1.本发明涉及固废处理技术领域，具体涉及一种厨余垃圾处理及资源化利用方法及系统。
背景技术：2.厨余垃圾是生活垃圾的重要组成部分，包含居民生活中产生的食物残余和来自农贸市场的果蔬垃圾。厨余垃圾的含水量高达74.94％-87.07％，且含有大量糖类、蛋白质、脂质等有机物，具有较好的可生化降解性，同时也导致了厨余垃圾易腐烂变质和滋生病菌等缺点，未经妥善处理，会严重影响居民的身体健康及环境卫生。我国城市生活垃圾中厨余垃圾占比为49.4％-64.5％，厨余垃圾妥善处理和资源化利用，不仅直接影响居民生活环境质量，对实现碳达峰、碳中和也具有重要意义。
3.目前，中国最适合大规模工业应用的资源化处理技术为厌氧消化和好氧堆肥，为了保证主体生物反应的进行，厨余垃圾的预处理技术显得尤为关键。我国主流的厨余垃圾预处理技术核心工艺是机械分选，采用间歇式生产方式，以尺寸和形状为准则对垃圾进行分选，有机质筛分效率低，损失量大，筛出物仍需要进一步处理，导致预处理工艺流程长，工序复杂，设备维护检修频次高，影响后续生物反应的生产稳定性，增加了处理厂工程投资和运营成本。为此，开发一种工序简单的垃圾全量处理及资源化工艺及系统是十分必要的。
技术实现要素：4.针对上述现有技术的不足，本发明旨在提出一种厨余垃圾处理及资源化利用方法及系统，以在完成厨余垃圾无害化和减量化的同时，实现厨余垃圾资源化的新型组合处理。
5.本发明首先提出一种厨余垃圾处理及资源化利用方法，所述方法包括：
6.厨余垃圾在卧式连续热水解系统内高温热水解；
7.通过复合动力制浆系统将水解后的熟料破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液，分离出的残渣送入固液分离系统降低残渣含水率；
8.将均质化浆液送入除砂除杂系统去除砂石、玻璃等杂质；
9.将除砂除杂后的浆液送入三相分离系统实现轻相油脂、重相浆液和残渣三相分离。
10.厌氧消化系统处理三相分离系统产生的重相浆液，生成沼气、沼液和沼渣。
11.根据本发明的一种实施方式，在卧式连续热水解系统内高温热水解包括：
12.将热水解罐设为恒压进行热解，在热水解罐前及热水解罐后均设置平衡节进行缓存物料及压力转换，使得要进入热水解罐中的物料的压力达到热水解罐内的恒压压力，使得从热水解罐中出来的物料进入热水解罐后的平衡节内再泄压，保证物料生产线的连续运行。
13.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：
14.通过在所述热水解罐前及热水解罐后的平衡节与所述热水解罐之间设置压力控
制阀，通过打开该压力控制阀以使得连接的两侧压力相等。
15.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：通过将所述热水解罐前及热水解罐后的平衡节分别与平衡罐连通，以将所述热水解罐前及热水解罐后的平衡节内的压力进行泄压处理。
16.根据本发明的一种实施方式，所述复合动力制浆包括：
17.通过转子的机械作用和转子旋转时所带动的水力剪切作用来实现制浆。转子高速旋转撕碎厨余垃圾，同时向厨余垃圾传递动能，通过水力的高强湍流和剪切作用来强化制浆效果。通过转子旋转，转子叶片强烈的击碎与它相接触的厨余垃圾。通过转子旋转，形成强力涡旋，在转子周围形成一个速度很高的湍流区域，接近于筒体内壁的厨余垃圾速度低于湍流区域的速度，二者存在速度差，于是厨余垃圾间互相摩擦，进而形成均质化浆液。
18.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：固液分离后的滤液回流到除砂除杂系统去除杂质。
19.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：
20.除砂除杂后的浆液进入三相分离系统提取油品后再进入厌氧消化系统处理。
21.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：
22.将厌氧消化处理后产生的沼气储存，发电自用或作为锅炉燃料；
23.将厌氧消化处理后产生的沼液送入渗滤液全量处理系统处理，达标排放；
24.将厌氧消化处理后产生的沼渣焚烧或堆肥处理。
25.将固液分离系统和三相分离系统产生的残渣焚烧或填埋处理。
26.将三相分离系统产生的轻相油脂作为生物柴油和硬脂酸等加工原料外售。
27.本发明还提出一种执行所述厨余垃圾处理及资源化利用方法的系统，所述系统包括卧式热水解系统、复合动力制浆系统、除砂除杂系统、固液分离系统和厌氧系统，其中，所述卧式热水解系统的出料口连接所述复合动力制浆系统，所述复合动力制浆系统的浆液出口连接所述除砂除杂系统，所述复合动力制浆系统的固料出口连接所述固液分离系统，所述固液分离系统的液体出口连接所述除砂除杂系统，所述除砂除杂系统的浆液出口连接所述厌氧系统。
28.优选地，所述系统还包括三相分离系统，所述三相分离系统设于所述除砂除杂系统和所述厌氧系统之间；
29.优选地，所述系统还包括分别与所述厌氧系统连接的沼气储存装置、沼液渗滤液处理装置、沼渣焚烧或堆肥处理装置。
30.本发明成浆质量均匀，热解生产连续，可实现自动化生产，生产效率高，工序简单，资源化利用率高。
附图说明
31.图1为本发明一实施例厨余垃圾全量处理及资源化的工艺流程图；
32.图2为本发明一实施例厨余垃圾全量处理及资源化的设备系统图；
33.图3为本发明一实施例热水解系统结构示意图；
34.附图标号：
35.a、卧式热水解系统、b、复合动力制浆系统、c、除砂除杂系统、d、三相分离系统、e、
固液分离系统、f、厌氧系统；
36.1、进料输送机、2、第三电动阀、3、第四电动阀、4、平衡罐、5、第一电动阀、6、进料储料节、7、进料平衡节、8、进料储料节开关阀、9、第一开关阀、10、第二电动阀、11、热水解罐、12、蒸汽进口、13、出料平衡节、14、第二开关阀、15、出料储料节、16、出料储料节开关阀、17、出料输送机。
具体实施方式
37.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
38.本发明的目的是提供一种厨余垃圾全量处理及资源化工艺及系统。该工艺系统是在完成厨余垃圾无害化和减量化的同时，实现厨余垃圾资源化的新型组合处理方法，
39.通过转子的机械作用和转子旋转时所带动的水力剪切作用来实现制浆。转子高速旋转撕碎厨余垃圾，同时向厨余垃圾传递动能，通过水力的高强湍流和剪切作用来强化制浆效果，成浆质量均匀，热解生产连续，可实现自动化生产，资源化利用率高。
40.本发明首先提出一种厨余垃圾处理及资源化利用方法，所述方法主要包括：
41.厨余垃圾在卧式连续热水解系统内高温热水解；
42.通过复合动力制浆系统将水解后的熟料破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液，分离出的固料送入固液分离系统；
43.将均质化浆液送入除砂除杂系统进行除砂除杂；
44.将除砂除杂后的浆液送入厌氧消化系统处理生成沼气、沼液和沼渣。
45.本发明厨余垃圾处理及资源化利用方法一实施方式整体工艺流程见图1：
46.厨余垃圾无需分选进入连续热水解处理，利用热水解的高温高压作用,首先快速达到无害化的效果,同时包裹厨余垃圾的塑料袋破裂、抽缩,垃圾细胞快速水解、浆化,胞内的浆液溶出,使有机质最大程度溶出到浆液中,热水解后的物料呈现浓稠浆状；热水解出料进入复合动力制浆及提纯，通过水力剪切和机械搅拌，进一步破碎浆液中固体物质，使得有机物充分溶出于浆液中；浆液通过除砂除杂除去无机固相废物和部分难降解有机废弃物；浆液经三相分离分质处理，液相经提油后进入厌氧消化产沼供能，固相残渣经固液分离脱水达到相关标准后，焚烧或者填埋；沼液可按照下述具体渗滤液全量处理工艺进行处理，产生的沼渣经脱水后进行好氧发酵或者焚烧处理。
47.针对上述工艺流程，设计出全套设备系统如图2，系统主要包括卧式热水解系统a、复合动力制浆系统b、除砂除杂系统c、固液分离系统e和厌氧系统f，其中，所述卧式热水解系统a的出料口连接所述复合动力制浆系统b，所述复合动力制浆系统b的浆液出口连接所述除砂除杂系统c，所述复合动力制浆系统b的固料出口连接所述固液分离系统e，所述固液分离系统e的液体出口连接所述除砂除杂系统c，所述除砂除杂系统c的浆液出口连接所述厌氧系统f。还可根据需要设置三相分离系统，所述三相分离系统设于所述除砂除杂系统和所述厌氧系统之间。优选地，所述系统还包括分别与所述厌氧系统连接的沼气储存装置、沼液渗滤液处理装置、沼渣焚烧或堆肥处理装置。
48.上述实施方式具体运行可包括如下步骤：
49.1)厨余垃圾先进入卧式连续热水解处理设备内进行水解，使垃圾中有机质破壁溶出，杀灭厨余垃圾表面的微生物和虫卵；
50.2)卧式热水解出料进入复合动力制浆及分离设备内，对热水解后的熟料进行破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液；
51.3)均质化浆液进入除砂除杂设备，去除砂石、玻璃、贝壳等杂质；
52.4)分离出的厨余垃圾固渣、塑料制品、玻璃制品和金属等杂质后的浆液进入固液分离系统，固液分离后的滤液回流到除砂除杂；
53.5)除砂除杂后的浆液进入三相分离，提取油品做生物柴油或化工原料。
54.6)提油后的浆液进入厌氧消化处理。
55.7)厌氧消化处理后产生的沼气储存，可发电自用或作为锅炉燃料。
56.8)厌氧消化处理后产生的沼液进入渗滤液全量处理，达标排放。
57.9)厌氧消化处理后产生的沼渣焚烧或堆肥处理。
58.上述步骤并非全是必要设置，可根据情况调整。
59.其中，高温水解温度为100-180℃，压力为0.07-1.0mpa，时间为10-60min，加水量为0-40％。
60.系统内可通过机械动力如螺旋输送机构推动厨余垃圾混合及水解反应，水解过程受热均匀，螺旋直径为0.5-1.5m，转速为0-10r/min。
61.卧式热水解系统由螺旋实现连续喂料和卸料，螺旋内形成密实程度较高的环形料塞，由环形料塞和进出料通道开关阀来封堵蒸汽和浆料的反喷，进行连续热水解。
62.水解后的熟料通过转子的机械作用和转子旋转时所带动的水力剪切作用来实现制浆。转子高速旋转撕碎厨余垃圾，同时向厨余垃圾传递动能，通过水力的高强湍流和剪切作用来强化制浆效果完成制浆，成浆质量均匀。
63.分离出的厨余垃圾固渣、塑料制品、玻璃制品和金属等杂质通过排渣口外送固液分离系统处理，可降低含水率，固液分离处理所得滤渣外送焚烧或填埋。
64.完成制浆后的均质化浆液泵送除砂除杂系统处理，去除复合动力制浆生成的均质化浆液和固液分离滤液中的杂质，避免对后端设备和管道造成损伤，防止厌氧罐内沉沙。
65.厌氧消化处理后产生的沼气储存，可发电自用或作为锅炉燃料。产生的沼液进入渗滤液处理系统处理，达标排放。产生的沼渣焚烧或堆肥处理。
66.本发明具有如下优点：
67.通过复合动力制浆系统内通过转子的机械作用和转子旋转时所带动的水力剪切作用来实现制浆。转子高速旋转撕碎厨余垃圾，同时向厨余垃圾传递动能，通过水力的高强湍流和剪切作用来强化制浆效果完成制浆，成浆质量均匀；
68.通过卧式连续热水解和复合动力制浆及分离实现连续进料供料，保证主体厌氧消化工艺可连续运行，降低了冲击负荷，降低了处理工艺运行难度，提高了处理效率；
69.自动化程度高，现场可实现无人值守，节省人力资源；
70.有效的实现厨余垃圾的稳定化、无害化和资源化，使不稳定的有机物质形成沼气、水等，不会产生二次污染；配套沼液、沼渣处理系统，实现有机质的减量化；
71.厌氧消化后产生的沼气可作为清洁能源厂区回用；
72.工艺适应性强，对原生垃圾分类要求不高；
73.系统占地面积小，投资成本低，易于实施、管理和推广。
74.实施例1
75.下述实施例中所用的材料、试剂或设备等，如无特殊说明，均可从商业途径或现有技术得到，文中不再赘述。
76.厨余垃圾经热水解处理后，垃圾中有机质破壁溶出，杀灭厨余垃圾表面的微生物和虫卵，在完成厨余垃圾无害化和减量化的同时，可进行厌氧发酵等实现厨余垃圾资源化处理。
77.厨余垃圾来料以居民生活中产生的食物残余为主或与部分餐厨垃圾混合处理时，垃圾成分中油脂含量较高，需经提油工序处理，避免对后续厌氧消化及渗滤液处理系统造成不利影响。如图1所示，其工艺步骤如下：
78.1)厨余垃圾在卧式连续热水解系统内高温热水解，杀灭厨余垃圾表面的微生物和虫卵，破坏垃圾中部分物质的组织结构；
79.2)复合动力制浆系统将水解后的熟料破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液，分离出的厨余垃圾固渣、塑料制品、玻璃制品和金属等杂质进入固液分离系统；
80.3)均质化浆液进入除砂除杂系统，去除砂石、玻璃、贝壳等杂质；
81.4)固液分离后的滤液回流到除砂除杂系统；
82.5)除砂除杂后的浆液进入三相分离系统，提取油品；
83.6)提油后的浆液进入厌氧消化系统处理；
84.7)厌氧消化处理后产生的沼气储存，可发电自用或作为锅炉燃料；
85.8)厌氧消化处理后产生的沼液进入渗滤液全量处理系统处理，达标排放；
86.9)厌氧消化处理后产生的沼渣焚烧或堆肥处理。
87.实施例2
88.厨余垃圾来料以农贸市场果蔬垃圾为主时，垃圾成分中油脂含量较低，无需增加提油工序，工艺步骤如下：
89.1)厨余垃圾在卧式连续热水解系统内高温热水解，杀灭厨余垃圾表面的微生物和虫卵，破坏垃圾中部分物质的组织结构；
90.2)复合动力制浆系统将水解后的熟料破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液，分离出的厨余垃圾固渣、塑料制品、玻璃制品和金属等杂质进入固液分离系统；
91.3)均质化浆液进入除砂除杂系统，去除砂石、玻璃、贝壳等杂质；
92.4)固液分离后的滤液回流到除砂除杂系统；
93.5)除砂除杂后的浆液进入厌氧消化系统处理；
94.6)厌氧消化处理后产生的沼气储存，可发电自用或作为锅炉燃料。
95.7)厌氧消化处理后产生的沼液进入渗滤液处理系统处理，达标排放。
96.8)厌氧消化处理后产生的沼渣焚烧或堆肥处理。
97.实施例3
98.实施例如图3所示，本实施例提供的的一种厨余垃圾连续式热水解系统a，包括进料输送机1、进料储料节6、进料平衡节7、卧式热水解罐11、出料平衡节13、出料储料节15、出
料输送机17和平衡罐4。
99.卧式热水解罐11的内部设有螺旋输送装置。卧式热水解罐11的顶部设有进料口和与进料储存节6、进料平衡节7连通的连通口。卧式热水解罐11的底部设有出料口和蒸汽进口12若干。进料输送机1到卧式热水解罐11进料口的输送通道设有进料储料节6和进料平衡节7；出料输送机17到卧式热水解罐11出料口的输送通道设有出料平衡节13和出料储料节15。
100.进料储料节6、进料平衡节7、出料平衡节13和出料储料节15为钢制圆形或矩形筒体结构，一端敞口带连接法兰用于连接开关阀，一端设有开关阀，进料储料节6和进料平衡节7筒体在上，开关阀在下；出料平衡节13和出料储料节15筒体在下，开关阀在上。
101.卧式热水解罐11顶部的2个连通口分别与进料平衡节7和出料平衡节13连接，连接管道上设有第一电动阀5和第二电动阀10。
102.平衡罐4顶部设有进气口2个，进气口分别与进料平衡节7和出料平衡节13连接，连接管道上设有第三电动阀2和第四电动阀3。
103.卧式热水解罐11中，蒸汽进口12沿罐底部切向进气，沿罐轴向布置多个进气口，使蒸汽通入均匀。卧式热水解罐11中，罐内螺旋将厨余垃圾由进料口向出料口方向输送，该过程中螺旋带动厨余垃圾翻转，使厨余垃圾与蒸汽混合均匀，热水解反应更加充分完全。卧式热水解罐11中，罐顶部设有压力和温度检测装置，以实时监测罐内的工况。
104.利用上述的连续式热水解装置处理厨余垃圾的过程如下：
105.卧式热水解罐11内温度、压力达到设定值，开关阀和电动阀全部关闭，进料输送机1等待进料信号为初始状态；之后进料输送机1启动，开始进料，进料输送机1可持续工作至整条处理线停机为止；进料储料节6内持续接料；进料储料节开关阀8打开，进料平衡节7内完成预设进料量，进料储料节开关阀8关闭；第一电动阀5开启，进料平衡节7与卧式热水解罐11实现连通成为1个空间，进料平衡节7与卧式热水解罐11等压，第一电动阀5关闭；第一开关阀9打开，进料平衡节7内物料竖直掉落进入卧式热水解罐11，第一开关阀9关闭；第三电动阀2开启，进料平衡节7与平衡罐4连通，进料平衡节7内压力降低至70kpa以下后，第三电动阀2关闭，一个进料循环完成；
106.热解完成后出料输送机17启动，开始出料，出料输送机17持续工作至整条处理线停机为止；第二电动阀10开启，出料平衡节13与卧式热水解罐11等压后，第二电动阀9关闭；第二开关阀14开启，热解物料从热解罐11中进入出料平衡节13，出料平衡节13内完成预设进料量，第二开关阀14关闭；第四电动阀3开启，出料平衡节13内压力降低至70kpa以下后，第四电动阀3关闭；出料储料节开关阀16打开，出料平衡节13中物料进入出料储料节15，出料储料节15内完成预设进料量，出料储料节开关阀16关闭，一个出料循环完成；物料可从出料储料节15落入出料输送机17，出料输送机17可输送物料至复合动力制浆系统b，继续后续如实施例1或实施例2的处理工序。
107.厨余垃圾经热水解处理后，垃圾中有机质破壁溶出，杀灭厨余垃圾表面的微生物和
108.此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
109.上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，各实施方式都可根据需要进行组合或删减，附图中并非所有部件都是必要设置，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所述的这些实施例，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
技术特征：1.一种厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括：厨余垃圾在卧式连续热水解系统内高温热水解；通过复合动力制浆系统将水解后的熟料破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液，分离出的固料送入固液分离系统；将均质化浆液送入除砂除杂系统进行除砂除杂；将除砂除杂后的浆液送入厌氧消化系统处理生成沼气、沼液和沼渣。2.根据权利要求1所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于：通过复合动力制浆转子的机械作用和转子旋转时所带动的水力剪切作用来实现制浆。3.根据权利要求1或2所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：固液分离后的滤液回流到除砂除杂系统进行除砂除杂。4.根据权利要求1或2所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：除砂除杂后的浆液进入三相分离系统提取油品后再进入厌氧消化系统处理。5.根据权利要求1或2所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：将厌氧消化处理后产生的沼气储存，发电自用或作为锅炉燃料；将厌氧消化处理后产生的沼液送入渗滤液处理系统处理，达标排放；将厌氧消化处理后产生的沼渣焚烧或堆肥处理。6.根据权利要求1或2所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，在卧式连续热水解系统内高温热水解包括：将热水解罐设为恒压进行热解，在热水解罐前及热水解罐后均设置平衡节进行缓存物料及压力转换，使得要进入热水解罐中的物料的压力达到热水解罐内的恒压压力，使得从热水解罐中出来的物料进入热水解罐后的平衡节内再泄压，保证物料生产线的连续运行。7.根据权利要求6所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：通过在所述热水解罐前及热水解罐后的平衡节与所述热水解罐之间设置压力控制阀，通过打开该压力控制阀以使得连接的两侧压力相等。8.根据权利要求7所述的厨余垃圾处理及资源化利用方法，其特征在于，所述方法还包括：通过将所述热水解罐前及热水解罐后的平衡节分别与平衡罐连通，以将所述热水解罐前及热水解罐后的平衡节内的压力进行泄压处理。9.一种执行权利要求1至8任一项所述厨余垃圾处理及资源化利用方法的系统，其特征在于，所述系统包括卧式热水解系统、复合动力制浆系统、除砂除杂系统、固液分离系统和厌氧系统，其中，所述卧式热水解系统的出料口连接所述复合动力制浆系统，所述复合动力制浆系统的浆液出口连接所述除砂除杂系统，所述复合动力制浆系统的固料出口连接所述固液分离系统，所述固液分离系统的液体出口连接所述除砂除杂系统，所述除砂除杂系统的浆液出口连接所述厌氧系统。10.根据权利要求9所述的厨余垃圾处理及资源化利用的系统，其特征在于，所述系统还包括三相分离系统，所述三相分离系统设于所述除砂除杂系统和所述厌氧系统之间；所述系统还包括分别与所述厌氧系统连接的沼气储存装置、沼液渗滤液处理装置、沼
渣焚烧或堆肥处理装置。
技术总结本发明涉及一种厨余垃圾处理及资源化利用方法及系统。本发明所述方法包括：厨余垃圾在卧式连续热水解系统内高温热水解；通过复合动力制浆系统将水解后的熟料破碎分离，通过水力剪切和机械搅拌混合形成均质化浆液，分离出的固料送入固液分离系统；将均质化浆液送入除砂除杂系统进行除砂除杂；将除砂除杂后的浆液送入厌氧消化系统处理生成沼气、沼液和沼渣。本发明通过复合动力制浆系统内搅拌装置形成强大的自下而上又自上而下的浆流以及厨余垃圾之间的摩擦力完成制浆，成浆质量均匀，热解生产连续，可实现自动化生产，生产效率高，工序简单，资源化利用率高。资源化利用率高。资源化利用率高。
技术研发人员：陆鹏 赵凤秋 马淑静 蒋宝辉 王昆明 吴福祥 苏迎 居玉坤 刘欢 于海龙 贾志刚
受保护的技术使用者：北京洁绿环境科技股份有限公司
技术研发日：2022.03.29
技术公布日：2022/7/5
