申请日2012.10.15
公开(公告)日2013.01.23
IPC分类号C05F15/00
摘要
餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作专用肥方法，是在生活垃圾有机物进入制练打浆机的同时，以兑水方式将分选出不可降解物的餐厨垃圾破碎后的料浆与适量的水一并从该机进料口加入，使两种垃圾混合制成细匀浆，进而将污泥兑入并搅拌均匀;在剔除重金属、分解二噁英、进行微生物深层厌氧发酵，进而脱水拌菌调配物料之后，进行高温矿质化反应发酵获得原肥，再采用双配位生产工艺产出微生物有机肥。本发明既有利于保护和改善生态环境，又能为农业提供高品质肥料，显著改良土壤，提高作物产量和品质，支持农业可持续发展。本发明不仅适用于大城市，更适用于餐厨垃圾和污水处理厂污泥量都不大、分别单独处置经济上不划算的中小城市和县城。
权利要求书
1.餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作专用肥方法，其技 术特征是按以下步骤进行：(1)利用生活垃圾分选装置从生活垃圾中 分选出固体有机废物;(2)利用餐厨垃圾预处理机组分选出不可降解 物，并将有机物料破碎成粗料浆;(3)利用制练打浆机将生活垃圾有 机废物加入餐厨垃圾粗料浆和适量水制成50-80目、含水率≥80%的 匀浆;(4)将脱水后的污泥兑水用螺旋推进器推入混合池，与制练打 浆机排出来的生活垃圾和餐厨垃圾制得的匀浆混合并搅拌均匀;(5) 用泥浆泵将料浆抽入剔除重金属溶解二噁英兼备深层厌氧发酵装置， 添加按1∶1配置的腐植酸和硅酸钠合剂、金属络合剂乙二胺四乙酸、 絮凝剂聚丙烯酰胺以及酵母菌、乳酸菌、黑曲霉和甲烷细菌，进行厌 氧发酵，分离、络合沉淀剔除重金属，分离、溶解分解二噁英，絮凝 有机物发酵菌团;(6)利用脱水拌菌物料调配机组使料浆脱水并调整 碳氮比、碳磷比和pH值，调配物料;(7)利用太阳能供热超导暖气 片升温可控生物发酵室装置对物料进行高温矿质化反应发酵，杀灭病 原菌，让发酵物料配入的扎扎菌、木霉、放线菌这些嗜热菌吞噬二噁 英类物质，以彻底分解失活二噁英;(8)利用双配位生物有机肥生产 线进行两次元素配位造粒制成各种作物专用微生物有机肥;上述关键 特征是，餐厨垃圾以破碎粗料浆的形式，从制练打浆机进料口以兑水 的方式注入制练打浆机，与生活垃圾有机废物共同磨细制成50-80目、 含水率≥80%的匀浆;污泥则以直接兑入的方式，与制练打浆机排出 的匀浆在混合池搅拌均匀。
说明书
餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作专用肥方法
技术领域
本发明涉及一种有机肥料生产方法，属于肥料生产技术领域，特别是涉及一种餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作各种作物专用微生物有机肥的方法。
背景技术
餐厨垃圾处理现状及存在问题：据《中国经济时报》采访有关专家提供的资料，目前全国每年产生5000-6000万吨餐厨垃圾，全国城市餐厨垃圾产生量的规模大约为：18个特大城市大于500吨/天，79个大城市约200-500吨/天，238个小城市大约50-100吨/天。餐厨垃圾同普通垃圾相比，具有含水率高(含量为70%-90%)、含油脂高(含量为1%-5%)、含盐分高(含量为1%-3%)，并富含淀粉、脂肪、蛋白质等有机物及其它微量元素，是制作饲料与有机肥料的资源。鉴于填埋餐厨垃圾难以避免土壤、水体和大气被污染，又因餐厨垃圾的特殊性质难以焚烧且焚烧还会产生大量有害气体，目前餐厨垃圾的处理主要是生产饲料、有机肥、沼气及柴油。由于餐厨垃圾中含有各种动物肉类，如果制作饲料，同类相食极易引发口蹄疫和各种疾病，即存在同源性风险，从而传播给人类而造成危害，人们存有疑虑，况且用没有剔除重金属、没有分解二噁英的餐厨垃圾制作饲料，就给重金属、二噁英以生物链的形式由动物肉食进入人体提供了机会，遗患无穷;经厌氧处理生产沼气虽有前景，但投资大，成本高。根据有关资料，日处理200T厌氧产沼气项目，总投资需8000万元，单位生产成本达270元/吨，每吨即使补贴200元，若销售价低于70元，仍会亏本，更何况厌氧发酵后的液体使用难处理也难，故不好推广;将餐厨垃圾进行油水分离后生产柴油，同样存在投资大、成本高的问题，即使免除消费税每吨柴油成本降低900元，仍然没有盈利;利用餐厨垃圾生产有机肥方向对头，但目前采取好氧堆肥生产有机肥的方法并不可取，这不单是因为餐厨垃圾含水分高，直接进行好氧堆肥有难度;还因为采用堆肥法处理工艺，餐厨垃圾中动植物残体所含的重金属离子没有剔除，二噁英没有消除，又没经过严格的高温矿质化反应发酵，影响肥料质量，且 堆肥过程中营养损耗大，导致肥效差。
污水处理厂污泥处理现状及问题：有关资料指出，截至2010年底，全国城镇污水处理量达到456亿立方米，湿污泥(含水率80%)产生量突破3200万吨。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有80%左右没有得到妥善处理：一些运送污泥的人员为图方便，随意找个地方倒掉了事，晴天太阳一晒，散发出令人作呕的臭味，遇雨又溶解成污水顺着山凹水沟流去，造成二次污染。即使送到填埋场，若不经严格的处置，含水份80%左右的污泥，一则会导致发酵曝气，污染大气，二则其渗滤液会对土壤和地下水源造成二次污染;污泥焚烧除因水分大有一定难度外，还因尾气含有二恶英致癌物质难以根除带来的环境和健康风险;也曾有厂家直接把污泥晒干当做有机肥料销售的，由于污泥重金属含量严重超标，水稻田用了，长出了“镉大米”，小麦地用了长出砷超标小麦，污泥还有肺炎克氏杆菌等危害，最终被国家卫生部所禁止，而不准再直接施用城市污泥。在污泥填埋、焚烧、直接施用基本遭否定的情况下，堆肥法处理污泥成为首选并被推崇。堆肥法虽然利用了污泥的多种营养成分，但遗憾的是，堆肥法无法剔除镉、汞、铅、铬、砷等重金属危害，而这5种重金属含量是有机肥料标准所限制的;再就是堆肥发酵时间长(30天左右)，占地面积大，难以控制高温矿质化反应和发酵腐熟程度，肥力低，销售困难。如何才能利用污泥生产肥料，目前还没有理想的技术方案。
我们具备处理餐厨垃圾和污泥的能力：我们经过多年研究，以生活垃圾为原料，发明了生活垃圾制肥工艺及其配套设施。其工艺流程是，先将分选出塑料和废金属后的垃圾料磨细制浆，然后采取络合沉淀法剔除垃圾中动植物残体所含重金属离子的危害，再经脱水配伍并经高温矿质化反应发酵获得有机原肥，最后经两次元素配位制肥工艺产出生物有机肥。所产肥料经质检机构检验，无重金属危害，有效活菌数、主养分等各项指标全部达到国标要求。与单施有机肥和单施复合化肥相比较，生物有机肥施用后作物的生长效果显著提高。生活垃圾制肥技术的问世，为我们提供了餐厨垃圾、污泥和生活垃圾同机处理制作微生物有机肥的技术基础和工艺设备条件。我们早在2010年进行生活垃圾制肥生产时，就进行了餐厨垃圾、污泥与生活垃圾同机处理制做各种作物专用微生物有机肥的实践，证明餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作微生物有机肥不是什么难题，投资不大，成 本不高，值得推广。
发明内容
本发明的目的：针对餐厨垃圾和污泥处理中存在的问题，研究二者与生活垃圾的互补性，提出餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理，并以这“三废”作原料，制作各种农作物专用微生物有机肥的技术方案。
本发明的原理：餐厨垃圾、污泥和生活垃圾的主要成份都是有机固体废弃物，具有共同的性质和作用。餐厨垃圾+污泥+生活垃圾中有机废弃物一起作原料，按适当比例将这三废同机处理，实现扬长避短，优势互补，是一种创造性地制做各种作物专用微生物有机肥料的最佳方案：(1)餐厨垃圾的植物营养价值最高，最优势的成份是含有大量的脂肪类油脂，可代替花生麸、油菜仔麸、桐麸、豆饼作为生物培养基，在微生物分解中生成丰富的蛋白质(碳C、氢H、氧O、氮N、硫S)，较其它处理方式需进行油水分离来说，既能取代同类含油物质还能节约分离成本;(2)餐厨垃圾盐分高即氯化钠含量高，因本工艺高温矿化发酵中，作为微生物培养基不可缺少氯化钠，与其它餐厨垃圾处理方式必须采取加大脱盐措施相比较，既能补缺盐分又能节约脱盐材料;(3)城市污水处理沉淀物污泥中含有大量的人粪尿，其中嗜热有益微生物可在发酵中促使人粪尿生成作物需要的氨基酸(而病原菌则在持续8-12小时高温发酵中全部被杀灭);(4)餐厨垃圾比普通生活垃圾含水分高，含水率60%左右的生活垃圾，制练打浆需要按1∶1加水，若与含水率平均在80%以上的餐厨垃圾同机处理，尽可能多地以餐厨垃圾代替加水，既省去了处理餐厨垃圾的脱水工艺，又降低了生活垃圾制肥的用水成本，可节约宝贵的水资源。据分析资料，全国餐厨垃圾量不到生活垃圾量的20%，若与生活垃圾一并制肥，本工艺可将餐厨垃圾全部吃掉;(5)生活垃圾中固体废弃物大多是菜叶、根茎、果皮、果核、树枝、树叶以及废纸类东西，如果要形成微生物发酵的培养基，缺乏的正是餐厨垃圾和污泥中的高有机质、脂肪类物质、氯化钠和作物所需其它微量元素，以及污水处理后的人粪尿沉淀物。这三废同机一起处理，优势互补，不仅为生活垃圾制肥中生物发酵提供了应有的生物动力营养，且微生物活性菌群可以吞噬餐厨垃圾的油脂，使其变成水、二氧化碳和微量元素，同时还可相应减少氮(N)、磷(P)、钾(K)及微量元素的添加，降低产品成本。 这三废经高温矿化反应发酵后形成的有机原肥，其效果与传统的农家肥、市场上的堆肥产有机肥有质的区别;(6)餐厨垃圾和污泥所含病原菌、重金属、二噁英等有害成分，则通过生活垃圾制肥工艺(剔除重金属、分解二噁英、高温矿质化反应发酵)被剔除、分解或杀灭。具体来讲：在料浆中加入腐植酸和硅酸钠合剂、金属络合剂乙二胺四乙酸以及酵母菌、乳酸菌、黑曲霉和甲烷细菌，一则可将垃圾有机物细胞内分子态、离子态重金属分离出来，并络合分子态、离子态重金属形成结合物而沉淀排出;二则可破坏二噁英的亲脂性，让它从脂肪中分离出来，并在深层厌氧发酵产生的有机溶剂中，溶解分解二噁英类物质;进而通过高温(62-72℃)生物发酵，杀灭病原菌，让发酵物料配入的扎扎菌、木霉、放线菌等嗜热菌吞噬二噁英类物质，以彻底分解失活二噁英。这就是将这“三废”一并处理制肥的缘由。实践证明，餐厨垃圾与生活垃圾经过制练打浆并添加污泥浆、剔除重金属、分解二噁英，再经高温矿质化反应发酵，制做各种作物专用微生物有机肥料，通过施肥回归土壤，进而改良土壤，补充作物生长营养，是符合“植物矿质营养学说”和“归还营养”学说的。这种回归大自然的资源化、无害化处理方式，才是餐厨垃圾、污泥、生活垃圾最经济、最实用、最有效的处理方法。
用发酵原肥制做各种作物专用微生物有机肥的生产机理：餐厨垃圾、污泥和生活垃圾这三废经制浆剔除重金属、分解二噁英、高温发酵杀灭病原菌、矿化有机质形成以水溶性有机质为主的完全性营养粉剂原肥。它含有作物生长必需的各种营养和有益元素，尤其是富含氨基酸、生物蛋白质以及水溶性有机质，温性，PH值呈中性(6.5～7.5)，这就决定了该有机原肥能够与其它元素，包括只能用作叶面肥的植物生长调节物质进行混复配。当添加的N、P、K质量在7-15%时，对有机肥的所有性能没有影响(超过15%，有机肥的生物及酶物质就会失活)。因此，在控制N、P、K添加量的前提下，兑入加富载体植物生长调节物质就不会被土壤微生物降解，不会被土壤胶体固定，而积极地起到相当叶面喷施的效果;同时还可加入生物制剂、土壤调理剂、适量的维生素B1和B2、B6以及有益中微量元素镁、锰、锌、硼、钼、硅、铜和稀土。维生素综合微量元素营养可供土壤微生物、作物根际微生物及作物生命营养反复享用。这一生产机理的应用，开创了各种作物专用微生物有机肥料的规范化制作。
本发明的技术方案：餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作专用肥方法，其技术特征是按以下步骤进行：(1)利用生活垃圾分选装置从生活垃圾中分选出固体有机废物;(2)利用餐厨垃圾预处理机组分选出不可降解物，将有机物料破碎成粗料浆;(3)利用制练打浆机将生活垃圾有机废物加入餐厨垃圾粗料浆和适量水制成50-80目、含水率80%的匀浆;(4)将脱水后的污泥(细度一般接近要求，必要时用双盘磨浆机磨细)兑水用螺旋推进器推入混合池，与制练打浆机排出来的生活垃圾和餐厨垃圾制得的匀浆混合并搅拌均匀;(5)用泥浆泵将料浆抽入剔除重金属溶解二噁英兼备深层厌氧发酵装置，添加腐植酸和硅酸钠合剂、金属络合剂乙二胺四乙酸、絮凝剂聚丙烯酰胺以及酵母菌、乳酸菌、黑曲霉和甲烷细菌，进行深层厌氧发酵，分离、络合沉淀剔除重金属，分离、溶解分解二噁英，絮凝有机物发酵菌团;(6)利用脱水拌菌物料调配机组使料浆脱水并调整碳氮比、碳磷比和pH值，调配物料;(7)利用太阳能供热超导暖气片升温可控生物发酵室装置对物料进行高温矿质化反应发酵，杀灭病原菌，让发酵物料配入的扎扎菌、木霉、放线菌这些嗜热菌吞噬二噁英类物质，以彻底分解失活二噁英;(8)利用双配位生物有机肥生产线进行两次元素配位造粒制成各种作物专用微生物有机肥。关键特征是，餐厨垃圾以破碎粗料浆的形式，从制练打浆机进料口以兑水的方式注入制练打浆机，与生活垃圾有机废物共同磨细制成50-80目、含水率≥80%的匀浆;污泥则以直接兑入的方式，与制练打浆机排出的匀浆在混合池搅拌均匀。
水的循环利用及无水排放的依据：根据实际试验验证，在制肥全过程中，每处理含水率60%的生活垃圾100吨，除循环用水外，需补充3.3吨水，即生活垃圾耗水率为3.3%。在垃圾制肥中，水的循环利用过程可以用下列公式描述：制练打浆加水量+挤出的垃圾物料匀浆中富裕含水量+少量补充水=制练打浆循环用水量+制肥造粒用水+除臭石灰去湿耗水量+脱水后物料调配吸水量+高温发酵排出湿气带走水分+制肥全过程的水合理损耗。其中制练打浆加水量等于制练打浆循环用水量;垃圾中富裕含水量是指进厂垃圾含水分60%左右(进厂除臭时加生石灰同时起到去湿作用，含水分会减少到55%左右)，到加水制练打浆的料浆含水分≥80%，再到挤压脱水、调配物料后物料含水分降至35-40%，而后经高温发酵原肥含水率再降至25-30%; 这样的原肥，造粒时需添加30-35%的水，紧靠循环水尚不足，只有补充少量水才能满足制肥造粒用水需要，故垃圾制肥没有多余的水外排。本发明引入餐厨垃圾，其含水率在70-90%(这里以90%计算)，高于生活垃圾的含水率60%，即每吨餐厨垃圾比生活垃圾多出0.3吨水，那么100吨生活垃圾配入11吨餐厨垃圾就可取代生活垃圾消耗水3.3吨，即无需补充新水。如果配入更多的餐厨垃圾，只要不超过生活垃圾量的2倍(100吨生活垃圾含水60吨，再加100吨水，可制得剔除重金属要求的含水率80%的料浆，而200吨餐厨垃圾含水180吨，再配100吨生活垃圾含水60吨，制得的料浆含水率也是80%)，那么循环用水也可部分或全部来自餐厨垃圾，以节约宝贵的水资源。
本发明的有益效果：本发明是在生活垃圾制肥工艺基础上，创新的一种餐厨垃圾、污泥与生活垃圾同机处理制作各种作物专用微生物有机肥的方法。既有利于保护和改善生态环境，又能为农业提供高品质的微生物有机肥，支持农业可持续发展。本发明投资少，同样规模的项目，投资不到厌氧产沼气项目的1/4;成本低，各种农作物专用微生物有机肥吨成本不到800元，比化肥低很多，但肥效接近化肥，综合功能优于化肥，可显著改良土壤，提高作物产量和品质。本发明不仅适用于大城市，更适用于中小城市和县城，这是鉴于中小城市和县城餐厨垃圾量不多，污水处理厂的污泥量不大，没有必要分别单独处置，而与生活垃圾一起同机处理，经济上更为划算。