專利名稱：一種高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法
專利說明本發(fā)明涉及有機固體廢棄物回收利用方法，具體地說一種有機固體廢棄物堆肥方法。
背景技術(shù)：
隨著人類生活消費的不斷提高，各類有機廢棄物(如養(yǎng)殖禽畜糞便、農(nóng)村秸稈、生 活垃圾、市政污泥等等)的累積都在迅猛增長。而垃圾中有機質(zhì)的含量高達60% 70%。 大量的城市有機垃圾不僅給城市的大氣造成了污染，而且由于其呼吸作用所散發(fā)出的C02 和CH4更是導致了溫室效應(yīng)。目前，國內(nèi)外處理有機垃圾主要采用填埋、焚燒、堆肥等方法。 但現(xiàn)有方法均存在許多不足之處。例如填埋法會造成滲漏液污染水資源；焚燒法會產(chǎn)生二 惡英等有毒有害氣體，且焚燒后的灰燼對土壤有巨大的毒害作用。堆肥法由于其在處理有 機垃圾的同時可生產(chǎn)出無污染的有機肥料，因此受到科研人員的高度重視。但現(xiàn)有的堆肥 發(fā)酵方法在獲得肥料的同時也排放出大量的二氧化碳以及有機物臭氣，并導致氮素等營養(yǎng) 成分的大量流失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種，高效、清潔的處理有機固體廢棄物的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明方法包括以下步驟 a〉將有機物固體廢棄物粉碎成顆粒狀物質(zhì)，加入輔料，調(diào)碳氮比為20 40 : 1， 混合后加入堆肥反應(yīng)罐中，通入空氣，堆肥發(fā)酵8 16天； b〉將光能營養(yǎng)型微生物置于光照生物反應(yīng)器中，加入液體培養(yǎng)液，溫度控制在 20 40°C ，放置36 72小時； c〉將a〉工序堆肥反應(yīng)罐中排出的氣體經(jīng)殺菌處理后輸送至光照生物反應(yīng)器中； 當光能營養(yǎng)型微生物菌體干物質(zhì)濃度大于lg/L時，將漂浮在光照生物反應(yīng)器上部的微生 物富集產(chǎn)物輸出。 為了進一步提高的堆肥發(fā)酵的效果在往堆肥反應(yīng)罐中通入空氣時，其通入的空氣
量折合成所含氧氣計，控制在每克有物固體廢棄物通入1. 0 4. 0克氧氣。 本發(fā)明所述的輔料同樣為有機物廢棄物。鑒于不同的有機廢棄物(如雜木、稻草、
麥秸、玉米芯、豆餅、馬糞、豬糞、雞糞等)均有其相應(yīng)的碳氮比(詳見常見培養(yǎng)料碳氮比
表)，故當處理某種有機廢棄物時，即可依據(jù)碳氮比表，混合加入其他有機廢棄物，將碳氮比
控制在為20 40 : l范圍之內(nèi)。此時用于調(diào)節(jié)碳氮比的有機廢棄物稱為輔料。 本發(fā)明中的光照生物反應(yīng)器與堆肥反應(yīng)罐串接為一體。由于a〉工序的堆肥反應(yīng)
消耗氧氣產(chǎn)生二氧化碳，而b〉工序的光照生物反應(yīng)(即光能營養(yǎng)型微生物的生長、繁殖)
則吸收二氧化碳放出氧氣，這樣二者正好形成循環(huán)轉(zhuǎn)化鏈。堆肥反應(yīng)所產(chǎn)生的二氧化碳通
過管路輸送到光照生物反應(yīng)器中，可為光照生物反應(yīng)提供所需碳源；同時光照生物反應(yīng)所
3產(chǎn)生的氧氣亦可通過管路輸送到堆肥反應(yīng)罐中，以此促進堆肥的發(fā)酵反應(yīng)。
為了進一步提高本發(fā)明的循環(huán)利用效率，本發(fā)明方法中光照生物反應(yīng)器與堆肥反 應(yīng)罐之間串接有沼氣發(fā)生器；所說的堆肥反應(yīng)罐由數(shù)個罐體(如2個、3個、6個、或更多) 并連為一組，并分別通入水對發(fā)酵物進行間歇式?jīng)_洗，每次沖洗時間15 30分鐘，排放出 的沖洗液排放至沼氣發(fā)生器中，與厭氧污泥發(fā)生反應(yīng)；每次排放沖洗液后，間隔2 8天，再 進行下一次沖洗；具體間隔的天數(shù)以及沖洗的次數(shù)可根據(jù)堆肥發(fā)酵的成熟周期來確定，如 不易發(fā)酵的秸稈類有機廢物，一般需要堆肥發(fā)酵14 15天才可形成可利用的堆肥(即成 熟周期為14 15天)。由于其發(fā)酵速度慢，因此沖洗后罐體內(nèi)的溫度回升到?jīng)_洗前的溫 度所用的時間也就相對較長(約6 8天)。由此一般間隔6 8天可沖洗1次，約沖洗2 次。而對于易發(fā)酵的豆渣類有機廢物，堆肥發(fā)酵一般需要6 10天。由于其發(fā)酵速度快， 因此沖洗后罐體內(nèi)的溫度回升到?jīng)_洗前的溫度所用的時間也就相對較短(約2 3天)。 由此一般間隔2 3天可沖洗1次，約沖洗2 3次。 沖洗液排放至沼氣發(fā)生器中，與厭氧污泥發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的沼液經(jīng)殺菌處理后可 作為營養(yǎng)液輸送至光照生物反應(yīng)器中，為光能營養(yǎng)型微生物補充水分、氮源、無機鹽以及生 長因子。 在堆肥發(fā)酵過程中，本發(fā)明采用對堆肥反應(yīng)罐中的發(fā)酵物進行定期沖洗的方法， 這樣有利于堆肥反應(yīng)中擁有充足的氧氣。但是，如果將沖洗后的液體自然排放，勢必會造成 新的環(huán)境污染。而在光照生物反應(yīng)器與堆肥反應(yīng)罐之間串接有沼氣發(fā)生器后，即可將沖洗 液排放至沼氣發(fā)生器中，其與沼氣發(fā)生器中的厭氧污泥反應(yīng)可成沼氣。沼氣中的可燃氣體 可供人類生活所用，其在燃燒過程所排放的二氧化碳可為光照生物反應(yīng)器中的光照營養(yǎng)型 微生物提供充足的碳源。由此既提高了有機固體廢棄物回收利用的速度，又避免了處理過 程中所造成的再次污染，同時還充分利用廢氣產(chǎn)生出新的有用物質(zhì)。 本發(fā)明方法采用的上述間歇式?jīng)_洗操作，既可調(diào)控沖洗的次數(shù)，又可保證沖洗液
具有產(chǎn)業(yè)化利用的價值(使沖洗液中富含更多的有機氮)。兩個或多個堆肥反應(yīng)罐的并聯(lián)
應(yīng)用，實現(xiàn)了輪流加料、輪流出料(不斷產(chǎn)出有機堆肥并排出二氧化碳)，為光照營養(yǎng)微生
物提供了源源不斷的碳源，由此也可源源不斷地生產(chǎn)出大量的微生物富集產(chǎn)物。 本發(fā)明中的光照生物反應(yīng)器，最好是由數(shù)個反應(yīng)器(如2個、3個、6個、或更多)
串接為一組。這樣一方面可充分保證有足夠量的微生物富集產(chǎn)物供給，另一方面也可充分
消化整個工藝中所產(chǎn)生的二氧化碳。 本發(fā)明中的光能營養(yǎng)型微生物可以選自藻類、藍細菌和光合細菌。其中優(yōu)選藻類 或藍細菌中的任意一種或其混合微生物。這些微生物均可市售獲得，也可按照現(xiàn)有常規(guī)技 術(shù)以自然界采集、分離、提純、擴大培養(yǎng)的方式獲得； 本發(fā)明所述的藻類可以是甲藻，綠藻(如小球藻、衣藻、新月藻)，裸藻，硅藻(如顆 粒直鏈藻)中的任意一種，或不同藻的任意混合微生物。也可是藻類與藍細菌的任意混合 微生物。 本發(fā)明所述的液體培養(yǎng)液，可以選用通常使用的一般無機培養(yǎng)液，如主要含有水 分、氮、磷、鉀的無機培養(yǎng)液，也可選用厭氧污泥浸出液。 本發(fā)明所述殺菌方法，可采用常用的消毒殺菌方法。如氣體消毒可采用紫外線照 射裝置，液體消毒可采用臭氧殺菌裝置、或超聲波殺菌裝置。
本發(fā)明中的光照生物反應(yīng)器，可采用透光、密閉的玻璃(或有機玻璃)容器，其他 可充分吸收光能以及體外供給的二氧化碳，為光能營養(yǎng)型微生物提供良好的生長繁殖條件 的容器。 采用本發(fā)明方法對有機固體廢棄物進行處理，既可獲得有機肥料，又可充分利用 堆肥反應(yīng)中所排放的二氧化碳排放、氮素等營養(yǎng)物質(zhì)促進光能營養(yǎng)型微生物的生長繁殖； 所生成的微生物富集產(chǎn)物營養(yǎng)豐富、極易分解、含硫量小、容積產(chǎn)氣率高、分解利用率可達 95%以上。該微生物富集產(chǎn)物又可作為沼氣原料，與厭氧污泥作用生成沼氣。沼氣可用于 燃燒所產(chǎn)生的熱能可用于人類生活所需。沼氣生成過程中所產(chǎn)生的，二氧化碳及沼液經(jīng)簡 單處理可為光能營養(yǎng)型微生物的生長繁殖提供所需的碳源、氮源、水分、即其他微量微量元 素。其剩余沼渣也是一種很有價值的有機肥料。 因此，本發(fā)明方法在處理有機固體廢棄物的過程中，不但可以回收利用工藝流程 中所有的廢棄物，還可生產(chǎn)出多種有經(jīng)濟利用價值的副產(chǎn)品。 本發(fā)明方法采用密閉且循環(huán)利用的工藝流程，從而解決了現(xiàn)有堆肥技術(shù)所存在的 揮發(fā)性有機物流失、環(huán)境污染、效率低下、經(jīng)濟效益差等問題。本發(fā)明與現(xiàn)有工藝相比還具 有投資小、效率高、運行成本低等優(yōu)點。 以下通過具體實施例以及本發(fā)明的工藝流程示意圖對本發(fā)明作進一步的說明，但 并不以任何形式限制本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實施方式

實施例1 本實施例所采用的設(shè)備有光生物反應(yīng)器、堆肥反應(yīng)罐、沼氣發(fā)生器、鍋爐。
所采用的堆肥反應(yīng)罐有6個，分別與光生物反應(yīng)器串聯(lián)在一起，每個10m3，可裝料 6m3。所采用的光生物反應(yīng)器為透光、密閉的玻璃容器，3個光生物反應(yīng)器串接為一組。在光 照生物反應(yīng)器與堆肥反應(yīng)罐之間串接有沼氣發(fā)生器、燃燒裝置(鍋爐)。
工藝流程如圖1所示，具體方法為 a〉將秸稈粉碎成10mm左右的顆粒狀物質(zhì)，按照1 : 1的重量比加入豬糞，調(diào)解碳 氮比，(使其碳氮比控制在20 40 : l之內(nèi))，混合后加入堆肥反應(yīng)罐中，間隔l小時向堆 肥反應(yīng)罐中通入空氣1小時，通氣量150升/分鐘。堆肥發(fā)酵3天后，向堆肥反應(yīng)罐通入水 約2噸對發(fā)酵物進行沖洗30分鐘后將沖洗液排出輸送至沼氣發(fā)生罐內(nèi)；為了連續(xù)為沼氣罐 和光生物反應(yīng)器提供沖洗液和沼液，采用連續(xù)依次啟動的方式。即第一天，向第一個堆肥反 應(yīng)罐內(nèi)加料，啟動第一個堆肥反應(yīng)罐。第二天，向第二個堆肥反應(yīng)罐中加料，啟動第二個堆 肥反應(yīng)罐。如此，每過1天，啟動一個堆肥反應(yīng)罐，直至6個堆肥反應(yīng)罐全部啟動。沖洗操 作一般在加料后第3天，這樣沖洗操作自第一個罐啟動的第3天開始也是依次沖洗，每天有 一個罐執(zhí)行沖洗操作后將2噸沖洗液排入沼氣發(fā)生罐，這樣沼氣發(fā)生罐每天可以向光照生 物反應(yīng)器輸送2噸滅菌沼液。如此循環(huán)往復。經(jīng)大約15天的堆肥發(fā)酵時間，堆肥完成，可 輪流出料，再輪流加料。此時堆肥反應(yīng)所成的物料，即可加工成有機肥料出售。在堆肥反應(yīng)
5過程中排出的廢氣(含有大量的二氧化碳、氨氣、以及臭氣)通過紫外線光照消毒殺菌后， 通入光照生物反應(yīng)器為光能營養(yǎng)型微生物提供碳源和部分氮源。從堆肥反應(yīng)罐排放出沖洗 液，排放至沼氣發(fā)生器中，與厭氧污泥發(fā)生反應(yīng)生成沼氣；沼氣通過燃燒裝置(鍋爐)轉(zhuǎn)化 成熱能供人類生活所需。在燃燒過程中排放的二氧化碳氣體輸送至光照生物反應(yīng)器中，為 光能營養(yǎng)型微生物生長、繁殖提供碳源。沼氣生成過程中產(chǎn)生的沼液經(jīng)超聲波消毒殺毒，通 入光照生物反應(yīng)器中，為光能營養(yǎng)型微生物補充水分等營養(yǎng)物質(zhì)。光照生物反應(yīng)器中光能 營養(yǎng)型微生物生長代謝所產(chǎn)生的氣體(主要為氧氣)通入堆肥反應(yīng)罐中，加速堆肥發(fā)酵反 應(yīng)的進行。 這樣平均每月可生產(chǎn)30 40m3有機肥；每天約產(chǎn)微生物富集產(chǎn)物100 200公 斤，如該用富集產(chǎn)物來生產(chǎn)沼氣，每天可生產(chǎn)50 100m3。
實施例2 本實施例采用的設(shè)備包括有光照生物反應(yīng)器、堆肥反應(yīng)罐。 本實施例的3個光照生物反應(yīng)器串接為一組。堆肥反應(yīng)罐所產(chǎn)生的二氧化碳氣體 通過分流管道分別通入3個光照生物反應(yīng)器中，為光能營養(yǎng)型微生物生長、繁殖提供碳源。 在光照生物反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氧氣回輸?shù)蕉逊史磻?yīng)罐，為堆肥反應(yīng)提供所需。工藝流程參 照圖1。 具體的工藝步驟為 a〉將秸稈粉碎成20mm左右的顆粒狀物質(zhì)，按照1 : 1. 2的重量比，加入牛糞調(diào)解 碳氮比，(使其碳氮比控制在20 40 : l之內(nèi))，混合后加入堆肥反應(yīng)罐中，間隔2小時通 入空氣1. 5小時，通氣量100升/分鐘，通入空氣，反應(yīng)物發(fā)酵12天，形成堆肥。發(fā)酵過程 中產(chǎn)生的氣體通過臭氧消毒器殺菌后，輸送入到b>工序的光照生物反應(yīng)器中。
b>光照生物反應(yīng)器(為透明密閉的有機玻璃容器)放在日光溫室內(nèi)，溫室應(yīng)有充 足均勻的光照，溫室內(nèi)溫度保持在25 3(TC左右；將藍細菌置于光照生物反應(yīng)器中，加入 容器量65 %的液體培養(yǎng)液，液體培養(yǎng)液按照1 : 1的重量比，由厭氧污泥浸出液(該液可從 市場購得)和水構(gòu)成，液體溫度控制在35 40°C ，放置60 72小時。
c〉堆肥反應(yīng)罐中排出的氣體(主要為二氧化碳)通過臭氧消毒器殺菌后輸送至 光照生物反應(yīng)器中；當光能營養(yǎng)型微生物干物質(zhì)濃度大于lg/L時，將漂浮在光照生物反應(yīng) 器上部的微生物富集產(chǎn)物輸出。光照生物反應(yīng)正常啟動后，將光照生物反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體 (主要為氧氣)通入堆肥反應(yīng)罐內(nèi)循環(huán)利用。 當整個工程運轉(zhuǎn)起來后，按照常規(guī)技術(shù)隨時檢測光照生物反應(yīng)器中的生態(tài)環(huán)境， 適當補入微生物及培養(yǎng)液，以保證微生物的旺盛繁殖。
實施例3 本實施例的光照生物反應(yīng)器為1個，堆肥反應(yīng)罐1個。工藝流程可參照圖1。
具體的工藝步驟為 a〉將豆餅粉碎成lOmm左右的顆粒狀物質(zhì)，加入稻草調(diào)解碳氮比，(使其碳氮比控 制在20 40 : l之內(nèi))，混合后放入堆肥反應(yīng)罐中，運行初期連續(xù)通空氣，通氣量控制在 l.Og O乂g有機質(zhì)——4.0g (Vg有機質(zhì)之間。發(fā)酵10天，形成堆肥。 b>將小球藻，巨藻置于光照生物反應(yīng)器中，加入?yún)捬跷勰嘟鲆?該液可從市場 購得)中，水溫度控制在25 30°C ，放置36 40小時。
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c〉堆肥反應(yīng)罐中排出的氣體(主要為二氧化碳)經(jīng)殺菌處理后輸送至光照生物反
應(yīng)器中；當光能營養(yǎng)型微生物干物質(zhì)濃度大于lg/L時，將漂浮在光照生物反應(yīng)器上部的微
生物富集產(chǎn)物輸出。光照生物反應(yīng)正常啟動后，將光照生物反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體(主要為氧
氣)通入堆肥反應(yīng)罐內(nèi)循環(huán)利用。 實施例4 工藝流程可參照圖l。 具體的工藝步驟為 a〉木屑(粉碎至5mm左右顆粒)，加入雞糞原料，按照雞糞與木屑重量比為5 : 2， 調(diào)解碳氮比，(使其碳氮比控制在20 40 : l之內(nèi))，混合后加入堆肥反應(yīng)罐中，運行初期 連續(xù)通空氣，通氣量控制在300升/分鐘，發(fā)酵16天，形成堆肥。 b〉將甲藻置于光照生物反應(yīng)器中，加入?yún)捬跷勰嘟鲆?該液可從市場購得)中， 水溫度控制在25 30。C，放置36 40小時。 c〉堆肥反應(yīng)罐中排出的氣體(主要為二氧化碳)經(jīng)殺菌處理后輸送至光照生物反 應(yīng)器中；當光能營養(yǎng)型微生物干物質(zhì)濃度大于lg/L時，將漂浮在光照生物反應(yīng)器上部的微 生物富集產(chǎn)物輸出。光照生物反應(yīng)正常啟動后，將光照生物反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體(主要為氧 氣)通入堆肥反應(yīng)罐內(nèi)循環(huán)利用。
權(quán)利要求
一種高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法，它包括以下步驟a>將有機物固體廢棄物粉碎成顆粒狀物質(zhì)，加入輔料，調(diào)碳氮比為20～40∶1，混合后加入堆肥反應(yīng)罐中，通入空氣，堆肥發(fā)酵8～16天；b>將光能營養(yǎng)型微生物置于光照生物反應(yīng)器中，加入液體培養(yǎng)液，溫度控制在20～40℃，放置36～72小時；c>堆肥反應(yīng)罐中排出的氣體經(jīng)殺菌處理后輸送至光照生物反應(yīng)器中；當光能營養(yǎng)型微生物干物質(zhì)濃度大于1g/L時，將漂浮在光照生物反應(yīng)器上部的微生物富集產(chǎn)物輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法，其特征在于通入空 氣量以所含氧氣計，控制在每克有機廢棄物通入1. 0 4. 0克氧氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法，其特征在于所說 的光照生物反應(yīng)器與堆肥反應(yīng)罐之間串接有沼氣發(fā)生器；所說的堆肥反應(yīng)罐由數(shù)個罐體并 連為一組，并分別通入水對發(fā)酵物進行間歇式?jīng)_洗，每次沖洗15 30分鐘，排放出的沖洗 液排放至沼氣發(fā)生器中，與厭氧污泥發(fā)生反應(yīng)；每次排放沖洗液后，間隔2 8天，再進行下 一次沖洗；沖洗液排放至沼氣發(fā)生器中，與厭氧污泥發(fā)生反應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法，其特征在于所說 的光照生物反應(yīng)器，由數(shù)個反應(yīng)器串接為一組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法，其特征在于在 b>工序中所說光能營養(yǎng)型微生物為藻類或藍細菌中的任意一種或其混合微生物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效、清潔處理有機固體廢棄物的方法，它包括以下步驟a.將有機物固體廢棄物粉碎成顆粒狀物質(zhì)，加入輔料，調(diào)碳氮比，堆肥發(fā)酵；b.將光能營養(yǎng)型微生物置于光照生物反應(yīng)器中，加入液體培養(yǎng)液，培養(yǎng)；c.堆肥反應(yīng)罐中排出的氣體送至光照生物反應(yīng)器中；生成微生物富集產(chǎn)物。本發(fā)明方法在處理有機固體廢棄物的過程中，不但可以回收利用工藝流程中所有的廢棄物，還可生產(chǎn)出多種有經(jīng)濟利用價值的副產(chǎn)品。
文檔編號C05F9/04GK101747098SQ200810080070
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者劉愛平 申請人:劉愛平