申請日2013.09.24
公開(公告)日2014.01.15
IPC分類號C02F11/00; B09B3/00; C02F11/04
摘要
本發明提供了一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法，該裝置包括均質漿化處理裝置、污水污泥預處理裝置以及餐廚垃圾預處理裝置;該方法包括如下步驟:一、使用餐廚垃圾預處理裝置對餐廚垃圾進行預處理并調節含水率;二、將經污水污泥預處理裝置預處理的脫水泥餅和經步驟一處理后的餐廚垃圾按比例混合，進入均質漿化處理反應器進行均質漿化處理后成為產酸相進料;三、將產酸相進料加入產酸相反應器，進行水解和酸化后成為產酸相出泥;四、將產酸相出泥加入產甲烷相反應器中，進行厭氧發酵產生甲烷。本發明的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法，有效解決了兩者各自單獨處理所存在的問題，具有更高的甲烷產量和有機物降解效率。
權利要求書
1.一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，包括均質漿化處理反應器、污水污泥預處理裝置以及餐廚垃圾預處理裝置，所述均質漿化處理反應器分別與所述污水污泥預處理裝置和所述餐廚垃圾預處理裝置連通。
2.如權利要求1所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，還包括產酸相反應器和產甲烷相反應器，所述均質漿化處理反應器、所述產酸相反應器以及所述產甲烷相反應器依次連通。
3.如權利要求2所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，所述產酸相反應器包括產酸攪拌器和產酸溫度控制裝置。
4.如權利要求2所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，所述產甲烷相反應器包括產甲烷攪拌器和產甲烷溫度控制裝置。
5.如權利要求1所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，所述餐廚垃圾預處理裝置包括粉碎機，所述粉碎機與所述均質漿化處理反應器連通。
6.如權利要求1所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，其特征在于，所述均質漿化處理反應器為滾筒混合裝置。
7.一種利用權利要求1至6中任一項所述的污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，包括如下步驟:
步驟一：使用餐廚垃圾預處理裝置對餐廚垃圾進行分選，去除其中大粒徑的無機物和難降解有機物，用所述粉碎機粉碎所述餐廚垃圾，并調節所述餐廚垃圾的含水率;
步驟二：使用污水污泥預處理裝置對污水污泥進行預處理成為脫水泥餅，將所述脫水泥餅和經所述步驟一處理后的餐廚垃圾按比例混合，進入所述均質漿化處理反應器進行均質漿化處理后成為產酸相進料;
步驟三：將所述產酸相進料加入所述產酸相反應器，進行水解和酸化后成為產酸相出泥;以及
步驟四：將所述產酸相出泥加入所述產甲烷相反應器中，進行厭氧發酵后產生甲烷。
8.如權利要求7所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，在所述步驟一中，經分選粉碎后的餐廚垃圾的粒徑為1 mm ~3mm。
9.如權利要求7所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，經過所述步驟一處理后，餐廚垃圾的含水率為88%~92%。
10.如權利要求7所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述脫水泥餅的含水率為75%~80%。
11.如權利要求7所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述脫水泥餅和所述餐廚垃圾按照可揮發性固體質量比1：1~3：1的比例混合。
12.如權利要求7或11所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述產酸相進料的含水率為95%~96%，所述產酸相進料的粒徑為1mm~3mm。
13.如權利要求7所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述步驟三包括：
利用所述產酸攪拌器對進入所述產酸相反應器的產酸相進料進行產酸機械攪拌;
利用所述產酸溫度控制裝置對所述產酸相進料進行恒溫處理;以及
所述產酸相進料在所述產酸相反應器進行預定時間的水解與酸化反應，并成為產酸相出泥。
14.如權利要求7或13所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述產酸相反應器的溫度范圍為33℃~37℃。
15.如權利要求13所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述產酸機械攪拌速率為80轉/分鐘~100轉/分鐘。
16.如權利要求13所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述預定時間為1天~5天。
17.如權利要求16所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述預定時間為5天。
18.如權利要求7所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，
所述步驟四包括：
利用產甲烷攪拌器對進入所述產甲烷相反應器的產酸相出泥進行產甲烷機械攪拌;
利用產甲烷溫度控制裝置對所述產酸相出泥進行恒溫處理;以及
所述產酸相出泥在所述產甲烷相反應器進行預定時間的厭氧發酵，產生甲烷。
19.如權利要求7或18所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述產甲烷相反應器的溫度范圍為33℃~37℃。
20.如權利要求18所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述產甲烷機械攪拌速率為80轉/分鐘~100轉/分鐘。
21.如權利要求18所述的處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，其特征在于，所述預定時間為15天~25天。
說明書
一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法
技術領域
本發明屬于環境保護與可再生能源領域，涉及一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法。
背景技術
污水污泥是污水處理過程中產生的固體副產物。污水污泥的產生量，隨著我國污水處理設施的快速增長而不斷增加。截至2011年底，全國城市污水處理廠污泥總產生量已經突破3000萬噸(以含水率80%的脫水污泥計)。目前，污泥穩定化的處理方法主要包括厭氧消化、好氧消化、好氧堆肥、石灰穩定技術、污泥濕式氧化等技術。其中，污泥厭氧消化方法不僅可以實現污泥的穩定化，而且還能產生生物燃氣甲烷，從而能夠實現污泥的資源化。然而，污水污泥有機質含量較低，單獨厭氧消化普遍存在炭氮比(C/N)偏低、產氣率低的問題。
餐廚垃圾是指家庭、賓館、飯店及機關企事業等飲食單位產生的餐廚垃圾中的一種或幾種。近年來，隨著我國社會經濟的迅速發展和生活水平的不斷提高，餐廚垃圾的產生量也在日益增加。據統計，2013年我國餐廚垃圾年產量將超過1.5億噸。受技術、經濟等因素的制約，我國餐廚垃圾大多未得到妥善處理，資源化利用程度低，引起的環境污染問題十分突出。實際上，餐廚垃圾中有機質含量高，具有很好的厭氧消化產甲烷潛能。然而，餐廚垃圾單獨厭氧消化過程中容易發生酸抑制和氨氮抑制現象，從而造成消化過程進行緩慢，甚至導致厭氧消化處理系統啟動和運行失敗。此外，餐廚垃圾具有高鹽分的特點，而產甲烷微生物對鈉離子(Na+)非常敏感，當鈉離子(Na+)的濃度大于5000mg/L時，會對甲烷轉化過程產生不利影響。
發明內容
本發明的目的在于提供一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置及其方法，用于解決現有的污水污泥和餐廚垃圾單獨處理時所產生的問題，以污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，提高污水污泥有機質含量并同時降低餐廚垃圾的酸性和鹽分，從而實現提高甲烷產量和有機物降解效率的目的。
為了解決上述技術問題，本發明所提供的技術方案如下：
一種污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，包括均質漿化處理反應器、污水污泥預處理裝置以及餐廚垃圾預處理裝置，所述均質漿化處理反應器與所述污水污泥預處理裝置連通，所述均質漿化處理反應器與所述餐廚垃圾預處理裝置連通。
優選地，還包括產酸相反應器和產甲烷相反應器，所述均質漿化處理反應器與所述產酸相反應器連通，所述產酸相反應器與所述產甲烷相反應器連通。
優選地，所述餐廚垃圾預處理裝置包括粉碎機，所述粉碎機與所述均質漿化處理反應器連通。
優選地，所述均質漿化處理反應器為滾筒混合裝置。
優選地，所述產酸相反應器包括產酸攪拌器和產酸溫度控制裝置。
優選地，所述產甲烷相反應器包括產甲烷攪拌器和產甲烷溫度控制裝置。
一種利用污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置處理污水污泥和餐廚垃圾的方法，包括如下步驟:
步驟一：使用餐廚垃圾預處理裝置對餐廚垃圾進行分選，去除其中大粒徑的無機物和難降解有機物，用所述粉碎機粉碎所述餐廚垃圾，并調節所述餐廚垃圾的含水率;
步驟二：使用污水污泥預處理裝置對污水污泥進行預處理成為脫水泥餅，將所述脫水泥餅和經所述步驟一處理后的餐廚垃圾按比例混合，進入所述均質漿化處理反應器進行均質漿化處理后成為產酸相進料;
步驟三：將所述產酸相進料加入所述產酸相反應器，進行水解和酸化后成為產酸相出泥;以及
步驟四：將所述產酸相出泥加入所述產甲烷相反應器中，進行厭氧發酵后產生甲烷。
優選地，在所述步驟一中，經分選粉碎后的餐廚垃圾的粒徑為1mm~3mm。
優選地，經過所述步驟一處理后，餐廚垃圾的含水率為88%~92%。
優選地，所述脫水泥餅的含水率為75%~80%。
優選地，在所述步驟二中，所述脫水泥餅和所述餐廚垃圾按照可揮發性固體質量比1：1~3：1的比例混合。
優選地，在所述步驟二中，所述產酸相進料的含水率為95%~96%，所述產酸相進料的粒徑為1mm~3mm。
優選地，所述步驟三包括：
利用所述產酸攪拌器對進入所述產酸相反應器的產酸相進料進行產酸機械攪拌;
利用所述產酸溫度控制裝置對所述產酸相進料進行恒溫處理;以及
所述產酸相進料在所述產酸相反應器進行預定時間的水解與酸化反應，并成為產酸相出泥。
優選地，所述產酸相反應器的溫度范圍為33℃~37℃。
優選地，所述產酸機械攪拌速率為80轉/分鐘~100轉/分鐘。
優選地，所述預定時間為1天~5天。
優選地，所述預定時間為5天。
優選地，所述步驟四包括：
利用產甲烷攪拌器對進入所述產甲烷相反應器的產酸相出泥進行產甲烷機械攪拌;
利用產甲烷溫度控制裝置對所述產酸相出泥進行恒溫處理;以及
所述產酸相出泥在所述產甲烷相反應器進行預定時間的厭氧發酵，產生甲烷。
優選地，所述產甲烷相反應器的溫度范圍為33℃~37℃。
優選地，所述產甲烷機械攪拌速率為80轉/分鐘~100轉/分鐘。
優選地，所述預定時間為15天~25天。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：
1、污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置，對污水污泥和餐廚垃圾厭氧共消化的進料進行均質漿化處理，并且能夠使得脫水泥餅和餐廚垃圾充分混勻并達到設定的含水率，為污水污泥和餐廚垃圾厭氧共消化提供穩定均質的進料，從而為污水污泥和餐廚垃圾厭氧共消化系統的穩定運行提供保障。該裝置能實現污水污泥和餐廚垃圾的兩相共消化處理。
2、本發明采用污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，巧妙的利用了污水污泥和餐廚垃圾之間的協同效應，為微生物創造更理想的生存更好的代謝環境。因為污水污泥有機質含量較低，單獨厭氧消化普遍存在炭氮比(C/N)偏低、產氣率低的問題;而餐廚垃圾有機質豐富、炭氮比(C/N)較高，污水污泥和餐廚垃圾混合厭氧消化能夠促進物料的營養平衡，提高消化池的容積利用效率，獲得更高的單位體積進料產沼氣量。此外，污水污泥和餐廚垃圾共消化方法還可以稀釋揮發酸、氨氮、鈉離子(Na+)等抑制因子，底物之間的協同效應能夠為微生物群落創造更理想的生存和代謝環境。
3、本發明采用污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，將產酸相與產甲烷相分離開，分別為產酸菌和產甲烷菌創造最佳生存環境。產酸菌世代周期短，適宜在酸性條件下生存代謝;而產甲烷菌世代周期較長，適宜在pH值6.8~7.4范圍內生存代謝。把產酸相和產甲烷相分離，可以分別為產酸菌和產甲烷菌創造最佳的生存環境，提高系統運行穩定性、有機物去除效果和產氣效率。
4、本發明采用污水污泥和餐廚垃圾共消化的方法，污水污泥和餐廚垃圾堿度互補，提高污水污泥和餐廚垃圾反應系統的緩沖能力和穩定性。污水污泥有機物含量較低、堿度高。餐廚垃圾中有機物含量高，單獨厭氧消化過程中容易發生酸抑制現象，造成消化過程進行緩慢，甚至導致系統啟動和運行失敗。污水污泥和餐廚垃圾共消化方法能夠提高系統緩沖能力，保持pH值穩定，提高系統運行穩定性，無需另外加堿調節pH值，降低了運行成本。
本發明利用污水污泥和餐廚垃圾的處理裝置所實現的污水污泥和餐廚垃圾共消化的處理方法，具有更高的甲烷產量和有機物降解效率，不僅能滿足我國目前日益緊迫的污水污泥和餐廚垃圾處理處置需求，有效解決了兩者各自單獨處理處置所存在的問題，而且能夠同時實現污水污泥和餐廚垃圾資源化和穩定化效果，具有較高的環境效益和經濟效益，在污水污泥和餐廚垃圾處理方面具有很大的市場潛力。
