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1、(10)申请公布号 CN 102786139 A (43)申请公布日 2012.11.21 C N 1 0 2 7 8 6 1 3 9 A *CN102786139A* (21)申请号 201210312225.1 (22)申请日 2012.08.29 C02F 3/12(2006.01) (71)申请人杭州净洋环保科技有限公司 地址 310023 浙江省杭州市西湖区西溪路 525号浙江大学国家科技园A楼东区 426 (72)发明人陈应强 沈霞娟 冯华军 沈东升 韩竞一 洪瑜潞 余佩佩 (54) 发明名称 一种农村生活废物生态化处理技术及反应器 (57) 摘要 本发明提供了一种能实现农村生活污。
2、水和生 活垃圾生态化处理的处理技术及装置，主要包括 生活垃圾处理单元、污水处理单元和泥水循环单 元。首先从污水处理单元中抽取一定量的活性污 泥泥水混合物均匀撒布在陈垃圾表层，然后将经 过挑拣石块等无机物后的生活垃圾分层填入生活 垃圾处理单元，新鲜垃圾在微生物作用下迅速降 解，泥水混合物中的液体与垃圾体产生的渗滤液， 通过收集管道与生活污水最终进入生活污水处理 单元调节池，并在好氧微生物作用下达标处理。生 活污水处理单元中产生的剩余污泥每日被抽至垃 圾处理单元，因此不外排。生活垃圾处理单元填埋 后由渗滤液收集管路中通入空气，实现有机垃圾 的好氧堆肥化处理，清掏后生活垃圾处理单元进 行循环使用。 。
3、(51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种农村生活废物生态化处理技术，其特征在于：包括以下几个步骤： (1)调节污水处理单元中活性污泥曝气区的活性污泥浓度，根据实际装置情况可定时、 定量以及实时控制等几种方式，将活性污泥浓度(挥发性悬浮固体浓度)控制在2g/L 4g/L，抽吸出来的活性污泥泥水混合物通过污泥布泥管均匀散布在垃圾堆肥区的陈垃圾体 表面，剩余的液体和垃圾体产生的渗滤液经收集后进入污水调节池。 (2)收集的新鲜农村生活垃圾经过初步分选。
4、，挑选出其中的塑料、石块和玻璃片后剩下 的分层填入布满活性污泥泥水混合物的垃圾堆肥区； (3)生活垃圾堆置产生的渗滤液经收集后进入污水调节池，控制渗滤液和生活污水的 容积稀释比为130150。 2.权利要求1所述的农村生活废物生态化处理技术，其特征在于：生活污水和生活垃 圾处理单元排出的渗滤液混合污水中的有机物在异养微生物作用下转化为CO 2 和H 2 O，氨氮 通过硝化微生物的作用下转变为硝态氮，经过处理后的废水经泥水分离器分离后排出。 3.权利要求1所述的农村生活废物生态化处理技术，其特征在于：活性污泥泥水混合 物通过堆肥区上端布泥管路均匀分布于新鲜垃圾底部，其中的硝态氮在生活垃圾堆置区中。
5、 的反硝化微生物作用下生成氮气，得到彻底降解；反硝化得到的碱度进入污水调节池，能够 较好地调节生活污水的pH值，使其稳定在7.07.5，保证污水处理单元的硝化处理效果。 4.权利要求1所述的农村生活废物生态化处理技术，其特征在于：一组生活垃圾处理 单元填满后静置15天后，用鼓气泵通过渗滤液收集管道鼓气，对垃圾体进行好氧堆肥，实 现垃圾的腐熟化，经过15天好氧堆肥后，成熟的垃圾体由人工掏空，空置的垃圾罐作为下 一循环重新堆填垃圾。 5.一种实现权利要求1所述农村生活废物生态化处理的农村生活废物生态化反应器， 其特征在于：包括生活垃圾处理单元、污水处理单元和泥水循环单元三个部分： 所述的生活垃圾处。
6、理单元包括圆筒形的垃圾罐，垃圾罐底部为斗型， 由碎石堆砌隔 开，碎石堆砌层下方为曝气和渗滤液导排区，碎石堆砌层上方则为垃圾堆肥区和活性污泥 布泥区，在垃圾罐的顶部设置活性污泥布泥管路和废气收集区； 污水处理单元包括污水调节池和活性污泥曝气区，在活性污泥曝气区的底部设置曝气 装置，并利用内设的泥水分离器出水，侧壁上连接出水导管，顶部设导气管； 泥水循环单元包括污泥提升泵、排泥管和时控装置。 6.权利要求5所述的农村生活废物生态化反应器，其特征在于：所述的垃圾堆肥区由2 组以上的反应区构成，采用交替序批式填装生活垃圾，每组反应区按照30天垃圾产生量进 行设计。 7.权利要求5所述的农村生活废物生态。
7、化反应器，其特征在于：所述的活性污泥布泥 管路包括416根呈辐射状的布泥管，它们通过集泥区相互连接，每根布泥管上安装4 7个布泥喷头；布泥管与水平面之间的锐角为1030，活性污泥在布泥间歇期随重力 作用流入集泥区，集泥区设有清水阀，操作人员可定时对其进行排泥。 8.权利要求5所述的农村生活废物生态化反应器，其特征在于：所述的活性污泥曝气 区每平方安装24个微孔曝气器，以达到良好的曝气效果；泥水分离器包含有两个重叠的 三相分离装置，用来提高反应器中固液分离效果，实现处理后废水的直接排放。 权 利 要 求 书CN 102786139 A 1/4页 3 一种农村生活废物生态化处理技术及反应器 技术领。
8、域 0001 本发明涉及农村环境污染治理领域，具体是指一种农村生活废物生态化处理技术 及反应器。 背景技术 0002 常规的农村生物垃圾堆肥装置和生活污水处理装置在各自单独进行污染物处理 时往往产生一些终产物，需要装置使用者对其进行最终处置，如生活垃圾堆肥装置在堆肥 过程中产生的大量渗滤液，生活污水处理装置产生的剩余污泥等。而随着城市化进程的不 断加快，越来越多的农田被征用，使得城市近郊区产生的这类废物无法作为农田肥料进行 充分利用。 0003 专利ZL 200710070822.7公开了一种具有原位脱氮功能的生活垃圾填埋生物反 应器，通过新鲜垃圾填埋场、产甲烷反应器和消化反应器三级系统来实现。
9、对渗滤液的原位 脱氮。但整个反应器由三大部分组成，体积庞大，操作复杂，造价成本高，并不适合农村实 用。而专利ZL 200710156530.5公开了一种生活垃圾资源化处理技术及其装置，虽然该装 置通过产甲烷反应器的设置解决了一部分的渗滤液直接回灌对填埋垃圾的中微生物毒性 抑制问题，但仍然存在高浓度的渗滤液对产甲烷反应器中微生物的毒害作用。且这两个专 利公开的装置都只针对生活垃圾，没有综合考虑两种农村废物(生活污水和生活废物)处 理与利用。 0004 因此，本专利基于生态循环利用原理，设计一套针对农村生活污水和生活垃圾协 同处理装置，使这两类污染物得到适当的处置，并实现废物资源化利用的目的。 发。
10、明内容 0005 本发明提供了一种农村生活废物生态化处理技术，能够实现农村生活垃圾快速、 高效降解。本发明还提供了一种农村生活废物生态化反应器，能够对农村生活垃圾和生活 废水进行生态化处理，不产生二次废物。 0006 一种农村生活废物生态化处理技术，包括以下几个步骤： 0007 (1)控制污水处理单元中活性污泥曝气区的活性污泥浓度(挥发性悬浮固体浓 度)为2g/L4g/L，设置定时装置每隔13h将活性污泥泥水混合物泵入陈垃圾堆肥区， 每次泵入泥水混合物的体积为废水处理装置总容积的3-5。活性污泥泥水混合物通过垃 圾堆肥区上端活性污泥布泥管路均匀分布于垃圾表面，其中的硝态氮在中部厌氧堆肥区通 过。
11、反硝化作用生成氮气，得到彻底降解。反硝化得到的碱度进入污水调节池，能够较好地调 节生活污水的pH值，使其稳定在7.07.5左右，改善污水处理单元的处理效果。 0008 (2)收集新鲜的农村生活垃圾经过初步分选，挑选出其中的塑料、石块和玻璃片等 后将剩余的有机垃圾填入布满活性污泥泥水混合物的垃圾堆肥区。每层堆肥区可填新鲜垃 圾1000kg。 0009 (3)垃圾堆肥产生的渗滤液经收集后进入污水调节池，控制渗滤液和生活污水的 说 明 书CN 102786139 A 2/4页 4 稀释比为130150。混合污水中的氨氮在活性污泥曝气区通过微生物的好氧消化 作用转变为硝态氮，好氧降解后上清液经泥水分离。
12、器排出。 0010 一种农村生活废物生态化反应器包括生活垃圾处理单元、污水处理单元和泥水循 环单元三个部分。 0011 生活垃圾处理单元包括圆筒形的垃圾罐，垃圾罐底部为斗型，由碎石堆砌隔开，碎 石堆砌层下方为曝气和渗滤液导排区，曝气和渗滤液导排区以碎石堆砌，既保证良好的曝 气效果也使得渗滤液能顺利通过，这个过程是通过控制曝气阀和渗滤液阀来实现的。碎石 堆砌层上方则为垃圾堆肥区和活性污泥布泥区，垃圾堆肥区由2组以上的反应区构成，采 用交替序批式填装生活垃圾，每组反应区按照30天垃圾量进行设计。一组生活垃圾处理单 元填满后静置15天后，用鼓气泵通过渗滤液收集管道鼓气，对垃圾体进行好氧堆肥，实现 垃。
13、圾的腐熟化，经过15天好氧堆肥后，垃圾物化性质趋于稳定，腐熟的垃圾体由人工掏空， 可作为农家肥使用，空置的垃圾罐作为下一循环重新堆填垃圾。在垃圾罐的顶部设置活性 污泥布泥管路和废气收集区。活性污泥布泥管路包括416根呈辐射状的布泥管，它们通 过集泥区相互连接，每根布泥管上安装47个布泥喷头。布泥管与水平之间具有一定的 角度(1030 )，活性污泥在布泥间歇期随重力作用流入集泥区，集泥区设有清水阀， 操作人员可定时、定量以及实时控制等方法控制排泥，使生活污水处理单元中活性污泥曝 气区的污泥浓度控制在2g/L4g/L。 0012 污水处理单元包括污水调节池和活性污泥曝气区。污水调节池起到渗滤液和生。
14、活 污水充分混合效果。在活性污泥曝气区的底部设置曝气装置，平均每平方安装有24个 微孔曝气器，以达到良好的曝气效果。并利用内设的泥水分离器出水，泥水分离器包含有 两个重叠的三相分离装置组成，用来提高反应器中固液分离效果以达到出水直接排放的目 的。垃圾罐侧壁上连接出水导管，顶部设导气管。 0013 所述泥水循环单元包括污泥提升泵、排泥管和时控装置。 0014 本发明的有益效果是：将生活垃圾处理单元产生的渗滤液和污水处理单元产生的 污泥作为两种对提高本装置处理效率有益的改良剂使用。高浓度渗滤液和生活污水混合后 污染物质得到稀释，改善了渗滤液的可生化降解性，有利于渗滤液中污染物质的达标排放； 污水处。
15、理单元产生的污泥均匀接种到新鲜垃圾中能够为新鲜垃圾提供充足的微生物，从而 促进新鲜垃圾的快速降解。本装置达到了生物质垃圾产生的渗滤液和生活污水处理过程中 产生的活性污泥生态化利用的目的，无需单独对渗滤液和污泥进行处理，降低了农村废物 处理的成本，提高了效率。 附图说明 0015 图1为本发明一种农村生活污水和生物质垃圾循环处理装置结构示意图； 0016 图2为本发明一种污泥布泥管结构示意图； 0017 图3为本发明图2所示污泥布泥管路的分布俯视图； 0018 附图标记说明： 0019 1-排气管；2-废气收集区；3-活性污泥布泥管路；4-集泥区；5-活性污泥布泥 区；6-垃圾堆肥区；7-碎石层。
16、；8-曝气和渗滤液导排区；9-污水调节池；10-废气收集区； 11-生活垃圾处理单元；12-活性污泥曝气区；13-污水处理单元；14-曝气装置；15-泥水 说 明 书CN 102786139 A 3/4页 5 分离器；16-出水收集区；17-污泥收集区；18-鼓气泵；19-污水泵；20-时控装置；21-曝 气阀；22-渗滤液阀；23-出水导管；24-渗滤液管；25-生活污水进水管；26-混合污水进水 管；27-排泥管；28-挡泥板；29-布泥管；30-放泥阀；31-清水阀；32-导气管；33-微孔曝 气装置；34-布泥喷头；35-螺旋搅拌装置；36-污泥提升泵。 具体实施方式 0020 下面通。
17、过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 0021 如图1图2图3所示，一种农村生活废物生态化反应器是由生活垃圾处理单元11、 污水处理单元13、泥水循环利用单元组成。各单元之间均有污泥管、污水管、导气管和水泵 连接，以保证污泥和污水的合理供给和反应器的排水、排气。生活垃圾处理单元11由排气 管1、废气收集区2、活性污泥布泥管路3、活性污泥布泥区5、垃圾堆肥区6、曝气和渗滤液导 排区8组成、渗滤液管24和螺旋搅拌装置35。其中的活性污泥布泥管路3由集泥区4、挡 泥板28、布泥管29、放泥阀30、清水阀31、布泥喷头34组成；曝气和渗滤液导排区8由微孔 曝气器33、碎石层。
18、7、鼓气泵18、曝气阀21和渗滤液阀22组成。生活污水处理单元13包括 污水调节池9、废气收集区10、活性污泥曝气区12、曝气装置14、泥水分离器15、出水收集 区16、污泥收集区17、污水泵19、出水导管23、生活污水进水管25、混合污水进水管26、导 气管32组成。泥水循环单元包括时控装置20、排泥管27、污泥提升泵36。 0022 一种农村生活废物生态化反应器，其具体运行过程如下： 0023 首先，在排泥管27和时控装置20、污泥提升泵36共同作用下，从污水处理单元的 活性污泥曝气区定时向生活垃圾处理单元的垃圾罐输入活性污泥泥水混合物，活性污泥泥 水混合物在活性污泥布泥管路3的作用下均匀。
19、分布在陈垃圾表面，再把农村生产生活产生 的新鲜生活垃圾填入垃圾堆肥区6，与活性污泥泥水混合物充分接触。在曝气和渗滤液导 排区8营造的好氧/厌氧条件作用下，新鲜垃圾迅速降解，产生的渗滤液经过碎石层7的过 滤作用通过渗滤液管24进入污水调节池9。通过生活污水进水管25输入的生活污水和渗 滤液在污水调节池9处充分混合，混合污水经过污水泵19和混合污水进水管26进入污水 处理单元13的活性污泥曝气区12。混合污水经过其中的微生物好氧降解后，在泥水分离 器15的作用下完成固液分离，其中活性污泥回到活性污泥曝气区12，废气经过导气管32外 排，处理后的废水在出水收集区16收集后通过出水导管23排出。增殖的。
20、活性污泥再次通 过时控装置20、污泥提升泵36和排泥管27为生活垃圾处理单元11提供充足的活性污泥泥 水混合物。 0024 污泥接种比例的确定： 0025 接种进入新鲜垃圾中的微生物降解有机质具有一定的质量负荷，过高的质量负荷 不利于新鲜垃圾的高效降解。通过一系列试验和实际经验的总结，得到污泥(干重)和新 鲜垃圾中的有机质比例应控制在11001200左右。 0026 使用例： 0027 (1)一个规模为1000人村庄，设置2套生活垃圾处理单元(每套垃圾罐约20m 3 )和 一套污水处理单元(处理规模为100t/d，废水处理装置总容积约30m 3 )，每天将去除碎石、 玻璃等无机物后的生活垃圾填。
21、入生活垃圾处理单元11的垃圾堆肥区6。 0028 (2)每天通过排泥管27从污水处理单元中抽取11.5m 3 (冬季取小值，夏季取大 说 明 书CN 102786139 A 4/4页 6 值)的泥水混合物，并通过活性污泥布泥管均匀撒布在填埋垃圾表面。设置活性污泥布泥 管路的布泥管数量为10，每根布泥管29上安装5个布泥喷头34。 0029 (3)堆置1个月后的1套生活垃圾处理单元经过静置15天后在微孔曝气头33的 曝气作用下进行好氧堆肥，时间为15天，产生的渗滤液通过碎石层7进入曝气和渗滤液导 排区8。 0030 (4)渗滤液在重力作用下通过渗滤液管24进入污水调节池9，和生活污水进水管 25。
22、输入的生活污水在污水调节池9中充分混合后。污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转 变为硝态氮，稀释后进入生活污水处理单元13。 0031 (5)混合污水在活性污泥曝气区12经过其中的微生物好氧降解后，在泥水分离 器15的作用下完成气液固分离，其中活性污泥回到活性污泥曝气区12，控制其中污泥浓度 (挥发性悬浮固体浓度)为24g/L。 0032 (6)好氧降解废气经过导气管32外排，产生的废水在出水收集区16收集后通过出 水导管23排出。增殖的活性污泥通过污泥提升泵36和排泥管27为生活垃圾处理单元11 提供充足的活性污泥泥水混合物。同时泥水混合物中含有的硝态氮在厌氧条件下进行反硝 化反应产生氮气，使得氮素得到彻底降解。 0033 (7)一套生活垃圾处理单元满负荷后启用另一套生活垃圾处理单元，满负荷的生 活垃圾处理单元11静置15d后，开启鼓气泵18进行曝气，经过15天好氧堆肥后，成熟的垃 圾体由人工掏空，空置的垃圾罐作为下一循环重新堆填垃圾。 说 明 书CN 102786139 A 1/2页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102786139 A 2/2页 8 图3 说 明 书 附 图CN 102786139 A 。