城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并处理工艺

摘要

本发明涉及城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并处理工艺，作为一种创新工艺，特别是在政府较低投资、较少占地面积、较少运行费用要求下的城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并工艺。本发明的合并处理工艺包括如下步骤：预处理单元；合并调质单元；中温厌氧消化单元；消化液脱水处理单元；沼气净化处理单元和沼液处理单元。为解决城市污泥、粪便和餐厨垃圾污染问题提供了一种处理新工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并处理工艺，特别是在政府资金紧张，需要较低投资、较少占地面积、较少运行费用要求下的城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并处理工艺。

背景技术

城市污泥、城市粪便和餐厨垃圾的污染一直是国内各个城市头痛的问题。城市污泥具有有机物含量多、气味大、难堆放等特点。现在主要有干化法、半干化、堆肥、厌氧消化等多种处理方法。城市粪便具有含水量大、有机物含量多、治病原菌多等特点，现在主要有与城市污水厂联合处理、单独厌氧消化处理等方法。餐厨垃圾具有含水量大、有机物油脂含量多、成分复杂等特点。现在主要采用堆肥、生物制饲料、卫生填埋、热解法、焚烧处理等工艺。上述污染物处理的传统工艺均能满足国家环保规定的处理要求，但是单独处理方法存在投资高、运行费用高、管理复杂、效果不佳、二次污染等局限性。

发明内容

本发明根据城市污泥、粪便和餐厨垃圾均具有有机物含量高的特点，创新采用合并厌氧处理工艺，简化处理工艺流程，解决上述污染物处理投资较高、运行成本过高的问题，提供一种综合合并处理的新工艺，即城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并处理工艺。

本发明处理工艺重要分为以下六个单元，预处理单元、合并调质单元、中温厌氧消化处理单元、消化液脱水处理单元、沼气净化处理单元、沼液处理单元。

所述的预处理单元根据污染物不同性质，分为三组不同工艺。第一组城市污泥预处理工艺，采用稀释搅拌工艺，将城市污泥进行初调均质。第二组粪便预处理工艺，采用固液分离、调制搅拌将粪便中的有机杂质去除，并进行均质。第三组餐厨垃圾预处理工艺，采用垃圾破碎、垃圾过滤、垃圾螺旋压榨工艺，将垃圾中的无机和有机进行分离。

在所述的合并调质单元：城市污泥、粪便和餐厨垃圾经过预处理后，按照6∶1∶2的比例进入合并调质单元。在合并调质单元内污染物通过高温蒸汽进行预加热，加热至40摄氏度，同时污染物的含固量进一步调节至10％左右，满足后续厌氧处理的要求。

在所述的中温厌氧消化处理单元：调配均质(含固率10％)的城市污泥、粪便和餐厨垃圾预加热后，通过螺杆泵输送至中温厌氧消化装置内，根据污染物的各种不同条件，自动控制调节容器里的厌氧环境，使厌氧发酵效果最优化。

为了保证中温厌氧消化稳定进行，将反应器内部污泥的温度维持在35℃±1℃左右。消化罐外部采用热水拌热装置对罐体进行保温，内部采用机械和水射搅拌两种方式，对污染物进行搅拌。

反应器上部为厌氧反应产生的沼气留有一定空间，反应器内的沼气通过沼气鼓风机从反应器顶部抽出，经净化后进入贮气罐。消化液由罐顶部排出。

在所述的消化液脱水处理单元：城市污泥、粪便和餐厨垃圾经过22天左右的中温厌氧消化处理，消化液需要进行固液分离。消化液经过离心脱水后，产生的固体为沼渣含水率约为70％，液体为沼液。

沼渣中含有较全面的养份和丰富的有机物，主要为环状化合物的聚合物——腐殖酸，可以做为有机肥加以利用。

沼液中COD含量在2000mg/l～3000mg/l，NH₄-N含量在100mg/l～2000mg/l，总磷含量在1000mg/l～1500mg/l。可以作为液体肥料加以利用。

在所述的沼气净化处理单元：城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并中温消化产生的另一个重要产物为沼气，沼气经过鼓风机房加压进入脱硫装置，脱硫处理后一部分供给沼气锅炉房，作为污染物预热、中温厌氧消化装置保温、沼气净化解析和冬季厂区供暖自用，一部分进入沼气净化提纯系统，沼气经过净化提纯后进入城市燃气管网，作为城市补充气源使用。

在所述的沼液处理单元：沼液首先进入某公司提供的厌氧氨氧化一体化设备进行脱氮处理。然后进入磷的镁盐反应池，在池内投加氧化镁，使磷与镁及铵根离子形成磷酸铵镁(MgNH₄PO₄)，即鸟粪石。在磷的镁盐沉淀池内，鸟粪石沉淀(很好的有机肥)。最后进入磷的铁盐反应池进一步除磷，在反应器中投加三氯化铁，形成磷酸铁沉淀，分离后的沉淀可以和鸟粪石混合可以作为肥料出售(所需氧化镁和三氯化铁的药品费可通过出售的磷酸铵镁和磷酸铁回收大部份)。经过处理出水达到下水道排放标准。

总之，经过上述处理后污染物减量化达到60％，处理后水质优于国家综合废水排放标准，出水澄清，运行稳定，运行费用低于同类废水处理工艺。

本发明的有益效果是：

1.首次提出将城市污泥、粪便和餐厨垃圾进行合并处理。节省了工程投资、占地面积和减少了运行费用。

2.中温厌氧处理可以使污染物中有机物得到很好的降解，产生大量沼气，不仅能够产生经济效益，还能够减少温室气体排放。

3.工艺流程简单、自动化程度高，便于工程运行管理。

4.沼渣和沼液含有大量氮、磷，适合作为有机肥料加以利用。

5.合并处理，使污染物处理集中化，便于环境风险管理。

附图说明：

附图1表示了本发明工艺的流程示意框图。

具体实施例：

下面根据附图和实施例对本发明做进一步说明：

实施例1：大连市城市污泥600吨/天、粪便100吨/天、餐厨垃圾200吨/天合并处理，污染物成份指标：

表1城市污泥的主要成分表(％)

  序号  检测项目  含量  备注  1  pH值  5.79  2  含水率  80％  3  有机质  61.9％-66.7％  4  总氮  4％  占干污泥含量  5  总磷  2％  占干污泥含量

表2粪便的主要成分表(％)

  序号  检测项目  含量  备注  1  含固率  3％～5％  2  有机质含量  60％  3  粪大肠菌群数  ≥24万个/100ml

表3餐厨垃圾的主要成分表(％)

  序号  检测项目  含量  备注  1  pH值  5.0-6.0  湿样  2  含水率  80％  3  灰分  1.52-1.77％  4  总有机质含量  98.23％  干物质计算  5  密度  1.00-1.02kg/L

处理工艺采用如图1所示的方法：

本发明处理工艺重要分为以下六个单元，预处理单元、合并调质单元、中温厌氧消化处理单元、消化液脱水处理单元、沼气净化处理单元、沼液处理单元。

所述的预处理单元根据污染物不同性质，分为三组不同工艺。第一组城市污泥预处理工艺，采用稀释搅拌工艺，将城市污泥进行污泥初调均质。第二组粪便预处理工艺，采用固液分离设备、调制罐搅拌将粪便中的有机杂质去除，并进行均质。第三组餐厨垃圾预处理工艺，垃圾经过卸料、餐饮垃圾贮槽、物料提升输送机、回旋式飞刀破碎机，将垃圾破碎、过滤，再经过垃圾螺旋压榨分离机，利用料渣槽车将固体垃圾运走，垃圾中的无机和有机进行分离。再利用浆液贮槽和浆液提升泵将液体输送至合并调质单元。

所述的合并调质单元：城市污泥、粪便和餐厨垃圾经过预处理单元后，按照6∶1∶2的比例进入合并调质单元。在合并调质单元内污染物通过高温蒸汽进行预加热，加热至40摄氏度，同时污染物的含固量进一步调节至10％左右，满足后续厌氧处理的要求。

所述的中温厌氧消化处理单元：调配均质(含固率10％)的城市污泥、粪便和餐厨垃圾预加热后，通过螺杆泵输送至中温厌氧消化装置内，根据污染物的各种不同条件，自动控制调节容器里的厌氧环境，使厌氧发酵效果最优化。

为了保证中温厌氧消化稳定进行，将反应器内部污泥的温度维持在35℃±1℃左右。中温厌氧消化装置外部采用热水拌热装置对罐体进行保温，内部采用机械和水射搅拌两种方式，对污染物进行搅拌。

中温厌氧消化装置上部为厌氧反应产生的沼气留有一定空间，反应器内的沼气通过沼气鼓风机从反应器顶部抽出，经净化后进入贮气罐。消化液由罐顶部排出进入消化液贮池。

所述的消化液脱水处理单元：城市污泥、粪便和餐厨垃圾经过22天左右的中温厌氧消化处理，消化液需要进行固液分离。消化液在脱水机房内经过离心脱水后，产生的固体为沼渣含水率约为70％，液体为沼液。

沼渣中含有较全面的养份和丰富的有机物，主要为环状化合物的聚合物——腐殖酸，可以做为有机肥进行堆肥加以利用。

沼液中COD含量在2000mg/l～3000mg/l，NH₄-N含量在100mg/l～2000mg/l，总磷含量在1000mg/l～1500mg/l。可以作为液体肥料加以利用。

所述的沼气净化处理单元：城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并中温消化产生的另一个重要产物为沼气，沼气经过鼓风机房加压进入脱硫装置，脱硫处理后一部分供给沼气锅炉，作为污染物预热、中温厌氧消化装置保温、沼气净化解析和冬季厂区供暖自用，一部分进入沼气净化系统，沼气经过净化提纯后进入储气柜，再进入沼气压缩机房，外供做为CNG燃料，进入城市燃气管网，作为城市补充气源使用。

所述的沼液处理单元：沼液通过沼液贮池进入沼液处理间，处理时先进入厌氧氨氧化一体化设备进行脱氮处理。然后进入磷的镁盐反应池，在池内投加氧化镁，使磷与镁及铵根离子形成磷酸铵镁(MgNH₄PO₄)，即鸟粪石。在磷的镁盐沉淀池内，鸟粪石沉淀(很好的有机肥)。最后进入磷的铁盐反应池进一步除磷，在反应器中投加三氯化铁，形成磷酸铁沉淀，分离后的沉淀可以和鸟粪石混合可以作为肥料出售(所需氧化镁和三氯化铁的药品费可通过出售的磷酸铵镁和磷酸铁回收大部份)。经过处理出水达到下水道排放标准进入污水处理厂。

本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。