一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统、餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法及应用

摘要

本申请提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统、餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法及应用；该系统及方法不仅可以减少甚至杜绝外加碳源的使用，高效利用沼渣中的有机质，提高厨余垃圾中纤维素和半纤维素的降解率，增加系统的甲烷和氢气产量，实现系统热量的自平衡，而且能调节协同厌氧消化体系的碳氮比，使整个系统更加稳定、高效的运行。

说明书

技术领域

本申请涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统、餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法及应用。

背景技术

在我国，餐厨垃圾和厨余垃圾的产量十分巨大，并呈现快速增长的趋势。餐厨垃圾和厨余垃圾同时具备危害性和资源型两方面的特性。一方面餐厨垃圾和厨余垃圾具有易腐败变质、散发臭味、传播细菌与病毒、污染环境等危害性；另一方面，餐厨垃圾和厨余垃圾内含有大量的有机质且易生物降解，是一种十分宝贵的可再生资源，通过厌氧发酵技术可以产生清洁能源沼气，湿式厌氧和干式厌氧消化技术在处理餐厨垃圾和厨余垃圾上又各有优势。因此多种厌氧消化技术的结合对于解决我国日趋严重的餐厨垃圾和厨余垃圾处理问题以及能源危机有着十分重大的显示意义。

然而，餐厨垃圾和厨余垃圾厌氧消化后产生的大量沼液和沼渣需要进一步的处置。目前沼液主要是通过生化处理的方式对其中的COD和总氮进行进一步的脱除，常见的工艺是AO和两级AO工艺，但由于沼液中总氮含量高、碳氮比失衡，因此需要额外投加大量的碳源，大大增加了水处理的成本。沼渣主要通过脱水干燥的方式外运焚烧处理，并没有完全利用其中的有机质。且厨余垃圾中含有大量的剩菜、菜叶和果皮等物质中含有大量纤维素和半纤维素，在干式厌氧反应器中并不能被快速有效地降解。

发明内容

为解决现有餐厨垃圾和厨余垃圾厌氧消化后沼液处理所需碳源高、厌氧沼渣中有机质利用不完全、厨余垃圾中纤维素和半纤维素不易降解等问题，提高整个体系的能源产率，本申请提出了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统、餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法及应用；该系统及方法不仅可以减少甚至杜绝外加碳源的使用，高效利用沼渣中的有机质，提高厨余垃圾中纤维素和半纤维素的降解率，增加系统的甲烷和氢气产量，实现系统热量的自平衡，而且能调节协同厌氧消化体系的碳氮比，使整个系统更加稳定、高效的运行。

为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的发明点是提供一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统，包括餐厨垃圾处理系统、厨余垃圾处理系统和后期处理系统；餐厨垃圾处理系统包括依次连接的餐厨垃圾分选设备、油水分离设备、水解酸化产氢反应釜和脱水设备I；厨余垃圾处理系统包括厨余垃圾分选设备、厨余垃圾挤压设备、湿式厌氧反应釜、脱水设备II、水热反应釜、协同干式厌氧反应釜和固液分离设备；厨余垃圾分选设备与厨余垃圾挤压设备连接；厨余垃圾挤压设备分别与湿式厌氧反应釜和水热反应釜连接；湿式厌氧反应釜和脱水设备II连接；水热反应釜与协同干式厌氧反应釜和固液分离设备依次连接；其中，油水分离设备的出口与湿式厌氧反应釜的入口连接；脱水设备I和脱水设备II分别与水热反应釜连接；后期处理系统包括两级AO水处理设备；两级AO水处理设备分别与脱水设备I、脱水设备II和固液分离设备连接。

餐厨垃圾分选设备，用于分拣出餐厨垃圾中的固态难降解物质并得到餐厨浆料。油水分离设备，与餐厨垃圾分选设备连接，用于将餐厨浆料分离成油脂和有机质。水解酸化产氢反应釜，与所述油水分离设备连接，用于将部分所述有机质进行产氢反应，得到氢气和水解酸化沼液；脱水设备I，用于将所述水解酸化沼液脱水得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥。

厨余垃圾分选设备，用于分拣出厨余垃圾中的固态难降解物质和厨余浆料。厨余垃圾挤压设备，与厨余垃圾分选设备连接，用于挤压厨余料浆中的滤液，得到厨余垃圾滤液和厨余垃圾干基质。湿式厌氧反应釜，与油水分离设备连接，用于将部分有机质和厨余垃圾滤液进行湿式厌氧反应，得到沼气和湿式厌氧沼液。脱水设备II，将所述湿式厌氧沼液脱水得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥。水热反应釜，与厨余垃圾挤压设备和脱水设备II连接，用于厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥进行热水解，得到水解后混合物。协同干式厌氧反应釜，与水热反应釜连接，用于将水解后混合物进行干式厌氧反应，得到沼气和干式厌氧产物。固液分离设备，与协同干式厌氧反应釜连接，用于干式厌氧产物的固液分离，得到干式厌氧滤出液和干式厌氧污泥。

两级AO水处理设备，与脱水设备I、脱水设备II和固液分离设备连接，用于处理水解酸化滤出液、湿式厌氧滤出液和干式厌氧滤出液，使其达标排放。

通过两级AO水处理设备的进水量控制进行水解酸化产氢的有机质的处理量。

采用上述系统，可以对餐厨垃圾和厨余垃圾根据其特点进行多种方式的厌氧消化处理，得到对环境友善的干化污泥及氢气、沼气等清洁能源，厌氧消化产生的废水经水处理设备处理后达标排放。

可选地，餐厨垃圾处理系统还包括毛油提纯设备和/或氢气净化设备。毛油提纯设备与油水分离设备连接，该毛油提纯设备用于将油脂提纯为毛油。氢气净化设备与水解酸化产氢反应釜连接，用于氢气净化。

可选地，厨余垃圾处理系统还包括沼气净化设备；沼气净化设备分别与湿式厌氧反应釜、协同干式厌氧反应釜连接，用于沼气净化得到净化后沼气。

可选地，后期处理系统还包括干燥设备；干燥设备与固液分离设备连接，，用于将干式厌氧污泥干燥成干化污泥。

可选地，沼气净化设备、氢气净化设备还分别连接有发电机组、蒸汽锅炉、热水锅炉中的至少一种。

发电机组，与沼气净化设备或氢气净化设备连接，将净化后的沼气或氢气发电产生电能；热水锅炉，与沼气净化设备或氢气净化设备连接，将净化后的沼气或氢气进行燃烧产热，得到热水；蒸汽锅炉，与沼气净化设备或氢气净化设备连接，将净化后的沼气或氢气进行燃烧产热，获得蒸汽。

可选地，蒸汽锅炉还与水热反应釜连接，用于将净化后沼气与脱盐水进行热交换产生过热蒸汽，产生的过热蒸汽用于加热水热反应釜。

可选地，热水锅炉还与油水分离设备连接，用于将净化后沼气与脱盐水进行热交换产生换热热水，产生的换热热水用于加热油水分离设备。

本系统得到的沼气、氢气经脱硫、净化后，可以一部分供给至热水锅炉，一部分供给至蒸汽锅炉，还有一部分供给至发电机组。产生的电能能抵消一部分系统运行时所需的电量。本系统无需外加热源，在本系统内实现能量的自循环，能源利用率大为提高。

本申请的另一个发明点是，提供一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法，该方法包括：(1)分选：对餐厨垃圾进行分选，得到塑料杂物I和餐厨浆料；对厨余垃圾进行分选，得到塑料杂物II和厨余浆料；(2)分离和挤压：对餐厨浆料进行油水分离，得到油脂和有机质；对厨余浆料进行挤压后，得到厨余垃圾滤液和厨余垃圾干基质；(3)水解酸化和脱水：对步骤(2)中餐厨浆料分离后得到的15～25％有机质进行水解酸化，得到氢气和水解酸化沼液；对水解酸化沼液进行脱水，得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥；(4)湿式厌氧反应和脱水：对步骤(2)中厨余浆料挤压后得到的厨余垃圾滤液以及餐厨浆料分离后得到的75～85％有机质进行湿式厌氧反应，得到沼气和湿式厌氧沼液；之后对湿式厌氧沼液进行脱水，得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥；(5)水热反应和协同干式厌氧反应：对步骤(2)中厨余浆料挤压后得到的厨余垃圾干基质、步骤(3)中得到的水解酸化污泥和步骤(4)中得到的湿式厌氧污泥混合后，先进行水热反应，得到水解混合物；其中厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥的混合比例为(2～5)：1：(2～5)；接着对水解混合物进行协同干式厌氧反应，得到沼气和干式厌氧产物；再对干式厌氧产物进行固液分离，得到干式厌氧滤出液和干式厌氧污泥；(6)水处理：对步骤(3)中得到的水解酸化滤出液、步骤(4)中得到的湿式厌氧滤出液和步骤(5)中的干式厌氧滤出液混合后，得到混合滤出液；之后进行两级AO水处理，达到排放标准，排出即可。

餐厨垃圾主要指餐馆、食堂、学校等餐饮行业产生的食物加工残余和食用残余，其成分复杂，主要是油、水、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头和纸巾、塑料、废餐具等。厨余垃圾主要指家庭生活饮食中的剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨头以及菜市场的废弃菜叶等。

本申请通过餐厨垃圾和厨余垃圾中不同组成的物理和生物化学特性，对餐厨垃圾和厨余垃圾进行不同的处理，并且进行相互配合，最终得到较多的有价值物质的回收和产生，且使得排出的废弃物大大减少，减少后续废弃物对于环境造成的影响；且处理过程中，通过其自身产生的能源和物质能够满足自身处理工艺的应用，实现自给自足的自循环模式，避免了对于外界能源的浪费和后续废弃物的进一步增加。

可选地，步骤(2)中，油水分离的温度为60～90℃，时间为20～40分钟。

可选地，步骤(3)中，水解酸化的条件为：pH为5.0～5.5；温度为35～37℃；水力停留时间为2～4天。

可选地，步骤(4)中，湿式厌氧反应的条件为：pH为7.0～8.0；温度为35～37℃；水力停留时间不低于25～35天；固含量为2％～4％。

可选地，步骤(5)中，水热反应的温度为160～170℃，压强为0.6～0.7MPa，时间为0.5～1h；协同干式厌氧反应的条件为：pH为7.0～8.0；温度为35～37℃；水力停留时间不低于25～35天；固含量为10％～20％。

可选地，对步骤(5)得到的干式厌氧污泥继续干燥，得到干化污泥；干化污泥的固含量不低于40％。

可选地，步骤(6)中，混合滤出液中的碳氮比为(5～6):1。

可选地，对于步骤(3)得到的氢气、步骤(4)得到的沼气和步骤(5)得到的沼气进行净化处理，分别得到净化后的氢气和沼气。

可选地，将净化后的氢气和沼气用于发电和/或产热。

可选地，产生的热量用于步骤(2)中的油水分离或步骤(5)中的水热反应。产生的电能可以用于该方法中需要使用电的任意步骤。

可选地，产生的热量用于步骤(2)中的油水分离，包括：将净化后的氢气或沼气与脱盐水进行热交换产生换热热水，产生的换热热水用于油水分离，对该反应进行加热，满足油水分离所需的温度。

可选地，产生的热量用于步骤(5)中的水热反应，包括：将净化后的氢气或沼气与脱盐水进行热交换产生过热蒸汽，产生的过热蒸汽用于水热反应，对该反应进行加热，满足水热反应所需的温度。

与现有技术相对比，本申请具有以下优点：

(1)本申请对餐厨垃圾进行处理，先将餐厨垃圾进行分选，去除塑料等影响后续反应的非有机物质；接着进行油水分离，分离出油脂，提取垃圾中有价值的物质；再将餐厨垃圾处理后得到的厨余垃圾滤液进行水解酸化产氢反应；水解酸化产氢过程不仅能产生高COD浓度的水解酸化沼液，为后续两级AO水处理过程提供足够的碳源，同时也能持续稳定地产生氢气，提高整个系统的能源产率；

(2)本申请充分利用了餐厨垃圾、厨余垃圾和厌氧污泥的物理和生物化学特性，厨余浆料的挤压处理可以有效控制进入干式厌氧反应釜的厨余垃圾干基质的固含量，并将易于降解的厨余垃圾滤液加入湿式厌氧反应釜进行反应，避免干式厌氧反应釜发生局部酸化。

(3)水热处理，不仅可以降解污泥中的大部分有机高分子，同时也可以对厨余干基质中的纤维素和半纤维素进行一定程度的分解，便于后续的干式厌氧发酵反应，提高沼气产率；并且水解酸化污泥和湿式厌氧污泥在经过水热处理后的固含量也与干式厌氧消化系统的最优固含量接近，因此之后进行干式厌氧发酵，不仅不需要进行稀释且没有发生重复脱水的过程；

(4)将厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥共同进行协同干式厌氧处理，利用污泥中氨氮浓度较高，厨余垃圾干基质碳氮比较高的特性，能一定程度上调节整个干式厌氧系统的碳氮比，且多物质的协同消化能提高系统的稳定性，增加整个系统的沼气产量。

(5)通过上述多级厌氧消化处理，提高了餐厨垃圾和厨余垃圾处理效率和沼气产量，水解酸化产氢过程不仅能产生高COD浓度的水解酸化沼液，减少了后续两级AO水处理工艺的碳源投加量，同时也能持续稳定地产生氢气，提高整个系统的能源产率，在本系统内实现热量的自平衡，而且实现了餐厨垃圾和厨余垃圾的无害化和资源化处理，环境效益和经济效益较高。

(6)通过该系统及方法可以减少甚至杜绝外加碳源的使用，高效利用沼渣中的有机质，提高厨余垃圾中纤维素和半纤维素的降解率，增加系统的甲烷和氢气产量，实现系统热量的自平衡，调节协同厌氧消化体系的碳氮比，使整个系统更加稳定、高效的运行。实现了餐厨垃圾和厨余垃圾的无害化和资源化处理，环境效益和经济效益高，具有十分广泛的推广价值。

附图说明

图1为本申请实施例1提供的餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统的结构框图；

图2为本申请实施例2提供的餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统的结构框图；

图3为本申请实施例3提供的餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统的结构框图；

图4为本申请实施例4提供的餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法的流程图。

图5为本申请实施例5提供的餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本申请进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述仅仅用以解释本申请，并不用于限制本申请的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文中所使用的试剂和仪器均商购可得，所涉及的表征手段均可参阅现有技术中的相关描述，本文中不再赘述。

为了进一步了解本申请，下面结合最佳实施例对本申请作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统，如图1所示，包括餐厨垃圾处理系统、厨余垃圾处理系统和后期处理系统；餐厨垃圾处理系统包括依次连接的餐厨垃圾分选设备、油水分离设备、水解酸化产氢反应釜和脱水设备I；厨余垃圾处理系统包括厨余垃圾分选设备、厨余垃圾挤压设备、湿式厌氧反应釜、脱水设备II、水热反应釜、协同干式厌氧反应釜和固液分离设备；厨余垃圾分选设备与厨余垃圾挤压设备连接；厨余垃圾挤压设备分别与湿式厌氧反应釜和水热反应釜连接；湿式厌氧反应釜和脱水设备II连接；水热反应釜与协同干式厌氧反应釜和固液分离设备依次连接；其中，油水分离设备的出口与湿式厌氧反应釜的入口连接；脱水设备I和脱水设备II与水热反应釜连接；后期处理系统包括两级AO水处理设备；两级AO水处理设备分别与脱水设备I、脱水设备II和固液分离设备连接。

餐厨垃圾是餐馆、酒店和学校等餐饮行业所产生的食品加工下脚料和食用残余，除了包含蔬菜、米面、鱼肉、油脂外，还包含废餐具、塑料、纸巾、木筷等固体垃圾。餐厨垃圾分选设备，具有餐厨垃圾入口、塑料杂物出口和餐厨浆料出口；可有效地分离出此类固体垃圾，得到餐厨浆料，分离出的塑料杂物外排。

油水分离设备，具有餐厨浆料入口、换热热水入口、油脂出口和有机质出口；餐厨浆料入口与餐厨垃圾分选设备的餐厨浆料出口相连，换热热水入口用于通入热水，提供油水分离所需的加热环境，从而提高分离效果。通过油水分离设备可实现油脂的高效分离，分离出的油脂用于提炼毛油。

水解酸化产氢反应釜，具有有机质入口、氢气出口和水解酸化沼液出口，有机质入口与油水分离设备相连，用于将部分所述有机质进行产氢反应。水解酸化产氢反应釜还可以具备恒温水浴加热夹层以提供中温环境。

脱水设备I，具有水解酸化沼液入口、水解酸化滤出液出口和水解酸化污泥出口，水解酸化沼液入口与水解酸化产氢反应釜相连。脱水后的污泥固含量优选在10wt％～20wt％范围。脱水设备可选用压滤机、离心机等装置，用于将所述水解酸化沼液脱水得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥。

厨余垃圾是家庭生活饮食中的剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨头以及菜市场的废弃菜叶等，其中也包含各种塑料、纸巾等固体垃圾。厨余垃圾分选设备，具有厨余垃圾入口、塑料杂物出口和厨余浆料出口；厨余垃圾分选设备可有效地分离出此类固体垃圾，得到厨余浆料，分离出的塑料杂物外排。

厨余垃圾挤压设备，具有厨余浆料入口、厨余垃圾滤液出口和厨余垃圾干基质出口，厨余浆料入口与厨余垃圾分选设备相连，用于挤压厨余料浆中的滤液，使得厨余垃圾干基质的固含量符合干式厌氧发酵条件。

湿式厌氧反应釜，具有有机质入口、厨余垃圾滤液入口、沼气出口和湿式厌氧沼液出口，有机质入口与油水分离设备相连，厨余垃圾滤液入口与厨余垃圾分选设备相连，用于将部分有机质和厨余垃圾滤液进行湿式厌氧反应。

湿式厌氧反应釜还可以具备恒温水浴加热夹层提供中温环境，且具备搅拌设备、底部排渣和顶部浮渣结构，保证湿式厌氧反应釜的正常运行。

脱水设备II，具有湿式厌氧沼液入口、湿式厌氧滤出液出口和湿式厌氧污泥出口，湿式厌氧沼液入口与湿式厌氧反应釜相连。脱水后的污泥固含量优选在10wt％～20wt％范围。脱水设备可选用压滤机、离心机等装置，用于将所述湿式厌氧沼液脱水得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥。

脱水设备I和脱水设备II可以为同一个脱水设备，即该脱水设备同时具有水解酸化沼液入口、湿式厌氧沼液入口、水解酸化滤出液出口、水解酸化污泥出口、湿式厌氧滤出液出口和湿式厌氧污泥出口，水解酸化沼液入口与水解酸化产氢反应釜相连，湿式厌氧沼液入口与湿式厌氧反应釜相连，用于将所述水解酸化沼液脱水得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥，以及将所述湿式厌氧沼液脱水得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥；可将水解酸化沼液和湿式厌氧沼液同时进入脱水设备进行脱水，所得到的滤出液和污泥也是两者脱水后的混合物，混合脱水不影响后续反应的进行。

水热反应釜，具有厨余垃圾干基质入口、水解酸化污泥入口、湿式厌氧污泥入口、过热蒸汽入口和水解后混合物出口，厨余垃圾干基质入口与厨余垃圾挤压设备的厨余垃圾干基质出口相连，水解酸化污泥入口和湿式厌氧污泥入口分别与脱水设备相连，过热蒸汽入口用于通入过热蒸汽加热水热反应釜。水热反应釜，用于厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥进行热水解。

协同干式厌氧反应釜，具有水热后混合物入口、沼气出口和干式厌氧产物出口，水热后混合物入口与水热反应釜连接，用于将水解后混合物进行干式厌氧反应。

协同干式厌氧反应釜还可以具备恒温水浴加热夹层提供中温环境，且具备搅拌设备、底部排渣结构。

固液分离设备，具有干式厌氧产物入口、干式厌氧滤出液出口和干式厌氧污泥出口，干式厌氧产物入口与协同干式厌氧反应釜连接；脱水后的污泥固含量优选在25wt％范围。

固液分离设备可选用压滤机、离心机等装置，用于干式厌氧产物的固液分离。

干燥设备，具有干式厌氧污泥进口和干化污泥出口，所述干式厌氧污泥进口与所述固液分离设备连接，用于将干式厌氧污泥干燥成干化污泥。干燥设备可选用带式干燥设备，例如带式干燥机等。

两级AO水处理设备，具有水解酸化滤出液入口、湿式厌氧滤出液入口、干式厌氧滤出液入口和达标水出口，水解酸化滤出液入口和湿式厌氧滤出液入口与脱水设备连接，干式厌氧滤出液入口和固液分离设备连接，用于处理水解酸化滤出液、湿式厌氧滤出液和干式厌氧滤出液，使其达标排放。

实施例2

本实施例提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统，如图2所示，包括餐厨垃圾处理系统、厨余垃圾处理系统和后期处理系统；餐厨垃圾处理系统包括依次连接的餐厨垃圾分选设备、油水分离设备、水解酸化产氢反应釜和脱水设备；厨余垃圾处理系统包括厨余垃圾分选设备、厨余垃圾挤压设备、湿式厌氧反应釜、脱水设备、水热反应釜、协同干式厌氧反应釜和固液分离设备；厨余垃圾分选设备与厨余垃圾挤压设备连接；厨余垃圾挤压设备分别与湿式厌氧反应釜和水热反应釜连接；湿式厌氧反应釜和脱水设备连接；水热反应釜与协同干式厌氧反应釜和固液分离设备依次连接；其中，油水分离设备的出口与湿式厌氧反应釜的入口连接；脱水设备与水热反应釜连接；后期处理系统包括两级AO水处理设备；两级AO水处理设备分别与脱水设备和固液分离设备连接。

其中，餐厨垃圾首先进入餐厨垃圾分选设备，得到塑料杂物和餐厨浆料。将分离出的塑料杂物外排即可，剩余的餐厨浆料进入至油水分离设备进行油水分离，得到油脂和有机质。油脂可用于进一步提纯，有机质分成两部分进行分别处理。

厨余垃圾进入厨余垃圾分选设备，得到塑料杂物和厨余浆料。将分离出的塑料杂物外排即可，剩余的厨余浆料进入至厨余垃圾挤压设备，使得厨余浆料中的固体受到压迫排出更多水分，从而得到厨余垃圾滤液和厨余垃圾干基质，可以通过多次挤压，使得厨余垃圾干基质的含水量进一步降低至75-80％，即厨余垃圾干基质的固含量为20％～25％，符合干式厌氧发酵条件。

进行油水分离，得到油脂和有机质。油脂可用于进一步提纯，有机质分成两部分进行分别处理。

一部分有机质(15～25％)进入水解酸化产氢反应釜，进行水解酸化，得到氢气和剩余的水解酸化沼液。得到的氢气可在净化后用于多种用途，例如可以应用于发电机转化为电能或进行燃烧产生热能用于加热等。剩余的水解酸化沼液进入脱水设备进行固体和液体的分离，得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥，水解酸化污泥的固含量在10wt％～20wt％之间。水解酸化滤出液进入两级AO水处理设备进行处理，得到符合标准的排出液，之后排出即可。

另一部分有机质(75％～85％)，与厨余垃圾挤压后的厨余垃圾滤液一同进入湿式厌氧反应釜，进行湿式厌氧反应，生产出沼气，沼气的应用同氢气一样，可在净化后用于多种用途，例如可以应用于发电机转化为电能或进行燃烧产生热能用于加热等。

湿式厌氧反应之后还剩余有湿式厌氧沼液；之后将湿式厌氧沼液进入脱水设备进行脱水，得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥。

如果水解酸化沼液和湿式厌氧沼液同时进入脱水设备进行脱水，所得到的滤出液和污泥也是两者脱水后的混合物，即湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合滤出液以及湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合污泥。

将湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合滤出液、水解酸化滤出液或湿式厌氧滤出液进入两级AO水处理设备进行处理，得到符合标准的排出液，之后排出即可。

湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合污泥、水解酸化污泥或湿式厌氧污泥和厨余垃圾干基质共同进入水热反应釜进行热水解，该热水解不仅可以降解污泥中的大部分有机高分子，同时也可以对厨余干基质中的纤维素和半纤维素进行一定程度的分解；还可以通过调节各原料之间的比例，从而控制后续进行干式厌氧设备中的碳氮比；具体地，根据各物料的初始碳氮比(厨余垃圾的碳氮比一般在(20-30)：1，污泥的碳氮比一般在(15-20)：1)，调节投加比例厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥的混合比例为(2～5)：1：(2～5)，使得干式厌氧设备的进料混合物的碳氮比为20～30：1；同时该热水解还可以进行调整进料混合物的综合固含量(通过调节各物料的投加比例)，使其达到10～20％，更符合后续干式厌氧的的反应条件，从而综合提高后续干式厌氧的反应程度和沼气产量。

水热反应釜出来的混合物直接进入协同干式厌氧反应釜，进行协同干式厌氧反应，可进一步将混合物中的有机物进行降解，并且产生沼气，并且大大降低生产废物的产生；产生的沼气，其应用同之前的沼气和氢气一样，可在净化后用于多种用途，例如可以应用于发电机转化为电能或进行燃烧产生热能用于加热等。

该协同干式厌氧反应仍产生一定的非气体产物，即干式厌氧产物，从协同干式厌氧反应釜出来的干式厌氧产物进入固液分离设备，分离得到干式厌氧滤出液和干式厌氧污泥。其中，干式厌氧滤出液进入两级AO水处理设备进行处理，得到符合标准的排出液，之后排出即可；干式厌氧污泥进行干燥。得到干化污泥，可用于土壤肥料等。

实施例3

本实施例提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理系统，与实施例2较为相同，只是在实施例2的系统上进行的改进，相同部分不在赘述，不同部分如图3所示。

将油水分离设备得到的油脂进入到毛油提纯设备，进行进一步提纯，得到毛油，提纯后的毛油可以直接出售。

将水解酸化产氢反应釜中产生的氢气置于氢气净化设备中，用于去除氢气中甲烷、二氧化碳和硫化氢等，以便得到净化后氢气；净化后的氢气可以转换为电能或热能。

将湿式厌氧反应釜中得到的沼气和协同干式厌氧反应釜中得到的沼气也进行沼气净化，分别或连接与同一个沼气净化设备，用于去除沼气中的硫化氢和水分，以便得到净化后沼气；净化后的沼气可以转换为电能或热能。

净化后的氢气或沼气还可以用于发电产生电能，例如可分别在氢气净化设备和沼气净化设备之后连接发电机组，该发电机组具有净化后的氢气或沼气入口和电能输出出口。

具体的，根据1m

油水分离设备进行油水分离时需要一定的温度，通过连接热水锅炉，热水锅炉产生的热水提供油水分离所需的加热环境，从而提高分离效果；该热水锅炉的热水可以是由上述净化后的氢气或沼气进行燃烧得到。

热水锅炉，具有净化后沼气入口、冷脱盐水入口、燃烧烟气出口和换热热水出口，冷脱盐水入口用于通入冷脱盐水，燃烧烟气出口用于排出燃烧废气。将净化后的氢气或沼气燃烧与冷脱盐水进行换热，以便得到燃烧烟气和换热热水，供给油水分离设备进行加热。由于氢气或沼气已经进行净化，不存在其他有害气体，因此燃烧烟气可以直接排放。

水热反应釜进行水热反应时也需要较高的温度，通过连接蒸汽锅炉，蒸汽锅炉产生的蒸汽提供水热反应所需的高温环境，从而提高水解效果；该蒸汽锅炉的蒸汽可以是由上述净化后的氢气或沼气进行燃烧得到。

蒸汽锅炉，具备净化后沼气入口、脱盐水入口、燃烧烟气出口和过热蒸汽出口，脱盐水入口用于通入冷脱盐水，燃烧烟气出口用于排出燃烧废气。蒸汽锅炉用于将净化后的氢气或沼气燃烧并与冷脱盐水水进行换热，以便得到燃烧烟气和过热蒸汽，供给水热反应釜进行水浴加热。由于氢气或沼气已经进行净化，因此燃烧烟气可以直接排放。

实施例4

本实施例提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法，该方法包括：(1)分选：对餐厨垃圾进行分选，得到塑料杂物I和餐厨浆料；对厨余垃圾进行分选，得到塑料杂物II和厨余浆料；(2)分离和挤压：对餐厨浆料进行油水分离，得到油脂和有机质；对厨余浆料进行挤压后，得到厨余垃圾滤液和厨余垃圾干基质；(3)水解酸化和脱水：对步骤(2)中餐厨浆料分离后得到的部分有机质进行水解酸化，得到氢气和水解酸化沼液；对水解酸化沼液进行脱水，得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥；(4)湿式厌氧反应和脱水：对步骤(2)中厨余浆料挤压后得到的厨余垃圾滤液以及餐厨浆料分离后得到的另一部分有机质进行湿式厌氧反应，得到沼气和湿式厌氧沼液；之后对湿式厌氧沼液进行脱水，得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥；(5)水热反应和协同干式厌氧反应：对步骤(2)中厨余浆料挤压后得到的厨余垃圾干基质、步骤(3)中得到的水解酸化污泥和步骤(4)中得到的湿式厌氧污泥混合后，先进行水热反应，得到水解混合物；其中厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥的混合比例为(2～5)：1：(2～5)；接着对水解混合物进行协同干式厌氧反应，得到沼气和干式厌氧产物；再对干式厌氧产物进行固液分离，得到干式厌氧滤出液和干式厌氧污泥；(6)水处理：对步骤(3)中得到的水解酸化滤出液、步骤(4)中得到的湿式厌氧滤出液和步骤(5)中的干式厌氧滤出液混合后，得到混合滤出液；之后进行两级AO水处理，达到排放标准，排出即可。

如图4所示，将餐厨垃圾进行分选，以便得到餐厨浆料和塑料杂物。将分离出的塑料杂物外排即可，剩余的餐厨浆料进行油水分离，得到油脂和有机质。油脂可用于进一步提纯，有机质分成两部分进行分别处理。

厨余垃圾进行分选，得到塑料杂物和厨余浆料。将分离出的塑料杂物外排即可，剩余的厨余浆料继续挤压，使得厨余浆料中的固体受到压迫排出更多水分，从而得到厨余垃圾滤液和厨余垃圾干基质，可以通过多次挤压，使得厨余垃圾干基质的含水量进一步降低，符合干式厌氧发酵条件。

一部分有机质(15～25％)进行水解酸化，得到氢气和剩余的水解酸化沼液。得到的氢气可在净化后用于多种用途，例如可以应用于发电机转化为电能或进行燃烧产生热能用于加热等。剩余的水解酸化沼液进行脱水，得到水解酸化滤出液和水解酸化污泥，水解酸化污泥的固含量在10wt％～20wt％之间。水解酸化滤出液进行两级AO水处理，得到符合标准的排出液，之后排出即可。

另一部分有机质(75～85％)，与厨余垃圾挤压后得到的厨余垃圾滤液一同进行湿式厌氧反应，生产出沼气，沼气的应用同氢气一样，可在净化后用于多种用途，例如可以应用于发电机转化为电能或进行燃烧产生热能用于加热等。

湿式厌氧反应之后还剩余有湿式厌氧沼液；之后将湿式厌氧沼液进行脱水，得到湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥。水解酸化沼液和湿式厌氧沼液同时进行脱水，所得到的滤出液和污泥也是两者脱水后的混合物，即湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合滤出液以及湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合污泥。

将湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合滤出液、水解酸化滤出液或湿式厌氧滤出液继续宁两级AO水处理，得到符合标准的排出液，之后排出即可。

湿式厌氧和水解酸化共同存在的混合污泥、水解酸化污泥或湿式厌氧污泥和厨余垃圾干基质共同进行水热反应，该水热反应不仅可以降解污泥中的大部分有机高分子，同时也可以对厨余干基质中的纤维素和半纤维素进行一定程度的分解；还可以通过调节各原料之间的比例，从而控制后续进行干式厌氧设备中的碳氮比；同时该热水解还可以进行调整各原料的固含量，使其更符合后续干式厌氧的的反应条件，从而综合提高后续干式厌氧的反应程度和沼气产量。

水热反应之后的混合物直接进行协同干式厌氧反应，可进一步将混合物中的有机物进行降解，并且产生沼气，并且大大降低生产废物的产生；产生的沼气，其应用同之前的沼气和氢气一样，可在净化后用于多种用途，例如可以应用于发电机转化为电能或进行燃烧产生热能用于加热等。

该协同干式厌氧反应仍产生一定的非气体产物，即干式厌氧产物，将该干式厌氧产物进行固液分离，分离得到干式厌氧滤出液和干式厌氧污泥。其中，干式厌氧滤出液进行两级AO水处理，得到符合标准的排出液，之后排出即可；干式厌氧污泥进行干燥。得到干化污泥，可用于土壤肥料等。

实施例5

本实施例提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法，与实施例4较为相同，只是在实施例4的系统上进行的改进，相同部分不在赘述，不同部分如图5所示。

将油水分离设备得到的油脂进行进一步提纯，得到毛油，提纯后的毛油可以加工成生物柴油或直接出售。

将水解酸化产生的氢气进行净化，去除氢气中甲烷、二氧化碳和硫化氢等，得到净化后氢气；净化后的氢气可以转换为电能或热能。

将湿式厌氧反应得到的沼气和协同干式厌氧反应得到的沼气也进行沼气净化，去除沼气中的硫化氢和水分，得到净化后沼气；净化后的沼气可以转换为电能或热能。

净化后的氢气或沼气还可以用于发电产生电能，例如可分别连接发电机组，该发电机组能将净化后的氢气或沼气转化为电能。

具体的，根据1m

油水分离需要一定的温度，通过由上述净化后的氢气或沼气进行燃烧得到的热水提供油水分离所需的加热环境，从而提高分离效果。具体的，将净化后的氢气或沼气燃烧与冷脱盐水进行换热，以便得到燃烧烟气和换热热水，供给油水分离进行加热，换热热水的温度控制在60～90摄氏度。由于氢气或沼气已经进行净化，不存在其他有害气体，因此燃烧烟气可以直接排放。

水热反应时也需要较高的温度，通过由上述净化后的氢气或沼气进行燃烧得到的蒸汽提供水热反应所需的高温环境，从而提高水解效果。具体的，将净化后的氢气或沼气燃烧并与冷脱盐水水进行换热，以便得到燃烧烟气和过热蒸汽，供给水热反应进行水浴加热，过热蒸汽的温度控制在160～170摄氏度。由于氢气或沼气已经进行净化，因此燃烧烟气可以直接排放。

实施例6

本实施例提供了一种餐厨垃圾和厨余垃圾综合处理方法，该方法通过使用实施例1、实施例2或实施例3中的任意一种设备进行处理。

该处理方法包括：

餐厨垃圾分选：使用餐厨垃圾分选设备对餐厨垃圾进行分选，以便得到餐厨浆料和塑料杂物。餐厨垃圾是餐馆、酒店和学校等餐饮行业所产生的食品加工下脚料和食用残余，除了包含蔬菜、米面、鱼肉、油脂外，还包含废餐具、塑料、纸巾、木筷等固体垃圾。餐厨垃圾分选的分选可有效地分离出此类固体垃圾。

油水分离：使用油水分离设备对餐厨浆料进行油水分离，以便得到油脂和有机质。该油水分离过程主要通过热水锅换热得到的换热热水对餐厨浆料进行加热搅拌，并通过油水分离设备对油脂进行分离。加热搅拌的温度为60～90℃，加热搅拌的时间为20～40分钟。

厨余垃圾分选：使用厨余垃圾分选设备对厨余垃圾进行分选，以便得到厨余浆料和塑料杂物。厨余垃圾是家庭生活饮食中的剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨头以及菜市场的废弃菜叶等，其中也包含各种塑料、纸巾等固体垃圾。厨余垃圾的分选可有效地分离出此类固体垃圾。

厨余垃圾挤压：使用厨余垃圾挤压设备对厨余垃圾进行挤压，挤压出厨余料浆中的滤液，使得厨余垃圾干基质的固含量符合干式厌氧发酵条件。

水解酸化：使用水解酸化产氢反应釜对部分有机质进行水解酸化，以便得到氢气和水解酸化沼液。水解酸化产氢反应过程的温度控制在35～37℃，水力停留时间为2～4天，pH值稳定在5.0～5.5。

湿式厌氧：使用湿式厌氧反应釜对部分有机质和厨余垃圾滤液一同进行湿式厌氧反应。为了提高产甲烷反应效率，湿式厌氧反应的温度控制在35～37℃，pH为7.0～8.0，水力停留时间不低于25天，优选为25～35天，部分有机质和厨余垃圾滤液的混合物的固含量控制在2％～4％。

沼液脱水：使用脱水设备对水解酸化沼液和湿式厌氧沼液进行脱水，以得到水解酸化滤出液、水解酸化污泥、湿式厌氧滤出液和湿式厌氧污泥。脱水设备可以是压滤机，离心机等装置，脱水后的污泥固含量为10wt％～20wt％左右。

水热反应：使用水热反应釜对厨余垃圾干基质、水解酸化污泥和湿式厌氧污泥混合物进行水热反应，以便得到水热后混合物。水热反应釜的工作温度为160～170℃，压力为0.6～0.7MPa，时间为0.5～1小时。水热反应釜的热源可以来自于蒸汽锅炉产生的过热蒸汽。

协同干式厌氧反应：使用协同干式厌氧反应釜对水热后混合物进行干式厌氧反应。为了提高产甲烷反应效率，协同干式厌氧反应的温度控制在35～37℃，pH为7.0～8.0，水力停留时间不低于25天，优选为25～35天，进入协同干式厌氧反应釜的水热后混合物的固含量控制在10％～20％。

固液分离：使用固液分离设备对干式厌氧产物进行脱水，以降低干式厌氧污泥的含水量。固液分离设备可以是压滤机，离心机等装置，脱水后的污泥含固率为25wt％左右。

污泥干燥：使用干燥设备对干式厌氧污泥进行干化处理。干化后的污泥的固含量不低于40％，可以焚烧、炭化或制砖等。

水处理：使用两级AO水处理设备对水解酸化滤出液、湿式厌氧滤出液和干式厌氧滤出液进行净化处理，使其达到排放标准。

试验例1

餐厨垃圾来源于南京某园区及周围饭店，5吨/天；厨余垃圾来源于南京某园区周围菜场和居民分类湿垃圾，0.8吨/天。

餐厨垃圾分选：使用餐厨垃圾分选设备对每天的餐厨垃圾进行分选，得到餐厨浆料和塑料杂物；其中，餐厨浆料的质量为4.5吨/天。

油水分离：使用油水分离设备对餐厨浆料进行油水分离，油水分离的温度为60～65℃，加热搅拌时间为30分钟，得到油脂和有机质；油脂和有机质的质量分别为0.14吨/天和4.36吨/天。

厨余垃圾分选：使用厨余垃圾分选设备对每天的厨余垃圾进行分选，以便得到厨余浆料和塑料杂物；其中，厨余浆料的质量为0.72吨/天。

厨余垃圾挤压：使用厨余垃圾挤压设备对厨余垃圾进行挤压，挤压出厨余料浆中的滤液，得到滤液0.27吨/天，厨余垃圾干基质0.45吨/天，固含量为20～21％。

水解酸化：使用水解酸化产氢反应釜对部分有机质(0.86吨/天，19.7％)进行水解酸化，以便得到氢气和水解酸化沼液。水解酸化产氢反应过程的温度控制在35～37℃，水力停留时间为3天，pH值稳定在5.0～5.5。

湿式厌氧：使用湿式厌氧反应釜对部分有机质(3.5吨/天，80.3％)和厨余垃圾滤出液(0.27吨/天)一同进行湿式厌氧反应。为了提高产甲烷反应效率，湿式厌氧反应的温度控制在35～37℃，pH为7.0～8.0，水力停留时间为28天，固含量在2～3％左右。

沼液脱水：使用脱水设备(离心脱水机)分别对水解酸化沼液和湿式厌氧沼液进行脱水，以得到水解酸化滤出液(0.71吨/天)、水解酸化污泥(0.15吨/天)、湿式厌氧滤出液(3.15吨/天)和湿式厌氧污泥(0.62吨/天)；脱水后的污泥固含量为18～20wt％。

水热反应：使用水热反应釜对厨余垃圾干基质(0.45吨/天，碳氮比28～30：1)、水解酸化污泥(0.15吨/天，碳氮比18～20：1)和湿式厌氧污泥(0.62吨/天，碳氮比18～20：1)混合物(碳氮比为20～24：1)进行水热反应，以便得到水热后混合物，固含量控制在17～18％。水热反应釜的工作温度为160～170℃，压力为0.6～0.7MPa，时间为1小时。

协同干式厌氧反应：使用协同干式厌氧反应釜对水热后混合物进行干式厌氧反应。协同干式厌氧反应的温度控制在35～37℃，pH为7.0～8.0，水力停留时间为30天。

固液分离：使用固液分离设备(板框压滤机)对干式厌氧产物进行脱水，脱水后的污泥含固率为25wt％左右，得到干式厌氧滤出液0.342吨/天。

污泥干燥：使用干燥设备对干式厌氧污泥进行干化处理。干化后的污泥的固含量为40％左右，质量为0.549吨/天左右。之后可以焚烧、炭化或制砖等。

水处理：使用两级AO水处理设备对水解酸化滤出液(0.71吨/天)、湿式厌氧滤出液(3.15吨/天)和干式厌氧滤出液(0.4吨/天)进行净化处理，使其达到排放标准。

试验例2

餐厨垃圾来源于南京某大学食堂，500kg/天；厨余垃圾来源于南京某大学食堂后厨，80kg/天。

餐厨垃圾分选：使用餐厨垃圾分选设备对每天的餐厨垃圾进行分选，得到餐厨浆料和塑料杂物；其中，餐厨浆料的质量为450kg/天。

油水分离：使用油水分离设备对餐厨浆料进行油水分离，油水分离的温度为65～70℃，加热搅拌时间为40分钟，得到油脂和有机质；油脂和有机质的质量分别为14kg/天和436kg/天。

厨余垃圾分选：使用厨余垃圾分选设备对每天的厨余垃圾进行分选，以便得到厨余浆料和塑料杂物；其中，厨余浆料的质量为75kg/天。

厨余垃圾挤压：使用厨余垃圾挤压设备对厨余垃圾进行挤压，挤压出厨余料浆中的滤液，得到滤液25kg/天，厨余垃圾干基质50kg/天，固含量为20～22％左右。

水解酸化：使用水解酸化产氢反应釜对部分有机质(85kg/天，19.5％)进行水解酸化，以便得到氢气和水解酸化沼液。水解酸化产氢反应过程的温度控制在35～37℃，水力停留时间为3天，pH值稳定在5.0～5.5。

湿式厌氧：使用湿式厌氧反应釜对部分有机质(351kg/天，80.5％)和厨余垃圾滤出液(25kg/天)一同进行湿式厌氧反应。为了提高产甲烷反应效率，湿式厌氧反应的温度控制在35～37℃，pH为7.0～8.0，水力停留时间为30天，固含量在3％左右。

沼液脱水：使用脱水设备(离心脱水机)分别对水解酸化沼液和湿式厌氧沼液进行脱水，以得到水解酸化滤出液(70kg/天)、水解酸化污泥(15kg/天)、湿式厌氧滤出液(316kg/天)和湿式厌氧污泥(60kg/天)；脱水后的污泥固含量为18～20wt％。

水热反应：使用水热反应釜对厨余垃圾干基质(50kg/天，碳氮比28～30：1)、水解酸化污泥(15kg/天，碳氮比18～20：1)和湿式厌氧污泥(60kg/天，碳氮比18～20：1)混合物(碳氮比为22～24：1)进行水热反应，以便得到水热后混合物，固含量控制在18％左右。水热反应釜的工作温度为160～170℃，压力为0.6～0.7MPa，时间为1小时。

协同干式厌氧反应：使用协同干式厌氧反应釜对水热后混合物进行干式厌氧反应。湿式厌氧反应的温度控制在35～37℃，pH为7.0～8.0，水力停留时间为35天。

固液分离：使用固液分离设备(板框压滤机)对干式厌氧产物进行脱水，脱水后的污泥固含量为25wt％左右，得到干式厌氧滤出液35kg/天。

污泥干燥：使用干燥设备对干式厌氧污泥进行干化处理。干化后的污泥的固含量为40％左右，质量为56.25kg/天。之后可以焚烧、炭化或制砖等。

水处理：使用两级AO水处理设备对水解酸化滤出液(70kg/天)、湿式厌氧滤出液(316kg/天)和干式厌氧滤出液(40kg/天)进行净化处理，使其达到排放标准。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。