CN111298623A - 一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，该设备包括密闭式养殖厂房、好氧反应器、芬顿氧化池、餐厨垃圾贮存室、厌氧反应器、二沉池和臭氧消毒池，餐厨垃圾贮存室中下部安装有筛网，筛网上面为存放餐厨垃圾室，下面为泔水池。本发明可提高养殖过程中臭气降解率和大幅度降低处理成本。

Description

一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备
技术领域
本发明属于环保资源再生领域，公开了一种餐厨垃圾喂养黑水虻过程产生的“三废” 的共处理组合设备，实现养殖过程臭气降解率100%、达到无废排放和废水循环利用的技术目标。
背景技术
我国人口占世界总人口数21.0%，我国生活垃圾产量位于世界之首。以广州为例，平均每天产生 2800 吨的餐厨垃圾，每年达到 90 万吨。2221年6月我国“住房和城乡***等部门关于在全国地级及以上城市全面开展生活垃圾分类工作的通知”发布后，要求至2222年底，生活垃圾回收利用率达37%以上。城市生活垃圾中餐厨垃圾占比超2/3，目前通过养殖黑水虻方式处理餐厨垃圾正在成为环保领域的热点技术，但黑水虻养殖过程产生的臭气在其养殖区域大量富集并沿浓度梯度向周围空间扩散。臭气成分主要为无机分子NH3、H2S、有机分子CH3SH 、CH3NH2、吲哚等。养殖业产生臭气已严重影响了周围居住环境质量，从我国环保发展趋势和对国际社会碳减排的承诺及经济发展战略观察，养殖业的臭气治理将是未来大气治理的一个重点领域。而目前对黑水虻养殖过程产生的臭气还没有针对性的处理技术。为此，其臭气的处理已成为未来餐厨垃圾资源回收利用的瓶颈问题。
目前针对臭气的处理技术主要包括：物理吸附法、化学氧化法、焚烧法、传统生物法和近年来新发展起来的植物液喷淋法、等离子体分解法、光催化氧化法等。焚烧法、等离子体分解法、光催化氧化法处理效率高，但设备投入大、运行成本高、维修复杂，而且最终仍然需要对处理后的气体设置15m烟囱进行高空排放。相比而言，生物处理法的投资和运行费用最低，逐渐受到重视并成为处理恶臭气体的主要方法之一，但由于水气接触时间难以控制，特别是一些不易溶于水的大分子臭气成分更难以被直接去除，使得该方法在实际应用中受限。因此，亟待开发新工艺新模式以弥补上述技术缺陷。
利用餐厨垃圾进行的养殖黑水虻过程，臭气主要来源以下几点：垃圾放置或发酵过程有机物腐败产生臭气；黑水虻代谢过程产生臭气；以及餐厨垃圾泔水和生活污水处理时产生臭气，其中喂饲过程即养殖厂房内的臭气占比最大，是臭气处理的关键。因此，本发明首先对养殖床加透光密封罩将臭气限定在最小的范围，在密封罩内再种植爬藤植物或草皮，起到吸收净化少量残余臭气和改善养殖环境的作用，该方式相比传统大棚式养殖房臭度下降95%以上。其次，本发明根据臭气性质将臭气中氨气、硫化氢气等小分子易溶于水和微溶于水的气体成分利用废水处理设施先吸附出来，通过微生物的硝化作用和同化作用进行生化处理，则大大减少后续其他臭味物质芬顿氧化时的药剂用量，使降解更加彻底。另外在芬顿氧化池中设计文丘里管改进气水混合方式，实现臭气物质降解率100%和废气零排放技术目标，并降低臭气处理成本30%以上。
发明内容
本发明的目的是提供一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，它可提高养殖过程中臭气降解率和大幅度降低处理成本。
本发明提供的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，该设备包括密闭式养殖厂房、好氧反应器、芬顿氧化池、餐厨垃圾贮存室、厌氧反应器、二沉池和臭氧消毒池，餐厨垃圾贮存室中下部安装有筛网，筛网上面为存放餐厨垃圾室，下面为泔水池，其中，密闭式养殖厂房的输气管道接好氧反应器，输气管道上安装有离心风机，好氧反应器顶部气体出口经第二阀门、风机接密闭芬顿氧化池的气体进口，芬顿氧化池底部的反应液出口一路通过循环泵和第三阀门接芬顿氧化池里的文丘里进水管，另一路通过循环泵、第四阀门接餐厨垃圾贮存室中的泔水池，餐厨垃圾贮存室中的存放餐厨垃圾室顶部的气体出口经第五阀门、风机接芬顿氧化池的气体进口，好氧反应器的出水口一路经第九阀门和第四水泵接二沉池，二沉池出水口接臭氧消毒池的进水口，好氧反应器的出水口另一路经第一阀门、第一水泵、第六阀门、第二水泵接厌氧反应器的进水口，泔水池的出水口经第六阀门、第二水泵接厌氧反应器的进水口，厌氧反应器的出水口经第八阀门和第三水泵接好氧反应器的进水口，厌氧反应器顶部的气体出口经第七阀门、风机接芬顿氧化池的气体进口。
上述中，密闭式养殖厂房的养殖区域设置有多个养殖床，每个养殖床设置有气体收集罩，每个气体收集罩顶部有倒漏斗式吸风口，所有倒漏斗式吸风口通过导气管与输气管道连接。
上述中，气体收集罩由透光材料制成。
上述中，好氧反应器底部设置有布气管，中部有填料层，布气管与输气管道连通。
上述中，芬顿氧化池顶部安装有过氧化氢加药管、铁盐加药管、加酸管，内部设置有第一pH检测器。
上述中，在泔水池出口和第六阀门之间设置加碱管，在第二水泵的泵前设置第二pH检测器。
上述中，臭氧消毒池内部设置紫外灭菌灯，底部设置臭氧布气管，布气管与臭氧发生器相连。
本发明具有如下有益效果：
1、现行的臭气处理技术中，芬顿氧化法具有使臭气物质降解彻底、处理成本低、操作易于控制等特点，但目前使用空气喷雾式逆向流吸气方式进行气水混合，则造成反应器废气停留时间短，难以消除无效接触现象，使废气降解率的提高存在技术瓶颈，而且最后仍有部分废气排放。本发明对文丘里管气水混合方式的设计极大地提高臭气物质溶解速率和反应速率，提高恶臭物质处理的容积负荷，使反应器体积缩小2倍以上，大大降低了占地面积和设备成本；而且通过反应器密闭设计，一方面更有利于形成负压，增大气体分子与芬顿反应液的接触动力，使臭气物质降解率达到100%；另一方面负压的作用下各个构筑物中的臭气自动被带入池中，无需或仅需小功率风机传输气体，极大降低了电耗，而且彻底做到无废气排放。
2、根据养殖过程产生的臭气中氨气占比高的特点，本发明利用氨气易溶于水的特性，首先通过好氧生物膜反应器将氨气、硫化氢气等小分子易溶于水和微溶于水的气体成分吸附出来，通过生物膜延长水气接触时间，使氨去除率99%以上，再利用微生物的硝化作用和同化作用处理氨气、硫化氢气等小分子水溶性气体成分，一方面最大程度降低这类臭味物质的处理成本，另一方面可大大减少后续芬顿氧化池的药剂用量，使其他臭味物质降解更加彻底。
3、本发明将餐厨垃圾养殖黑水虻过程产生的“三废”进行***设计，将芬顿溶液排入餐厨垃圾贮存室泔水池中，利用泔水调节反应后的芬顿溶液pH值再回流到废水生化处理池中，可大大减少用碱量60%以上。同时由于有机臭气分子降解的终产物以CO2为主，回流到厌氧反应器后则极大地补充了反硝化脱氮所需的无机碳源。另外，在对各废水和臭气处理设施进行加盖密封后，通过输气管道排入芬顿氧化池中，由于氧化池顶部产生负压的原理进行气水混合，更利于臭气的排入和氧化反应，达到无废气排放技术目标。和现行技术相比，臭气处理总成本降低了30%以上。
附图说明
附图1本发明的工艺流程图。
在图中，1-厌氧反应器，2-好氧反应器，3-二沉池，4-臭氧消毒池，5-密闭式养殖厂房，6-餐厨垃圾贮存室， 7-芬顿氧化池，8-导气管，9-离心风机，10-输气管道，11-第一水泵，12-第一阀门，13-布气管，14-填料层，15-第二阀门，16-风机，17-加酸管，18-第一pH检测器， 19-过氧化氢加药管，20-铁盐加药管，21-文丘里进水管，22-第三阀门，23-循环泵，24-第四阀门、25-第五阀门，26-存放餐厨垃圾室，27-筛网，28-泔水池，29-加碱管，30-第六阀门，31-第二水泵，32-第二pH检测器，33-第七阀门，34-第八阀门，35-第三水泵，36-第九阀门，37-第四水泵，38-紫外灭菌灯，39-臭氧布气管，40-臭氧发生器、41-第十阀门，42-第五水泵，43-气体收集罩。
具体实施方式
参照图1，本发明提供的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，该设备包括密闭式养殖厂房5、好氧反应器2、芬顿氧化池7、餐厨垃圾贮存室6、厌氧反应器1、二沉池3和臭氧消毒池4，餐厨垃圾贮存室6中下部安装有筛网27，筛网27上面为存放餐厨垃圾室26，下面为泔水池28，其中，密闭式养殖厂房5的养殖区域设置有多个养殖床，每个养殖床设置有气体收集罩43，气体收集罩43由透光材料制成，每个气体收集罩43顶部有倒漏斗式吸风口，所有倒漏斗式吸风口通过导气管8与输气管道10连接，输气管道10上安装有离心风机9，输气管道10接好氧反应器2，好氧反应器2底部设置有布气管13，中部有填料层14，布气管13与输气管道10连通。好氧反应器2顶部气体出口经第二阀门15、风机16接密闭芬顿氧化池7的气体进口，芬顿氧化池7顶部安装有过氧化氢加药管19、铁盐加药管20、加酸管17，内部设置有第一pH检测器18。芬顿氧化池7底部的反应液出口一路通过循环泵23和第三阀门22接芬顿氧化池7里的文丘里进水管21，另一路通过循环泵23、第四阀门24接餐厨垃圾贮存室6中的泔水池28，餐厨垃圾贮存室6中的存放餐厨垃圾室26顶部的气体出口经第五阀门25、风机16接芬顿氧化池7的气体进口，好氧反应器2的出水口一路经第九阀门36和第四水泵37接二沉池3，二沉池3出水口接臭氧消毒池4的进水口，臭氧消毒池4内部设置紫外灭菌灯38，底部设置臭氧布气管39，臭氧布气管39与臭氧发生器40相连，臭氧发生器40的出水口经第十阀门41、第五水泵42接密闭式养殖厂房5的进水口。好氧反应器2的进水口另一路经第八阀门34、第三水泵35接厌氧反应器1的出水口，好氧反应器2的出水口另一路经第一阀门12、第一水泵11、第六阀门30、第二水泵31接厌氧反应器1的进水口，泔水池28的出水口经第六阀门30、第二水泵31接厌氧反应器1的进水口，在泔水池出口和第六阀门30之间设置加碱管29，在第二水泵31的泵前设置第二pH检测器32。厌氧反应器1的出水口经第八阀门34和第三水泵35接好氧反应器2的进水口，厌氧反应器1顶部的气体出口经第七阀门33、风机16接芬顿氧化池7的气体进口。
应用例：
以广东省某市日处理100吨餐厨垃圾为实施对象，黑水虻养殖厂房5为密闭式养殖房5，养殖区域设置3层立体养殖床，长3米宽1.5米，产生臭气通过箱式气体收集罩43收集，罩顶部设置倒漏斗式吸风口、所有倒漏斗式吸风口通过导气管8与输气管道10连接，输送臭气量约126万m3/d。
污水厂臭气量的计算可根据水面积确定臭气量;对构筑物上整体加顶,可根据空间容积确定脱臭气量;对水池池面局部加盖,可根据开口面积和风速确定脱臭气量;还可根据设备的台数确定脱臭气量。
常用的臭气量计算方法为按照换气量来计算,不进人或一般不进人的地方,空气交换量应为2~3次/h;对于有人进入、但工作时间不长的空间,空气的交换量为2~3.5次/h;臭气量等于各构筑物水面以上空间体积与换气量乘积之和。
根据臭气产生规律和特点，每次喂食后1小时开启离心风机9启动通风***进行换气，离心风机9持续抽吸2小时后关闭。停止工作1小时后再次启动，并进入间歇式工作模式，即每隔40分钟启动10分钟进行换气一次，共持续3小时。
箱式气体收集罩43为透光材料如有机玻璃制造，沿养殖床长边方向每隔40-50㎝有固定架，供攀岩爬藤植物如锦屏藤依附，该方式利用植物除去箱体内残留臭气，与没有种植植物相比，收集罩43臭气分子降解率提高10%以上，而且光合作用又为黑水虻提供充足氧气，改善作业环境。
与输气管道10相连的离心风机9型号为10D，功率为39kw，排风量为21000m3，设置2台，每台风机工作频率为5次/h，工作时长为6min/次，将臭气送入好氧反应器2，进气量为5000m3/h所述的好氧反应器2底部设置布气管13并覆盖卵石层，卵石高度约为井深1/10，在井中部设置填料层14，所述的填料层14高度约为井深1/5，可以是塑料波板或聚苯乙烯纤维球等填料组建，使臭气停留时间在5-15s以上，使臭气中氨气能充分溶于水中，达到氨去除率99%以上。除氨后臭气从顶部导气管8排出，气流压降为1.0-1.7㎝水柱，进入密闭芬顿氧化池7。
密闭芬顿氧化池7顶部设置加酸管17，第一pH检测器18，过氧化氢加药管19、铁盐加药管20和文丘里进水管21。过氧化氢加药管19加入含量为21%过氧化氢溶液，铁盐加药管20为饱和FeSO4溶液，加酸管17加入硫酸或盐酸的溶液，通过第一pH检测器18调节pH值4.0-5.0。芬顿氧化池7内反应液通过底部出水管、循环泵23和第三阀门22进入文丘里进水管21，重新回到芬顿氧化池7进行循环利用，通过该方式在芬顿氧化池7内形成负压使各输气管道中臭气与芬顿反应液充分混合并被彻底氧化降解，没有废气排放。
上述芬顿氧化池7配置2个，交替运行，每隔一定时间后停止进气并通过循环泵23、第四阀门24排入餐厨垃圾贮存室6泔水池28，停留时间1h以上以消除可能残留的过氧化氢对厌氧反应器1中活性污泥的影响。
上述餐厨垃圾贮存室6下部泔水池28的出水经第六阀门30、第二水泵31进入厌氧反应器1进行处理。餐厨垃圾贮存室6中的存放餐厨垃圾室26顶部的气体出口经第五阀门25、风机16进入芬顿氧化池7使臭气彻底氧化分解。
好氧反应器2出水通过第九阀门36、第四水泵37进入二沉池3，其顶部密闭，池顶部少量有味气体通过第二阀门15、风机16进入芬顿氧化池7，由于利用其顶部产生负压的原理进行气水混合，在反应池中臭气被氧化降解的时间不受限制，该方式使黑水虻养殖过程产生的臭气达到零排放。
本发明不局限于上述实施方式，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的主要特征和优点，任何人本发明的启示下可得出其他形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是与本发明相同或相近的技术方案，均在保护范围之内。

Claims (7)

1.一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，该设备包括密闭式养殖厂房、好氧反应器、芬顿氧化池、餐厨垃圾贮存室、厌氧反应器、二沉池和臭氧消毒池，餐厨垃圾贮存室中下部安装有筛网，筛网上面为存放餐厨垃圾室，下面为泔水池，其中，密闭式养殖厂房的输气管道接好氧反应器，输气管道上安装有离心风机，好氧反应器顶部气体出口经第二阀门、风机接密闭芬顿氧化池的气体进口，芬顿氧化池底部的反应液出口一路通过循环泵和阀门接芬顿氧化池里的文丘里进水管，另一路通过循环泵、第四阀门接餐厨垃圾贮存室中的泔水池，餐厨垃圾贮存室中的存放餐厨垃圾室顶部的气体出口经第五阀门、风机接芬顿氧化池的气体进口，好氧反应器的出水口一路经第九阀门和第四水泵接二沉池，二沉池出水口接臭氧消毒池的进水口，好氧反应器的出水口另一路经第一阀门、第一水泵、第六阀门、第二水泵接厌氧反应器的进水口,泔水池的出水口经第六阀门、第二水泵接厌氧反应器的进水口，厌氧反应器的出水口经第八阀门和第三水泵接好氧反应器的进水口，厌氧反应器顶部的气体出口经第七阀门、风机接芬顿氧化池的气体进口。
2.根据权利要求1所述的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，密闭式养殖厂房的养殖区域设置有多个养殖床，每个养殖床设置有气体收集罩，每个气体收集罩顶部有倒漏斗式吸风口，所有倒漏斗式吸风口通过导气管与输气管道连接。
3.根据权利要求2所述的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，气体收集罩由透光材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，好氧反应器底部设置有布气管，中部有填料层，布气管与输气管道连通。
5.根据权利要求1所述的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，芬顿氧化池顶部安装有过氧化氢加药管、铁盐加药管、加酸管，内部设置有第一pH检测器。
6.根据权利要求1所述的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，在泔水池出口和第六阀门之间设置加碱管，在第二水泵的泵前设置第二pH检测器。
7.根据权利要求1所述的一种黑水虻处理餐厨垃圾过程三废共处理组合设备，其特征在于，臭氧消毒池内部设置紫外灭菌灯，底部设置臭氧布气管，布气管与臭氧发生器相连。
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