物质后进入餐饮垃圾湿热提油系统；

2、餐饮垃圾湿热提油步骤：经除杂除砂、破碎升温后的餐饮垃圾浆料泵送至餐饮垃圾湿热提油系统的蒸煮釜中，90℃加热30～60min，出料泵送至三相分离机，分离出渣、水、油三相，其中水相在储水箱中暂存后，部分泵送至分选制浆机，调节分选制浆工段物料含水率至10％，温度至35℃，部分与分选制浆机制得浆料间接换热，提高浆料温度，减少蒸煮用热，换热后水相与三相分离固相混合调节含水率；

3、市政污泥水热反应步骤：市政污水处理厂脱水80％的污泥收集后，卸入卸料仓，经仓底滑架系统和泵送至闪蒸水热反应器，与回流沼液混合调节含水率至15％，然后经175℃～180℃闪蒸水热反应30～60min，反应压力为1.0～1.2mpa，出料温度90℃，水热反应后的污泥泵送至二级间接换热器与餐饮垃圾浆料通过间接换热降温至60℃，然后加压泵送至板框脱水机，经1.4～1.6mpa二次压榨后，40％含水率滤饼外运处置，滤液泵送至协同厌氧和脱水系统；

4、协同厌氧和脱水步骤：餐饮垃圾浆料和市政污泥滤液混合均匀后，送至湿式厌氧发酵罐发酵25-30天，沼气净化利用，消化残余物添加3-5‰pam后，离心脱水，产生沼渣外运处置，产生沼液部分回流调节污泥含水率，剩余处理达标后外排。

本发明利用市政污泥湿热处理后直接脱水工艺，解决厌氧后消化残余物脱水困难问题；利用餐饮垃圾离心滤液部分回流制浆工段，回收热量同时调节餐饮垃圾含水率；利用湿热后市政污泥和餐饮垃圾离心滤液温度较高，与低温餐饮浆液二级间接换热，回收热量，实现能量梯级利用；利用沼液回流调节湿热处理污泥含水率，实现物质循环利用，从而提升餐饮垃圾和市政污泥协同处理能量和物质利用效率。

上述实施案例仅为本发明的常规的实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思或原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。