一种资源化处理利用蔬菜垃圾的系统及方法
技术领域
本发明属于垃圾资源化处理技术领域，具体涉及一种资源化处理利用蔬菜垃圾的系统及方法。
背景技术
我国是蔬菜生产大国，据统计资料显示，我国蔬菜年产量已达8亿多吨，产量多年居世界第一。蔬菜产量不断增大，随之而来的废弃物即蔬菜垃圾总量也再增加，约占蔬菜总产量35%~50%。蔬菜垃圾又称尾菜，是指蔬菜在收采、加工、运输、售卖时必须去掉的残老菜叶，以及有不同程度冻伤、压伤、挤伤的蔬菜。蔬菜垃圾种类繁多，包括蔬菜叶、秧、茎、根、落果等，其中叶和秧的占比较大。
蔬菜垃圾含水率较高，一般为80%~95%，占比较大的叶和秧的含水率一般为90%~95%，干物质非常少，易腐烂变质，随意丢弃或堆放易产生恶臭气体和腐烂液，滋生蚊蝇、传播细菌，造成田园污染和水体、土壤污染，影响环境卫生及人体健康。
专利申请号为201410749349.5的发明专利公开了一种利用高木质纤维素含量蔬菜秸秆厌氧发酵产沼气的方法，通过添加特定催化剂、猪/牛粪便及污泥接种物来使高木质纤维素含量蔬菜秸秆厌氧产生沼气，该方法只适合含水低于76%的蔬菜秸秆，且因添加化学催化剂及粪便造成处理复杂、成本增加，同时产生一定量的沼液。专利申请号为201611220575.X的发明专利公开了一种轻型可移动式蔬菜废弃物厌氧干发酵系统及利用该系统厌氧发酵的方法，通过添加高含固秸秆混合蔬菜废弃物进行特定的厌氧干发酵，沼渣直接进行堆肥，不产生沼液，但该方法只适合含水低于88%的蔬菜废弃物，因具有可移动性而只适合小规模的应用。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种资源化处理利用蔬菜垃圾的系统及方法，其目的在于实现高含水率蔬菜垃圾，尤其是含水率为90%~95%蔬菜垃圾的有效处理及资源化利用，可产出生物质能源沼气和有机肥，资源化利用率高，沼气产能大，无废水排放，无二次污染。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种资源化处理利用蔬菜垃圾的系统，包括：
破碎打浆机，用于将蔬菜垃圾破碎打浆处理，获得蔬菜垃圾浆液；
秸秆粉碎机，用于将秸秆进行粉碎处理得到秸秆碎末；
调质池，所述破碎打浆机出口、秸秆粉碎机出口连接调质池进料开口；
厌氧罐，用于厌氧发酵处理，得到沼气及发酵液；
固液分离机，用于将发酵液进行固液分离，获得沼渣和沼液；
所述调质池与厌氧罐之间设置进料泵，厌氧罐与固液分离机之间设置出料泵；
所述调质池、进料泵、厌氧罐、出料泵、固液分离机依次串联；
所述固液分离机固相出口与堆肥装置连接，固液分离机液相出口与调质池连接；
所述调质池用于蔬菜垃圾浆液、秸秆碎末、菌剂及发酵后的沼液在调质池内进行调质处理，得到调质混合物。
根据本发明实施例，所述秸秆粉碎机出口还与堆肥装置连接。
根据本发明实施例，所述调质池中心设有立式搅拌器，底部设有集沙坑、外排输沙装置。
根据本发明实施例，所述厌氧罐为全混合式钢制反应器，反应器设有搅拌器、加热热水盘管及保温层。
根据本发明实施例，所述堆肥装置设有鼓风曝气设施及机械翻抛设施。
按照本发明的另一个方面，提供了一种资源化处理利用蔬菜垃圾的方法，包括如下步骤：
（1）预处理：破碎打浆机将蔬菜垃圾破碎打浆处理，获得蔬菜垃圾浆液，秸秆粉碎机将秸秆进行粉碎处理得到秸秆碎末；所述蔬菜垃圾经破碎、打浆后至浆液状，所述秸秆经破碎后碎末粒径≤1cm；
（2）混合调质：蔬菜垃圾浆液、秸秆碎末、菌剂及发酵后的沼液在调质池内进行调质处理，得到调质混合物；所述调质混合物的含固率为5%~10%，混合调质阶段物料停留时间为1~2天；
（3）厌氧发酵：调质混合物在厌氧罐中进行厌氧发酵处理，得到沼气及发酵液；
（4）固液分离：固液分离机将发酵液进行固液分离，获得沼渣和沼液，沼液用于混合调质；
（5）堆肥处理：堆肥装置对沼渣与秸秆碎末进行混合堆肥处理。
根据本发明实施例，所述预处理步骤中，所述蔬菜垃圾含固率为4%~15%，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种或几种，所述秸秆含固率为40%~70%。
根据本发明实施例，所述菌剂包括：醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌以及酵母菌；菌剂中有效活菌总数为2~10×107cfu/ml，菌剂添加质量与所述蔬菜垃圾干基和所述秸秆干基的总质量的比例为5~10:1000。
根据本发明实施例，所述厌氧发酵反应温度为35℃，物料停留时间为22~28天。
根据本发明实施例，所述堆肥处理过程中沼渣与秸秆碎末混合后含水率为50%~60%，堆肥处理周期为25~30天。
本发明的有益技术效果是：（1）可实现高含水率蔬菜垃圾，尤其是含水率为90%~95%蔬菜垃圾的有效处理及资源化利用，可产生生物质能源沼气和有机肥，资源化利用率高，实现有机种植、绿色环保的理念；（2）高含固率、高有机质含量的秸秆的添加避免了蔬菜垃圾作为单一原料进行厌氧发酵及堆肥的局限性，可显著降低反应混合物的含水率、增加有机负荷，进而提高厌氧产气效率、增大沼气产能；（3）联合菌剂与沼液回流浸泡进行调质处理，可快速增加物料中的厌氧和兼氧微生物，通过微生物的生化水解作用，可使物料中的固态结构性多糖大分子物质转化为可溶解、易溶解小分子有机物，为后续厌氧反应提供便利条件，即提高了蔬菜垃圾、秸秆中的纤维素和半纤维素降解率及有机质整体降解率，增大沼气产能，且较短时间的混合调质处理可显著缩短后续厌氧发酵的反应时间；（4）沼渣制作成有机肥，沼液全部回流使用、无废水排放，无二次污染。
附图说明
图1为本发明提供的一种资源化处理利用蔬菜垃圾的系统构成示意图。
图2为本发明提供的一种资源化处理利用蔬菜垃圾方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
一种资源化处理利用蔬菜垃圾的系统，包括破碎打浆机、秸秆粉碎机、调质池、进料泵、厌氧罐、出料泵、固液分离机、堆肥装置，所述破碎打浆机出口、秸秆粉碎机出口连接调质池进料开口，所述调质池、进料泵、厌氧罐、出料泵、固液分离机依次串联，所述固液分离机固相出口与堆肥装置连接，固液分离机液相出口与调质池连接。
所述秸秆粉碎机出口还与堆肥装置连接。
所述调质池中心设有立式搅拌器，底部设有集沙坑、外排输沙装置，用以去除蔬菜垃圾及秸秆夹带的泥土、沙石，防止调质池及后续厌氧罐中沙土累积。
所述厌氧罐为全混合式钢制反应器，反应器设有搅拌器、加热热水盘管及保温层。
所述堆肥装置设有鼓风曝气设施及机械翻抛设施。
一种资源化处理利用蔬菜垃圾的方法，包括步骤如下：
（1）预处理：破碎打浆机将蔬菜垃圾破碎打浆处理，获得蔬菜垃圾浆液，秸秆粉碎机将秸秆进行粉碎处理得到秸秆碎末；
（2）混合调质：蔬菜垃圾浆液、秸秆碎末、菌剂及发酵后的沼液在调质池内进行调质处理，得到调质混合物；
（3）厌氧发酵：调质混合物在厌氧罐中进行厌氧发酵处理，得到沼气及发酵液；
（4）固液分离：固液分离机将发酵液进行固液分离，获得沼渣和沼液，沼液用于混合调质；
（5）堆肥处理：堆肥装置对沼渣与秸秆碎末进行混合堆肥处理。
在所述预处理中，所述蔬菜垃圾含固率为4%~15%，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种或几种，所述秸秆含固率为40%~70%。
所述蔬菜垃圾经破碎、打浆后至浆液状，所述秸秆经破碎后碎末粒径≤1cm。
所述调质混合物的含固率为5%~10%，混合调质阶段物料停留时间为1~2天。
所述菌剂包括：醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌以及酵母菌；菌剂中有效活菌总数为2~10×107cfu/ml，菌剂添加质量与所述蔬菜垃圾干基和所述秸秆干基的总质量的比例为5~10:1000。
所述厌氧发酵反应温度为35℃，物料停留时间为22~28天。
所述发酵液固液分离后的沼渣含水率为70%~75%。
所述堆肥处理过程中沼渣与秸秆碎末混合后含水率为50%~60%，堆肥处理周期为25~30天。
在堆肥处理过程中，定期进行鼓风曝气及机械翻抛，为堆肥过程提供氧气及促进水分蒸发。
所述厌氧罐发酵处理所产沼气可用于居民用气或燃烧发电。
所述堆肥装置所产有机肥可用于水果、蔬菜种植施肥，实现有机种植和生态循环。
所述调质池外排输沙装置排出的沙石收集后定期清理外运。
实施例一：收集后的蔬菜垃圾含水率为93%~95%，然后经破碎、打浆呈浆液状；将含水率为35%~45%小麦秸秆粉碎成≤1cm的碎末；将蔬菜垃圾浆液、小麦秸秆碎末及厌氧发酵后的沼液于调质池内混合至含固率为5%~8%，添加菌剂（菌剂包含醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌，菌剂中有效活菌总数为2~7×107cfu/ml），菌剂添加质量与蔬菜垃圾干基、秸秆干基总质量比例为5~7:1000；混合好的混合料停留1.5天进行调质。混合调质后的混合料进行厌氧发酵，发酵温度为35℃，物料停留时间为23天。厌氧发酵产出的沼气作为能源利用。厌氧后的发酵液经固液分离后的沼渣含水率为73%~75%，与小麦秸秆碎末混合后含水率为55%~60%，混合后进行堆肥处理，定期进行鼓风曝气及机械翻抛，堆肥处理周期为30天，最终制成有机肥。
实施例二：收集后的蔬菜垃圾含水率为85%~90%，然后经破碎、打浆呈浆液状；将含水率为40%~55%玉米秸秆粉碎成≤1cm的碎末；将蔬菜垃圾浆液、玉米秸秆碎末及厌氧发酵后的沼液于调质池内混合至含固率为8%~10%，添加菌剂（菌剂包含醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌，菌剂中有效活菌总数为5~10×107cfu/ml），菌剂添加质量与蔬菜垃圾干基、秸秆干基总质量比例为7~10:1000；混合好的混合料停留2天进行调质。混合调质后的混合料进行厌氧发酵，发酵温度为35℃，物料停留时间为25天。厌氧发酵产出的沼气作为能源利用。厌氧后的发酵液经固液分离后的沼渣含水率为70%~73%，与玉米秸秆碎末混合后含水率为50%~55%，混合后进行堆肥处理，定期进行鼓风曝气及机械翻抛，堆肥处理周期为27天，最终制成有机肥。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
