[发明专利]一种餐厨垃圾、秸秆和市政污泥资源化处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种餐厨垃圾、秸秆和市政污泥资源化处理系统及方法，处理系统包括餐厨垃圾预处理装置、秸秆预处理装置、市政污泥预处理装置、厌氧消化反应装置及沼液处理装置。通过该系统及方法可实现餐厨垃圾、秸秆和市政污泥的协同消化处理，提高秸秆和市政污泥的处理效率和沼气产量，满足沼渣干化的热量需求，可实现系统热量的自平衡，不仅解决了秸秆和市政污泥单独厌氧消化效率低的难题，而且实现了餐厨垃圾的无害化和资源化处理，环境效益和经济效益高，具有十分广泛的推广价值。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾、秸秆和市政污泥资源化处理系统及方法。

背景技术

餐厨垃圾主要指餐馆、食堂、学校等餐饮行业产生的食物加工残余和食用残余，其成分复杂，主要是油、水、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头和纸巾、塑料、废餐具等。在我国，餐厨垃圾的产量十分巨大，并呈现快速增长的趋势。餐厨垃圾同时具备危害性和资源型两方面的特性。一方面餐厨垃圾具有易腐败变质、散发臭味、传播细菌与病毒、污染环境等危害性；另一方面，餐厨垃圾内含有大量的有机质且易生物降解，是一种十分宝贵的可再生资源，通过厌氧发酵技术可以产生清洁能源沼气，两相厌氧消化技术甚至可以利用餐厨垃圾同时产生氢气和沼气，这对于解决我国日趋严重的餐厨垃圾问题和能源危机有着十分重大的显示意义。但是，餐厨垃圾的单独厌氧消化容易造成酸化过快的现象，严重影响产气效率。为了维持厌氧发酵，特别是两相厌氧发酵中产氢阶段的pH稳定，常常需要投加大量的碱。

我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，年产量巨大。据估算，我国每年各类农作物秸秆产量达7亿吨。目前，农作物秸秆处理及资源化利用技术主要有秸秆还田的肥料化利用、青储饲料利用、化工原料利用以及焚烧、发电、厌氧发酵等。其中农作物秸秆发酵产沼气是一种十分有潜力的能源化利用方式。然而由于秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，因此水解速率很慢，水解过程是其厌氧发酵的限速步骤。中国专利CN104531821A公开了一种秸秆厌氧发酵的预处理工艺，对秸秆采用了两次预处理，首先用粉碎机将秸秆粉碎，然后再将粉碎后的秸秆内加水和菌种，堆沤1～30天。该工艺在一定程度上能保证秸秆在进入厌氧发酵罐之前进行充分的水解，有利于后续产甲烷过程的进行。但是整个预处理过程较复杂，二次预处理中的堆沤时间漫长且需要供热保温，为满足大型沼气工程的连续进料，需要建设规模庞大的水解池、堆沤池等建筑物，会导致整个项目的占地面积、投资、运行成本等大幅上升。

污泥是城镇污水处理过程中的副产物，随着新建污水处理厂的增加以及现有污水处理厂的升级改造进程的不断加快，我国的市政污泥产量也飞速增长。污泥作为厌氧发酵基质，碳氮比低，易降解的有机物含量低，因此沼气产量低，产生的沼渣量高。与此同时，污泥的热干化所需能量很大，仅靠污泥自身厌氧发酵产生的沼气是远远不够的。如果增加外部热源，污泥的处理成本则会大大增加。中国专利CN110684647A公开了一种餐厨垃圾、厨余垃圾和市政污泥协同厌氧消化的系统和方法，该方法在一定程度上增加系统的总甲烷产量，但该方法没有对市政污泥进行预处理，因此所产生的沼渣量比较大，且市政污泥中的重金属等有毒物质也会直接进入厌氧发酵设备中，对厌氧反应产生一定的影响。

发明内容

为解决现有餐厨垃圾单独厌氧消化容易造成酸化过快，产气效率低；农作物秸秆发酵产沼气水解速率慢，水解过程长；污泥热干化所需能量大，沼气产量低的技术问题，本发明提供一种餐厨垃圾、秸秆和市政污泥资源化处理系统及方法，该系统及方法不仅可以稳定餐厨垃圾厌氧发酵过程中的pH值，加速秸秆的水解过程，促进污泥分解，调节协同厌氧消化体系的碳氮比，增加系统的甲烷产量，而且能满足沼渣干化的热量需求，实现系统的能量自平衡。

本发明采用的第一技术方案是：

一种餐厨垃圾、秸秆和市政污泥资源化处理系统，包括：

餐厨垃圾预处理装置，用于处理餐厨垃圾得到有机质和油脂，包括：

餐厨垃圾分选设备，用于分拣出餐厨垃圾中的固态难降解物质并得到餐厨浆料；及