一种将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的系统及方法与流程

本发明涉及生活污水处理、固体废物处理领域，尤其是一种将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的系统及方法。

背景技术：

现有的城市居民生活污水处理流程最终的流向是进入城市污水处理厂，居民生活垃圾处理流程最终的去向是垃圾填埋场，目前两套系统独立运行，不能同时将生活污水和生活垃圾一起进行处理。

通过本处理系统和方法，可以彻底改变人们的垃圾收集方式，从而实现简单地在全市范围内、在同一时间，实现厨房垃圾(跟食品相关的垃圾，不包括骨头、海产品的壳、玉米棒等)与其它生活垃圾彻底分开，彻底解决人类生活垃圾彻底分类收集难、无法综合利用和零排放、城市生活垃圾填埋场越建越多、造成的污染越来越大等老大难问题，实现居民厨房废水/生活垃圾的资源化、无害化、减量化直至零排放。从源头治理居民厨房废水/生活垃圾，将大规模处理生活垃圾模式变为居民微型处理生活垃圾模式，简单地将填埋生活垃圾对环境产生的巨大的、复杂的污染物得到根治。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，提供了一种将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的系统及方法，它从源头治理生活垃圾，将大规模处理生活垃圾模式变为居民微型处理生活垃圾模式，实现对生活垃圾的彻底分类，彻底解决人类多年来被垃圾困扰的现状，实现生活垃圾的循环利用，从系统性、规模性和经济性对城市基础设施的影响巨大，包括：即改变现有城市基础设施的构成，又对现有城市基础设施处理的规模负荷进行减负，使得现有城市基础设施又是对本系统和方法的风险保障，增强了本系统和方法的可行性、灵活多样性、多功能性和持续研究、可持续发展性，采用的技术方案如下：

一种将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的系统，其特征在于，包括：居民生活垃圾收集装置、居民厨房废水室内排水系统、居民小区排水管网、城市市政排水管网、城市污水处理厂、自然水体、居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置、居民小区沼气收集罐、城市沼气综合利用系统、小区/城市上清液贮水池、上清液综合利用系统、居民小区生活垃圾桶、城市生活垃圾分类转运系统、城市生活垃圾填埋厂、小区固体泥饼收集桶、固体泥饼综合利用系统、小区混合物收集桶、混合物综合利用系统，所述居民厨房废水室内排水系统与居民小区排水管网、城市市政排水管网、城市污水处理厂及其排入的自然水体依次连接，所述居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置与居民小区厨房废水/生活垃圾集中收集装置依次连接，所述居民小区厨房废水/生活垃圾集中收集装置的气体排出端与居民小区沼气收集罐、城市沼气综合利用系统依次连接，居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置的上清液排出端一路与居民小区排水管网、城市市政排水管网、城市污水处理厂及其排入的自然水体依次连接，另一路与上清液的小区/城市上清液贮水池、上清液综合利用系统依次相连接；所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置的固体泥饼排出端一路与居民小区生活垃圾桶、城市生活垃圾分类转运系统、城市生活垃圾填埋厂依次连接，另一路与小区固体泥饼收集桶、固体废物综合利用系统依次连接；所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置的固液混合物输出端与小区混合物收集桶、混合物综合利用系统依次相连。

在上技术方案基础上，所述居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置可将居民生活垃圾和部分居民厨房废水同时进行处理，其输出物包括气体、上清液和固体沉淀物的混合物，所述气体为发酵气体、空气；所述上清液为低浓度液体肥、沼液；所述固体沉淀物为腐熟物质、高浓度有机质、沼渣；上清液与固体的混合物为腐熟物质和低浓度液体肥的混合物、中浓度有机肥、沼渣和沼液混合物。

在上技术方案基础上，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置可将居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置中的全部物质进行气液固三项分离，并可分类收集，同时对发酵气体进行处理，其输出物包括气体、上清液、固体泥饼及上清液与固体的混合物，所述气体为发酵气体、空气；所述上清液为低浓度液体肥、沼液，所述固体泥饼为腐熟物质、高浓度有机质、沼渣，其含水率低，低不带汤，上清液与固体的混合物为中浓度有机肥、沼渣和沼液混合物，根据实际利用情况，由相关管理部门制定气体、上清液、固体泥饼及上清液和固体的混合物的产量。

在上技术方案基础上，所述城市沼气综合利用系统主要由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置，居民小区沼气收集罐、城市沼气综合利用路线组成，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置气体排放口一路与大气连接，一路与居民小区沼气收集罐、城市沼气综合利用路线依次连接，所述沼气综合利用路线将与乡村沼气系统并网、净化后与城市天然气按比例配套使用。

在上技术方案基础上，所述上清液综合利用系统主要由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置，上清液的小区/城市上清液贮水池和城市上清液综合利用路线组成，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置上清液排放口，一路与居民小区排水管网、城市市政排水管网、城市污水处理厂及其排入的自然水体依次连接，一路与小区/城市上清液贮水池、城市上清液综合利用路线相连接，所述上清液综合利用路线将与城市绿化用水水源、城市林地用水水源、农田灌溉的备用水源、城市海绵系统贮水、城市荒地用水水源、污染土地及沙漠修复用水水源按比例配套使用。

在上技术方案基础上，所述固体综合利用系统主要由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置、小区泥饼收集桶、固体废物综合利用系统组成，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置固体泥饼排出口一路与居民小区生活垃圾桶、城市生活垃圾分类转运系统、城市生活垃圾填埋厂依次连接，一路与小区固体泥饼收集桶、固体废物综合利用系统依次连接，所述固体废物综合利用系统包括对固体泥饼进行二次堆肥的有机肥堆肥厂，利用固体泥饼作为燃料的城市垃圾发电厂，利用固体泥饼进行施肥的城市绿化、城市林地、城市荒地、农田，修复污染的土地/沙漠。

在上技术方案基础上，所述混合液综合利用系统主要由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置、收集所述混合物的小区泥饼收集桶、混合物综合利用系统依次连接，所述城混合物综合利用系统将与居民小区绿化、城市绿化、城市林地、城市荒地、农田、污染土地及沙漠修复用中浓度有机肥与水和土地按比例配套使用。

一种利用上述系统将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的方法，其特征在于：

在发酵气体利用系统不完善期，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的气体以空气为主，经处理后直接排入大气；在发酵气体利用系统完善期，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的气体以发酵气体为主，收集至居民小区沼气收集罐、进入城市沼气综合利用系统。在上清液综合利用系统不完善期，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的上清液，一部分直接排入居民小区排水管网的运转、城市市政排水管网的运转和城市污水处理厂的处理后排入自然水体,一部分直接进入城市上清液综合利用系统；在上清液综合利用系统完善后，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的上清液，直接进入小区/城市上清液贮水池进行存储并通过城市上清液综合利用路线为城市绿化、城市林地、农田灌溉、污染土地的修复及荒沙治理中的至少一种提供低浓度液体肥；在固体废物综合利用系统不完善期，一部分城市居民的生活垃圾经居民小区生活垃圾收集桶、城市生活垃圾转运系统分拣、转运后在城市生活垃圾填埋厂进行填埋；一部分通过居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置处理、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出固体泥饼，进入固体废物综合利用系统中进行资源化、无害化利用；在固体废物综合利用系统完善后，全部城市居民的生活垃圾经居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置处理，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的固体泥饼，全部作为中浓度有机肥进入固体废物综合利用系统中进行资源化、无害化利用，无生活垃圾进入城市生活垃圾填埋厂进行填埋。在混合物综合利用系统完善后，全部城市居民的生活垃圾经居民厨房废水/生活垃圾集中处理、由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的上清液和固体泥饼的固液混合物，全部作为中浓度有机肥进入混合物综合利用系统中进行资源化、无害化利用，无生活垃圾进入城市生活垃圾填埋厂进行填埋。

在上技术方案基础上，当城市因天气原因不需要绿化用水时，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的上清液直接排入居民小区排水管网依次经过城市市政排水管网和城市污水处理厂的处理后排入自然水体。

在上技术方案基础上，小区/城市上清液贮水池及城市上清液贮水池建于小区中和/或城市绿化带内。

在上技术方案基础上，当城市因天气原因不需要绿化用水时，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的混合物可停止输出，变成输出上清液和固体泥饼，上清液直接排入居民小区排水管网依次经过城市市政排水管网和城市污水处理厂的处理后排入自然水体。

在上技术方案基础上，居民小区生活垃圾桶将逐步被小区固体泥饼收集桶、小区混合物收集桶取代。

在上技术方案基础上，当不需要输出发酵气体时，由居民厨房废水/生活垃圾处理装置、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的气体可直接输出空气排放。上清液直接排入居民小区排水管网依次经过城市市政排水管网和城市污水处理厂的处理后排入自然水体。固体泥饼可送入堆肥厂进行二次堆肥、送入垃圾发电厂作为燃料。

本发明具有如下优点：

一、对城市污水处理厂的贡献

1)进入城市污水处理厂的水质未变；2)减少了城市污水处理厂的处理负荷；3)使得部分城市生活污水被合理、有效、充分地利用；4)极大地、有效地减少了污水厂的能耗；5)减少了城市污水厂污水排放量和污染物的排放量；6)减少了对自然水体的排水量和污染物的排放量。

二、对城市垃圾填埋厂的贡献

1)可在一段时间内，逐步减少进入城市垃圾填埋场的生活垃圾量，直到变为零；2)极大地、有效地减少了城市垃圾填埋场的能耗；3)使得城市生活垃圾被合理、有效、充分地利用；4)延长了现有垃圾填埋厂的使用年限；5)减少了城市垃圾填埋场的数量；6)减少了垃圾填埋场的用地；7)减少了垃圾填埋场污染物的排放量；8)减少了垃圾填埋场对环境的污染。

三、对现有的城市市政设施的贡献

1)减轻了原有城市垃圾处理、污水处理等系统的负荷，同时实现生活污水、生活垃圾处理的双保险。

2)极大地、有效地降低了城市市政设施的能耗且可长期使用，产生长久的经济、环境、社会效益。

3)极大地、有效地减少了城市用电量；

4)极大地、有效地减少了城市绿化需要的化肥量；

5)极大地、有效地减少了城市基础设施运行过程中污染物的排放量、减少了对环境的污染。

6)减少了城市天然气的用量。

四、对环境的贡献

将厨房废水/生活垃圾变废为宝，产生的直接经济利益和间接的经济效益巨大。可缓解城市供水量日趋紧张的压力。通过规划部门对荒地/需要修复的污染土地/沙漠等进行规划，可以逐步实现对城市荒地/需要修复的污染土地/沙漠的治理，并形成新的景观，提高了土地利用价值和城市形象。可与海绵城市的思想及设施合理对接。可减少垃圾发电厂/垃圾填埋场/有机肥堆肥厂废气的排放量。可减少土地对化肥的使用量和依赖性。改变了土壤结构。美化了居民的心灵和居住小区的环境。降低了整个城市的污染物排放量。改善了垃圾清运职业的工作环境。

五、本系统和方法技术上可行，经济上合理，效益上显著，操作性强，推广速度快，后续研究空间广，利用原有城市基础设施，从源头上治理厨房废水/生活垃圾，将大规模处理生活垃圾模式变为居民微型处理生活垃圾模式，使得厨房废水/生活垃圾排出家庭时即可成为低浓度有机肥料和中浓度有机肥料，彻底实现生活垃圾零排放。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明所述将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的系统的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的系统，其特征在于，包括：居民厨房废水00、居民生活垃圾收集装置50、居民厨房废水室内排水系统1、居民小区排水管网2、城市市政排水管网3、城市污水处理厂4、自然水体20、居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6、小区沼气收集罐100、城市沼气综合利用系统101、小区/城市上清液贮水池60、上清液综合利用系统61、居民小区生活垃圾桶7、城市生活垃圾分类转运系统8、城市生活垃圾填埋厂9、小区固体泥饼收集桶10、固体泥饼综合利用系统11、小区混合物收集桶30、混合物综合利用系统31，所述居民厨房废水00与居民厨房废水室内排水系统1、居民小区排水管网2、城市市政排水管网3、城市污水处理厂4及其排入的自然水体20依次连接，所述居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5与居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6依次连接，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6的气体排出端一路与大气102连接，小区沼气收集罐100、城市沼气综合利用系统101连接；所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6的上清液排出端一路与居民小区排水管网2相连接，另一路与小区/城市上清液贮水池60和城市上清液综合利用路线61相连接；所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6的固体排出端一路与小区固体泥饼收集桶10、固体泥饼综合利用系统11(逐渐发展、完善)相连接，一路与居民小区生活垃圾桶7(逐渐被小区固体泥饼收集桶10、小区混合物收集桶30取代)、城市生活垃圾分类转运系统8、城市生活垃圾填埋厂9(逐渐减量，直至零填埋)相连接；所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6混合物输出端与小区混合物收集桶30和混合物综合利用系统31依次相连。其中城市生活垃圾分类转运系统8可包含生活垃圾转运站和生活垃圾分拣中心。

优选的，所述居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5可将居民生活垃圾和部分居民厨房废水同时进行处理，其输出物包括气体、上清液、固体沉淀物及上清液与固体沉淀物的混合物，所述气体为发酵气体、空气；所述上清液为低浓度液体肥、沼液；所述固体沉淀物为腐熟物质、高浓度有机质、沼渣；上清液与固体的混合物为腐熟物质和低浓度液体肥的混合物、中浓度有机肥、沼渣和沼液混合物。居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5将每户每日产生的生活垃圾(跟食品相关的垃圾)处理成为低浓度和中浓度有机肥；实现生活垃圾资源化、减量化、无害化；实现日产日清。城市污水处理厂处理负荷减少，排放水体的水量也减少。

居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5每天处理的垃圾量是按照国家标准规定的每个人产生的垃圾数量(设备的额定处理量，设备可以处理一个家庭2天的垃圾量)。

居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5排出物的收集装置为密闭型，无废水、废气、固废排放，这样可以保证垃圾被简单地、独立地处置，不会对环境产生污染影响。

因为居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6排出物的收集装置为密闭型，均按照排放物分类收集后，通过排放物综合利用系统进行综合利用，不会对环境产生污染影响。

生活垃圾中的米饭残余、炒菜油渣、干馒头、蛋壳、菜叶、果皮、鱼骨等均可直接扔进去处理。贝壳类的硬壳(螃蟹壳等软的可以处理)及大棒骨头可单独回收处置，这些物质回收后用途广泛。至于桃核、杏核、枣核等，也可以回收，也可以晒干后作为种子进行播种，也可以去皮后将果仁利用，去掉的核皮，可作为木质材料综合利用，也可跟固体泥饼一起混合后综合利用。至于干的瓜子皮、花生壳等即可以直接与固体泥饼一起放入小区固体泥饼收集桶中综合利用，也可以作为木质类元素，充当燃料。

优选的，所述发酵气体综合利用系统主要由用于收集居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6、居民小区沼气收集罐100、城市沼气综合利用系统101组成，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6气体排放口，一路与大气102连接，一路与居民小区沼气收集罐100、城市沼气综合利用系统101连接；所述城市沼气综合利用系统101将与乡村沼气系统并网、净化后与城市天然气按比例配套使用。

优选的，所述上清液综合利用系统主要由用于收集居民厨房废水/生活垃圾集中处理装置5、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6、小区/城市上清液贮水池60和城市上清液综合利用路线61组成，所述居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6上清液排放口，一路与小区排水管网2、城市市政排水管网3、城市污水处理厂4及其排入的自然水体20依次连接，一路与小区/城市上清液贮水池60和城市上清液综合利用路线61相连接，所述上清液综合利用路线61将城市绿化用水水源、城市林地用水水源、农田灌溉的备用水源、城市海绵系统贮水、城市荒地用水水源按比例配套使用。

优选的，还包括所述固体泥饼，根据下游需要，可以直接送往荒地、林地、城市垃圾发电厂、需要修复的污染土地/沙漠等地，最好是作为有机肥用于绿化。如果腐熟不太好，可多存放几天，也可送至有机肥堆肥厂二次堆肥一下，就可直接成有机肥使用。

优选的，所述混合物综合利用系统31与小区中浓度有机肥利用系统、城市中浓度有机肥利用系统相连接，所述城市中浓度有机肥利用系统将城市绿化用中浓度有机肥、城市林地用中浓度有机肥、城市荒地用中浓度有机肥、需要修复的污染土地/沙漠用中浓度有机肥与水和土地按比例配套使用。

一种利用上述系统将居民厨房废水和居民生活垃圾协同处理的方法，其特征在于：

在发酵气体利用系统不完善期，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的气体以空气为主，经处理后直接排入大气；在发酵气体利用系统完善期，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的气体以发酵气体为主，收集至居民小区沼气收集罐、进入城市沼气综合利用系统。

在上清液综合利用系统不完善期，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6输出的上清液，满足《污水排入城镇下水道水质标准》(gb/t31962-2015)b等级排放标准，一部分排入居民小区排水管网2，城市市政管网3，经城市污水处理厂4处理后排入自然水体；一部分进入城市上清液综合利用系统；

在上清液综合利用系统完善后，由居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6输出的上清液，直接进入小区/城市上清液贮水池60进行存储并通过城市上清液综合利用路线61为城市绿化、城市林地、农田灌溉中的至少一种提供低浓度液体肥料；从而可用于小区绿化、城市绿化、排入城市荒地进行荒地改造、涵养水源、作为农田灌溉的备用水源、排入需要修复的污染土地/沙漠等，多余的上清液通过小区/城市上清液贮水池60可排入现有居民小区排水管网2后经城市排水管网3、城市污水处理厂处理后排入自然水体。

在固体废物综合利用系统11不完善期，居民生活垃圾收集装置50收集的生活垃圾一部分经居民小区生活垃圾桶7、城市生活垃圾分类转运系统8分拣、转运后在城市生活垃圾填埋厂9进行填埋；一部分通过居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6输出固体泥饼然后进入固体废物综合利用系统11中进行资源化、无害化利用；

在固体废物综合利用系统11完善后，为实现生活垃圾综合利用、城市生活垃圾零排放，现有城市生活垃圾系统即居民小区生活垃圾桶7被居民小区固体泥饼收集桶10取代、城市生活垃圾分类转运系统8和城市生活垃圾填埋厂9变为备用系统，居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6输出的固体泥饼，全部作为中浓度有机肥进入固体废物综合利用系统中进行资源化、无害化利用，无生活垃圾进入城市生活垃圾填埋厂进行填埋；

在混合物综合利用系统31完善后，居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6输出的固液混合物，全部作为中浓度有机肥进入混合物综合利用系统31中进行资源化、无害化利用，无生活垃圾进入城市生活垃圾填埋厂进行填埋。

固体泥饼及混合物均存放于密闭的装置中，在运输过程中不断地进行腐熟，作为中浓度有机肥有以下几个去向：

1)作为中浓度有机肥用于小区绿化；

2)由城市环卫系统收集后，进入城市填埋场(已实现垃圾减量化：体积减小、重量减轻)；

3)部分居民自用；

4)通过垃圾车送入堆肥厂堆肥腐熟后全部使用：

5)可单独使用、也可与上清液一起，送入荒地/需要修复的污染土地/沙漠作为基肥使用，该荒地/需要修复的污染土地/沙漠通过规划部门、绿化园林部门的统一规划，种植不同的植物，对荒地/需要修复的污染土地/沙漠进行施肥、改良，形成新的景观；

6)作为燃料：与城市内的枯枝树叶、卫生间废纸等一起混合后，送至城市垃圾发电厂或一起堆肥后使用。

优选的，当城市因季节原因不需要绿化用水时，居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置6排出的上清液可排入居民小区排水管网2依次经过城市市政排水管网和城市污水处理厂的处理后排入自然水体。

优选的，经过计算，可在居民小区的绿化带内建设合理尺寸的小区/城市上清液贮水池60，作为小区绿化用肥，也可在城市的绿化带内建设合理尺寸的城市上清液贮水池，作为城市绿化用肥，成为海绵城市的一部分。

优选的，当城市不需要输出发酵气体时，由居民厨房废水/生活垃圾处理装置、居民小区厨房废水/生活垃圾收集装置输出的气体可直接输出空气排放。上清液直接排入居民小区排水管网依次经过城市市政排水管网和城市污水处理厂的处理后排入自然水体。固体泥饼可送入堆肥厂进行二次堆肥、送入垃圾发电厂作为燃料。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。