有機垃圾滲濾床厭氧處理池的製作方法

2023-06-06 11:58:06 1

專利名稱：有機垃圾滲濾床厭氧處理池的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種垃圾處理工程技術領域，涉及一種對有機垃圾的處理池，尤其是涉及一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池。
背景技術：
隨著我國城市化進程的加快，城鎮數目不斷增加，城市規模日益擴大，人口急劇增長，直接導致城市固體廢棄物(城市生活垃圾)大幅度提高。填埋作為一種城市固體廢棄物處理方式已被國內外廣泛採用，我國目前90%左右的城市固體廢棄物是用填埋法處理。 在城市垃圾(MSW)填埋過程中，由於壓實和微生物的分解作用，垃圾中所含的汙染物將隨水份溶出，並與降雨、徑流等一起形成垃圾滲濾液。作為垃圾處理過程中的副產品，滲濾液已嚴重影響到我國垃圾處理事業的健康發展。目前我國城市生活垃圾的新鮮滲濾液年產量約四00萬噸。可控點源排放的滲濾液為1515萬噸，如果加上填埋場/堆場歷年垃圾產生的滲濾液，則其年產量估計為新鮮滲濾液的數倍，而1噸滲濾液約相當於100噸城市汙水所含汙染物的濃度。垃圾滲濾液問題已成為產業化進程的「瓶頸」，嚴重威脅了垃圾處理設施周圍環境的安全及居民的健康生活。目前，我國經濟的迅速發展城市人口迅速增長，人民生活水準不斷提高，城市餐飲業日益繁榮，使有機垃圾的產生量空前增長。2006年全國城市餐飲業零售額為10345億元， 2010年達到12352億元，平均每年以17. 9%的速度增長。不包括小型城鎮在內，全國大中城市每年產生有機垃圾2000多萬噸。與其他城市生活垃圾相比，有機垃圾含水量高、有機物含量高，油脂含量及鹽分含量高，有毒有害物質(如重金屬等)含量少，但腐爛變質速度快，易滋長細菌，特別是高溫季節易腐爛變質，導致病原微生物、黴菌毒素等有害物質迅速大量繁殖。因此，如果得不到妥善處理，將對環境和人體健康造成不利影響。國內外現有有機垃圾處理技術主要包括物理破碎、高溫好氧堆肥、厭氧發酵、蚯蚓處理、乾燥熱處理。這些技術在國外均有應用，並取得了一定的效果。歐美發達國家由於有機垃圾產生量較小，其處理方式以物理破碎衝入下水道為主，但是這種處理方式對中國有機垃圾產生量大的國情並不適應，反而會增加汙水處理廠的處理負荷。當前，國內有機垃圾處理技術主要是採用好/厭氧生物發酵或熱處理的方式，其產品主要有肥料和蛋白飼料原料兩種。但由於有機垃圾中含有豐富的營養物質，更多的發展趨勢是將其處理加工為蛋白飼料原料，這樣不僅使資源得到利用，而且更能有效緩解「人畜爭糧」的局面。但是，大部分工藝只是在將有機垃圾分揀、預處理、脫水、乾燥後直接加工成蛋白飼料原料，而忽視了有機垃圾作為飼料存在的風險性，其中的病原微生物及動物源性成分若不能得到妥善處理，則可能存在安全隱患的問題。20世紀末，狂牛症、癢病等畜禽傳染疾病在世界範圍內的流行，使人們充分意識到同源相食問題的嚴重性。因此，現提供一種利用有機垃圾生產蛋白飼料原料的池，以保障有機類飼料產品質量，降低同源相食風險。[0008]目前有機垃圾通過厭氧發酵獲得沼氣的現有技術主要有兩種其一是從垃圾填埋場獲得沼氣。這種池的優點是獲取成本低，待填埋場填埋垃圾足夠多，通常是在即將封場之際，直接插管入被填埋垃圾深處抽取即可。此池的缺點是厭氧產沼效率差，並汙染大氣。這是因為填埋場處於完全開放的環境，垃圾中的可腐有機物絕大部分是在好氧狀態(或者是半好氧狀態)腐熟，只有等數年甚至十年以上使先前被填埋垃圾上方有足夠厚的垃圾覆蓋層(一般在10米左右)時，才能真正使先前被填埋垃圾處於厭氧狀態，但此時垃圾中的可腐有機物已經很少了。不過我們有時仍會感覺填埋場沼氣量很大，那僅僅是因為被填埋的垃圾量實在是太大了的緣故。故此方案雖然廉價，但厭氧產沼效率很差，不能獲得高效益。其二是將垃圾儲存在密封容器中經厭氧發酵獲得沼氣。這種池的優點是獲得沼氣效率高，因為垃圾中的可腐有機物是基本完全處在厭氧環境中腐熟穩定的。不足之處是耗費成本過高，主要耗費在垃圾分選(將有機垃圾分選出來)、有機垃圾粉碎、強制攪拌、加溫和循環通氣等。所有這些成本花費都是為了加速有機垃圾儘快腐熟，縮短厭氧發酵周期， 一般可以控制在30天以內。其結果是儘管沼氣效益很好，但仍不足以抵消成本開支，若無政府足夠補貼將難以維持運轉。故此方案雖然厭氧產沼效率高，但成本太高，也不能獲得高效益。現有儲存散裝物料筒倉一般採用鋼結構或者鋼筋混凝土結構，一旦建造完成，其倉體高度都是固定不變的。倉體材料除應滿足強度要求外，還必須有足夠厚度以形成整個筒倉體具有抵抗變形的剛度，這樣才能確保筒倉內無論是滿倉還是空倉，整個筒倉體都是穩定的，這種筒倉我們稱之為「剛性筒倉」，現有筒倉基本屬於剛性筒倉。因剛性筒倉的倉體厚度是隨筒倉容量增加而增厚，所以如若建造大容量剛性筒倉，造價會非常昂貴。有機廢棄物有其自身的特點，進行衛生填埋時，存在佔地面積大、二次汙染、安全隱患等問題；焚燒減量化程度最大，初期投資和運行費用較高、處理過程可能產生二噁英、 飛灰等危險廢棄物，受民眾認知程度所限和監管制約，焚燒處理仍然推廣困難；堆肥處理有機固體廢棄物，則存在重金屬難以分離、氮素損失嚴重、能量消耗大，臭味氣體濃度高且難收集等缺點。厭氧發酵是在厭氧條件下，將有機質進行分解轉化為CH4和(X)2的過程。具有如下優點(1)佔地面積小、處理周期短；( 發酵過程可產生清潔能源甲烷和高品質腐殖質肥； (3)發酵過程容易控制，不產生二次汙染；(4)可完全封閉處理，對周邊環境不會造成汙染。目前對厭氧發酵研究較多，有單項厭氧發酵和兩相厭氧發酵；中溫發酵和高溫發酵；溼式發酵、乾式發酵和半乾式發酵。以往的厭氧發酵往往針對單一物料，碳氮比、含水率、酸鹼度等在比較小的範圍內，需要調節的參數多，特別是單一發酵物料會對甲烷菌產生反饋抑制作用，如糞便發酵存在氨氮濃度高、對產甲烷菌和產氫菌有抑制作用、發酵負荷低及固含率低等特點；有機垃圾具有油分含量大、異物多、固含率高、發酵底物容易酸化的特點；城市生活垃圾具有有機質含量低、成分隨時空波動大，對厭氧發酵系統衝擊力大的特點。另外針對各種廢棄物分別建設處理設施，投資大且難以發揮規模化效應。特別是單一物料的抑制因素明顯，物料調節難度很大。[0017]有機廢棄物進行預處理後聯合厭氧發酵，能解決發酵物料均質性差、發酵效率低、 發酵產物抑制作用，同時可擴大產沼氣規模，提升沼液沼渣品質，集中處理各種有機固體廢棄物，提高資源化、無害化和減量化的水平。有機垃圾不同於其他廢棄物(生活垃圾、工業垃圾、商業垃圾、農業廢棄物等)，其特點為1、含水率高，約72% (去除游離水)_92% (含游離水)；2、成分複雜，有機物含量高，約90% (乾重)；3、油脂含量高；4、含對厭氧發酵有抑制作用的鹽；5、因沒有分類，含有約10%的雜質(主要為筷子、塑料、紙、少量金屬、餐盒、包裝物等)，對後期處理設備(發酵、脫水、管道等)產生不利影響。目前處理有機垃圾的主要池，是將有機垃圾經油脂分離、初步分選、機械破碎、水力碎漿、調配漿料、厭氧發酵等工序進行處理，使得有機垃圾完全降解，最終經厭氧消化分解出沼氣，沼氣經脫硫處理後作為能源利用；沼渣經過控氧堆肥生產出優質有機肥；分離出的油脂可作為再生工業原料油回收利用。在處理過程產生的廢水可循環利用，最終多餘的廢水經過生化處理後達標排放；處理過程中垃圾產生的臭氣經過生物過濾處理達標後直接排放。這種處理池工藝過程複雜，能耗較高；需要的設備多，投資高。目前，有機垃圾的去向主要有方向一是不加處理作為原料飼餵「泔水豬」，通過食物鏈危害人類於無形之中；二是被一些不法商販從有機垃圾中撈出「地溝油」加工成「食用油」重新流入市場，嚴重傷害消費者健康，危及食品安全；三是作為垃圾直接排放，不僅堵塞城市下水管道，散發腐臭氣味，而且嚴重汙染水源，對環境衛生造成極大壓力。易腐性有機垃圾主要指生活和生產過程中產生易腐敗和易生物降解的廢棄物，包括廚餘垃圾、泔腳、蔬菜、水果和肉類加工廢棄物等。由於城市化進程的加快以及生活水平的提高，易腐性有機垃圾不僅在絕對產量上顯著增加，而且在城市生後垃圾中的所佔的比例也大幅提高，目前該部分垃圾佔城市生活垃圾總量的50%以上。易腐性有機垃圾最大的特點是水分含量和有機質含量較高，水分含量一般在70 %以上，有機質含量以幹基計一般在90%以上。上述特點使得目前的主要城市生活垃圾處理技術均存在一些問題，例如，較高的有機質含量導致在填埋過程中產生大量汙染地下水和土壤圈的滲濾液以及無序排放的溫室氣體甲烷；而較高的水分含量導致焚燒處理時需要添加大量額外的輔助燃料。實際上， 如今的衛生填埋對選址要求較高，且佔地面地較大，在許多大城市，已經很難找到適合衛生填埋的場地；對於焚燒處理，由於存在二次汙染等問題，目前政府和民眾對焚燒處理也持謹慎的態度。因此，迫切需要開發一種新的無二次汙染且佔地面積小的處理方式。對易腐性有機垃圾的有效處理能夠為城市生活垃圾處理做出很大貢獻。高水分含量和高有機質含量的特點使得易腐性有機垃圾更適於進行厭氧消化處理，而且在處理垃圾的同時能獲得清潔可再生能源(沼氣)。有機質厭氧消化產甲烷過程包括4個步驟胞外水解、產酸、產乙酸和產甲烷。胞外水解步驟指在多聚糖酶、澱粉酶、纖維素酶、蛋白質酶和脂肪酶的作用下，將多糖、澱粉、 膳食纖維、蛋白質和脂類水解為單糖、胺基酸、甘油和長鏈脂肪酸；產酸步驟指水解產生的小分子化合物在產酸菌的作用下分解為更簡單的乙酸、丙酸、丁酸、丙酮酸、乳酸、戊酸、乙醇及少量的二氧化碳和氫氣；產乙酸步驟指產酸步驟的有機酸產物(除乙酸外)進一步轉化為乙酸、二氧化碳和氫氣的過程；產甲烷步驟指乙酸生成甲烷和二氧化碳以及二氧化碳和氫氣生成甲烷的過程。高效穩定的厭氧消化產甲烷工藝需要保證水解產酸過程和產乙酸
5產甲烷過程之間的平衡，水解產酸過程產生的小分子有機酸能夠及時被產甲烷過程利用， 避免有機酸積累從而抑制發酵系統內的微生物，尤其是對產甲烷菌的抑制，因為產甲烷菌對有機酸的耐受濃度較低，有機酸濃度累積到13000mg/L時就會完全抑制產甲烷活性。易腐性有機垃圾主要成分為多糖、澱粉、膳食纖維、蛋白質，它們屬於容易水解酸化的物質，在厭氧消化過程中水解產酸速率較快，與之相比，產甲烷過程是整個厭氧消化過程的限速步驟，導致易腐性有機垃圾進行厭氧消化處理時容易產生有機酸抑制。為了避免有機酸抑制，傳統的單相厭氧消化只能在較低的發酵原料濃度(低4%)下完成，而對於像餐廚垃圾這類的易腐性有機垃圾，其總固體含量一般為15% 25%。此時，不僅需要消耗大量的水用於調低原料濃度，而且較低的原料濃度大大降低了易腐性有機垃圾厭氧消化處理效率及產沼氣能力。因此，開發無抑制高效厭氧消化產沼氣工藝成為易腐性有機垃圾減量化和能源化處理的關鍵。因此，安全高效地對有機垃圾進行資源化、無害化處理，既可從源頭上杜絕泔水的危害，又可緩解我國資源短缺的問題。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，克服上述現有技術的缺點，針對國內有機垃圾成分複雜的情況，研發出本實用新型由水解產酸反應器、固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器相互協同工作的有機垃圾滲濾床厭氧處理池。本實用新型的目的是通過設計一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，該有機垃圾滲濾床厭氧處理池實現有機垃圾依次通過水解產酸反應器、固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器進行處理，不僅安全高效地對有機垃圾進行資源化，而且實現了無害化處理，既可從源頭上杜絕泔水的危害，又可緩解我國資源短缺的問題。為實現上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的本實用新型的一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，包括水解產酸反應器，其特徵在於該有機垃圾滲濾床厭氧處理池還依次包括固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器。作為優選的技術方案上述多介質滲濾床依次包括串聯的第一多介質滲濾槽、第一沉澱配水槽、第二多介質滲濾槽、第二沉澱配水槽和第三多介質滲濾槽。本處理池和現有技術相比有以下優勢1.原生垃圾不必分選和粉碎，可大幅度降低運轉成本。2.垃圾儲存期間除滲濾液收集系統不必進行其它人力和機械幹預，運轉成本很低。3.垃圾中有許多大小不一各種固體物料，徹底腐熟需要較長時間，建造足夠多個大型筒倉構築物可以使腐熟周期充分延長，而較長的腐熟周期可消耗汙水越多，實現以汙治汙效果。4.經濟效益高。
圖1是本實用新型的有機垃圾滲濾床厭氧處理池的示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。實施例1 一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，包括水解產酸反應器，其特徵在於該有機垃圾滲濾床厭氧處理池還依次包括固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器。實施例2 一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，包括水解產酸反應器，其特徵在於該有機垃圾滲濾床厭氧處理池還依次包括固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器；上述多介質滲濾床依次包括串聯的第一多介質滲濾槽、第一沉澱配水槽、第二多介質滲濾槽、第二沉澱配水槽和第三多介質滲濾槽。
權利要求1.一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，包括水解產酸反應器，其特徵在於該有機垃圾滲濾床厭氧處理池還依次包括固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器。
2.根據權利要求1所述的有機垃圾滲濾床厭氧處理池，其特徵在於上述多介質滲濾床依次包括串聯的第一多介質滲濾槽、第一沉澱配水槽、第二多介質滲濾槽、第二沉澱配水槽和第三多介質滲濾槽。
專利摘要本實用新型涉及一種有機垃圾滲濾床厭氧處理池，該有機垃圾滲濾床厭氧處理池實現有機垃圾依次通過水解產酸反應器、固體滲濾床、液相厭氧反應器、氣液固三相分離器、多介質滲濾床、沉澱配水槽和膜過濾器進行處理，不僅安全高效地對有機垃圾進行資源化，而且實現了無害化處理，既可從源頭上杜絕泔水的危害，又可緩解我國資源短缺的問題。
文檔編號C02F9/14GK202030617SQ20112013929
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者丁玲, 喬如林, 施軍營, 邵田羽 申請人:鄭州藍德環保科技有限公司