一种区域内有机垃圾和生活污水全资源化综合处理系统及方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理和污水处理技术领域，具体而言，涉及一种区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理系统及方法。
背景技术
随着经济社会的发展，城镇生活污水和有机垃圾问题日益凸显。目前我国城镇生活污水大多汇入城市生活污水管网进行收集、并经污水处理厂处理达标后排入河流、湖泊，或者再生利用。有机垃圾是指餐厨垃圾、粪渣、绿化垃圾等，其中餐厨垃圾占比最高、数量稳定，餐厨垃圾通过集中收集后，目前主要采用填埋、堆肥、厌氧发酵消化、焚烧等技术进行处理。
对城镇生活污水和有机垃圾，我国现阶段通常采用的处理模式是分别集中收集、未端分开处理，这样的处理模式在处理同一地区生活污水及有机垃圾时，需要分开设计、分开建设、分开运营，由于各自都要考虑卫生防护距离和保证正常运行的基本条件，存在占地面积大、投资总额高、资源化利用率低和运行成本高等问题。
为此，提出一种区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理系统及方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理系统，包括：污水净化装置，所述污水净化装置的输入口通过管道至少连通一个格栅预处理池，所述污水净化装置的输出口连通有中水池；有机垃圾处理装置，所述有机垃圾处理装置的输入口通过管道连通有原料调节池；其中，所述有机垃圾处理装置的下部设置有溢流管，所述溢流管与所述污水净化装置相连通，以使将所述有机垃圾处理装置分离出来的清水返回所述污水净化装置中与生活污水一道处理。
进一步地，所述污水净化装置包括常温厌氧反应器和深度好氧反应器；所述常温厌氧反应器的输入口通过管道与所述格栅预处理池连通，输出口通过管道与调节池连通；所述深度好氧反应器的输入口通过提升泵与所述调节池连通，输出口通过管道与中水池连通，以使可达标排放的污水储蓄在中水池中。
进一步地，所述常温厌氧反应器与深度好氧反应器内均设置有多套微生物床。
进一步地，所述常温厌氧反应器通过导气管与集气设备连接，以使收集沼气。
进一步地，所述有机垃圾处理装置包括中恒温厌氧反应器和固液分离机；所述恒温厌氧反应器的输入口通过管道与原料调节池连通，输出口连通有沼液沼渣收集池，所述固液分离机的输入口与所述沼液沼渣收集池连通，且所述固液分离机通过溢流管与所述污水净化装置相连通，以使将所述有机垃圾处理装置分离出来的清水返回所述污水净化装置中与生活污水一道处理。
进一步地，所述中恒温厌氧反应器通过导气管与集气设备连接，以使收集沼气。
进一步地，包括以下步骤：
(1)污水净化处理：
S1、经格栅池预处理后的生活污水自流进入常温厌氧反应器，在此生活污水中的污渣及大部分的有机质在厌氧条件下，被厌氧菌群分解成水、无机盐、小分子有机物；
S2、经厌氧反应器处理后的生活污水自流进入调节池，在此生活污水根据液位高低，自动由提升泵泵入深度好氧反应器继续进行处理；
S3、由提升泵泵入深度好氧反应器的生活污水在好氧反应器内进一步进行处理；
S4、经深度好氧反应器处理后的可达标排放污水自流进入中水池，中水池的中水可作为城市杂用水经进一步消毒脱氯后回用。
(2)有机垃圾处理：
S5、收集的有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、绿化垃圾等)运送至本资源化综合处理系统，倒入原料预处理设备，筛除不宜于发酵杂物，并经有机垃圾粉碎机粉碎后，籍重力进入原料调节池，再对其浓度、酸碱度、温度等进行调节，为原料的发酵做好必要的准备；
S6、原料调节池调节好的发酵原料(浓度10％～15％，温度≥34℃)，用离心杂质泵送往中恒温反应器进行发酵，其中，中恒温反应器的温度控制范围为34～40℃，发酵控制时间为15～18天；
S7、中恒温反应器发酵完成的沼渣沼液自动溢流(进料时将发酵好的原料压出)至沼渣沼液收集池进行收集；
其中，固液分离机将沼渣沼液进行分离，分离出清水返回生活污水处理工序的深度好氧反应器与生活污水一道进行处理。
进一步地，在步骤S3中，深度好氧反应器产生的少量污泥，通过污泥泵输送至常温厌氧反应器或中恒温厌氧反应器消耗处理。
应用本发明的技术方案，有益效果是：该种区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理系统及方法，采用了区域内的生活污水处理和有机垃圾处理相结合的方式，不需分开设计、分开建设、分开运营，具有占地面积小、投资额低、资源化利用率高、运行成本低、不增加城镇居民负担等特点，也避免了生活污水单独收集长距离输送过程中产生大气的污染、温室效应不断增加问题和处理过程中产生的污泥处置和二次污染问题，以及有机垃圾单独收集处理产生的二次污染和产品使用不便问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的整体结构图；
图2示出了本发明的有机垃圾和生活污水资源化综合处理流程框图；
图3示出了本发明的生活污水资源化处理流程框图；
图4示出了本发明的有机垃圾资源化处理流程框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、常温厌氧反应器；20、深度好氧反应器；30、中恒温厌氧反应器； 40、固液分离机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示，本发明提供了一种区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理系统，包括：污水净化装置，污水净化装置的输入口通过管道至少连通一个格栅预处理池，污水净化装置的输出口连通有中水池；有机垃圾处理装置，有机垃圾处理装置的输入口通过管道连通有原料调节池；其中，有机垃圾处理装置的下部设置有溢流管，溢流管与污水净化装置相连通，以使将有机垃圾处理装置分离出来的清水返回污水净化装置中与生活污水一道处理。
应用本实施例的技术方案，污水净化装置对生活污水进行净化，有机垃圾处理装置对生活垃圾进行发酵处理，实现对城镇生活污水和有机垃圾进行处理，通过污水净化装置与有机垃圾处理装置相结合的方式，不需分开设计、分开建设、分开运营，从而达到了提高资源化利用率和降低运行成本高的效果。
针对污水净化装置的具体结构，如图3所示，污水净化装置包括常温厌氧反应器10和深度好氧反应器20；常温厌氧反应器10的输入口通过管道与格栅预处理池连通，输出口通过管道与调节池连通；深度好氧反应器20的输入口通过提升泵与调节池连通，输出口通过管道与中水池连通，以使可达标排放的污水储蓄在中水池中。
该种结构设计，经格栅池预处理后的生活污水自流进入常温厌氧反应器 10，在此生活污水中的污渣及大部分的有机质在厌氧条件下，被厌氧菌群分解成水、无机盐、小分子有机物，使得CODCr、BOD5去除率大于70％，SS去除率大于80％，经过常温厌氧反应器10处理后的生活污水自流进入调节池，在此生活污水根据液位高低，自动由提升泵泵入深度好氧反应器20继续进行处理，由提升泵泵入深度好氧反应器20的生活污水，在深度好氧反应器20内进一步进行处理，使得CODCr、BOD5去除率可大于80％，SS、氨氮去除率可大于85％，经深度好氧反应器20处理后的可达标排放污水自流进入中水池，中水池的中水可作为城市杂用水经进一步消毒脱氯后回用。
具体地，常温厌氧反应器10与深度好氧反应器20内均设置有多套微生物床，通过设置微生物床可使单位容积内的厌氧微生物菌群的密度更大，减少厌氧反应的时间，缩小厌氧反应器的体积。
进一步地，常温厌氧反应器10通过导气管与集气设备连接，以使收集沼气，通过导气管中的沼气进入沼气脱硫脱水罐进行净化，并定期进行硫磺回收，净化后的沼气送往沼气贮存球罐贮存，为确保沼气贮存球罐安全，沼气贮存选用常压双膜存储球罐，从而有效地提高了区域内资源的利用率。
针对有机垃圾处理装置的具体结构，如图3所示，有机垃圾处理装置包括中恒温厌氧反应器30和固液分离机40；恒温厌氧反应器30的输入口通过管道与原料调节池连通，输出口连通有沼液沼渣收集池，固液分离机的输入口与沼液沼渣收集池连通，且固液分离机40通过溢流管与污水净化装置相连通，以使将有机垃圾处理装置分离出来的清水返回污水净化装置中与生活污水一道处理。
该种结构设计，收集的有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、绿化垃圾等)运送至本资源化综合处理系统，倒入原料预处理设备，筛除不宜于发酵杂物，并经有机垃圾粉碎机粉碎后，由于重力进入原料调节池，再对其浓度、酸碱度、温度等进行调节，为原料的发酵做好必要的准备，原料调节池调节好的发酵原料(浓度10％～15％，温度≥34℃)，用离心杂质泵送往中恒温反应器30进行发酵，中恒温反应器30内设有加热装置、内循环装置和微生物床，温度控制范围为34～40℃，发酵控制时间为15～18天，在厌氧菌的作用下，有机垃圾中的有机质会生成大量的沼气，并使环境的污染物降低80％以上，中恒温反应器 30发酵完成的沼渣沼液自动溢流(进料时将发酵好的原料压出)至沼渣沼液收集池进行收集，收集的沼渣沼液根据需求可作为液体有机肥利用，也可定期利用固液分离机40处理成固体有机肥利用，固液分离机40分离出清水返回污水处理工序的深度好氧反应器20与生活污水一道进行处理。
进一步地，中恒温厌氧反应器30通过导气管与集气设备连接，以使收集沼气，通过导气管中的沼气进入沼气脱硫脱水罐进行净化，并定期进行硫磺回收，净化后的沼气送往沼气贮存球罐贮存，为确保沼气贮存球罐安全，沼气贮存选用常压双膜存储球罐，从而有效地提高了区域内资源的利用率。
区域内有机垃圾和生活污水资源化综合处理方法的具体包括以下步骤：
(1)污水净化处理：
S1、经格栅池预处理后的生活污水自流进入常温厌氧反应器，在此生活污水中的污渣及大部分的有机质在厌氧条件下，被厌氧菌群分解成水、无机盐、小分子有机物；
S2、经厌氧反应器处理后的生活污水自流进入调节池，在此生活污水根据液位高低，自动由提升泵泵入深度好氧反应器继续进行处理；
S3、由提升泵泵入深度好氧反应器的生活污水在好氧反应器内进一步进行处理；
S4、经深度好氧反应器处理后的可达标排放污水自流进入中水池，中水池的中水可作为城市杂用水经进一步消毒脱氯后回用。
(2)有机垃圾处理：
S5、收集的有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、绿化垃圾等)运送至本资源化综合处理系统，倒入原料预处理设备，筛除不宜于发酵杂物，并经有机垃圾粉碎机粉碎后，籍重力进入原料调节池，再对其浓度、酸碱度、温度等进行调节，为原料的发酵做好必要的准备；
S6、原料调节池调节好的发酵原料(浓度10％～15％，温度≥34℃)，用离心杂质泵送往中恒温反应器进行发酵，其中，中恒温反应器的温度控制范围为34～40℃，发酵控制时间为15～18天；
S7、中恒温反应器发酵完成的沼渣沼液自动溢流(进料时将发酵好的原料压出)至沼渣沼液收集池进行收集；
其中，固液分离机将沼渣沼液进行分离，分离出清水返回生活污水处理工序的深度好氧反应器与生活污水一道进行处理。
具体地，在步骤S3中，深度好氧反应器产生的少量污泥，通过污泥泵输送至常温厌氧反应器或中恒温厌氧反应器消耗处理。
实施例1
一个4000人的学校，日产生活污水量为400吨/天(CODCr＝350mg/l、 BOD5＝150mg/l、SS＝120mg/l、氨氮＝30mg/l、总磷＝2.5mg/l)，日产有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、绿化垃圾等)约5吨。
生活污水经管道收纳后自流进入格栅预处理池，去除较大的无机杂物，无机杂物被机械格栅机自动从池中捞出外运处理；经格栅池预处理后的生活污水自流进入常温厌氧反应器，在此生活污水中的污渣及大部分的有机质在厌氧条件下，被厌氧菌群分解成水、无机盐、小分子有机物，处理后的污水 CODCr＝105mg/l、BOD5＝45mg/l、SS＝24mg/l、氨氮＝30mg/l、总磷＝2.5mg/l；常温厌氧反应器甲烷化时产生的沼气经集气设备收集后送去下一工序处理。
厌氧反应器处理后的生活污水自流进入调节池并由提升泵泵入深度好氧反应器，在好氧微生物菌群的作用下进一步进行处理，处理后的污水 CODCr＝21mg/l、BOD5＝9mg/l、SS＝3.6mg/l、氨氮＝4.5mg/l、总磷＝0.5mg/l，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准；深度好氧反应器产生的少量污泥，使用污泥泵输送至常温厌氧反应器或中恒温厌氧反应器消耗处理，深度好氧反应器的空气由罗茨风机提供；经深度好氧反应器处理后的可达标排放污水自流进入中水池，中水池的中水经进一步消毒脱氯后回用于道路冲洗、园林绿化、冲厕、景观用水等。
收集的有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、绿化垃圾等)运送至本资源化综合处理系统，倒入原料预处理设备，筛除不宜于发酵杂物，并经有机垃圾粉碎机粉碎后，籍重力进入原料调节池，再对其浓度、酸碱度、温度等进行调节；原料调节池调节好的发酵原料(浓度约14％，温度≥34℃)用离心杂质泵送往中恒温反应器进行发酵，中恒温反应器内设有加热装置、内循环装置和微生物床，温度控制范围为34～40℃，发酵控制时间为15～18天，在厌氧菌的作用下，有机垃圾中的有机质会生成大量的沼气，沼气经集气设备进行收集；中恒温反应器发酵完成的沼渣沼液自动溢流(进料时将发酵好的原料压出)至沼渣沼液收集池进行收集，收集的沼渣沼液根据需求可作为液体有机肥利用，也可定期利用固液分离机处理成固体有机肥用于园林绿化，固液分离机分离出清水返回生活污水处理工序的深度好氧反应器与生活污水一道进行处理。
生活污水常温厌氧反应器集气设备收集的沼气和有机垃圾中恒温厌氧反应器集气设备收集的沼气，通过输气管汇总后进入沼气脱硫脱水罐进行净化，并定期进行硫磺回收，净化后的沼气送往沼气贮存球罐贮存；沼气贮存球罐贮存的沼气，经过沼气增压机增压后，作为炊事能源使用；原料调节池和中恒温反应器对有机垃圾进行发酵，需要维持厌氧反应器所需的稳定的温度环境，为此在有机垃圾发酵工序的的原料调节池和中恒温反应器内设有加热装置，热媒为热水，热水的来源为太阳能加热的热水，无需外部供热。
实施例2
某生态旅游度假村，日产生活污水量为300吨/天(CODCr＝400mg/l、 BOD5＝200mg/l、SS＝100mg/l、氨氮＝40mg/l、总磷＝3.5mg/l)，日产有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、瓜果采摘园垃圾等)约2.5吨。
生活污水经管道收纳后自流进入格栅预处理池，去除较大的无机杂物，无机杂物被机械格栅机自动从池中捞出外运处理；经格栅池预处理后的生活污水自流进入常温厌氧反应器，在此生活污水中的污渣及大部分的有机质在厌氧条件下，被厌氧菌群分解成水、无机盐、小分子有机物，处理后的污水 CODCr＝120mg/l、BOD5＝60mg/l、SS＝20mg/l、氨氮＝40mg/l、总磷＝3.5mg/l；常温厌氧反应器甲烷化时产生的沼气经集气设备收集后送去下一工序处理。
厌氧反应器处理后的生活污水自流进入调节池并由提升泵泵入深度好氧反应器，在好氧微生物菌群的作用下进一步进行处理，处理后的污水 CODCr＝24mg/l、BOD5＝12mg/l、SS＝3mg/l、氨氮＝6mg/l、总磷＝0.7mg/l，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准；深度好氧反应器产生的少量污泥，使用污泥泵输送至常温厌氧反应器或中恒温厌氧反应器消耗处理，深度好氧反应器的空气由罗茨风机提供；经深度好氧反应器处理后的可达标排放污水自流进入中水池，中水池的中水经进一步消毒脱氯后可直接排放至附近的河沟，也可回用于旅游度假村冲厕、绿化地及场地的冲洗、瓜果采摘园的浇灌等。
收集的有机垃圾(餐厨垃圾、粪渣、瓜果采摘园垃圾等)运送至本资源化综合处理系统，倒入原料预处理设备，筛除不宜于发酵杂物，并经有机垃圾粉碎机粉碎后，籍重力进入原料调节池，再对其浓度、酸碱度、温度等进行调节；原料调节池调节好的发酵原料(浓度约12％，温度≥34℃)用离心杂质泵送往中恒温反应器进行发酵，中恒温反应器内设有加热装置、内循环装置和微生物床，温度控制范围为34～40℃，发酵控制时间为15～18天，在厌氧菌的作用下，有机垃圾中的有机质会生成大量的沼气，沼气经集气设备进行收集；中恒温反应器发酵完成的沼渣沼液自动溢流(进料时将发酵好的原料压出)至沼渣沼液收集池进行收集，收集的沼渣沼液定期利用固液分离机处理成固体有机肥用于旅游度假村的园林绿化和瓜果采摘园有机瓜果、有机蔬菜的种植，固液分离机分离出清水返回生活污水处理工序的深度好氧反应器与生活污水一道进行处理。
生活污水常温厌氧反应器集气设备收集的沼气和有机垃圾中恒温厌氧反应器集气设备收集的沼气，通过输气管汇总后进入沼气脱硫脱水罐进行净化，并定期进行硫磺回收，净化后的沼气送往沼气贮存球罐贮存；沼气贮存球罐贮存的沼气，经过沼气增压机增压后，作为炊事能源使用和通过沼气发电机组进行发电使用；原料调节池和中恒温反应器对有机垃圾进行发酵，需要维持厌氧反应器所需的稳定的温度环境，为此在有机垃圾发酵工序的的原料调节池和中恒温反应器内设有加热装置，热媒为热水，热水的来源为发电机组冷却换热的热水或太阳能加热的热水，无需外部供热。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、本发明生活污水选用的处理技术为常温厌氧+深度好氧处理+消毒技术，与现有MBR一体化技术相比，具有系统投资更省、每吨污水处理的能耗低、长期运行无需更换核心设备、污泥产生量极少等特点；
2、本发明生活污水处理选用的常温厌氧反应器、深度好氧反应器采用了多套微生物床，与现有技术相比，可使单位容积内的微生物菌群密度更大，处理效果更佳，可缩小反应器的体积，节省投资；
3、本发明有机垃圾处理选用的中恒温厌氧反应器，包括加热装置、内循环装置和微生物床，可提高发酵原料的进口浓度(10％～15％)，缩短发酵时间至18天内，相对于传统的厌氧发酵反应器发酵原料的进口浓度在10％以内，发酵时间在25天以上，能够实现节省投资的效果；
4、本发明将区域内的生活污水处理和有机垃圾处理相结合，既可将生活污水处理产生的污泥资源化利用，又可将有机垃圾处理中固液分离机产生的清液和沼液进行无害化处理，确保了处理系统可将生活污水和有机垃圾最大资源化利用，又无二次污染产生；
5、本发明在无害化处理区域内的生活污水和有机垃圾的同时，产生的中水经消毒后可用于道路冲洗、园林绿化、冲厕、景观用水等，沼气可用于炊事能源和发电，有机肥可用于区域内绿化或有机蔬菜种植，不存在有机肥重金属含量超标的问题，确保了资源可在区域内循环利用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
