一种新型餐厨垃圾处理工艺、装置的制作方法

本发明属于餐厨垃圾处理，具体涉及一种新型餐厨垃圾处理工艺、装置。

背景技术：

1、根据来源不同，餐厨垃圾可分为餐饮垃圾和厨余垃圾。前者产自饭店、食堂等餐饮业的残羹剩饭，具有产量大，来源广，有机质含量高，含油率相对高的特点；后者主要为居民日常烹调中废弃的“下脚料”，数量不及餐饮垃圾庞大。但随居民的垃圾分离意识的日益增强，及相关政策的积极推进，厨余垃圾的产量不断增加。因生活垃圾填厂容量有效，诸多区域限制餐厨垃圾进厂；而生活垃圾焚烧厂直接焚烧垃圾导致有机质利用率低，此外餐厨垃圾物料含水率高，导致垃圾的热值波动大，不利于锅炉稳定运行控制。在这种情况下，急需能够处理20～50吨/天的小型餐厨处理项目，现阶段比较成熟的餐厨垃圾处理工艺包括破碎制浆分离预处理、厌氧单元、沼液处理单元，工艺链长，工艺繁琐。

2、另外一方面，随着我国对污水处理厂排放标准的提高，总氮超标问题越来越受到重视。目前，大多数污水处理厂主要采用生物脱氮的工艺，其中的反硝化需要有机物(碳源)作为电子供体才能实现。而很多项目受限于生产工艺，污水的c/n在1：1～3：1，处于严重失调状态，为满足生物反硝化脱氮的工艺运行要求，需要额外补充碳源(比如甲醇、乙酸钠、葡萄糖、甘油和复合碳源)，这增加了工艺步骤，且不利于循环使用。

3、有诸多研究者在密封厌氧条件下利用餐厨垃圾发酵产生碳源进行试验，但在厌氧产酸过程中，甲烷菌会产生甲烷，导致有机酸产量低，系统ph偏高，这又需要投加酸进行调控。

4、目前专利文献中也在这方面进行了很多改进，但存在一些问题：

5、(1)公开号为cn112626139a的专利申请：利用厨余垃圾生产碳源的方法及装置，发酵途径控制难度较大，缺少有效抑制产甲烷活性的措施，导致有机酸易用于产甲烷气，乳酸菌种培养过程复杂，工程利用推广难度较大。

6、(2)公布号为cn111333179b的专利：一种餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源的方法：制备好的碳源分离设备运行难度较高，不太适用于小型餐厨处理项目。

7、(3)公开号为cn114890630a的专利申请：一种利用餐厨废水作为碳源与渗滤液混合处理废水的工艺及装置：餐厨废水中碳水化合物、蛋白质等大分子物质，需要经过较长的氧化时间才能得到分解为小分子溶解态的有机质，污水中的微生物才能有效利用。

8、(4)公开号为cn103834560a的专利申请：一种用于处理餐厨垃圾生成碳源的产酸发酵罐：需要同时调酸和调碱，运行控制难度大，发酵的浆液需要高精度分离设备，才能实现有效分离。

9、所以，为解决该现状，需要采用适用于小型餐厨处理项目，运行稳定，副产品能资源化的处理工艺及装置。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种新型餐厨垃圾处理工艺，适用于小型餐厨处理项目，运行稳定，副产品也能有效处理。

2、一种新型餐厨垃圾处理工艺，包括如下步骤，

3、s1.制浆分选：将餐厨垃圾输送至水力制浆机进行制浆分选，得到浆液和杂质a，所述杂质a包括杂质b和粗渣c；

4、s2.将所述浆液和所述杂质b从所述水力制浆机排入废水池；

5、s3.将所述粗渣c从所述水力制浆机排入压榨机进行固液分离，得到沥液和粗渣d，将沥液排入所述废水池，将所述粗渣d外运处置；

6、s4.将所述废水池中的废水e排入除砂机，得到粗砂和除砂后的浆料，将所述粗砂外运处置，

7、其中，所述废水e包括所述浆液、所述杂质b、所述沥液中的至少一种；

8、s5.将所述除砂后的浆料送至除砂器进行二级除砂，得到加热后的浆料和细砂，将所述细砂排入储物罐；

9、s6.将所述加热后的浆料送至三相分离机进行分离，得到油脂、固渣、废水f，将所述油脂送至外部的油脂储罐，将所述固渣送至外部的养殖设备，所述固渣为固体废物，将所述废水f送至匀浆池中暂存；

10、s7.将所述匀浆池中的热液回流至所述水力制浆机，所述热液为一部分的所述废水f，剩下的所述废水f送至碳源制备箱进行发酵，得到发酵浆液；

11、s8.将所述发酵浆液排入斜板沉淀池进行固液分离，去除表面悬浮物质，得到液体碳源、污泥和浮渣，所述污泥包括底部的污泥和非底部的污泥，所述底部的污泥从所述斜板沉淀池中内回流至所述碳源制备箱，所述浮渣和所述非底部的污泥从所述斜板沉淀池中外回流至所述水力制浆机；

12、s9.将所述液体碳源送至反硝化脱氮工序。

13、采用上述技术方案，现有餐厨垃圾处理项目工艺链长，且沼液处理复杂，尤其小型餐厨垃圾处理项目，沼气有效利用率极低，且大多数采用ppp模式或bot模式，故为城市的健康管理增加难度。本发明的工艺，采用预处理+水解发酵制备碳源，工艺链短，工序少，设备少，无沼液需额外处理，且生成附加值的碳源产品，可实现餐厨项目盈利。

14、本技术的另一个目的是提供一种根据所述的新型餐厨垃圾处理装置，该装置用于所述新型餐厨垃圾处理工艺中，该装置包括由管道依次连接的水力制浆机、废水池、除砂机、除砂器、三相离心机、匀浆池、碳源制备箱、斜板沉淀池；所述水力制浆机与所述废水池之间并联压榨机。

15、优选的，所述水力制浆机包括过滤装置一，所述过滤装置一内有过滤板，所述过滤装置一用于过滤所述浆液和所述杂质a，并将杂质a分离为杂质b和粗渣c，所述杂质b的粒径小于所述过滤板的网孔直径，所述粗渣c为未被破碎的物质和粒径超过所述过滤板的网孔直径的物质；所述水力制浆机还包括出水口，所述出水口通过管道一连接所述废水池；所述水力制浆机还包括加水口。

16、优选的，所述水力制浆机通过管道二连接螺旋输送机，所述管道二在所述过滤装置一的上侧，所述管道二用于输送粗渣c；所述螺旋输送机通过管道三连接所述压榨机，所述压榨机用于压榨分离所述粗渣c；

17、所述压榨机包括过滤装置二，所述过滤装置二内有筛网，所述筛网用于过滤分离所述沥液和所述粗渣d。

18、优选的，所述压榨机通过管道九连接所述废水池，所述废水池通过管道四连接所述除砂机，所述除砂机通过管道五连接除砂器。

19、优选的，所述除砂器包括搅拌器，所述搅拌器用于搅拌所述除砂后的浆料，所述除砂器内有并联或串联的电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈用于加热所述所述除砂后的浆料，加热温度为80℃～100℃，加热时间为30min～45min。

20、采用上述技术方案，现有餐厨垃圾的浆料加热方式常采用沼气锅炉或电加热锅炉，加热好的蒸汽采用直喷加热，这种方式热利用率在50％～60％，利用率低。常需要设备水软化装置、蒸汽锅炉，工艺链长，操作复杂，投资成本高，运行成本高，同时存在较大的安全风险。本发明采用电磁感应加热线圈和除砂器直接对浆料进行加热，电磁感应加热线圈可以通过高频的交变电流使得感应器(线圈)产生交变磁场，除砂器内部旋转切割交变磁力线，在内部产生交变的电流(涡流)，涡流使得浆料内部的原子高速无规则运动，减少蒸汽锅炉系统的投入，热利用率在95％以上，既减少了设备投资成本，同时简化工艺流程，运行成本减少了40％以上，同时避免了预处理过程外加8％～10％的外加污水处理量。

21、优选的，所述除砂器通过管道六连接三相离心机，所述三相离心机包括固渣出口、油脂出口、废水出口，所述三相离心机用于离心所述加热后的浆料；

22、所述固渣出口连接外部的养殖设备，所述油脂出口连接外部的油脂储罐，所述废水出口连接所述匀浆池。

23、优选的，所述匀浆池通过回流管道一连接所述加水口，所述回流管道一用于热液回流。

24、优选的，所述匀浆池通过管道八连接所述碳源制备箱，所述碳源制备箱包括a格和b格，所述a格和所述b格之间设有溢流口，所述碳源制备箱底部设有用于曝气的曝气管或曝气盘，所述a格连接有污泥回流管。

25、采用上述技术方案，常规采用复合菌种接种或采用发酵罐产有机酸制备碳源，在严格厌氧环境条件下，难以抑制厌氧消化的反应，部分有机酸会被产甲烷菌利用而产甲烷，导致碳源中有机酸浓度低。而本发明采用曝气条件下，环境的orp大于-250mv，高于产甲烷菌的激活-300mv的条件，故能有效抑制产甲烷的活性，实现系统有机酸的有效累积。

26、优选的，所述污泥回流管通过排泥回流管连接所述斜板沉淀池，所述排泥回流管和所述污泥回流管用于内回流所述底部的污泥，所述斜板沉淀池上部有刮泥机，所述刮泥机用于去除所述发酵浆液的表面悬浮物质，所述斜板沉淀池还和所述回流管道二连接，所述回流管道二用于外回流所述浮渣和所述非底部的污泥。

27、采用上述技术方案，通常利用餐厨垃圾预处理的浆料在厌氧环境下水解发酵产有机酸，浆料的沉淀效果差，必须借助高速离心设备或压滤设备，增加设备投资费用。本发明在曝气环境的水解发酵产有机酸浓度高，污泥沉降性能好，采用成熟的污泥沉淀池既能满足固液分离效果，设备简单，运行成本低，碳源品质好。

28、本发明的有益效果是：

29、第一，本发明专利采用三相离心机的液相热浆(废水f)进入匀浆池和斜板沉淀池的污泥进行回流洗料及调浆，三相离心机的热液对水力制浆机内凝结在餐厨固体物料表面的油脂进行溶解，从而被冲洗下至液相中，提高系统的提油率。另外因三相离心机废水f的含固率在8％～10％，回流污泥含固率在2％以内，远比初始餐厨浆料含固率在12％～15％低，故对餐厨制浆后的物料实现调浆，维持进浆料的含固率的稳定在10％～12％，利于三相离心机的稳定运行。

30、第二，现有餐厨垃圾的浆料加热方式常采用沼气锅炉或电加热锅炉，加热好的蒸汽采用直喷加热，这种方式热利用率在50％～60％，利用率低。常需要设置自来水软化装置、蒸汽锅炉、换热器等。工艺链长，操作复杂，投资成本高，运行成本高，同时存在较大的安全风险。本发明采用电磁感应加热线圈和除砂器直接对浆料进行加热，加热设备与除砂器结合。在加热后浆液低粘度的特性下，利用搅拌器的旋流离心力作用和热蒸汽上涌分层的效果，实现砂砾与浆料进行固液分离的效果。除砂器内避免外加用于加热的蒸汽，电磁感应加热线圈可以通过高频的交变电流使得感应器(线圈)产生交变磁场，除砂器内部旋转切割交变磁力线，在内部产生交变的电流(涡流)，涡流使得浆料内部的原子高速无规则运动，减少了蒸汽加热锅炉系统化的投入。电磁感应加热的热利用率在95％以上，相较与常规的电加热或沼气锅炉加热的，简化工艺流程，即减少了设备投资成本，运行成本减少了40％以上，同时避免了预处理过程外加8％～10％处理量的污水量。

31、第三，相较于现有厨余垃圾处理工艺需要外加20％～30％厨余垃圾处理量的水量，本发明厨余垃圾处理工艺将外加水量控制在3％～5％厨余垃圾处理量，外加水量主要是设备冲洗水、车辆冲洗水。

32、第四，本发明餐厨垃圾处理工艺无厌氧消化和沼液处理系统，且生产附加值的有机物碳源(液体碳源)，极大减少工艺程序，降低餐厨垃圾项目的投资成本和运行成本。本发明工艺外加水量少，故沼液量少，三相离心机的废水f用于碳源制备箱和斜板沉淀池生产有机碳源，经沉淀分离后的液体碳源可外售至污水处理厂于反硝化阶段脱氮，即污水处理反硝化单元。三相离心机的固相(固渣)中蛋白质、碳水化合物含量高，能用于养殖设备中。

33、第五，本发明在曝气条件下(碳源制备箱中)利用餐厨垃圾发酵生产碳源，能有效抑制产甲烷的活性，促进发酵过程有机酸的累积，提高系统清液中有机物(碳源)占比，然而现有厌氧环境发酵过程中往往伴随厌氧消化过程的产生，诱发系统产甲烷，产碱度，ph偏高，需要外加酸液系统的酸碱度，以维持系统的运行稳定。

34、第六，本发明采用斜板沉淀池进行发酵浆液固液分离，分离后的清夜ss低。采用曝气环境下进行发酵产酸，驯化后的污泥sv30在40％以内，沉降性能良好，经过沉淀分离后的清液ss达到1000mg/l，清液作为污水处理的反硝化阶段的补充碳源，本发明无需配制高转速的离心机，同时避免加入了絮凝剂，影响成品碳源的品质，减少了离心机的投资成本和运行成本。

35、综上，本发明适用于小型餐厨处理项目，运行稳定，副产品也能有效处理。