有機垃圾和糞便分類收集處理方法

2023-05-09 17:51:36 1

專利名稱：有機垃圾和糞便分類收集處理方法
技術領域：
本發明屬於家庭垃圾或類似物的收集處理技術。
背景技術：
我國城市糞便的傳統處理方法是通過吸糞車從化糞池、倒糞站抽吸收集，運向城市郊區的農村，通過農田、菜地的用肥來消納，其缺點是寄生蟲蔓延猖獗；運輸裝卸過程中對環境造成汙染。隨著城市下水道的普及率和汙水處理率快速提高，將糞便隨同其它汙水一併排入下水道，經過汙水處理廠一起處理成為一種主要處理方法，其缺點是將城市糞便完全作為廢物處理，汙水處理廠投資較大和運轉費用較高；糞便中富含植物生長需要的營養元素，沒有回收利用，是一種巨大的浪費。而廚餘垃圾目前主要是同其他生活垃圾一起處理，用於堆肥、填埋或焚燒，其缺點是廚餘垃圾單位質量的熱值為2100-10000kJ/kg，用焚燒處理時不能夠維持850℃以上的爐膛溫度和垃圾的有效自燃，即使和其它垃圾一起進行焚燒和發電，也只會降低垃圾的熱值、總焚燒發熱量和發電量，甚至會干擾焚燒過程的正常連續進行；廚餘垃圾有機質比例高(佔乾物質的95％以上)，氮、磷、鉀等營養元素豐富且易腐爛，含氮量佔乾物質的比例高達3％以上，將其作為廢物處理，也是極大的資源浪費。
目前，厭氧消化技術的研究主要應用在汙水處理和工業消化的領域裡，在汙水處理中常用的升流式厭氧汙泥床反應器(Upflow AnaerobicSludge Blanket，簡稱UASB)，是由荷蘭Wageningen農業大學的教授Lettinga等人於1972-1978年間開發研製的一項汙水厭氧生物處理技術；厭氧折流板反應器(Anaerobic Baffled Reactor，簡稱ABR)是美國Stanford大學的McCarty教授及其合作者於80年代初在厭氧生物轉盤反應器的基礎上改進開發出來的一種新型高效厭氧反應器。該反應器集上流式厭氧汙泥床(UASB)和分階段多相厭氧反應器(SMPA)技術於一體，通過在反應器中加裝豎向擋板，將反應器分成幾個串聯的反應室，使反應器在整體上為推流式(PF)，局部區域內為完全混合式(CSTR)。通過廢水的上下折流及降解過程中的產氣作用，使得基質與汙泥的接觸機會及接觸時間增多，提高了反應器的處理效率。同時由於折流板的阻擋和汙泥自身的沉降性，汙泥沿著反應器水平方向的移動速度很慢，加之各上下向格室的寬度不等，故大量的厭氧活性汙泥被留在反應器內而不易流失。並且由於豎向擋板的隔離作用，使原來生存於同一反應器中的兩大菌群分隔在不同反應室中，這大大提高了厭氧反應器的負荷和處理效率，並使其穩定性和對不良因素(如有毒物質)的適應性大為增強。上述技術適合於密度、粘度均較小的汙水。近幾年工業應用的厭氧消化技術廣泛應用於具有流動性的粘度大的糞便垃圾混合物處理中，但均只能滿足沼氣發酵的某一方面要求。針對當前所面臨的糞便汙染和廚餘垃圾含水率高、營養成分含量高、極易腐敗變質等特點，現在尚無一套適合我國城鎮居民區的相對投資少，易於操作，便於維護且適用範圍廣的處理技術。

發明內容
本發明提供一種有機垃圾和糞便分類收集處理方法，旨在克服現有糞便收集運輸中臭氣四溢、汙染環境且資源化程度低，造成水、肥資源大量浪費的不足等缺陷，以減少垃圾運輸量、實現糞便和廚餘垃圾的完全回收利用。
為實現上述目的，本發明的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，順序包括以下步驟(1)通過真空收集系統用戶終端將糞便和破碎的易腐性有機垃圾分別吸入真空管網，並送入真空罐；(2)糞便及易腐性有機垃圾經真空罐混合後排入固液分離池，同液分離池底的固體部分排入厭氧消化反應器，厭氧消化反應器產生的沼氣可用於有機複合菌肥的烘乾能源；(3)從厭氧消化反應器內排出的沼渣消化汙泥經濃縮脫水後，將外源脫臭菌株加入到脫水沼渣中，按一定的劑量，堆放去除臭味；(4)然後將已有的解磷、解鉀芽孢桿菌菌株，在沼渣中進一步馴化培養得到適宜沼渣的解磷、解鉀能力強的菌株，加入已脫水脫臭的沼渣中，混勻後在培養箱中培養，烘乾即得成品有機複合菌肥；(5)上述步驟(2)固液分離後的上清液、厭氧消化反應器產生的上清液及步驟(3)沼渣經濃縮後產生的汙水均排入汙水處理系統的調節池內混合後，排入厭氧-好氧汙水處理單元進行處理；出水達標排入市政汙水管網或直接排入水體。
所述的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，其特徵在於所述外源脫臭菌株為芽孢桿菌、鏈黴菌、小多孢菌、木黴菌和纖維單孢菌的組合；摻入量為脫水沼渣的0.5～1％。
所述的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，其進一步特徵在於堆放去除臭味時間為3～4天；在培養箱中培養溫度為30-40℃、最佳培養溫度為28-37℃；時間為4-7天。
所述的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，所述汙水處理系統的調節池內混合後的汙水由流量計控制流量排入厭氧-好氧汙水處理單元，厭氧-好氧汙水處理單元操作可以採取ABR反應器系統處理。
真空便器是真空收集系統的一個用戶終端，可完成家庭糞便的真空收集。垃圾破碎-真空抽吸器用來完成廚餘易腐性有機垃圾的破碎及真空抽吸。系統密封性好，臭氣得以控制，不散發，不招惹蚊蠅；管道內部為負壓，故系統沒有跑冒滴漏現象。
經真空收集的糞便及廚餘垃圾經真空罐混合排入固液分離池，固液分離池底部的固體部分排入厭氧消化反應器內。為保證較快地達到較高的產氣率，並考慮儘量減少動力消耗，確定最佳攪拌頻率為6小時/天，試驗了糞便垃圾混合比對碳氮比的調節，pH變化及控制，水解酸化時間及適宜停留時間等工藝設計參數①使進料達到碳氮比＝25∶1左右的進料比例約為糞便佔40％，廚餘垃圾佔60％。水分控制在93％左右。一般家庭產生的糞便及廚餘垃圾的質量比為1∶1，其中糞便碳氮比＝(6～10)∶1，廚餘垃圾碳氮比＝(25～34)∶1；②pH控制在6.2～7.3之間；③最佳攪拌頻率為6小時/天；④水解(7天)和酸化(7天)階段停留時間14天，產甲烷階段停留時間14天。
進入汙水調節池的汙水有三個部分固液分離後的上清液；厭氧消化產生的上清液和沼渣濃縮後產生的汙水。經調節池內混合進入ABR反應器進行處理。實驗研究中，該反應器由豎向隔板將其分成四個主體反應室，並在反應器前部及後部各設一進水室及出水室，以便進出水的溢流。每格側壁上部設有汙水取樣口，用於取樣監測汙水水質；側壁下部設有汙泥取樣口，用於取樣監測汙泥；另一側壁水面以上位置設有集氣管，採用排水置換法來計量氣體體積。部分試驗運行數據下表所示表1混合上清液的水質指標/mg.L-1指標 CODcr NH4+-N TPABR進水 1270～1790 250～28025～30ABR出水 115～448197～24421～27去除率/％75～91 13～21 9～14由此可見，ABR反應器在穩定運行時對CODcr的去除率可達到91％，去除效果較好。
本項發明突破了傳統的垃圾處理的「垃圾容器—收集車—轉運站—垃圾處理處置場」和傳統糞便處理的「衝水廁所—下水道—汙水處理廠—汙泥處理設備」系統的模式，厭氧一好氧汙水處理單元採取ABR反應器系統處理，具有汙泥產率低、剩餘汙泥量少、泥齡高、不需後續沉澱池進行泥水分離等特徵，可以間歇的方式運行、耐水力和有機衝擊負荷能力強、對進水中的有毒有害物質具有良好的承受力。在垃圾處理和糞便處理極不完善的國情下，使城市家庭垃圾集中收運處理量和汙水集中處理量大幅度減少，建設、運行費用顯著節約。糞便與有機垃圾的無害化處理和有機肥的再利用，為綠色食品的生產和發展，提供了有機肥料的供需資源。尤其是集節水、環境保護及資源利用於一體，在相當一段時期內難以建設常規汙水處理廠的地區，可以杜絕糞便進入水體，從而大大節省費用。


圖1是本發明的系統流程圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明，本發明脫臭階段所加外源脫臭菌株為以下五種菌株的組合

有兩種配比
1)1∶1∶1∶1∶1——適於有機垃圾佔60％，糞便佔40％的混合垃圾；2)3∶1∶1∶1∶1——適於有機垃圾佔40％，糞便佔60％的混合垃圾。
實施例1從厭氧消化反應器內排出的沼渣進入造粒制肥部分將外源脫臭菌株(芽孢桿菌、鏈黴菌、小多孢菌、木黴菌和纖維單孢菌)按照1∶1∶1∶1∶1的配比加入到脫水沼渣中，摻入量為脫水沼渣重量的0.5％，經過4天的堆放，經測定，臭度為Msl級，即勉強能感受到臭味，除臭效果較好。試驗研究表明，經脫臭後，將自行分離並保存的解磷、解鉀芽孢桿菌(Bacillus.sp)菌株，通過在沼渣中的進一步馴化培養得到適宜脫水沼渣的解磷、解鉀能力強的菌株。分別挑取經馴化得到的解磷、解鉀菌稀釋，利用稀釋平板記數法測得菌液中菌的濃度，然後按含菌量109個/mL(固體)的劑量加入已脫水脫臭的沼渣中，混勻後在30℃培養箱中培養7天，烘乾即得成品有機複合菌肥。
實施例2從厭氧消化反應器內排出的沼渣進入造粒制肥部分將外源脫臭菌株(芽孢桿菌、鏈黴菌、小多孢菌、木黴菌和纖維單孢菌)按照3∶1∶1∶1∶1的配比加入到脫水沼渣中，摻入量為脫水沼渣重量的1％，經過3天的堆放，經測定，臭度為MsO級，即無臭味，從而達到去除臭味的目的。試驗研究表明，經脫臭後，將自行分離並保存的解磷、解鉀芽孢桿菌(Bacillus.sp)菌株，通過在沼渣中的進一步馴化培養得到適宜脫水沼渣的解磷、解鉀能力強的菌株。分別挑取經馴化得到的解磷、解鉀菌稀釋，利用稀釋平板記數法測得菌液中菌的濃度，然後按含菌量109個/mL(固體)的劑量加入已脫水脫臭的沼渣中，混勻後在35℃培養箱中培養5天，烘乾即得成品有機複合菌肥。
以上述兩實施例所得菌肥進行室內栽培西芹試驗，證明該菌肥肥效顯著，部分試驗結果如下表所示。
表2西芹播種60d後測定結果土樣 株高莖粗 開展度/cm淨重/g 葉子處理 /cm /cm色澤菌肥 25.62.828.4 440墨綠化肥二銨 22.32.224.3 405淺綠腐熟糞便 20.51.616.4 342發黃、斑點空白對照 18.61.212.3 264部分枯死
權利要求
1.一種有機垃圾和糞便分類收集處理方法，順序包括以下步驟(1)通過真空收集系統用戶終端將糞便和破碎的易腐性有機垃圾分別吸入真空管網，並送入真空罐；(2)糞便及易腐性有機垃圾經真空罐混合後排入固液分離池，固液分離池底的固體部分排入厭氧消化反應器，厭氧消化反應器產生的沼氣可用於有機複合菌肥的烘乾能源；(3)從厭氧消化反應器內排出的沼渣經濃縮脫水後，將外源脫臭菌株加入到脫水沼渣中，堆放去除臭味；(4)然後將已有的解磷、解鉀芽孢桿菌菌株，在沼渣中進一步馴化培養得到適宜沼渣的解磷、解鉀能力強的菌株，加入已脫水脫臭的沼渣中，混勻後在培養箱中培養，烘乾即得成品有機複合菌肥；(5)上述步驟(2)固液分離後的上清液、厭氧消化反應器產生的上清液及步驟(3)沼渣經濃縮後產生的汙水均排入汙水處理系統的調節池內混合後，排入厭氧—好氧汙水處理單元進行處理；出水達標排入市政汙水管網或直接排入水體。
2.如權利要求1所述的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，其特徵在於所述外源脫臭菌株為芽孢桿菌、鏈黴菌、小多孢菌、木黴菌和纖維單孢菌的組合；摻入量為沼渣的0.5～1％。
3.如權利要求1或2所述的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，其進一步特徵在於堆放去除臭味時間為3～4天；在培養箱中培養溫度為30-40℃、時間為4-7天。
4.如權利要求3所述的有機垃圾和糞便分類收集處理方法，其特徵在於所述汙水處理系統的調節池內混合後的汙水由流量計控制流量排入厭氧—好氧汙水處理單元，厭氧—好氧汙水處理單元操作採取ABR反應器系統處理。
全文摘要
有機垃圾和糞便分類收集處理方法，屬於家庭垃圾或類似物的收集處理技術，旨在減少垃圾運輸量、實現糞便和廚餘垃圾完全回收利用。本發明步驟為(1)將糞便和垃圾分別吸入真空管網；(2)經真空罐混合後排入固液分離池，固體部分排入厭氧消化反應器；(3)厭氧消化反應器排出的沼渣經濃縮脫水，加入脫臭菌株，堆放去除臭味；(4)將馴化培養的解磷、解鉀能力強的菌株，加入消化汙泥，培養、烘乾即得成品有機複合菌肥；(5)各步驟產生的上清液及汙水均排入厭氧一好氧汙水處理單元處理；出水排入汙水管網或水體。本發明汙泥產率低、剩餘汙泥量少、泥齡高、不需後續進行泥水分離，集節水、環境保護及資源利用於一體，大大節省費用。
文檔編號C05F17/00GK1644538SQ20041006131
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者陳朱蕾, 周敬宣, 劉婷, 黃亮, 李豔萍, 江娟, 周磊, 孫蔚旻, 熊尚凌, 張文靜, 黎小保, 周傳斌 申請人:華中科技大學