生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统及方法，其解决了生活垃圾干法厌氧和好氧处理降解的局限性；其使得生活垃圾转化成沼气再利用，且操作运行简单、系统稳定易于工程化推广及应用。所述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，包含如下步骤：(1)破碎；(2)压榨；(3)干基处理；(4)湿基处理；(5)水解酸化；(6)厌氧发酵；(7)厌氧发酵沼气处理；将厌氧发酵产生的沼气经管道输送至生物脱硫装置进行硫化氢的去除；去除硫化氢的沼气经管道输送至储气柜进行暂存；储气柜并联一路连接火炬，进行多余沼气的焚烧处理；储气柜并联另一路输送至沼气利用装置。
【专利说明】
生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及生活垃圾处理技术，具体用于生活垃圾的资源化处理。
【背景技术】
[0002]随着国家城镇化工作的推进和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产生量日益猛增;然而，由于长期以来我国城市生活垃圾处理技术较为落后，配套设施建设投入不足，导致大多数生活垃圾未能得到安全有效的处理处置，城市生活垃圾随意堆放和由此引发的二次污染问题已经凸显出来，并引起了社会的广泛关注。所述的生活垃圾是指居民小区人们日常生活所产生的高含固垃圾，其主要组成部分为易腐垃圾(40%?65%)、无机垃圾(25%?35% )、包装垃圾(15%?20% )和有害垃圾(约3% )。
[0003]当前，城市生活垃圾的处理处置主要采用填埋、焚烧、堆肥、干法厌氧等技术。
[0004]填埋处置占用有限的土地资源，同时也难以避免向空气、地表水、地下水以及土壤环境中排放污染物，许多国家和地区对这一处置方式的二次污染防治要求日趋严格，处理成本也随之增加。
[0005]焚烧具有减量化彻底、并可部分回收能源等优点。但是，由于垃圾焚烧过程将产生有毒有害气体，而这些气体的有效清除和净化又需要大量的设施投入和较高的运行费用，因而该技术正面临着“运行成本高和公众可接受性差”两大挑战。
[0006]好氧降解堆肥处理是将生活垃圾堆积成堆，保温至70°C储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。经过堆肥处理后，生活垃圾变成卫生的、无味的腐殖质。既解决垃圾的出路，又可达到再资源化的目的，但是生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，所以，堆肥的规模不易太大。
[0007]干法厌氧发酵是指TS含量20% -50 %的厌氧发酵处理工艺，干法厌氧由于反应基浓度高，造成反应中间产物与能量在介质中传递、扩散困难，易使部分区域中间代谢产物过度积累，从而形成反馈抑制。同时水分含量低也影响细胞移动或酶扩散，进而影响细胞或酶与底物的接触，最终影响产气速率与效率。此外由于细胞移动与酶扩散困难需要加大接种量来实现快速启动，增加了运行成本，二是反应经基质的结构、组成以及颗粒大小等不均匀性，使得系统运行难以控制、连续运行不稳定。三是搅拌阻力大，使得基质搅拌混合困难。
[0008]综上，目前生活垃圾降解技术多数采用干法厌氧、或好氧降解，而我国生活垃圾成分复杂导致其工艺稳定性不高且操作维护困难，难以工程化应用。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统及方法，其解决了生活垃圾干法厌氧和好氧处理降解的局限性；其使得生活垃圾转化成沼气再利用，且操作运行简单、系统稳定易于工程化推广及应用。
[0010]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现:
[0011]生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于，包含如下步骤:
[0012](I)破碎;将生活垃圾破碎至粒径小于等于200mm;
[0013](2)压榨;将破碎后的垃圾输送至压榨装置挤压分离为干基和湿基；
[0014](3)干基处理;将压榨得到的干基送至垃圾焚烧厂进行焚烧发电处理；
[0015](4)湿基处理;将压榨得到的湿基依次送入轻杂质分离装置和重杂质分离装置进行分离去除湿基中的轻杂质和重杂质;分离出的轻杂质转运至垃圾焚烧厂进行焚烧发电处理，分离出的重杂质进行填埋或制砖；
[0016](5)水解酸化;将分离出轻杂质和重杂质的湿基浆料送入水解酸化罐进行酸化水解；
[0017](6)厌氧发酵;将水解酸化后的浆料经过栗送装置送至厌氧发酵罐进行厌氧发酵；
[0018](7)厌氧发酵沼气处理;将厌氧发酵产生的沼气经管道输送至生物脱硫装置进行硫化氢的去除；去除硫化氢的沼气经管道输送至储气柜进行暂存;储气柜并联一路连接火炬，进行多余沼气的焚烧处理;储气柜并联另一路输送至沼气利用装置。
[0019]作为上述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法的一种优选实施方式:所述步骤
(7)的沼气利用装置包含用于将沼气净化后进行沼气发电联网的沼气净化装置和用于将沼气提纯后制作成CNG用于汽车燃料或并入天然气管网的沼气提纯装置。
[0020]作为上述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法的一种优选实施方式:所述步骤
(6)之后还包含厌氧发酵消化液处理工序;所述厌氧发酵消化液处理工序包含如下步骤:
[0021]S1:将厌氧发酵后的消化液加入预处理调配液后送至脱水装置脱水，得到沼渣和沼液；
[0022]S2:将脱水得到的沼渣送至有机肥料装置产生有机肥;将脱水得到的沼液送至污水处理厂进行处理实现达标排放和调配液回用。
[0023]作为上述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法的一种优选实施方式:所述步骤
(4)中还包含为轻杂质处理装置加入调配液的步骤，经由轻杂质处理装置和重杂质处理装置处理后的湿基浆料的含固率控制在10?35%;所述重杂质包含砂砾。
[0024]作为上述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法的一种优选实施方式:所述水解酸化罐的存储量为3?5天的浆料容积;水解酸化罐内带搅拌和底部刮砂装置，底部砂砾经栗输送至水解酸化罐顶部的旋流除砂及砂水分离装置去除砂砾重物质;所述厌氧发酵罐的容积为存储量为20?30天的浆料容积，厌氧发酵罐内带搅拌和底部排砂装置。
[0025]作为上述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法的一种优选实施方式:所述步骤(I)之前还包含收集垃圾的步骤和垃圾吊转运的步骤;所述收集垃圾的步骤为将生活垃圾经过收运车辆集中运输至处理厂，收运车辆将垃圾卸载入垃圾储仓;所述垃圾吊转运的步骤为将垃圾储仓内的垃圾通过垃圾吊的垃圾吊液压抓斗装置将生活垃圾抓取送往下一道工序。
[0026]作为上述生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法的一种优选实施方式:所述步骤
(I)之前还包含用于挑选出大块杂质的预分选步骤，所述预分选步骤为人工分选、或者在分选线上安装可控的机械手、或者在垃圾坑中用垃圾吊液压抓斗来分离；
[0027]所述步骤(I)与步骤(3)之间还包含磁选的步骤;所述磁选的步骤为通过磁选装置去除生活垃圾中的磁性材料;所述磁选装置为除铁器;所述除铁器为永磁自卸式除铁器。
[0028]本发明还公开了生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统，其包含采用上述的方法工作的依次设置的垃圾储坑、垃圾吊、预分选装置、破碎装置、磁选装置、压榨装置、轻杂质分离装置、重杂质分离装置、水解酸化罐、厌氧发酵罐、生物脱硫装置和储气柜；
[0029]所述储气柜并联一路连接沼气火炬;储气柜并联另一路连接沼气净化装置和沼气提纯装置；
[0030]所述厌氧发酵罐的沼气出口连接所述生物脱硫装置;所述厌氧发酵罐的消化液出口连接脱水装置;所述脱水装置的沼液出口连接污水处理厂，所述脱水装置的沼渣出口连接有机肥料装置；
[0031]所述压榨装置的湿基出口连接至轻杂质分离装置。
[0032]作为上述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统的一种优选实施方式:所述沼气净化装置连接沼气发电装置;所述沼气提纯装置连接天然气管网。
[0033]本发明有益效果是:
[0034]本发明与现有的生活垃圾处理填埋、焚烧、堆肥、干法厌氧相比，具有如下优点:
[0035]一是通过该技术预处理可以得到含水低、热值高的生活垃圾发电焚烧燃料；
[0036]二是通过该技术预处理可得到便于物料输送及搅拌的有机浆料；
[0037]三是该技术使得生活垃圾转化成沼气再利用，进行沼气发电或制作成CNG，达到生活垃圾高效资源化处理，且运行过程环保、系统稳定，操作运行简单易于工程化推广及应用。
【附图说明】
[0038]图1为本发明的一种【具体实施方式】的系统结构原理框图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图及实施例描述本发明【具体实施方式】:
[0040]如图所示，其示出了本发明的【具体实施方式】，本发明公开的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，包含如下步骤:
[0041 ] (I)破碎;将生活垃圾破碎至粒径小于等于200mm;
[0042](2)压榨;将破碎后的垃圾输送至压榨装置挤压分离为干基和湿基；
[0043](3)干基处理;将压榨得到的干基送至垃圾焚烧厂进行焚烧发电处理；
[0044](4)湿基处理;将压榨得到的湿基依次送入轻杂质分离装置和重杂质分离装置进行分离去除湿基中的轻杂质和重杂质;分离出的轻杂质转运至垃圾焚烧厂进行焚烧发电处理，分离出的重杂质进行填埋或制砖；
[0045](5)水解酸化;将分离出轻杂质和重杂质的湿基浆料送入水解酸化罐进行酸化水解；
[0046](6)厌氧发酵;将水解酸化后的浆料经过栗送装置送至厌氧发酵罐进行厌氧发酵；
[0047](7)厌氧发酵沼气处理;将厌氧发酵产生的沼气经管道输送至生物脱硫装置进行硫化氢的去除；去除硫化氢的沼气经管道输送至储气柜进行暂存;储气柜并联一路连接火炬，进行多余沼气的焚烧处理;储气柜并联另一路输送至沼气利用装置。
[0048]优选的:所述步骤(7)的沼气利用装置包含用于将沼气净化后进行沼气发电联网的沼气净化装置和用于将沼气提纯后制作成CNG用于汽车燃料或并入天然气管网的沼气提纯装置。本实施例使得沼气得到了非常充分和环保的深度利用。
[0049]优选的:所述步骤(6)之后还包含厌氧发酵消化液处理工序;所述厌氧发酵消化液处理工序包含如下步骤:
[0050]S1:将厌氧发酵后的消化液加入预处理调配液后送至脱水装置脱水，得到沼渣和沼液；
[0051]S2:将脱水得到的沼渣送至有机肥料装置产生有机肥;将脱水得到的沼液送至污水处理厂进行处理实现达标排放和调配液回用。本实施例使得厌氧发酵后的消化液得到了非常充分和环保的深度利用。
[0052]优选的:所述步骤(4)中还包含为轻杂质处理装置加入调配液的步骤，经由轻杂质处理装置和重杂质处理装置处理后的湿基浆料的含固率控制在10?35%;所述重杂质包含砂砾。本实施例使得轻杂质处理装置的处理及后续工艺顺利进行;使得浆料得到提纯，更适于后续的产沼气工艺。
[0053]优选的:所述水解酸化罐的存储量为3?5天的浆料容积;水解酸化罐内带搅拌和底部刮砂装置，底部砂砾经栗输送至水解酸化罐顶部的旋流除砂及砂水分离装置去除砂砾重物质;所述厌氧发酵罐的容积为存储量为20?30天的浆料容积，厌氧发酵罐内带搅拌和底部排砂装置。本实施例将容积以天数来限定，其主要是根据技术方案执行场所的垃圾收集效率和转运效率;能够合理的指导具体方案的执行;适应范围广。
[0054]优选的:所述步骤(I)之前还包含收集垃圾的步骤和垃圾吊转运的步骤;所述收集垃圾的步骤为将生活垃圾经过收运车辆集中运输至处理厂，收运车辆将垃圾卸载入垃圾储仓;所述垃圾吊转运的步骤为将垃圾储仓内的垃圾通过垃圾吊的垃圾吊液压抓斗装置将生活垃圾抓取送往下一道工序。本实施例的转运结构能够连续收集转运;垃圾吊液压抓斗装置还具备挑选出防止堵塞的大块杂质的功能。
[0055]优选的:所述步骤(I)之前还包含用于挑选出大块杂质的预分选步骤，所述预分选步骤为人工分选、或者在分选线上安装可控的机械手、或者在垃圾坑中用垃圾吊液压抓斗来分离；
[0056]所述步骤(I)与步骤(3)之间还包含磁选的步骤;所述磁选的步骤为通过磁选装置去除生活垃圾中的磁性材料;所述磁选装置为除铁器;所述除铁器为永磁自卸式除铁器。本实施例公开的磁选步骤能够实现金属的回收以及防止金属造成后续工艺堵塞的双重功能。
[0057]上述【具体实施方式】以图1为工作原理，其技术流程如图所示，居民小区等生活垃圾由垃圾收运车辆转运至该技术处理厂，垃圾卸入一个大型储坑，采用垃圾吊液压抓斗装置给预分选装置进行给料。
[0058]上述【具体实施方式】的预分选的目的是分离那些可能堵塞设备的大块杂质。典型的预分选是人工分选，或者在分选线上安装可控的机械手。另外还有一种方式来分离大块杂质，即在垃圾坑中用垃圾吊液压抓斗来分离。
[0059]如图所示，垃圾经过预分选后由输送机输送至破碎装置，将生活垃圾破碎至<200_。破碎后的垃圾由磁选器进行铁器的回收。
[0060]如图所示，去除铁器的垃圾输送至压榨设备，由压榨设备将生活垃圾挤压分离为干基和湿基。干基含水低、热值高可直接输送至垃圾焚烧厂焚烧发电处理。
[0061]如图所示，湿基因在挤压过程中有部分柔性杂质如塑料袋等和一些重密度杂质如砂砾等兼杂其中，采用轻物质分离装置和重物质分离装置对其进行分离去除，提升湿基浆料纯度，得到一种可高效厌氧发酵产沼的浆料。该浆料含固率为35?10%。
[0062]如图所示，浆料经过栗送装置输送至水解酸化罐，该罐容积设置为存储量为3?5天的浆料容积，罐内带搅拌和底部刮砂装置，底部砂砾经栗输送至水解酸化罐顶部的旋流除砂及砂水分离装置去除砂砾重物质。
[0063]如图所示，经酸化水解的浆料由栗输送至厌氧发酵罐，该罐容积设置为存储量为20-30天的浆料容积，罐内带搅拌和底部排砂装置。
[0064]如图所示，其发酵所产沼气经管道输送至生物脱硫装置进行硫化氢的去除，去除硫化氢的沼气经管道输送储气柜进行暂存，储气柜并联一路连接火炬，用于多余沼气的焚烧处理，保障厂区安全。另一路输送至沼气利用装置。
[0065]如图所示，其中沼气经过沼气净化系统进行沼气发电机发电联网，另外可经过沼气提纯装置制作成CNG用于汽车燃料或并入天然气管网。
[0066]本发明还公开了生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统，其包含采用上述的方法工作的依次设置的垃圾储坑、垃圾吊、预分选装置、破碎装置、磁选装置、压榨装置、轻杂质分离装置、重杂质分离装置、水解酸化罐、厌氧发酵罐、生物脱硫装置和储气柜；
[0067]所述储气柜并联一路连接沼气火炬;储气柜并联另一路连接沼气净化装置和沼气提纯装置；
[0068]所述厌氧发酵罐的沼气出口连接所述生物脱硫装置;所述厌氧发酵罐的消化液出口连接脱水装置;所述脱水装置的沼液出口连接污水处理厂，所述脱水装置的沼渣出口连接有机肥料装置；
[0069]所述压榨装置的湿基出口连接至轻杂质分离装置。
[0070]优选的:所述沼气净化装置连接沼气发电装置;所述沼气提纯装置连接天然气管网。
[0071]上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。
[0072]不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
【主权项】
1.生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于，包含如下步骤: (1)破碎;将生活垃圾破碎至粒径小于等于200_; (2)压榨;将破碎后的垃圾输送至压榨装置挤压分离为干基和湿基； (3)干基处理;将压榨得到的干基送至垃圾焚烧厂进行焚烧发电处理； (4)湿基处理;将压榨得到的湿基依次送入轻杂质分离装置和重杂质分离装置进行分离去除湿基中的轻杂质和重杂质；分离出的轻杂质转运至垃圾焚烧厂进行焚烧发电处理，分离出的重杂质进行填埋或制砖； (5)水解酸化;将分离出轻杂质和重杂质的湿基浆料送入水解酸化罐进行酸化水解； (6)厌氧发酵;将水解酸化后的浆料经过栗送装置送至厌氧发酵罐进行厌氧发酵； (7)厌氧发酵沼气处理;将厌氧发酵产生的沼气经管道输送至生物脱硫装置进行硫化氢的去除;去除硫化氢的沼气经管道输送至储气柜进行暂存;储气柜并联一路连接火炬，进行多余沼气的焚烧处理;储气柜并联另一路输送至沼气利用装置。2.如权利要求1所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于，所述步骤(7)的沼气利用装置包含用于将沼气净化后进行沼气发电联网的沼气净化装置和用于将沼气提纯后制作成CNG用于汽车燃料或并入天然气管网的沼气提纯装置。3.如权利要求1所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于，所述步骤(6)之后还包含厌氧发酵消化液处理工序;所述厌氧发酵消化液处理工序包含如下步骤: S1:将厌氧发酵后的消化液加入预处理调配液后送至脱水装置脱水，得到沼渣和沼液； S2:将脱水得到的沼渣送至有机肥料装置产生有机肥;将脱水得到的沼液送至污水处理厂进行处理实现达标排放和调配液回用。4.如权利要求1所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于，所述步骤(4)中还包含为轻杂质处理装置加入调配液的步骤，经由轻杂质处理装置和重杂质处理装置处理后的湿基浆料的含固率控制在10?35%;所述重杂质包含砂砾。5.如权利要求1所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于，所述水解酸化罐的存储量为3?5天的浆料容积;水解酸化罐内带搅拌和底部刮砂装置，底部砂砾经栗输送至水解酸化罐顶部的旋流除砂及砂水分离装置去除砂砾重物质;所述厌氧发酵罐的容积为存储量为20?30天的浆料容积，厌氧发酵罐内带搅拌和底部排砂装置。6.如权利要求1所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于:所述步骤(I)之前还包含收集垃圾的步骤和垃圾吊转运的步骤;所述收集垃圾的步骤为将生活垃圾经过收运车辆集中运输至处理厂，收运车辆将垃圾卸载入垃圾储仓;所述垃圾吊转运的步骤为将垃圾储仓内的垃圾通过垃圾吊的垃圾吊液压抓斗装置将生活垃圾抓取送往下一道工序。7.如权利要求1所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼方法，其特征在于:所述步骤(I)之前还包含用于挑选出大块杂质的预分选步骤，所述预分选步骤为人工分选、或者在分选线上安装可控的机械手、或者在垃圾坑中用垃圾吊液压抓斗来分离； 所述步骤(I)与步骤(3)之间还包含磁选的步骤;所述磁选的步骤为通过磁选装置去除生活垃圾中的磁性材料;所述磁选装置为除铁器;所述除铁器为永磁自卸式除铁器。8.生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统，其特征在于，包含采用如权利要求1?7任一所述的方法工作的依次设置的垃圾储坑、垃圾吊、预分选装置、破碎装置、磁选装置、压榨装置、轻杂质分离装置、重杂质分离装置、水解酸化罐、厌氧发酵罐、生物脱硫装置和储气柜； 所述储气柜并联一路连接沼气火炬;储气柜并联另一路连接沼气净化装置和沼气提纯装置； 所述厌氧发酵罐的沼气出口连接所述生物脱硫装置;所述厌氧发酵罐的消化液出口连接脱水装置;所述脱水装置的沼液出口连接污水处理厂，所述脱水装置的沼渣出口连接有机肥料装置； 所述压榨装置的湿基出口连接至轻杂质分离装置。9.如权利要求8所述的生活垃圾资源化利用厌氧消化产沼系统，其特征在于，所述沼气净化装置连接沼气发电装置;所述沼气提纯装置连接天然气管网。
【文档编号】C12M1/107GK106047940SQ201610415413
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】袁艺东, 陈建湘, 杨友强, 方勇, 邵烈勇, 余海彪, 范永清, 张卓, 张 杰
【申请人】深圳市朗坤环保股份有限公司