一种餐厨垃圾废物资源化处置利用的系统及方法
技术领域
本发明属于城市餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾废物资源化处置利用的系统及方法。
背景技术
随着人民生活不断提高，人们对饮食结构的不断需求和增长，以及中国社会不断向前的快速发展，在我们的生活过程中仅因为饮食而产生大量的餐饮后的垃圾，中国也因人口众多，多以城市为居住。因此，在城市当中每天都会产生多则上百吨的餐厨垃圾。
餐厨垃圾的的组成部分主要是泔水，人们吃完废弃的植物蔬菜类、各动、禽类骨骼和残肉等，动、植物油类，调味料和油水混合物，最后少量其他杂质类。从整体来看餐厨垃圾废物至少是以液体为主体，从以上分析来看有机类的含量在80％-90％，主要是以固体存在，这样就会对后续处理处置有很大的难度，尤其是发霉变质后的条件恶化。
如不能妥善处理处置，就在收集、储存和运输过程已经发生霉变、性变、腐蚀、恶臭等，污染空气，污染环境；由于性状发生了变化，更不可直接进行养殖业的的使用，以免使更多有毒有害物质，以及病毒或毒素通过二次食用而造成人们不可估量的危害，所以，需要提出一种可以进行不同程度的处理处置和资源化利用餐厨垃圾的方法。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种餐厨垃圾废物资源化处置利用的系统及方法，本发明的系统及方法处理的餐厨垃圾整体进料，产渣和产水可完全达到零污染，零排放，成本低，处理效率高，处理方法安全可控。
本发明的第一目的，提供了一种餐厨垃圾废物资源化处置利用的系统，所述的系统包括磨浆分选和分离装置，所述的磨浆分选和分离装置分别与有机油脂回收装置和分层过滤装置连接，所述的分层过滤装置依次连接有反应罐、压滤机，所述的压滤机分别与滤饼回收装置和滤液回收装置连接，所述的滤液回收装置连接有生化处理装置。
进一步的，所述的磨浆分选和分离装置还连接有加水装置。
进一步的，所述的分层过滤装置包括依次连接的分层装置和过滤装置。
进一步的，所述的生化处理装置包括依次连接的缺氧池、多级厌氧池、和多级好氧池，所述的多级好氧池连接有超滤系统或超滤和纳滤系统。
本发明中将收集到的餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置，将餐厨垃圾中较大的固体类有机物机械压缩、研磨成较小的料浆，根据料浆浓度按一定比例加入回用水进行稀释，控制COD值为60000-80000mg/L。经过充分搅拌和静置后，将漂浮在液面的塑料盒、纸片和小瓶等轻质杂物粗过滤去除。本发明中的分层过滤装置包括一个分层装置和一个过滤装置，首先经过粗过滤的滤液在分层装置分层，上层的有机油脂通过浮选分离、分相分离或连续低位缓慢进料方式实现分离，进入到有机油脂回收装置，分离得到的有机油脂经高温杀菌、消毒或精馏后，可作为生产生物柴油的原材料或用于动、禽类饲料的原材料。下层的物料经过过滤装置，本发明过滤装置采用5×5mm的过滤筛网，筛选出未能破碎的玻璃瓶、瓷碗渣和较大的骨头类等杂质，此时物料的COD在10000-30000mg/L。将过滤后的物料进入到反应罐内。
本发明的第二目的，提供了一种餐厨垃圾废物资源化处理利用的方法，包括如下步骤：
(1)将收集的餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置中研磨成料浆，加入水稀释料浆注入到分层装置中静置40-60min，经分层装置处理得到的上层物料进入有机油脂回收装置，下层物料经过过过滤装置进入到反应罐中；
(2)将具有吸附和包裹作用的药剂加入到所述的反应罐中搅拌均匀，然后加入到压滤机中进行压滤，分离出滤饼和滤液，所述的滤饼进入到滤饼回收装置回收处理，所述的滤液注入到滤液回收装置；
(3)滤液回收装置中的滤液依次经过生化处理装置进行处理，得到符合排放标准的水。
进一步的，步骤(1)中加水稀释后的料浆的COD值为60000-80000mg/L，优选的，有机油脂回收装置中的物料经过分离后得到的油脂经过高温杀菌、消毒或精馏后，可以作为生产生物柴油的原料或用于动物饲料，更优选的，进入反应罐中的下层物料COD值为10000-30000mg/L。
本发明中将收集到的餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置，将餐厨垃圾中较大的固体类有机物机械压缩、研磨成较小的料浆，根据料浆浓度按一定比例加入回用水进行稀释，控制COD值为60000-80000mg/L。经过充分搅拌和静置后，将漂浮在液面的塑料盒、纸片和小瓶等轻质杂物粗过滤去除。此时液体分层，上层的有机油脂通过浮选分离、分相分离或连续低位缓慢进料方式实现分离，进入到有机油脂回收装置，分离得到的有机油脂经高温杀菌、消毒或精馏后，可作为生产生物柴油的原材料或用于动、禽类饲料的原材料。
静置后的下层物料经过5×5mm的过滤筛网，筛选出未能破碎的玻璃瓶、瓷碗渣和较大的骨头类等杂质，此时物料的COD值为10000-30000mg/L，进入到反应罐中，按照比例加入药剂A和药剂B进行充分搅拌，药剂A将物料中乳化的有机物、悬浮颗粒和小固体杂质进行吸附和包裹，药剂B主要是为了混凝、助滤过滤的作用。
进一步的，步骤(2)所述的具有吸附和包裹作用的药剂包括药剂A和药剂B，所述的具有吸附和包裹作用的药剂重量占下层物料重量的3-12％，药剂A和药剂B的质量比为1-1.4:1-1.2；
进一步的，药剂A和药剂B的质量比为1.2:1.1。
所述的药剂A为玉米粉和/或谷类粉。
进一步的，谷类粉为一种或多种谷类粉混合。
进一步的，多种谷类粉混合为大豆粉与荞麦粉混合粉；
所述的药剂B为谷物外壳。
进一步的，所述的谷物外壳为麦麸或稻壳。
本发明人经过大量的试验发现当药剂A选择为大豆粉与荞麦粉混合粉时，物料中的有机物、选颗粒和小固体杂质更容易吸附，吸附速率增加，水质的COD值、氨氮和总磷含量降低。
进一步的，步骤(2)中的滤饼与尿素、磷肥和白糖混合，作为步骤(3)生化处理装置中进行生化反应的菌种培养和养殖的原料；
进一步的，滤饼作为发酵的药剂，发酵产生的沼气实现资源化利用，发酵后产生的底渣与步骤(3)生化处理产生的浓缩污泥进行生物堆肥，生产有机肥料；
进一步的，滤饼加入青饲料和添加剂，造粒，得到各类动、禽、虫的养殖饲料；
滤饼也可经过紫外线和高温焙烤，加入所需的青饲料、少量生长和助长的料，用造粒机固化成颗粒饲料，作为各类动、禽、虫的养殖的饲料。
或者是先加入青饲料和添加剂混合好，直接经过造粒机压缩成较稳定的颗粒，再进行高温焙烤杀菌，紫外线消毒后，收集包装，成为养殖业饲料。
进一步的，步骤(2)中的滤液COD值为1000-3000mg/L，氨氮为1000-2000mg/L，总磷为6-15mg/L。
进一步的，步骤(3)中所述的生化处理装置包括依次连接的缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池。
进一步的，缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池中均加入磷酸三钠和氧化镁，磷酸三钠和氧化镁的质量比为1.1-1.3:1.3-1.5。
在厌氧阶段，水质酸化会导致pH降低，水质呈现酸性，通过加入磷酸三钠和氧化镁可以将pH调至中性，与传统的加碱中和相比，磷酸三钠和氧化镁能与水中的有机质发生絮凝反应，有效降低各项水质指标，且本发明人经过大量的试验发现，在缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池中均加入磷酸三钠和氧化镁比仅在多级厌氧池中加入明显缩短反应时间，经超滤系统及纳滤系统使得处理后的废水符合排放或锅炉生产用水的标准。
进一步的，经过多级厌氧池处理后的水质COD值为800-1500mg/L，氨氮为100-200mg/L，pH为中性，经多级好氧池处理后的水质COD值为400-600mg/L，氨氮为30-60mg/L，pH值为中性，。
进一步的，多级好氧池处理后沉降的废水进入到调节池中，在调节池中加入鱼用强氯精，调整pH为6.0，搅拌30-60min后，水质的COD值为100-300mg/L，氨氮为15-30mg/L。
进一步的，所述的多级好氧池处理后的废水进入超滤系统，处理后的水质COD值为30-60mg/L，氨氮为5-12mg/L，总磷为3-10mg/L，总氮为10-15mg/L；
进一步的，所述的多级好氧池处理后的废水进入到超滤和纳滤系统，处理后的水质COD值为10-40mg/L，氨氮为2-8mg/L，总氮为2-10mg/L，总磷未检出。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)餐厨垃圾的前端分离去除阶段，需要物料稀释后分离出上层油相，下层的油相经合理地粗、细逐级过滤，来达到逐级针对处理效果，尤其是在前端处理处置，餐厨垃圾的特殊性物料复杂，气味大而且恶臭，所以本发明的方法全程采用了设备密封操作处理，人员无接触，达到安全处置；
(2)本发明中各原料的选择性针对性强，成本投入也相对很低，比较普通，购买和储存方便，药剂A和药剂B来源方便，处置效果明显，后端生化辅助性处理效果更显著，体现了可生化性强，处置效率提高后，整体的处置量就会大幅度提高，适用于车间生产；
(3)经过压滤机压滤后端水氨氮值很高，使用本发明中的磷酸三钠不仅起到调节pH值的作用，而且它本身是可以去除其中的有机物质，还能和氧化镁最大化，最优化去除水体里的氨氮，最终形成一种缓释肥，沉淀在泥中一起排除；
(4)本发明的方法设计合理，整体进料，产渣和产水可完全达到零污染、零排放；
(5)针对本发明的系统及方法统筹和要求，所有药剂的使用和投加方法，都不仅能达到针对性处置，还要前端工艺对后端处理有促进、协助优化等作用，整个方法是相辅相成，相互紧扣和依赖，更不会产生其他污染和有害物质；
(6)经过本发明的系统和工艺处理的产物可完全达到资源化利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种餐厨垃圾废物资源化处置利用的系统流程示意图；
图2是本发明中废水经过生化处理及以后的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
如图1和2所示，本实施例的一种餐厨垃圾废物资源化处置利用的系统，所述的系统包括磨浆分选和分离装置，所述的磨浆分选和分离装置分别与有机油脂回收装置和分层过滤装置连接，所述的分层过滤装置依次连接有反应罐、压滤机，所述的压滤机分别与滤饼回收装置和滤液回收装置连接，所述的滤液回收装置连接有生化处理装置。
进一步的方案，所述的磨浆分选和分离装置还连接有加水装置，所述的分层过滤装置包括依次连接的分层装置和过滤装置，所述的生化处理装置包括依次连接的缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池，所述的多级好氧池连接有超滤系统或超滤和纳滤系统。
本发明中将收集到的餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置，将餐厨垃圾中较大的固体类有机物机械压缩、研磨成较小的料浆，根据料浆浓度按一定比例加入回用水进行稀释，控制COD值为60000-80000mg/L。经过充分搅拌和静置后，将漂浮在液面的塑料盒、纸片和小瓶等轻质杂物粗过滤去除。此时液体分层，上层的有机油脂通过浮选分离、分相分离或连续低位缓慢进料方式实现分离，进入到有机油脂回收装置，分离得到的有机油脂经高温杀菌、消毒或精馏后，可作为生产生物柴油的原材料或用于动、禽类饲料的原材料。
滤饼与尿素、白糖和混合，作为生化处理装置中进行生化反应的菌种培养和养殖的原料；或者滤饼作为发酵的药剂，发酵产生的沼气实现资源化利用，发酵后产生的底渣与生化处理产生的浓缩污泥进行生物堆肥，生产有机肥料；或者滤饼加入青饲料和添加剂制成饲料。
经过缺氧池、多级厌氧池和多级好氧的处理，使得处理后的废水符合排放或锅炉生产用水的标准。
实施例2
一种餐厨垃圾废物资源化处理利用的方法，包括如下步骤：
(1)将收集的7吨餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置中研磨成料浆，检测OD值为78565mg/L，加入9吨水稀释料浆注入到分层装置中搅拌10min，静置50min，进行分相，经分层装置处理得到的上层物料通过旁路管道排放到有机油脂回收装置，下层物料经过5×5mm的过滤筛网进入到反应罐中，下层物料COD值为26843mg/L；
(2)将310kg的玉米粉和340kg的麦麸加入到所述的反应罐中搅拌均匀，搅拌30min，然后加入到压滤机中进行压滤，分离出滤饼和滤液，所述的滤饼进入到滤饼回收装置回收处理，所述的滤液注入到滤液回收装置，经检测滤液COD值为2542mg/L，氨氮为1883mg/L，总磷为14mg/L；
其中，滤饼作为发酵的药剂，发酵产生的沼气实现资源化利用，发酵后产生的底渣与步骤(3)生化处理产生的浓缩污泥进行生物堆肥，生产有机肥料；
(3)滤液回收装置中的滤液依次经过缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池进行处理，多级厌氧池、缺氧池和多级好氧池中均加入磷酸三钠和氧化镁，多级厌氧处理中加入磷酸三钠是为了将其pH调节为中性，以实际用量为准，少量氧化镁只是做补充加入，可有效降低和去除水中的氨氮，调节以提高和促进处理处置效果，水质检测结果为COD为1378mg/l，氨氮为180mg/l，PH＝7.2，经缺氧池和多级厌氧池处理后的水进入到多级好氧池中进行处理，经多级好氧池处理后的水质检测为COD为572mg/l，氨氮为58mg/l，PH＝7.8。多级好氧池的处理水加入到调节池中，在调节池中加入鱼用强氯精至pH为6.0，充分搅拌或混合均匀后，检测水质COD为249mg/l，氨氮为28mg/l。处理后的水进入超滤系统，超滤处理过后的水质检测COD为56mg/l，氨氮为11mg/l，总磷为8.5mg/l，总氮为12.6mg/l。然后在经过纳滤处理，处后的水质COD为32mg/l，氨氮为5.8mg/l，总氮6.82mg/l，总磷未检出，完全可达到进入锅炉生产用水标准。
实施例3
一种餐厨垃圾废物资源化处理利用的方法，包括如下步骤：
(1)将收集的7吨餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置中研磨成料浆，检测OD值为63285mg/L，加入11吨水稀释料浆注入到分层装置中搅拌10min，静置40min，进行分相，经分层装置处理得到的上层物料通过旁路管道排放到有机油脂回收装置，下层物料经过5×5mm的过滤筛网进入到反应罐中，下层物料COD值为14786mg/L；
(2)将280kg大豆粉和荞麦粉混合粉(大豆粉和荞麦粉质量比为1:1)和300kg的稻壳加入到所述的反应罐中搅拌均匀，搅拌30min，然后加入到压滤机中进行压滤，分离出滤饼和滤液，所述的滤饼进入到滤饼回收装置回收处理，所述的滤液注入到滤液回收装置，经检测滤液COD值为1376mg/L，氨氮为1462mg/L，总磷为8mg/L；
其中，滤饼与尿素、磷肥和白糖混合，作为步骤(3)生化处理装置中进行生化反应的菌种培养和养殖的原料；
(3)滤液回收装置中的滤液依次经过缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池进行处理，多级厌氧池、缺氧池和多级好氧池中均加入磷酸三钠和氧化镁，多级厌氧处理中加入磷酸三钠是为了将其pH调节为中性，以实际用量为准，少量氧化镁只是做补充加入，可有效降低和去除水中的氨氮，调节以提高和促进处理处置效果，水质检测结果为COD为978mg/l，氨氮为120mg/l，PH＝7.2，经缺氧池和多级厌氧池处理后的水进入到多级好氧池中进行处理，经多级好氧池处理后的水质检测为COD为422mg/l，氨氮为40mg/l，PH＝7.8。多级好氧池的处理水加入到调节池中，在调节池中加入鱼用强氯精至pH为6.0，充分搅拌或混合均匀后，检测水质COD为155mg/l，氨氮为18mg/l。处理后的水进入超滤系统，超滤处理过后的水质检测COD为39mg/l，氨氮为7.6mg/l，总磷为4.5mg/l，总氮为7.8mg/l。然后在经过纳滤处理，处后的水质COD为19mg/l，氨氮为2.8mg/l，总氮2.92mg/l，总磷未检出，完全可达到进入锅炉生产用水标准。
实施例4
一种餐厨垃圾废物资源化处理利用的方法，包括如下步骤：
(1)将收集的7吨餐厨垃圾送入磨浆分选和分离装置中研磨成料浆，检测OD值为71295mg/L，加入10吨水稀释料浆注入到分层装置中搅拌10min，静置60min，进行分相，经分层装置处理得到的上层物料通过旁路管道排放到有机油脂回收装置，下层物料经过5×5mm的过滤筛网进入到反应罐中，下层物料COD值为14786mg/L；
(2)将300kg的玉米粉和320kg的稻壳加入到所述的反应罐中搅拌均匀，搅拌30min，然后加入到压滤机中进行压滤，分离出滤饼和滤液，所述的滤饼进入到滤饼回收装置回收处理，所述的滤液注入到滤液回收装置，经检测滤液COD值为2476mg/L，氨氮为1662mg/L，总磷为12mg/L；
其中，滤饼加入青饲料和添加剂，造粒，得到各类动、禽、虫的养殖饲料；
(3)滤液回收装置中的滤液依次经过缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池进行处理，多级厌氧池、缺氧池和多级好氧池中均加入磷酸三钠和氧化镁，多级厌氧处理中加入磷酸三钠是为了将其pH调节为中性，以实际用量为准，少量氧化镁只是做补充加入，可有效降低和去除水中的氨氮，调节以提高和促进处理处置效果，水质检测结果为COD为1278mg/l，氨氮为158mg/l，PH＝7.4，经缺氧池和多级厌氧池处理后的水进入到多级好氧池中进行处理，经多级好氧池处理后的水质检测为COD为4822mg/l，氨氮为48mg/l，PH＝7.9。多级好氧池的处理水加入到调节池中，在调节池中加入鱼用强氯精至pH为6.0，充分搅拌或混合均匀后，检测水质COD为235mg/l，氨氮为24mg/l。处理后的水进入超滤系统，超滤处理过后的水质检测COD为48mg/l，氨氮为9mg/l，总磷为5.9mg/l，总氮为10.4mg/l。然后在经过纳滤处理，处后的水质COD为31mg/l，氨氮为1.8mg/l，总氮2.12mg/l，总磷未检出，完全可达到进入锅炉生产用水标准。
试验例1
只改变药剂A的原料，其他均与实施例3的餐厨垃圾废物资源化处理利用的方法相同，测定经压滤机过滤后的滤液的水质见表1。
表1
由上表可以看出，当药剂A选择为大豆粉和荞麦粉时，水质的COD值、氨氮和总磷含量降低。
本发明人对其他实施例也做了上述实验，结果基本一致，由于篇幅有限不再一一列出。
试验例2
仅在缺氧池中加入磷酸三钠和氧化镁，仅在多级厌氧池中加入磷酸三钠和氧化镁，仅在多级好氧池中加入磷酸三钠和氧化镁，其他均与实施例3相同，检测经多级好氧池处理后的水质，结果如表2所示。
表2
由表2可以看出，在缺氧池、多级厌氧池和多级好氧池中均加入磷酸三钠和氧化镁比仅在其中一个水池中加入，经过生化处理后的水质COD和氨氮含量较低。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
