厨余垃圾生物处理一体化设备的制作方法

本实用新型涉及到厨余垃圾的生物处理技术，特别涉及到一种厨余垃圾生物处理一体化设备。

背景技术：

厨余垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分之一，餐饮业、居民家庭以及果蔬批发市场都会产生大量的厨余垃圾。厨余垃圾有着有机质含量高、易变质腐臭、易滋生细菌和病原菌等特点，处理不当会引发一系列环境和社会问题，以及“地沟油”、“垃圾猪”等食品安全问题。目前，厨余垃圾处理技术有焚烧、厌氧消化、好氧堆肥、填埋和粉碎直排等，其中，以无害化处理和资源化利用为导向的厌氧消化技术被认为是最有效的处理技术。但是，该技术存在着预处理工艺复杂，主体厌氧消化工艺单元效率偏低，前后端技术衔接不合理，经济效益较差，且发酵后会产生大量厌氧废水，沼渣处理难，带来严重的二次污染等问题。另外，好氧堆肥技术虽工艺简单，但厂区占地较大、操作环境较差、现场臭气污染严重，且堆肥产品的效果和销路都难以保证。而我国厨余垃圾每年产量达到9000多万吨，它含有丰富的碳氢化合物，可视为一种可再生资源。

显然，现有厨余垃圾生物处理技术存在着工艺复杂、效率偏低、技术衔接不合理和易产生二次污染等问题。

技术实现要素：

为解决现有厨余垃圾生物处理技术存在的工艺复杂、效率偏低、技术衔接不合理和易产生二次污染等问题，本实用新型提出一种厨余垃圾生物处理一体化设备。

本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备，包括，磁选单元、非磁性金属分选单元、垃圾破碎单元、反应仓和有机肥破碎造粒单元，且上述各单元通过传输管道依次连接；所述反应仓为罐体密闭结构，除通过传输管道分别与垃圾破碎单元和有机肥破碎造粒单元连接外，还设置有液体收集管路、液体喷洒管路、进气管路、出气管路、搅拌螺旋、加热装置、温度探头、氧气探头、氮气探头和甲烷探头；在连接反应仓罐体和垃圾破碎单元的传输管道上设置有进料截止阀，在连接反应仓罐体和有机肥破碎造粒单元的传输管道上设置有出料截止阀；所述液体收集管路包括设置在反应仓罐体底部的液体收集池和液体输出管路；所述液体喷洒管路包括设置在反应仓罐体顶部的喷淋头；所述进气管路分别与空气或氧气源和氮气源相连接；所述出气管路分别与甲烷收集罐和气体排放装置相连接。

进一步的，本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备，所述磁选单元包括磁性转轮或磁性传送带；所述非磁性金属分选单元包括金属探测仪和抓取机械手。

进一步的，本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备，所述反应仓与甲烷收集罐连接的出气管路上设置有气体流量计。

进一步的，本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备，所述反应仓罐体底部的液体收集存储池的上部设置有过滤网。

本实用新型厨余垃圾生物处理一体化装置的有益技术效果是可以在一体化的设备中一次性对厨余垃圾进行高效的生物处理，获取甲烷和有机肥且不会造成二次污染，操作简便，实用性强。

附图说明

附图1是本实用新型厨余垃圾生物处理一体化装置的结构和处理步骤示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型厨余垃圾生物处理一体化装置作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本实用新型厨余垃圾生物处理一体化装置的结构和处理步骤示意图，由图可知，本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备，包括，磁选单元、非磁性金属分选单元、垃圾破碎单元、反应仓和有机肥破碎造粒单元，且上述各单元通过传输管道依次连接；所述反应仓为罐体密闭结构，除通过传输管道分别与垃圾破碎单元和有机肥破碎造粒单元连接外，还设置有液体收集管路、液体喷洒管路、进气管路、出气管路、搅拌螺旋、加热装置、温度探头、氧气探头、氮气探头和甲烷探头；在连接反应仓罐体和垃圾破碎单元的传输管道上设置有进料截止阀，在连接反应仓罐体和有机肥破碎造粒单元的传输管道上设置有出料截止阀；所述液体收集管路包括设置在反应仓罐体底部的液体收集池和液体输出管路；所述液体喷洒管路包括设置在反应仓罐体顶部的喷淋头；所述进气管路分别与空气或氧气源和氮气源相连接，所述出气管路分别与甲烷收集罐和气体排放装置相连接。

为简化结构和提高效率，本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备，所述磁选单元包括磁性转轮或磁性传送带，采用磁性转轮或磁性传送带可以在传输过程中进行磁选，从而实现效率和效果的统一。所述非磁性金属分选单元包括金属探测仪和抓取机械手，可以在探测到非磁性金属时，通过机械手抓取非磁性金属，避免漏选。所述反应仓罐体底部的液体收集存储池的上部设置有过滤网，可以在各种反应的过程中及时实现固液分离，同时还有利于通氧。

另外，为准确统计甲烷的产生量，所述反应仓与甲烷收集罐连接的出气管路上设置有气体流量计。

采用本实用新型厨余垃圾生物处理一体化设备对厨余垃圾进行生物处理，包括以下步骤：

s1、通过磁选单元和非磁性金属分选单元对厨余垃圾内混杂的磁性金属和非磁性金属进行分选、剔除；即通过传输管道将厨余垃圾传输至磁性转轮或磁性传送带，使得磁性金属吸附在转轮或传送带上并被收集装置收集，同时，金属探测仪对厨余垃圾中的非磁性金属进行探测，并通过抓取机械手将非磁性金属剔除。

s2、通过传输管道将经过金属分选后的厨余垃圾传输至垃圾破碎单元，将厨余垃圾破碎成粒径为30±3mm固液混合物；

s3、在反应仓内依次对厨余垃圾的固液混合物进行好氧生物预处理、干式厌氧发酵处理和沼渣好氧堆肥处理，获取甲烷气体和沼渣腐殖质；

s4、通过有机肥破碎造粒单元对沼渣腐殖质进行破碎造粒，获得有机肥。

其中，

步骤s3所述在反应仓内进行好氧生物预处理是指固液混合物状的厨余垃圾在通氧和搅拌的条件下，厨余垃圾中的有机物在各种微生物的作用下发生的一系列放热分解反应的过程，包括：

s301、关闭反应仓罐体的出料截止阀，开启反应仓罐体的进料截止阀，通过传输管道将固液混合物状的厨余垃圾传输到反应仓罐体内，装料量为不小于反应仓罐体容积的1/2，不大于反应罐体仓容积的2/3；

s302、关闭反应仓罐体的进料截止阀，通过进气管路向反应仓罐体内传输氧气或空气，同时，开启搅拌螺旋；厨余垃圾中的嗜温性细菌、酵母菌和放线菌一类的嗜温性微生物利用厨余垃圾中的淀粉和糖类而迅速增殖并释放热量，使得堆体温度不断升高；此时，厨余垃圾中的液体组分通过罐体底部的过滤网进入液体收集池，并通过液体输出管路被收集，即渗滤液收集；

s303、当厨余垃圾放热分解反应的温度升到35℃或55℃时，停止输入氧气或空气，停止搅拌，通过喷淋头向厨余垃圾堆喷洒设定量的渗滤液和沼液的混合液；所述渗滤液为步骤s102收集的厨余垃圾中的液体组分；所述沼液为干式厌氧发酵处理过程中收集的液体；

s304、好氧生物预处理结束，进入干式厌氧发酵处理。

在经过放热分解反应的厨余垃圾堆上喷洒设定量的渗滤液和沼液的混合液，实际上是在垃圾堆中加入各种菌种。所述渗滤液和沼液都是各种细菌利用厨余垃圾中的淀粉和糖类迅速增殖后，分解有机物的产物，富含各种菌种。加入菌种对下一步骤干式厌氧发酵处理十分有利，实现了处理废水的有效利用。

步骤s3所述在反应仓内进行干式厌氧发酵处理是指经过好氧生物预处理的厨余垃圾在缺氧和保温加热的条件下，厨余垃圾的有机物发生水解生成可溶于水的有机物，而可溶于水的有机物在细菌的作用下产生甲烷的过程，包括：

s305、向反应仓罐体内输入氮气直至罐体内的氧气含量为0；

s306、开启罐体内的保温加热装置，保持罐体内厨余垃圾的温度在中温或高温，厨余垃圾开始中温或高温干式厌氧发酵；其中，所述中温干式厌氧发酵的温度范围为35~38℃；所述高温干式厌氧发酵温度的范围为55~60℃；所述干式厌氧发酵包括以下三个阶段：

水解阶段：发酵细菌利用胞外酶对有机物进行体外酶解，使固体物质变成可溶于水的物质，然后，细菌再吸收可溶于水的物质，并将其分解成为不同产物，即水解；其中，纤维素和淀粉水解成单糖类；蛋白质水解成氨基酸，再经脱氨基作用形成有机酸和氨；脂肪水解成甘油和脂肪酸；

产酸阶段：水解阶段产生的简单的可溶性有机物在产氢和产酸细菌的作用下，进一步分解成挥发性脂肪酸、醇、酮、醛、co2和h2；所述挥发性脂肪酸包括丙酸、乙酸、丁酸和长链脂肪酸；

产甲烷阶段：产甲烷菌将产酸阶段的产物进一步降解成ch4和co2，同时利用产酸阶段所产生的h2将部分再co2转变为ch4；

所谓干式厌氧发酵是相对于湿式厌氧消化而言，固体含量（ts%）20％以上（含水率80%以下）的厌氧发酵都可称为干式厌氧发酵。

高温条件在理论上比较适合干式厌氧消化，能提升有机固体的破坏率，加快固液分离的同时也能杀死病原微生物，且高温厌氧消化系统能承受的有机负荷更高，产气率也更高。中温工艺温度范围为35~38℃，优点是反应温和，能耗较小，且不容易受到氨氮的抑制；高温工艺温度范围为55~60℃，降解速度较快且产气率较高。所以温度可以选择中温和高温两种。

s307、当罐体内的甲烷含量达到设定浓度时，开启出气管路；在罐体内原有的氮气排出完毕后，开始收集甲烷；同时，厨余垃圾干式厌氧发酵产生的液体通过斜管底部的过滤网进入液体收集池，并通过液体输出管路被收集，即沼液收集；

s308、当罐体内的甲烷产生量为0时，干式厌氧发酵处理结束，进入沼渣好氧处理；所述沼渣是指厨余垃圾经过干式厌氧发酵处理的产物，包括残留在罐体底部的半固体物质，以及沼液脱水后形成的固形物质；

步骤s3所述在反应仓内进行沼渣好氧堆肥处理是指沼渣在通氧搅拌条件下，沼渣中的有机物质在各种细菌的作用下继续分解和转化，最终形成腐殖质的过程；包括：

s309、向反应仓罐体内输入氧气或空气，开启搅拌；

s310、在通氧搅拌条件下，沼渣开始进行好氧堆肥处理，包括以下四个阶段：

驯化阶段；沼渣中的微生物开始适应新的环境，即微生物驯化过程；

产热阶段：沼渣中的嗜温性细菌、酵母菌和放线菌一类的嗜温性微生物利用堆肥中最容易分解的可溶性物质，如淀粉和糖类，而迅速增殖，并释放热量，使沼渣温度不断升高；

高温阶段：当沼渣温度升到45℃时，即进入高温阶段；在此阶段，嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动，沼渣中残留和新形成的可溶性有机物质继续分解转化；复杂的有机化合物，如半纤维素、纤维素和蛋白质开始被强烈分解；通常，在50℃左右活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；温度上升到60℃时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌与细菌活动；温度升到70℃以上时，对大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进人休眠状态。

腐熟阶段：当高温持续一段时间后，易分解的有机物，包括纤维素，已大部分分解，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质；此时，微生物活性下降，发热量减少，温度下降；此时，嗜温性微生物又占优势，对残余的较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化；

s311、随着反应仓罐体内的温度趋于稳定，沼渣好氧堆肥处理过程趋于结束；排除罐体底部的沼液，开启加热装置对沼渣腐殖质进行烘干；开启反应仓罐体的出料截止阀，将烘干后的沼渣腐殖质传输到有机肥破碎造粒单元。

为加速热分解反应和提高效率，在步骤s3所述在反应仓内依次对厨余垃圾的固液混合物进行好氧堆肥处理，包括在厨余垃圾的固液混合物中添加锯末、树叶和/或稻谷，改善堆料孔隙度，吸收多余水分、加快氧和有机物的传输速率。同时，还可加入复合菌剂以及n、p、k等营养盐，调节物料理化性质，加快反应速率。

另外，在步骤s4通过有机肥破碎造粒单元对沼渣腐殖质进行破碎时，可根据需要在沼渣中加入n、p和/或k营养盐，既可以调节底物c/n比为25∶1～30∶1，也可以生产不同肥效的肥料（如氮肥、磷肥、钾肥等）。

本实用新型厨余垃圾生物处理一体化装置的有益技术效果是可以在一体化的设备中一次性对厨余垃圾进行高效的生物处理，获取甲烷和有机肥且不会造成二次污染，操作简便，实用性强。