一种高效、清洁处理有机固体废弃物的方法

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专利名称:一种高效、清洁处理有机固体废弃物的方法
专利说明本发明涉及有机固体废弃物回收利用方法,具体地说一种有机固体废弃物堆肥方法。
背景技术:
随着人类生活消费的不断提高,各类有机废弃物(如养殖禽畜粪便、农村秸秆、生活垃圾、市政污泥等等)的累积都在迅猛增长。而垃圾中有机质的含量高达60%70%。大量的城市有机垃圾不仅给城市的大气造成了污染,而且由于其呼吸作用所散发出的C02和CH4更是导致了温室效应。目前,国内外处理有机垃圾主要采用填埋、焚烧、堆肥等方法。但现有方法均存在许多不足之处。例如填埋法会造成渗漏液污染水资源;焚烧法会产生二恶英等有毒有害气体,且焚烧后的灰烬对土壤有巨大的毒害作用。堆肥法由于其在处理有机垃圾的同时可生产出无污染的有机肥料,因此受到科研人员的高度重视。但现有的堆肥发酵方法在获得肥料的同时也排放出大量的二氧化碳以及有机物臭气,并导致氮素等营养成分的大量流失。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种,高效、清洁的处理有机固体废弃物的方法。
本发明的目的是这样实现的
本发明方法包括以下步骤a〉将有机物固体废弃物粉碎成颗粒状物质,加入辅料,调碳氮比为2040:1,混合后加入堆肥反应罐中,通入空气,堆肥发酵816天;b〉将光能营养型微生物置于光照生物反应器中,加入液体培养液,温度控制在2040°C,放置3672小时;c〉将a〉工序堆肥反应罐中排出的气体经杀菌处理后输送至光照生物反应器中;当光能营养型微生物菌体干物质浓度大于lg/L时,将漂浮在光照生物反应器上部的微生物富集产物输出。为了进一步提高的堆肥发酵的效果在往堆肥反应罐中通入空气时,其通入的空气
量折合成所含氧气计,。本发明所述的辅料同样为有机物废弃物。鉴于不同的有机废弃物(如杂木、稻草、
麦秸、玉米芯、豆饼、马粪、猪粪、鸡粪等)均有其相应的碳氮比(详见常见培养料碳氮比
表),故当处理某种有机废弃物时,即可依据碳氮比表,混合加入其他有机废弃物,将碳氮比
控制在为2040:l范围之内。此时用于调节碳氮比的有机废弃物称为辅料。本发明中的光照生物反应器与堆肥反应罐串接为一体。由于a〉工序的堆肥反应
消耗氧气产生二氧化碳,而b〉工序的光照生物反应(即光能营养型微生物的生长、繁殖)
则吸收二氧化碳放出氧气,这样二者正好形成循环转化链。堆肥反应所产生的二氧化碳通
过管路输送到光照生物反应器中,可为光照生物反应提供所需碳源;同时光照生物反应所
3产生的氧气亦可通过管路输送到堆肥反应罐中,以此促进堆肥的发酵反应。
为了进一步提高本发明的循环利用效率,本发明方法中光照生物反应器与堆肥反应罐之间串接有沼气发生器;所说的堆肥反应罐由数个罐体(如2个、3个、6个、或更多)并连为一组,并分别通入水对发酵物进行间歇式冲洗,每次冲洗时间1530分钟,排放出的冲洗液排放至沼气发生器中,与厌氧污泥发生反应;每次排放冲洗液后,间隔28天,再进行下一次冲洗;具体间隔的天数以及冲洗的次数可根据堆肥发酵的成熟周期来确定,如不易发酵的秸秆类有机废物,一般需要堆肥发酵1415天才可形成可利用的堆肥(即成熟周期为1415天)。由于其发酵速度慢,因此冲洗后罐体内的温度回升到冲洗前的温度所用的时间也就相对较长(约68天)。由此一般间隔68天可冲洗1次,约冲洗2次。而对于易发酵的豆渣类有机废物,堆肥发酵一般需要610天。由于其发酵速度快,因此冲洗后罐体内的温度回升到冲洗前的温度所用的时间也就相对较短(约23天)。由此一般间隔23天可冲洗1次,约冲洗23次。冲洗液排放至沼气发生器中,与厌氧污泥发生反应,产生的沼液经杀菌处
理后可作为营养液输送至光照生物反应器中,为光能营养型微生物补充水分、氮源、无机盐以及生长因子。在堆肥发酵过程中,本发明采用对堆肥反应罐中的发酵物进行定期冲洗的方法,这样有利于堆肥反应中拥有充足的氧气。但是,如果将冲洗后的液体自然排放,势必会造成新的环境污染。而在光照生物反应器与堆肥反应罐之间串接有沼气发生器后,即可将冲洗液排放至沼气发生器中,其与沼气发生器中的厌氧污泥反应可成沼气。沼气中的可燃气体可供人类生活所用,其在燃烧过程所排放的二氧化碳可为光照生物反应器中的光照营养型微生物提供充足的碳源。由此既提高了有机固体废弃物回收利用的速度,又避免了处理过程中所造成的再次污染,同时还充分利用废气产生出新的有用物质。本发明方法采用的上述间歇式冲洗操作,既可调控冲洗的次数,又可保证冲洗液
具有产业化利用的价值(使冲洗液中富含更多的有机氮)。两个或多个堆肥反应罐的并联
应用,实现了轮流加料、轮流出料(不断产出有机堆肥并排出二氧化碳),为光照营养微生
物提供了源源不断的碳源,由此也可源源不断地生产出大量的微生物富集产物。本发明中的光照生物反应器,最好是由数个反应器(如2个、3个、6个、或更多)
串接为一组。这样一方面可充分保证有足够量的微生物富集产物供给,另一方面也可充分
消化整个工艺中所产生的二氧化碳。本发明中的光能营养型微生物可以选自藻类、蓝细菌和光合细菌。其中优选藻类或蓝细菌中的任意一种或其混合微生物。这些微生物均可市售获得,也可按照现有常规技术以自然界采集、分离、提纯、扩大培养的方式获得;本发明所述的藻类可以是甲藻,绿藻(如小球藻、衣藻、新月藻),裸藻,硅藻(如颗粒直链藻)中的任意一种,或不同藻的任意混合微生物。也可是藻类与蓝细菌的任意混合微生物。本发明所述的液体培养液,可以选用通常使用的一般无机培养液,如主要含有水分、氮、磷、钾的无机培养液,也可选用厌氧污泥浸出液。本发明所述杀菌方法,可采用常用的消毒杀菌方法。如气体消毒可采用紫外线照射装置,液体消毒可采用臭氧杀菌装置、或超声波杀菌装置。
本发明中的光照生物反应器,可采用透光、密闭的玻璃(或有机玻璃)容器,其他可充分吸收光能以及体外供给的二氧化碳,为光能营养型微生物提供良好的生长繁殖条件的容器。采用本发明方法对有机固体废弃物进行处理,既可获得有机肥料,又可充分利用堆肥反应中所排放的二氧化碳排放、氮素等营养物质促进光能营养型微生物的生长繁殖;所生成的微生物富集产物营养丰富、极易分解、含硫量小、容积产气率高、分解利用率可达
95%以上。该微生物富集产物又可作为沼气原料,与厌氧污泥作用生成沼气。沼气可用于燃烧所产生的热能可用于人类生活所需。沼气生成过程中所产生的,二氧化碳及沼液经简单处理可为光能营养型微生物的生长繁殖提供所需的碳源、氮源、水分、即其他微量微量元素。其剩余沼渣也是一种很有价值的有机肥料。因此,本发明方法在处理有机固体废弃物的过程中,不但可以回收利用工艺流程中所有的废弃物,还可生产出多种有经济利用价值的副产品。本发明方法采用密闭且循环利用的工艺流程,从而解决了现有堆肥技术所存在的挥发性有机物流失、环境污染、效率低下、经济效益差等问题。本发明与现有工艺相比还具有投资小、效率高、运行成本低等优点。以下通过具体实施例以及本发明的工艺流程示意图对本发明作进一步的说明,但并不以任何形式限制本发明。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1本实施例所采用的设备有光生物反应器、堆肥反应罐、沼气发生器、锅炉。
所采用的堆肥反应罐有6个,分别与光生物反应器串联在一起,每个10m3,可装料6m3。所采用的光生物反应器为透光、密闭的玻璃容器,3个光生物反应器串接为一组。在光照生物反应器与堆肥反应罐之间串接有沼气发生器、燃烧装置
(锅炉)。
工艺流程如图1所示,具体方法为a〉将秸秆粉碎成10mm左右的颗粒状物质,按照1:1的重量比加入猪粪,调解碳氮比,(使其碳氮比控制在2040:l之内),混合后加入堆肥反应罐中,间隔l小时向堆肥反应罐中通入空气1小时,通气量150升/分钟。堆肥发酵3天后,向堆肥反应罐通入水约2吨对发酵物进行冲洗30分钟后将冲洗液排出输送至沼气发生罐内;为了连续为沼气罐和光生物反应器提供冲洗液和沼液,采用连续依次启动的方式。即第一天,向第一个堆肥反应罐内加料,启动第一个堆肥反应罐。第二天,向第二个堆肥反应罐中加料,启动第二个堆肥反应罐。如此,每过1天,启动一个堆肥反应罐,直至6个堆肥反应罐全部启动。冲洗操作一般在加料后第3天,这样冲洗操作自第一个罐启动的第3天开始也是依次冲洗,每天有一个罐执行冲洗操作后将2吨冲洗液排入沼气发生罐,这样沼气发生罐每天可以向光照生物反应器输送2吨灭菌沼液。如此循环往复。经大约15天的堆肥发酵时间,堆肥完成,可轮流出料,再轮流加料。此时堆肥反应所成的物料,即可加工成有机肥料出售。在堆肥反应
5过程中排出的废气(含有大量的二氧化碳、氨气、以及臭气)通过紫外线光照消毒杀菌后,通入光照生物反应器为光能营养型微生物提供碳源和部分氮源。从堆肥反应罐排放出冲洗
液,排放至沼气发生器中,与厌氧污泥发生反应生成沼气;沼气通过燃烧装置(锅炉)转化成热能供人类生活所需。在燃烧过程中排放的二氧化碳气体输送至光照生物反应器中,为光能营养型微生物生长、繁殖提供碳源。沼气生成过程中产生的沼液经超声波消毒杀毒,通入光照生物反应器中,为光能营养型微生物补充水分等营养物质。光照生物反应器中光能营养型微生物生长代谢所产生的气体(主要为氧气)通入堆肥反应罐中,加速堆肥发酵反应的进行。这样平均每月可生产3040m3有机肥;每天约产微生物富集产物100200公斤,如该用富集产物来生产沼气,每天可生产50100m3。
实施例2本实施例采用的设备包括有光照生物反应器、堆肥反应罐。本实施例的3个光照生物反应器串接为一组。堆肥反应罐所产生的二氧化碳气体通过分流管道分别通入3个光照生物反应器中,为光能营养型微生物生长、繁殖提供碳源。在光照生物反应过程中产生的氧气回输到堆肥反应罐,为堆肥反应提供所需。工艺流程参照图1。具体的工艺步骤为a〉将秸秆粉碎成20mm左右的颗粒状物质,按照1:,加入牛粪调解碳氮比,(使其碳氮比控制在2040:l之内),混合后加入堆肥反应罐中,,通气量100升/分钟,通入空气,反应物发酵12天,形成堆肥。发酵过程中产生的气体通过臭氧消毒器杀菌后,输送入到b>工序的光照生物反应器中。
b>光照生物反应器(为透明密闭的有机玻璃容器)放在日光温室内,温室应有充足均匀的光照,温室内温度保持在253(TC左右;将蓝细菌置于光照生物反应器中,加入容器量65%的液体培养液,液体培养液按照1:1的重量比,由厌氧污泥浸出液(该液可从市场购得)和水构成,液体温度控制在3540°C,放置6072小时。
c〉堆肥反应罐中排出的气体(主要为二氧化碳)通过臭氧消毒器杀菌后输送至光照生物反应器中;当光能营养型微生物干物质浓度大于lg/L时,将漂浮在光照生物反应器上部的微生物富集产物输出。光照生物反应正常启动后,将光照生物反应器产生的气体(主要为氧气)通入堆肥反应罐内循环利用。当整个工程运转起来后,按照常规技术随时检测光照生物反应器中的生态环境,适当补入微生物及培养液,以保证微生物的旺盛繁殖。
实施例3本实施例的光照生物反应器为1个,堆肥反应罐1个。工艺流程可参照图1。
具体的工艺步骤为a〉将豆饼粉碎成lOmm左右的颗粒状物质,加入稻草调解碳氮比,(使其碳氮比控制在2040:l之内),混合后放入堆肥反应罐中,运行初期连续通空气,——(Vg有机质之间。发酵10天,形成堆肥。b>将小球藻,巨藻置于光照生物反应器中,加入厌氧污泥浸出液(该液可从市场购得)中,水温度控制在
2530°C,放置3640小时。
6
c〉堆肥反应罐中排出的气体(主要为二氧化碳)经杀菌处理后输送至光照生物反
应器中;当光能营养型微生物干物质浓度大于lg/L时,将漂浮在光照生物反应器上部的微
生物富集产物输出。光照生物反应正常启动后,将光照生物反应器产生的气体(主要为氧
气)通入堆肥反应罐内循环利用。实施例4工艺流程可参照图l。具体的工艺步骤为a〉木屑(粉碎至5mm左右颗粒),加入鸡粪原料,按照鸡粪与木屑重量比为5:2,调解碳氮比,(使其碳氮比控制在2040:l之内),混合后加入堆肥反应罐中,运行初期连续通空气,通气量控制在300升/分钟,发酵16天,形成堆肥。b〉将甲藻置于光照生物反应器中,加入厌氧污泥浸出液(该液可从市场购得)中,水温度控制在2530。C,放置3640小时。c〉堆肥反应罐中排出的气体(主要为二氧化碳)经杀菌处理后输送至光照生物反应器中;当光能营养型微生物干物质浓度大于lg/L时,将漂浮在光照生物反应器上部的微生物富集产物输出。光照生物反应正常启动后,将光照生物反应器产生的气体(主要为氧气)通入堆肥反应罐内循环利用。
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