可生化固体废弃物的生物处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种可生化固体废弃物的生物处理系统，属于环保技术领域。

背景技术：

随着我国社会经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废弃物也随之迅速增加，垃圾废弃物占用土地，污染环境的状况以及对人们健康的影响也越加明显。

目前，对于垃圾废弃物的处理主要有三种方法：填埋、焚烧和堆肥，这三种处理方法各有利弊：

1.填埋

填埋是将垃圾废弃物运输到山谷或低洼地带，用泥土覆盖的方法。填埋方法的优点是操作简单，可以处理所有种类的垃圾。但是占地面积大，同时，填埋的垃圾并没有进行无害化处理，残留着大量的细菌、病毒，还潜伏着沼气、重金属污染等隐患，垃圾渗漏液还会长久地污染土壤质量和地下水资源，所以这种处理方法潜在着极大危害，给子孙后代带来无穷的后患。

2.焚烧

焚烧处理是指垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧的过程。垃圾焚烧后，释放出热能，同时产生大量的烟气和有毒物质二恶英，二恶英会污染空气、土壤和水体，进而污染动物、植物和水生物，人通过空气、饮水、食物而受害。

3.堆肥

堆肥处理是利用微生物分解垃圾废弃物中的有机成分的生物化学过程。按生物发酵的方式，堆肥处理分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥又称为高温堆肥，是指在通气条件好、氧气充足的条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物的生物处理方法。厌氧堆肥是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物使垃圾中的有机物快速转化为甲烷和氨的厌氧消化技术。厌氧堆肥的特点是堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需3～12个月。好氧堆肥的堆制温度一般在55～60℃，堆制周期较短，约20天左右，是目前堆肥处理方法的主流技术。即便好氧堆肥将堆肥周期大大缩短，但对于每天产生的生活垃圾量来说，堆肥周期仍然很长，且占地面积大，无法快速地处理垃圾。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的不足，本实用新型旨在提出一种可生化固体废弃物的生物处理系统，其能快速、高效地处理生活垃圾中的可生化固体废弃物，彻底降解垃圾中的有害物质。

为实现上述目的，本实用新型的可生化固体废弃物的生物处理系统包含依次连接的预处理器、多个厌氧反应器、滤水淋洗调质装置、多个好氧反应器、脱水调质装置，生物处理系统还包含水处理器、沼气罐，厌氧反应器、滤水淋洗调质装置、好氧反应器均与水处理器连接，沼气罐与厌氧反应器连接。

进一步地，预处理器分别与各个厌氧反应器连接。

进一步地，滤水淋洗调质装置分别与各个好氧反应器连接。

进一步地，多个好氧反应器分别与脱水调质装置连接。

进一步地，多个厌氧反应器之间相互连接，多个好氧反应器之间相互连接。

本实用新型的生物处理系统同时采用了多个厌氧反应器和多个好氧反应器，将厌氧反应与好氧反应相结合，充分利用了厌氧反应酸化阶段所具有的去除重金属离子的能力和好氧反应所具有的彻底降解的能力，发挥了两者的优势；另外，将多个厌氧反应器相互连接，使得厌氧反应的水解阶段产生的反应初液能被有效地应用于其他厌氧反应器中；将多个好氧反应器相互连接，实现了热能的循环使用；水处理器的设置实现了整个生物处理过程中的废水利用。总之，本实用新型一方面具有更好地固废无害化处理效果，另一方面对处理过程中的废物进行再次利用，极大地节约了能源。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描写和阐述。

图1是本实用新型的可生化固体废弃物的生物处理系统的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本实用新型的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。

本实用新型提出的可生化固体废弃物的生物处理方法，包括以下步骤：

S1:对可生化固体废弃物、城市生活污水厂污泥、生活垃圾及餐厨垃圾等进行预处理；

S2：将可生化固体废弃物放入厌氧反应器中进行阶段性不完全厌氧反应；

S3：对阶段性不完全厌氧反应后的固体废弃物进行滤水、淋洗、调质；

S4：将滤水、淋洗、调质后的固体废弃物放入好氧反应器中进行强氧化完全好氧处理；

S5：对强氧化完全好氧处理后的固体废弃物进行脱水、调质。

下面详细描述可生化固体废弃物的生物处理方法。

生活垃圾主要含有无机垃圾、有机垃圾、有毒有害垃圾、废金属、废塑料、玻璃等。在步骤S1中，首先对生活垃圾进行分类，分选出可生化固体废弃物。可生化固体废弃物是指能降解、发酵、分解的固体废弃物，其包含餐厨垃圾、生活污水污泥等，以下简称为“固废”。然后，对分选出的可生化固废进行预处理。预处理包括对餐厨垃圾的脱油、磨细处理，以及对生活垃圾的分拣、浮选、磨细处理等，这样可以增加垃圾的表面积，使之更容易生化。

如图1所示，本实用新型的可生化固体废弃物的生物处理方法采用多个厌氧反应器，每个厌氧反应器的反应进程不同。

在厌氧反应器进料后，向该厌氧反应器内注入一定量的固废厌氧反应初液。厌氧反应初液是指厌氧水解反应完成后的反应液，其能提高厌氧反应初始菌种的浓度。水解反应过程约6～8小时。在固废厌氧反应过程中，厌氧反应器在水解反应完成时，抽取一定量的厌氧反应初液，注入下一个已进料的厌氧反应器中。

在厌氧反应器进料、进厌氧反应初液后，固废在厌氧反应初液的助力作用下发生水解，同时连续补充废水，将厌氧反应器Ⅰ内的空气排尽，然后打开排液阀门，使得厌氧反应器Ⅰ内的水位下降并恒定在一定的厌氧反应初液水位，以保证厌氧反应器内具有一定的反应空间，继而进行下一步的固废厌氧反应。

在厌氧反应器完成水解反应并抽出一定量的厌氧反应初液后，补充酸化反应液，当厌氧反应器内的水位达到一定的厌氧反应水位后则进入酸化阶段。

在固废酸化阶段达到峰值后抽出一定量的厌氧酸化反应液，注入下一个已完成水解反应的厌氧反应器中。同时，向正在进行酸化反应的厌氧反应器中加入药剂Ⅰ并搅拌均匀，使得厌氧反应器内的固废混合液的PH值达到3～4，优选为4，并将该状态维持不小于2小时，从而去除固废中的大部分重金属离子。药剂Ⅰ为一种弱酸性物质，主要成分是已完成酸化反应的厌氧反应器上部的导出气体和其它少量弱酸性添加物，用于提高厌氧反应器内固废的酸度并延长酸化时间，其作用是利用酸性物质去除重金属离子。

待厌氧反应结束后，向厌氧反应器内的固废中加入药剂Ⅱ并补充淋洗水，使得该厌氧反应器中的固废PH值达到6～7，优选为7，然后进入下一阶段的好氧反应。药剂Ⅱ的主要成分是弱碱性重金属离子络合剂。

在整个阶段性不完全厌氧反应的过程中，对厌氧反应器中的固废进行缓慢的机械搅拌，并连续排除厌氧反应产生的废气并加以充分利用，特别是酸化反应的导出气体的利用。酸化阶段的导出气体用于药剂Ⅰ中，起到延长酸化反应时间的作用。

在整个阶段性不完全厌氧反应的过程中，对厌氧反应器进行保温和恒温，使厌氧反应器内的固废温度处于10～40℃。在本首选实施例中，厌氧反应器的恒温用热由完全厌氧反应产生的沼气燃烧供给。在其它实施例中，该恒温用热也可以采用水源/地源/空气源热泵、废热等。

上述阶段性不完全厌氧反应只进行水解阶段和酸化阶段，并不进行传统意义上的完整的厌氧反应，因此称为阶段性不完全厌氧反应。不完全厌氧反应的时间约为3～6天。与完整的厌氧反应相比，阶段性不完全厌氧反应充分利用了厌氧反应中酸化阶段产生的酸性物质来氧化有害的重金属离子，大部分重金属离子在酸化阶段被去除，因而阶段性不完全厌氧反应既能有效去除固废中的重金属离子，又加快了整个固废生物处理的时间。

在步骤S3中，对不完全厌氧反应后的固废进行滤水和淋洗，固废滤水和淋洗产生的废水一部分进入下一个厌氧反应器重复使用，多余废水进入水处理单元进行处理，处理后的废水一部分排放出去，另一部分进行调质后，再进入好氧反应器，在固废好氧处理时使用。

经过滤水淋洗后的固废再进行调质，以保证固废进入好氧反应器之前达到最佳固废好氧反应条件。调质是指对固废的含水率、好氧菌浓度、PH值进行调制。由于厌氧菌会干涉好氧反应，因此最佳好氧反应条件是指将厌氧菌浓度降低到极低值，增加好氧菌浓度，PH值调整为中性。

好氧反应器的数量与厌氧反应器的数量一致，因而在本首选实施例中，采用3个好氧反应器，分别为好氧反应器Ⅰ、好氧反应器Ⅱ、好氧反应器Ⅲ。好氧反应器主要由固废搅拌设备、加热通风设备和固废增氧设备、透明密封罩等组成。

当固废进入好氧反应器时，向好氧反应器中加入药剂Ⅲ。药剂Ⅲ为重金属络合剂，用于进一步去除固废中的重金属离子。在前面的厌氧反应中，大部分重金属离子已被去除，这里加入药剂Ⅲ，起安全作用，以保证固废中的重金属离子被彻底去除。

在步骤S4的好氧反应过程中，好氧反应器内的固废温度保持在5～60℃，优选地，保持在50～60℃的高温，提高了好氧反应的速度，PH值在7左右，并且好氧反应器内具有很高的氧浓度。另外，好氧反应器内还采用了一种强氧化性材料，即石墨烯材料，该石墨烯材料作为一种强氧化的催化剂，其能形成一个表面，有害物质在该表面上进行强氧化反应，实现生化降解。高温、高氧浓度、强氧化形成了高效强氧化好氧反应，与传统的好氧反应相比，强氧化好氧反应具有高速、高效的特点，既能彻底去除有害物质，又缩短了反应周期。

好氧反应器的送风加热由固废完全厌氧反应所产生的沼气供给，好氧反应器内的热风在排出之前，利用其热量对进入的新鲜空气进行预热后再净化排放，这样可以起到节能的作用。在其它实施例中，送风加热也可以采用其它热源供给。

固废在完成好氧反应后，进入到步骤S5，进行脱水和调质。脱水过程中产生废水含有大量的好氧菌，将废水再应用于好氧反应器中，重复使用，降解固废中的有机物。固废经脱水和调质后，形成无害污泥，可加以利用。

本实用新型的可生化固体废弃物生物处理方法将厌氧反应与好氧反应相结合，充分利用了厌氧反应的酸化阶段所具有的去除重金属离子的能力和好氧反应所具有的强降解能力，并且采用了不完全厌氧反应和强氧化好氧反应，对传统的厌氧反应和好氧反应进行优化，提高反应的速度和反应效率，一方面，大大缩短了固废生物处理的周期，另一方面，使得固体废弃物的降解更加彻底。

如图1所示，本实用新型首选实施方式的可生化固体废弃物的生物处理系统包含预处理器1、多个厌氧反应器2、滤水淋洗调质装置3、多个好氧反应器4、脱水调质装置5、水处理器6、沼气罐7。

在本首选实施例中，采用3个厌氧反应器2，分别为厌氧反应器Ⅰ、厌氧反应器Ⅱ、厌氧反应器Ⅲ，这3个厌氧反应器的进程不同，例如：厌氧反应器Ⅰ已进入反应，厌氧反应器Ⅱ进行到进料完成，厌氧反应器Ⅲ正在进料。相应地，好氧反应器4也为3个，分别为好氧反应器Ⅰ、好氧反应器Ⅱ、好氧反应器Ⅲ。在其它实施例中，可以根据需求采用其它数量的厌氧反应器和好氧反应器。

预处理器1与多个厌氧反应器2连接，使得经过预处理的可生化固体废弃物能进入厌氧反应器2中。多个厌氧反应器2之间相互连接，因而可以将已反应的厌氧反应器中的厌氧反应初液和酸化反应液提取并补充至其它的厌氧反应器中。

多个厌氧反应器2均与滤水淋洗调质装置3连接，使得经过阶段性不完全厌氧反应的固体废弃物能够进入滤水淋洗调质装置3进行滤水、淋洗和调质。厌氧反应器2还与沼气罐7连接，将完全厌氧反应过程中产生的沼气收集至沼气罐7中加以利用。

滤水淋洗调质装置3与好氧反应器4连接，使得经过滤水淋洗调质的固废能进入好氧反应器4进行强氧化完全好氧反应，同时滤水淋洗调质装置3还与水处理器6连接，使得滤水淋洗调质过程中产生的一部分废水进入水处理器6进行处理，水处理器6处理后的废水也能再进入滤水淋洗调质装置3中，从而实现循环使用。

多个好氧反应器4之间相互连接，使得好氧反应所需的热能够在各个好氧反应器4之间流动，循环使用。好氧反应器4与脱水调质装置5连接，使得经过好氧反应的固废能进入脱水调质装置5进行脱水和调质，脱水调质装置5还与水处理器6连接，使得脱水过程中产生的部分废水进入水处理器6进行处理。

上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图，对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。本实用新型的保护范围由权利要求确定。