固液废污生态综合处理系统及处理方法

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固液废污生态综合处理系统及处理方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及固、液废污处理及相关方法，特别涉及一种固、液废污综合处理系统及相关工艺方法\n背景技术\n[0002] 城市生活垃圾、生活污水、农村养殖排泄物、农业种植废弃物的有效处理已成为世界各国所关注重大科技攻关项目。上述废物包含较多的固体垃圾、液体废物，特别是对于固体垃圾，处理的方式以填埋为主，占用较多的人力物力的同时，对地表造成较为严重的环境污染，且填埋垃圾的分解周期较长，占用较多的土地，影响生态平衡；为解决上述问题，对垃圾进行焚烧加以利用，而焚烧后的垃圾会产生二噁英等污染物，造成环境污染，并且，热能利用率较低，造成能源的浪费。\n[0003] 同时，由于生物排放等因素导致的液体垃圾，包括生活液体垃圾和养殖业等，而对于上述液体垃圾较多的采用净化处理后直接排放或者发酵后用于农家肥的处理方式；对于尿液和冲洗液等废液，排放及运输极为不便，如果就地排放则会造成较大范围的环境污染，并且由于具有蒸发性，较多的采用直接排放的处理方式，对周围环境造成极为恶劣的影响，且影响范围较大。\n[0004] 需要一种用于处理固体垃圾和液体废物的综合处理方式，能够同时处理固体和液体废物，并充分利用固体和液体废物作为能源和肥料，相对于现有的处理方式来讲，具有集中性强，实现废物利用更为彻底，降低处理成本且产生效益，消除因现有废物处理方式造成周边环境的不良影响。\n发明内容\n[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种固液废污生态综合处理系统及处理方法，能够同时处理固体和液体废物，并充分利用固体和液体废物作为能源和肥料，相对于现有的处理方式来讲，具有集中性强，实现废物利用更为彻底，降低处理成本且产生效益，消除因现有废物处理方式造成周边环境的不良影响。\n[0006] 本发明的固液废污生态综合处理系统，包括：液废浓缩装置，用于对液体废物浓缩处理，形成浓缩液和无渣浓缩脱出水；\n[0007] 水处理人工湿地系统，接收无渣浓缩脱出水并处理成达标水；\n[0008] 固废粉碎制浆装置，用于将固体废物粉碎并制成可泵送的固废浆液；\n[0009] 厌氧生化处理系统，接收浓缩液和固废浆液并形成沼气和渣浆；\n[0010] 进一步，水处理人工湿地系统包括按流向布置的提升泵、暴氧配水槽、一级水帘暴氧墙、一级水处理人工湿地、二级水帘暴氧墙、二级水处理人工湿地、三级水帘暴氧墙、引流砂沟、砂滤池和蓄水池，所述二级水处理人工湿地包括植被层、湿地潜流层和用于阻隔液流形成周边渗流的粘土层，一级水处理人工湿地包括植被层和湿地潜流层。\n[0011] 进一步，厌氧生化处理系统包括中温厌氧反应池和厌氧循环泵，所述厌氧循环泵的进口和出口分别连通中温厌氧反应池形成循环系统，所述循环系统设有渣浆抽出口；\n[0012] 进一步，所述液废浓缩装置包括浓缩池和位于浓缩池内的浓缩过滤板，所述浓缩过滤板将浓缩池分割为浓缩液腔和无渣浓缩脱出水腔，所述无渣浓缩脱出水腔至少与过滤板对应处位于浓缩液腔中下部，所述浓缩过滤板由过滤材料板安装在一框架内形成；\n[0013] 进一步，所述固废粉碎制浆装置包括用于接收液体废物及固体废物的固液综合倾倒池和位于固液综合倾倒池出口的渠道式粉碎机，所述渠道式粉碎机的粉碎出口连通于浓缩液腔；\n[0014] 进一步，所述渣浆抽出口连通设有脱水和脱沼气的渣浆处理装置，渣浆处理装置包括渣浆池和将渣浆池分割成固态渣浆腔以及无渣沼液腔的过滤板；所述无渣沼液腔连通于固废粉碎制浆装置或/和设有液体肥料排出口；\n[0015] 进一步，固液废污生态综合处理系统还包括通过过滤墙连通于中温厌氧反应池的浓缩性沼液池，所述浓缩性沼液池设有用于限制沼气压力的排液式沼气压安全装置，所述排液式沼气压安全装置的液相出口连通于水处理人工湿地系统或/和连通以液态肥料储存设备；\n[0016] 进一步，所述固态渣浆腔至少下半部为倒锥形结构，所述倒锥形结构侧壁由过滤板形成，所述无渣沼液腔位于倒锥形结构侧壁周围；所述过滤板、过滤墙以及浓缩过滤板均为过滤材料板置于一框架内形成，所述过滤材料板的材料按重量份包括：水泥1、石灰\n0.2-1.5、煤渣2.5-6和木质短纤维0.5-3。\n[0017] 本发明还公开了一种固液废污生态综合处理方法，包括下列步骤：\n[0018] a．固体废物处理\n[0019] a1将固体废物粉碎并制成可用泵输送的浆液；\n[0020] a2将步骤a1的浆液泵送至厌氧生化处理系统产生沼气；\n[0021] b．液体废物处理\n[0022] b1将液体废物浓缩形成浓缩液和无渣浓缩脱出水；\n[0023] b2将无渣浓缩脱出水经过水处理人工湿地系统处理后形成达标水；\n[0024] b3将步骤b1的浓缩液输送至厌氧生化处理系统产生沼气；\n[0025] c．厌氧生化处理系统处理过程：\n[0026] c1步骤a1的浆液和步骤b1的浓缩液在厌氧生化处理系统反应形成沼气和渣浆；\n[0027] c2步骤c1中的渣浆通过脱水处理得到固态渣浆和无渣沼液。\n[0028] 进一步，步骤a1中的浆液和步骤b1的浓缩液混合后泵送至厌氧生化处理系统；步骤c2中的无渣沼液用于步骤a1与固体废物混合并粉碎后形成浆液；步骤c1中，步骤a1的浆液和步骤b1的浓缩液在厌氧生化处理系统反应形成沼气和渣浆的同时，还排放沼液至浓缩性沼液池，利用浓缩性沼液池设置的排液式沼气压安全装置调整厌氧生化处理系统的沼气压力；排液式沼气压安全装置所排出的沼液输送至水处理人工湿地系统或/和作为液态肥料储存；步骤b2中，无渣浓缩脱出水通过无渣液提升泵输送至水处理人工湿地系统；\n还包括步骤c3，厌氧生化处理系统的反应物料通过厌氧循环泵进行循环在中温厌氧反应池形成循环；步骤c1中的渣浆由厌氧循环泵的管路系统排出。\n[0029] 本发明的有益效果是：本发明的养殖排污处理系统及处理方法，能够同时处理固体和液体废物，并充分利用固体和液体废物作为能源和肥料，相对于现有的处理方式来讲，具有集中性强，实现废物利用更为彻底，降低处理成本且产生效益，消除因现有废物处理方式造成周边环境的不良影响；普遍适用于城市生活垃圾、生活污水、农村养殖排泄物、农业种植废弃物、森林生长废弃物的无害化处理，本发明是以上述废弃物为生产原料资源的生产性工程设施，产出物为洁净的气体能源和生态有机肥料以及可循环利用的再生水，更为彻底的变废为宝，并利于生态环境的保护。\n附图说明\n[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。\n[0031] 图1为本发明的流程示意图；\n[0032] 图2为本发明主体工程平面图；\n[0033] 图3为本发明主体工程侧视图；\n[0034] 图4为图3沿A-A向剖面图\n[0035] 图5为图3沿B-B向剖面图\n[0036] 图6为图3沿C-C向剖面图\n[0037] 图7为图4沿D-D向剖面图\n[0038] 图8为图4沿E-E向剖面图\n[0039] 图9为图4沿F-F向剖面图\n[0040] 图10为图4沿G-G向剖面图\n[0041] 图11为图6沿H-H向剖面图\n[0042] 图12为图7右视沿I-I剖面图\n[0043] 图13为图7右视沿J-J剖面图\n[0044] 图14为图7右视沿K-K剖面图\n[0045] 图15为端面墙预埋管道示意图\n[0046] 图16为厌氧反应池隔断墙预埋管道示意图\n[0047] 图17为图8沿L-L剖面图\n[0048] 图18为图17俯视剖面图\n[0049] 图19为人工湿地结构图\n具体实施方式\n[0050] 如图所示：本实施例的固液废污生态综合处理系统，包括：液废浓缩装置，用于对液体废物浓缩处理，形成浓缩液和无渣浓缩脱出水；液废浓缩装置的作用是将液体废物浓缩，即过滤出无渣液体并存留浓度高的废液，提高处理效率；\n[0051] 水处理人工湿地系统，接收无渣浓缩脱出水并处理成达标水；利用人工湿地逐级将无渣浓缩脱出水过滤及吸收处理，达到净化使之达标的目的；\n[0052] 固废粉碎制浆装置，用于将固体废物粉碎并制成可泵送的固废浆液；如图所示，固体废物与液体混合后通过粉碎设备5粉碎形成浆液，具有冷却及润滑作用；采用现有的粉碎设备即可达到粉碎目的，加入液体混合后粉碎形成浆液，加入的液体可以是液体废物或者其他液体，均能实现发明目的；\n[0053] 厌氧生化处理系统，接收浓缩液和固废浆液并形成沼气和渣浆；采用常规的沼化工艺即能实现；\n[0054] 本实施例中，水处理人工湿地系统包括按流向布置的提升泵13、暴氧配水槽53、一级水帘暴氧墙55-1、一级水处理人工湿地54-1、二级水帘暴氧墙55-2、二级水处理人工湿地54-2、三级水帘暴氧墙55-3、引流砂沟60、砂滤池61和蓄水池62，所述二级水处理人工湿地54-2包括植被层、湿地潜流层57和用于阻隔液流形成周边渗流的粘土层59，即粘土层59位于湿地潜流层57中形成阻隔，使流过的液体由粘土层的上部或下部渗流；一级水处理人工湿地包括植被层和湿地潜流层，使液体快速流过；如图所示，提升泵13的进口通道\n5A和出口通道5B均位于对应的墙体内，结构简单紧凑，占地面积小，节约材料成本，大幅度延长通道的使用寿命。\n[0055] 具体流程如下：\n[0056] 无渣浓缩脱出水→提升泵13→暴氧配水槽53→一级水帘暴氧墙55-1→一级水处理人工湿地54-1→二级水帘暴氧墙55-2→二级水处理人工湿地54-2→三级水帘暴氧墙55-3→引流砂沟→砂滤池61→蓄水池62。\n[0057] 一级水帘暴氧墙55-1、二级水帘暴氧墙55-2和三级水帘暴氧墙55-3均为具有落差的竖直墙体结构，水流过形成具有一定厚度的水帘式瀑流结构，主要用于暴氧。\n[0058] 如图2所示，人工湿地水处理系统包括图2中水帘流量均分槽53，一级水处理人工湿地54-1、二级水处理人工湿地54-2，一级水帘暴氧墙55-1、二级水帘暴氧墙55-2、三级水帘暴氧墙55-3；图19中湿地潜流层57、粘土层59、引流砂沟60、砂滤池61和蓄水池62，图11中，无渣浓缩脱出水提升至水帘流量均分槽53,在水帘暴氧墙55-1形成厚度低于1mm水帘流入一级水处理人工湿地54-1中下渗于湿地底部的潜流层57，一级水处理人工湿地\n54-1末端是弱渗水性在二级水帘暴氧墙55-2上的发泡混凝土挡水墙58，当水小流量时，水体由此墙渗流，大流量时由此墙漫流，渗流或漫流水在二级水帘暴氧墙55-2上进行二次暴氧后进入二级水处理人工湿地54-2中潜流层（与潜流层57结构相同）扩散进入粘土层（与粘土层59结构相同）渗流，二级水处理人工湿地54-2周边是高于地表3米以上厌氧反应池墙体，二级水处理人工湿地54-2处理后水体以此墙体构成三级水帘暴氧墙55-3，三级水帘暴氧墙55-3下是完成三次暴氧处理水引流砂沟60，此引流砂沟60将经过三次暴氧处理水再进行精细过滤后引流至蓄水池62储存循环利用。\n[0059] 本实施例中，厌氧生化处理系统包括中温厌氧反应池17和厌氧循环泵20，所述厌氧循环泵的进口和出口分别连通中温厌氧反应池形成循环系统，所述循环系统设有渣浆抽出口；厌氧生化处理系统主体装置是中温厌氧反应池17，其产生中温环境的热量由高浓度物料发酵产生，在池体全封闭条件下，保温由池体微过流、内循环的低热损维持，转化效率由厌氧循环泵20运行形成封闭式大循环及循环过程形成的固体摩擦研磨缩小物料粒度保证，池内物料高浓度由图7、图12中的无渣沼液过滤墙28保证，中温厌氧反应池17的物料循环在图16有两个分支吸口21-1和21-2，物料循环时将厌氧反应池底部物料抽取至释气池18释放沼气后经物料循环主管道19返回中温厌氧反应池17，厌氧循环泵前安装有循环（排放）物料循环控制阀22、跨线管道三通23和循环泵检修阀24；如图所示，厌氧循环泵20的入口通道21A和出口通道21B，均位于对应的墙体内并分别连通于中温厌氧反应池17，其中入口通道21A通过两个连通口21A-1、21A-2连通于中温厌氧反应池17。\n[0060] 本实施例中，所述液废浓缩装置包括浓缩池和位于浓缩过滤池内的浓缩过滤板3，所述浓缩过滤板3将浓缩池分割为浓缩液腔6和无渣浓缩脱出水腔4，所述浓缩过滤板由过滤材料板安装在一框架内形成；如图6、8、17、18所示，含渣原生液体废物由管道1进入固液综合倾倒池2后进入浓缩液腔6，经过浓缩过滤板3滤渣后进入无渣浓缩脱出水腔4，在图\n11中，无渣浓缩脱出水腔4液污由提水泵13提升转移水处理人工湿地系统，提水泵13同时具备利用电动控制阀15抽排雨水积水池16的功能，功能转换通过安装于无渣浓缩脱出水腔4出口与提水泵13入口之间的电动控制阀14和安装于雨水积水池16出口与提水泵13入口之间的电动控制阀15实现；\n[0061] 本实施例中，所述渣浆抽出口连通设有脱水和脱沼气的渣浆处理装置，渣浆处理装置包括渣浆池31和将渣浆池31分割成固态渣浆腔以及无渣沼液腔34的过滤板33；所述无渣沼液腔34连通于固废粉碎制浆装置用于补充废液不足混合固体废料时的制浆液体，或/和设有液体肥料排出口，实现商业化。\n[0062] 本实施例中，所述固废粉碎制浆装置包括用于接收液体废物及固体废物的固液综合倾倒池2和位于固液综合倾倒池2出口的渠道式粉碎机5，所述渠道式粉碎机5的粉碎出口连通于浓缩液腔6；如图所示，固液综合倾倒池2位于无渣浓缩脱出水腔4的部分上部，并直接相邻浓缩液腔6，整个结构紧凑，尽量减小占地面积和流程；如图8所示，大粒度固体废污倾入固液综合倾倒池2与渣浆脱水装置的水相混合经粉碎机粉碎形成可泵送的浆液进入浓缩液腔6与浓缩液混合，共同由转移泵10转移至中温厌氧反应池17，转移泵10前后分别是物料浆转移控制阀7，跨线三通8，泵前检修阀9，泵后检修阀11，如图所示，转移泵\n10的入口通道12A和出口通道12B分别位于对应的墙体内。\n[0063] 本实施例中，固液废污生态综合处理系统还包括通过过滤墙28连通于中温厌氧反应池17的浓缩性沼液池32，所述浓缩性沼液池32设有用于限制沼气压力的排液式沼气压安全装置，所述排液式沼气压安全装置的液相出口连通于水处理人工湿地系统或/和连通以液态肥料储存设备；\n[0064] 如图5、图7所示，中温厌氧反应池17加入物料提高物料浓度的过程中由过滤墙\n28过滤脱渣，脱渣后沼液储存在浓缩性沼液池32中，图8中，排液式沼气压安全装置包括连通于浓缩性沼液池32与释气室18之间的连通管56和连通于浓缩性沼液池32与人工湿地水处理系统之间的连通管；\n[0065] 浓缩性沼液池32中无渣沼液以生产商品液体肥为目的，由图7中管道44输出，由输出控制阀46控制，当沼液过剩，过剩沼液通过与三通45连接的排放管47向人工湿地水处理系统的一级水处理人工湿地54-1排放处理；\n[0066] 本实施例中，所述厌氧生化处理系统、渣浆处理装置和浓缩性沼液池相对于外界密封；以保证整个系统的安全性，利于调整沼气压力并利用沼气压力实现排液和过滤功能。\n[0067] 本实施例中，所述固态渣浆腔至少下半部为倒锥形结构，所述倒锥形结构侧壁由过滤板33形成，所述无渣沼液腔34位于倒锥形结构侧壁周围；所述过滤板33、过滤墙28以及浓缩过滤板3均为过滤材料板置于一框架内形成，所述过滤材料板的材料按重量份包括：水泥1、石灰0.2-1.5、煤渣2.5-6和木质短纤维0.5-3，框架由钢筋混凝土构成，增加过滤结构强度，钢筋混凝土框架位于过滤通道设有加强筋，进一步保证强度；所述无渣沼液腔的出口连通于固废粉碎制浆装置，当然，还可作为液体肥料输出；无渣沼液腔34中无渣沼液通过管道35回流于固液综合倾倒池2中作为固废粉碎匀浆液剂，为保证渣浆池31渣浆在脱水过程中无沼气泄漏，管道35需按图15所示制作成U形输出管道，如图所示，U形输出管道由管段35A、35B和35C构成，形成较好的水封结构；管道中安装的电动阀48在渣浆池31抽真空时关闭，手动阀49释放U形管中残留液。\n[0068] 本实施例中，过滤板33、过滤墙28以及浓缩过滤板3以水泥、石灰、煤渣、木质短纤维为基本材料制作预制成板状并置于一框架内形成，其材料按重量份包括：水泥1.5石灰\n0.5煤渣4.0木质短纤维3.0，实际使用中根据对过滤板过滤速率要求及水压、气压反冲洗过滤板条件确定木质短纤维组分的增减。\n[0069] 本发明利用廉价建筑材料构筑长寿命、无能耗、无维护的浆液脱水浓缩过滤设施，并合理利用本发明系统设施中的真空设备替代现行环保设备中的固液分离机，以无二次环境污染的方式高效率实现液废浓缩和残渣脱水。\n[0070] 本发明中，如图5所示，为渣池结构图，渣池中渣浆脱水分为三个阶段，一是在排放渣浆的过程中浓缩脱水，二是无渣浆排放时重力和沼气压脱水，此两个阶段在图15中电动阀48处理开启状态，手动阀49处于关闭状态，渣浆池需要出渣时，渣浆脱水进入第三阶段，此时先关闭电动阀48，开启手动阀49释放U形管中积液，同时开启真空泵抽排渣浆池中沼气经管道40、41进入释气腔18，在抽排过程中，池中残留水分随真空度提高而汽化排放，真空泵6m-10m-6m周期运行，以保证残留水及沼气的真空释放，抽排完成后在关闭真空泵、打开电动阀48、电动排渣阀50，通过管道51进行负压反冲降低渣池内物料密实度及负压冲洗过滤板33，与此同时由排渣电动排渣阀50，物料循环、渣浆排放共用真空循环泵20，循环与排渣利用电动阀门26、27实施智能转换，即切断循环实现排放或切断排放实现循环，渣浆通过图10的墙内预埋管道43排放至制成锥形的渣浆池31。\n[0071] 本发明中，释气池18中的沼气输出管42连接在真空排气管41上，沼气通过控制阀门、止回阀、流量计等安全与计量装置后与后续的沼气脱硫、脱水及沼气提纯设备连接，沼气净化提纯采用现有技术即能实现，在此不再赘述；\n[0072] 在图15预埋管道示意图中，真空设备房36安装真空泵，真空泵抽气管道37与排气管道38间跨接直通电动阀39，真空泵停运时，电动阀39开通，真空泵运行时电动阀39关闭，直通阀进气端三通口连接真空泵抽气口40，直通阀出气端三通口连接真空泵排气口\n41，排气管接通释气池18；\n[0073] 在合适位置墙体内预置数字温度计探头提取厌氧反应池运行环境温度；\n[0074] 在沼气输出管上并联智能气压表提取厌氧反应池沼气压并适时控制系统设备运行；\n[0075] 在沼气输出管串接流量计，根据物料供应及输出气量测算沼气产气率；\n[0076] 在控制箱内安装定时器及时间继电器并编制相应运行程序，实现设施自动化科学运行，大幅度减少运行费用及人力消耗。\n[0077] 本发明还公开了一种固液废污生态综合处理方法，包括下列步骤：\n[0078] a．固体废物处理\n[0079] a1将固体废物粉碎并制成可用泵输送的浆液；\n[0080] a2将步骤a1的浆液泵送至厌氧生化处理系统产生沼气；\n[0081] b．液体废物处理\n[0082] b1将液体废物浓缩形成浓缩液和无渣浓缩脱出水；\n[0083] b2将无渣浓缩脱出水经过水处理人工湿地系统处理后形成达标水；\n[0084] b3将步骤b1的浓缩液输送至厌氧生化处理系统产生沼气；\n[0085] c．厌氧生化处理系统处理过程：\n[0086] c1步骤a1的浆液和步骤b1的浓缩液在厌氧生化处理系统反应形成沼气和渣浆；\n[0087] c2步骤c1中的渣浆通过脱水处理得到固态渣浆和无渣沼液。\n[0088] 本实施例中，步骤a1中的浆液和步骤b1的浓缩液混合后泵送至厌氧生化处理系统；步骤c2中的无渣沼液用于步骤a1与固体废物混合并粉碎后形成浆液，如图所示，固体废物与无渣沼液混合后通过粉碎设备5进行粉碎；步骤c1中，步骤a1的浆液和步骤b1的浓缩液在厌氧生化处理系统反应形成沼气和渣浆的同时，还排放沼液至浓缩性沼液池，利用浓缩性沼液池设置的排液式沼气压安全装置调整厌氧生化处理系统的沼气压力；排液式沼气压安全装置所排出的沼液输送至水处理人工湿地系统或/和作为液态肥料储存；步骤b2中，无渣浓缩脱出水通过无渣液提升泵输送至水处理人工湿地系统；还包括步骤c3，厌氧生化处理系统的反应物料通过厌氧循环泵进行循环在中温厌氧反应池形成循环，采用物料浆泵动大循环的方法解决厌氧处理过程中物料搅拌、沼气泡释放、处理物表面结壳等重大技术难题，并通过大循环固体物料高速流动的摩擦研磨物理过程减小难降解物质粒度达到大幅度提高难降解物质降解速率、缩短难降解物质消化周期，将传统的白色垃圾不可生物消化的认知误区变成短周期生物消化的现实；步骤c1中的渣浆由厌氧循环泵的管路系统排出，循环和排出用同一泵，采用阀门切换形成，结构简单，使用成本低。\n[0089] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。