kaiyun体育综合处理生活污水和有机垃圾的方法及其设备的制作方法

　　kaiyun体育综合处理生活污水和有机垃圾的方法及其设备的制作方法本发明提供了一种综合处理生活污水和有机垃圾的方法以及综合处理生活污水 和有机垃圾的设备，可以同时高效、环保地处理生活污水和有机垃圾，从而实现低污染排放 的目标。

　　城市垃圾处理以及污水排放问题已经成为当今世界环保领域中的一项重大研究 课题。随着世界各地城市的迅猛发展，城市垃圾和污水的数量在全球范围内迅速增长，其中 的有害成分对大气、水体、土壤等造成严重危害，影响城市生态环境，危害人民群众身体健 康，已成为世界公害。我国大部分城市也已处于垃圾和污水包围之中，垃圾和污水处理成了 世界关注的难题。目前，垃圾和污水的处理仍通常采取分开处理的方式。填埋和焚烧是常规的垃圾处理方法。但由于垃圾填埋不仅占地大、选址难、难以回 收其中的有用资源，而且填埋过程中的渗滤液、恶臭和填埋气更会对周围环境造成危害；同 时，随着环保标准的不断提高，填埋初期投资和运行费用也越来越高。垃圾焚烧虽可最大程 度地实现减量化和无害化，但由于初期投资和运行成本过高、焚烧尾气的二次污染，且其对 原料热值和含水率有较高要求，因此也不宜用于处理有机垃圾。粪便污水的处理主要采用自然排放法直接将粪便污水排放到河道中，或者采用化 粪池将沉淀分离后排入下水管道，再有就是采用好氧生物曝气工艺或A2/0污水处理工艺， 污水处理厂占地面积大、空气污染严重、污泥排放问题难以解决。此外kaiyun体育，垃圾回收利用不当， 实际上造成了对资源的浪费。为了针对上述种种环境污染、垃圾处理不当、资源浪费等问题，人们进行了大量的 研究。中国发明专利公布CN 1314313A公开了一种将粪便污水、有机垃圾综合处理的装 置，是将人类粪便污水在粪水分离罐中用浮选法分理出粪便，用溢流法分离出污水，分离出 的粪便溢流入储存罐中，有机垃圾经粉碎机粉碎，经输送管入储存罐中，然后储存罐中的粪 便和有机垃圾进入消化罐加热发酵，产生沼气。该方法主要是利用了将分离粉碎的粪便 垃圾直接进行厌氧消化，反应时间长，效率低，尤其对一些难于在厌氧条件下进行消化的物 质，需要更长的消化时间。此外，经沼气发酵之后仍存在一些污染物，不宜直接排出。中国发明专利公布CN 101191116A公开了一种组合式发酵池，由内部装有热交换 器的堆怄池和内循环式沼气反应器构成。将例如秸秆、青草、加工后的果渣、加工后的药材 渣等具有固体形态或粘稠状的原料直接倒入堆怄池进行堆怄，发酵产生的酸化液体通过堆 怄池底部的格栅经出料管进入沼气反应器中进行厌氧发酵产生沼气。该组合发酵池占地面 积大，反应时间长，与外界体系接触，不适用于日常生活垃圾污水的处理。堆怄池与沼气反 应器始终相通，不利于沼气反应器发生厌氧消化反应，难于控制，产气效率较低。此外，如上 所述，经沼气发酵之后仍存在一些污染物，不宜直接排出。因此，希望一种更加有效的方法和设备，可以同时高效、环保地处理生活污水和有机垃圾，从而实现低污染、甚至基本无污染排放的目标。

　　本发明提供一种综合处理生活污水和有机垃圾的方法和设备，其可以同时高效、 环保地处理生活污水和有机垃圾，从而实现低污染排放、甚至基本无污染排放的目标。一方面，本发明提供了一种综合处理生活污水和有机垃圾的方法，包括步骤a.多相分离生活污水经多相分离成上清液，上浮液，沉渣液、格栅分离物和废 气，上浮液、格栅分离物与有机垃圾进行混合粉碎之后与沉渣液混合成为高浓度污水；b.堆怄对经多相分离产生的高浓度污水进行堆怄消化，产生堆怄熟料并排出基 本无污染的沉砂；c.沼气发生用生活污水的上清液和堆怄熟料进行沼气发生，生成并排出沼气； 和d.任选的生物脱氮除磷对来自沼气发生步骤的水和/或步骤a的上清液进行生 物脱氮除磷处理，排出清水和有机肥。在本发明的一些实施方式中，堆怄消化为并联堆怄消化，采用至少三个并联的堆 怄消化单元。在本发明的特定的实施方式中，在沼气发生和脱氮除磷过程中难以消化的浮渣和 /或污泥重新送回堆怄步骤进行回怄。另一方面，本发明还提供了用于一种综合处理处理生物污水和有机垃圾的设备， 包括串联的多相分离装置、堆怄装置、沼气发生装置和任选的生物脱氮除磷装置。又另一方面，本发明提供了一种用于分离生活污水的多相分离装置，包括生活污 水进水口、砂石分离室、砂石排出口、由异形格栅和分离耙组成的自动分离格栅机、格栅分 离物出口、上浮液室和上清液室。又另一方面，本发明提供了一种多相分离生活污水的方法，包括步骤a.利用斜坡法将生活污水中的砂石分离开；b.经异形格栅分离出格栅分离物；c.污水垂直下流，利用气体发生装置产生的微小气泡吸附悬浮物质，使之上升，并 排出上浮液；d.污水继续下行，在上浮液室和上清液室之间的垂直隔板下端改变方向向上行， 进入上清液室，沉渣物留在底部，排出沉渣液；e.污水上行形成上清液，排出上清液。本发明的综合处理生活污水和有机垃圾的方法和设备应用广泛。本发明的方法是 全生物技术的工艺，采用工厂化生产的全套设备、全封闭运行、无泄露、无二次污染的创新 发明工艺。附图简述

　　图1为综合处理生活污水和有机垃圾的方法的流程图。图2为多相分离装置-工艺流程图。图3为自动格栅装置及砂石分离原理示意图。图4为多相分离装置功能示意图。

　　图5为并联堆怄消化装置-工艺流程图。图6强力气体搅拌器示意图。图7为堆怄期生物活动表现示意图。图8为并联堆怄消化装置功能示意图。图9为高效沼气发生装置-工艺流程图。

　　具体实施例方式此处所述的生活污水是指人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之 一。主要是粪便和洗涤污水。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类、脂肪和蛋 白质等。也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类如氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐 和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高，在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。此处所述的有机垃圾，泛指主要由有机物构成的生活垃圾，主要是纸、纤维、竹木、 厨房垃圾等。其中厨余垃圾是由家庭、饭店、单位食堂等产生的食品残余物，由含水率高、易 的可降解有机物组成。城市生活垃圾中50%以上为有机垃圾，且逐年增长。本发明的综合处理生活污水和有机垃圾的方法包括多相分离、堆怄、沼气发生和 生物脱氮除磷四个步骤(见

　　图1)。本发明的生活污水和有机垃圾处理方法是全生物技术的 工艺，采用工厂化生产的全套设备、全封闭运行、无泄露、无二次污染。1.多相分离MS本发明的多相分离装置包括前处理设备罐I、前处理设备罐II、混合粉碎机、高压 废气储气罐和配料输送装置(见图幻。前处理设备罐I和罐II之间无连接，高压废气储气 罐和配料输送装置之间无连接。前处理设备罐I/罐II分别与混合粉碎机、高压废气储气罐 和配料输送装置相连，混合粉碎机和配料输送装置相连。其中，前处理设备罐I和罐II为 分离装置，内配置有自动格栅分离装置，分别进行粪便污水和洗涤污水的分离处理。前处理 设备罐I和罐II上分别设置有粪便/洗涤污水入口、粪便/洗涤污水废气出口、粪便/污 水上清液出口、粪便/洗涤污水上浮液出口、粪便/洗涤污水格栅分离物出口和粪便/洗涤 污水沉渣液出口。混合粉碎机上设置有机垃圾喂料口、粪便/洗涤污水上浮液入口、粪便/ 洗涤污水格栅分离物入口和混合粉碎物出口。高压废气储气罐上设置粪便/洗涤污水废气 入口、高压废气上出口 1和高压废气上出口 2。配料输送装置内有混合装置，配料输送装置 上设置有粪便/洗涤污水沉渣液入口、混合粉碎物入口和高浓度污水出口。自动格栅分离装置包括生活污水进水口、砂石分离室、砂石排出口、异形格栅、格 栅分离物出口、上浮液室和上清液室(参见图幻。进水口位于砂石分离室的上部，砂石排出 口位于砂石分离室的下部，用于分离砂石的斜坡与水平成一定角度。在本发明的实施方式 中，斜坡与水平的角度不小于30度。在本发明的优选实施方式中，斜坡与水平的角度为30度。上浮液室和上清液室位于前处理设备罐下部，由一垂直隔板将二室分隔，上清液室的容 积应不小于上浮液室的容积。在本发明的一种实施方式中，上清液室的容积是上浮液室的 2倍。上浮液室的中部设置有一超细气体发生装置。混合粉碎机包括3组轧辊和并列2组高速旋转刀尖。第1组轧辊由平面轧辊组成， 第2组轧辊是由径向轧辊组成，第3组轧辊是由径向轧辊组成。混合粉碎机还包括一个高 速旋转刀粉碎装置。^^在本发明的多相分离过程中，前处理设备罐I和罐II均采用自动格栅分离装置对 污水进行初步固液气相分离。更具体而言，罐I将粪便污水分离成粪便污水废气、上清液、 上浮液、沉渣液和格栅分离物，罐II将洗涤污水分离成洗涤污水废气、上清液、上浮液、沉 渣液和格栅分离物。更具体而言，本发明的多相分离技术由以下部分组成(参见图3)污水进入设备时，利用砂石的比重最大的原理，采用斜坡法，先将砂石分离。砂石 进入系统会对设备造成损害。斜坡法可以把大于2mm直径以上的砂石分离出来，然后经螺 杆提升装置将分离的砂石排出系统。除砂后的污水经自动分离格栅机分离。所述格栅分离机包括竖直段、圆弧段和倾 斜段组成的异形格栅和由机械带动作圆周运动的分离耙。分离耙不断把分离物由竖直段前 方耙向圆弧段上方，经倾斜段输送至分离物输出口。将格栅分离物经管道，输送到粉碎装 置。格栅机连续工作，格栅间隙可小于4mm。上述除砂和格栅分离两项中的污水是在前处理 设备罐的上方横向流动。污水经格栅后，垂直向下流动至上浮液室(也叫做气浮室)，上浮液室中有一组超 细气体发生装置。该装置利用压缩后的废气作气源，在一个由多孔壁组成的圆形腔体内作 斜向喷气，使腔内的水体与气体混合做高速旋转运动，利用孔壁把离心的水和气同时进行 剪切和离心输出，形成微小气泡。利用微小气泡，吸附污水的悬浮物质，使之上升至斜坡式 集渣处，排出上浮液。超细气体发生装置安在上浮液室中间位置，经气浮处理后的污水继续 下行。污水下行至前处理设备罐底部时，由于上浮液室和上清液室之间存在一垂直隔板 使流速突然减慢，并改变方向上行进入上清液室，沉渣物就留在罐的底部，由底部出口输出 沉渣液。污水上行到上部，作为上清液排出，上行的行程大于5m的距离能更有效分地离出 上清液。此时排出的上清液的有机污染物含量已除去80%以上。上浮液和上清液是由隔板分开的，所以出口高度可以相同。多相分离前处理设备 的优点是高效利用水体上下运动的原理，故对静置时间的要求极低。而且除沉渣液由底部 输出之外，极大部分的污水量的排出口，仅低于水入口约200mm，水位损失极小。对于后处理 出现的污水水位的提升费用会大大减少。由于在后续的有机垃圾混合过程中需要上浮液的量大于上浮液的产出量，所以下 行至底部的污水很容易分离成沉渣液，并不易上升，沉渣液也是连续输出的。这就保证了上 清液的质量。而且整个液体分离过程中不需要任何添加剂。有机垃圾经喂料口进入混合粉碎机。前处理设备罐I和罐II分离出的粪便污水 和洗涤污水格栅分离物进入混合粉碎机。混合粉碎机的3组轧辊和并列2组高速旋转刀尖先将有机垃圾和格栅分离物进行初粉碎。第1组轧辊使可能的细小砂石粉碎，并将固体物轧平。第2组轧辊将固体物轧平形成细小条形。第3组轧辊使条形固体物形成分散的微 粒固体物。然后与经粉碎机的入水口自动流入的上浮液合并，进入高速旋转刀粉碎装置的 腔室内进行液态的高速粉碎，并经50目过滤网输出料液。粉碎是在液体中进行的。粉碎后 的料液与两罐分离出的沉渣液合并进入输送装置。由输送装置的流量阀来控制料液和沉渣 液的配比。料液和沉渣液采样后计算配比，一般情况下因有机垃圾粉碎后的料液浓度高，沉 渣液作为稀释液应用，将输出装置的流量阀调整至混合后的高浓度污水中的有机物含量为 20%-40%。再经离心泵输出高浓度污水。前处理设备罐I和罐II中的废气经排气口排出，作为气泵的气源。经气泵，单向 阀将废气压缩送至高度大于4米的储气罐。储气罐是垂直安装的，含有污水和微粒物质的 气体会聚集在储气罐下方。储气罐分上、下两个出气口，相对洁净的上口气源用于脱氮除磷 设备的好氧搅拌，下口气源用于堆怄初期的增氧搅拌。前处理设备罐I和罐II的排气口经格栅分离物通道与粉碎机内腔连通，因而粉碎 机喂料口处于负压状态，喂料口不存在泄露异味气体的问题。气泵运转采用变频电机由压力传感器控制运行，使气泵始终处于连续运转的状 态，从而使前处理的废气排出口始终有气源输出，使喂料口处于负压(进气)状态。采用的 方法是当压力传感器的压力值高到一定值时，输出压力信号调节变频器的电源输出频率。 压力降低时，变频电机运转速度减慢，气泵处于连续运转状态。多相分离装置的操作除了人工喂入有机垃圾以外，其余操作是自动的工艺流程。在本发明的实施方式中，生活有机垃圾、洗涤污水和粪便污水经多相分离装置处 理成为洗涤污水上清液、粪便污水上清液、高浓度污水、高压废气1和高压废气2 (见图4)。2.堆怄装置在一个优选实施方案中，本发明的堆怄装置是由堆怄消化罐和七组配置构成(见 图5)。7组配置分别为高浓度污水进料配置A、浮渣回流配置B、气体搅拌配置C、污泥回怄 配置D、其内包含一个储气罐的分解气体输出配置E、熟料输出配置F和温度控制配置G。7 组配置分别包含阀A、B、C、D、E、F和G。7组配置分别与堆怄消化罐相连，7组配置之间无 连接关系。7组配置中的高浓度污水进料配置A、浮渣回流配置B、气体搅拌配置C、污泥回 怄配置D和温度控制配置G为输入配置，分别将高浓度污水、沼气罐浮渣、前处理废气下口 气体(高压废气2)、沼气罐污泥/脱氮除磷罐污泥和热媒源传输到堆怄消化罐中。另外两 组配置分解气体输出配置E和熟料输出配置F为输出配置，分别将消化罐中产生的分解气 体和熟料输出到后续步骤中。此外，堆怄消化罐还可以包括一个热媒回流口，将堆怄产生的 热量经热媒回流用于后续步骤中。堆怄消化罐下部还设有排砂口，排出有机物含量极低的 砂渣。堆怄消化罐的数量决定了并联的方式。本发明的并联堆怄装置包括至少3个堆怄 消化罐。7组配置的阀的数量与堆怄消化罐的数量匹配。因此，7组配置内也分别包含至少 3个阀。并联堆怄消化罐的数量由污水量和污水浓度决定。为使得整体设备保持连续运行 状态，在满足堆怄时间2至3天的同时还要使得有罐为进料状态、有罐为出料状态。如果增 加罐的数量，相应输入、输出装置中并联阀的数量也要增加。

　　中，堆怄消化装置采用3个并联堆怄消化罐I、II和 III。此时，7组配置内包括分别对应于消化罐I、II和III的三组阀，即高浓度污水进料配 置A的阀Al、A2和A3、浮渣回流配置B的阀Bl、B2和B3、气体搅拌配置C的阀Cl、C2和C3、 污泥回怄配置D的阀Dl、D2和D3、分解气体输出配置E的阀El、E2和E3、熟料输出配置F 的阀F1、F2和F3以及温度控制配置G的阀G1、G2和G3。本发明的堆怄消化罐内安装有强力气体搅拌器，安装于堆怄消化罐的中底部，用 于堆怄初期进行的增氧搅拌(见图6)。强力气体搅拌器是利用喷气使孔壁离心出微气泡 的原理制成。喷气口的大小取决于堆怄消化罐的圆筒腔的直径。圆筒型腔的直径大些，喷 气口也应更大些。本领域技术人员知道如何根据圆筒形直径的大小确定喷气口的大小。圆 筒的底部加设斜扇形板。喷气时，不但会使孔壁离心出微气泡，达到低耗氧增氧的目的，又 可以将罐的污泥卷起，从圆筒上口排出，达到搅拌的目的。强力气体搅拌器的卷起面积可达 6m2。^^在并联堆怄过程中，多相分离步骤中分离产生的高浓度污水经高浓度污水进料配 置A进入堆怄消化罐进行堆怄消化。打开气体搅拌配置C的阀C，引入经多相分离步骤中分 离的废气，使用强力气体搅拌器进行增氧搅拌，参见上述强力气体搅拌器部分kaiyun体育。堆怄初期好 氧生物吸附，水解氧化时间仅为1-2小时即可。当污水浓度为30%时，设定增氧搅拌时间为 1小时，使用废气的压力为0. IMpa，流量为4m3/小时，浓度为l_3ppm。此时发生的反应为有 氧堆怄消化反应好氧生物+有机物+ = H2+C02+NH3+能量(生物分解反应)好氧生物+有机物+O2+能量=新生物细胞+ (生物合成反应)随后关闭阀C，则体系内的氧气逐渐被消耗掉。上述生物反应直至氧气耗尽，70% 以上有机物被好氧生物吸附、水解、氧化。生物在缺氧状态中，兼氧生物依赖内源呼吸替代 好氧生物进一步分解有机物，生成CO2、H2O、NH3和多糖类物质。当生物环境逐渐有利厌氧生 物时，有以下为主的生物反应及产物厌氧生物+有机物=有机酸+醇类+H2+0)2+NH3+H2S+能量(生物分解反应)厌氧生物+有机物=新生细胞(生物合成反应)因此，在堆怄消化罐中发生的反应实际上包括好氧生物活跃期发生的吸附反应、 好氧生物过渡为兼氧生物活跃期发生的水解/氧化反应以及兼氧生物过渡为厌氧生物活 跃期发生的酸化/降解反应(见图7)。体系内有氧反应时间的长短取决于阀C打开的时间，阀C打开的时间越长，发生有 氧堆怄消化的反应时间也越长。因此，增氧搅拌的时间长短可根据污水量和污水浓度决定 进行调节。例如，当污水浓度上升至40%时，废气压力仍为0. IMpa，流量仍为4m3/小时，阀 C可以打开11/3小时，就能满足此条件下对氧气的需求量，使操作容易。在本发明的优选实 施方式中，阀C打开1个小时之后关闭。在自然界的有氧堆怄过程中，不耐高温的细菌分解有机物中易降解的碳水化合 物、脂肪等，同时放出热量使温度上升，温度可达15 40°C。然后耐高温细菌迅速繁殖，在 有氧条件下，大部分较难降解的蛋白质、纤维等继续被氧化分解，同时放出大量热能，使温 度上升至60 70。C。当有机物基本降解完，嗜热菌因缺乏养料而停止生长，产热随之停止。堆怄的温度逐渐下降，当温度稳定在40°C，堆怄基本达到稳定，形成腐植质。在本发明的堆怄过程中，使用温度控制装置直接将堆怄消化罐加热至55°C。加热 过程中，温度由常温升至约需时1天。好氧生物有氧消化反应的最佳温度为17-25°c， 其活跃期正好与加热初期的温度相对应。堆怄的主要时段是1天后的厌氧生物活跃期，即 最佳温度为^°C。加热至55°C时，温控电磁阀自动关闭，利用堆怄自发热原理，继续进行高 温发酵反应。温度可高达70°C。堆怄反应中产生的气体经单向阀进入储气罐，以供下一步沼气发生使用。在堆怄 反应中，有机物消化分解产生的气体在堆怄中积聚逐渐形成一定的压力，由于堆怄罐到储 气罐再到沼气发生罐的气体搅拌器之间由单向阀联通，保证了气体不可逆向输送，而沼气 发生罐的沼气是排向燃烧器具(例如沼气锅炉、沼气发电机等)的。所以沼气罐的气体搅 拌器出气门槛压力罐中液体的压力约为0. 07Mpa。为了让分解气体在沼气罐中的合成反应 能有条不紊地进行，储气罐作为缓冲装置而设。其压力在0. 07-0. IMpa0本领域技术人员可以根据污水量和污水浓度来确定堆怄反应的时间。在本发明的 实施方式中，厌氧高温消化时间为3天，消化污水有机含量浓度为30%。当浓度上升至40% 时，可考虑消化时间为4天，就能满足需要。在本发明的优选实施方式中，堆怄时间为2 3天。在本发明的优选实施方式中，堆怄装置包含至少三个堆怄消化罐，因此在同一时 刻可以存在三种不同的运行状态，以满足在堆怄时间2至3天的要求下，能够使整个设备保 持连续的运行状态。三种运行状态分别为堆怄状态、出料状态和进料状态。在本发明的一 个实施方式中，堆怄消化装置采用3个并联堆怄消化罐I、II和III，具体装置参见上面具 体实施例中的3个并联堆怄消化罐的构造。在本发明的一个特定实施方式中，堆怄消化罐I 为堆怄状态，堆怄消化罐II为出料状态，堆怄消化罐III为进料状态。对于特定的三个堆 怄消化罐的操作工艺如下所述堆怄消化罐I 关闭阀Al、Bi、Dl、El、Fl开启阀Cl，一小时后关闭，初怄的增氧搅拌功能完成。开启阀G1，热媒源进入加热，升温至55°C时温控电磁阀自动关闭，此时可关闭阀 G1，因堆怄自发热的原理罐内温度会继续升高，可达温度70°C。堆怄消化罐II:由堆怄状态切换为出料状态。开启阀E2、F2 (阀E为气压平衡阀，由进料罐内气体压向出料罐达到平衡)，此时， 堆怄料液顺利排出。堆怄消化罐III:由出料状态切换为进料状态。关闭阀F3开启阀B3、D3，观察上窥视窗，液位达到要求时关闭阀B3、D3开启阀A3，观察上窥视窗，液位达到要求时关闭A3、E3。此时，进料完成，可以切换 为堆怄状态。排砂堆怄罐下部设有排砂口，砂渣在堆怄后排出改变了传统工艺在污水处理前进行沉砂和排砂的方法。使排出的砂渣的有机物含量极低，这也是本工艺的不存在二次污 染的一个方面。普通的堆怄工艺操作中是由人工完成进料、堆怄、出料程序的切换。难免造成短暂 的不连续性，由于本工艺设计中多相分离前处理装置分离的上清液是直接进入下一处理程 序，对整个设备有缓冲作用，不影响整个设备的连续性。而多组并联堆怄装置也极大地提高 了整个设备的效率以及操作上的灵活性，同时也极大改善了厌氧生物消化需时的问题。在本发明的实施方式中，使用高压废气2进行初始增氧搅拌。在本发明的一个优 选实施方式中，后续沼气发生步骤产生的浮渣和沼气罐污泥以及脱氮除磷步骤产生的污泥 返回到堆怄罐中进行回怄，最终将物料消化成为分解气体和熟料。初始堆怄消化反应的加 热使用外来热媒源，后续产生的热量进行热媒回流(见图8)。3.沼气发生驢本发明的沼气发生装置是由配料输送装置和沼气发生罐串联构成的(见图9)，其 运行是连续、自动的。配料输送装置内包含用于混合经多相分离装置分离的粪便污水上清 液和堆怄熟料的预混合装置。配料输送装置上设置有堆怄分解压力气体输送管、粪便污水 上清液入口、堆怄熟料入口和粪便污水上清液和堆怄熟料的混合料出口。沼气发生罐上可 以设置有堆怄分解压力气体入口、粪便污水上清液和堆怄熟料的混合料入口、热媒输入口、 脱水沼气出口、沼气罐出水口、浮渣回怄出口、热媒回流出口和污泥回怄出口。在本发明的沼气发生过程中，首先配料输送装置将堆怄熟料和多相分离装置分离 出的粪便上清液按照配比混合并由离心泵将混合料输入沼气发生罐，由厌氧生物合成甲 烷。经堆怄消化后的熟料，其90%以上的有机物已被水解，酸化生产沼气的原料液。粪便上 清液也是易被厌氧生物吸收的生产沼气的原料液，两者的配比不影响沼气生产的有机负荷 率。本发明的一个具体实施方式

　　中，每天一个堆怄消化罐的熟料出料约为25m3，而粪便上清 液每天约为800m3，其配比约为1 32。粪便上清液起到降低熟料温度和稀释熟料浓度的作 用。粪便上清液中含有溶解性碳水化合物、氨基酸、单糖等物质，易被厌氧生物吸收、消化并 生成甲烷和二氧化碳。堆怄分解气体储气罐的气压超过罐内液体水压的门槛压力时，分解 气体自动经单向阀、气体搅拌器在罐内完成搅拌功能。该气体主要含有H2、C02、NH3*H2S。沼气发生罐设备的有机物厌氧消化反应和产物如下所示。继续进行生物的分解代谢和合成代谢活动厌氧生物+可溶性碳水化合物、氨基酸、单糖=有机酸+醇类+H2+C02+NH3+能量 (生物分解反应)厌氧生物+有机酸=新生物细胞(生物合成反应)由醇和二氧化碳形成甲烷2CH3CH20H+C02 — 2CH3C00H+CH44CH3C00H — C02+H20+3CH4 由挥发酸形成甲烷2CH3CH2CH2C00H+2H20+C02 — 4CH3C00H+CH4CH3COOH — C02+CH4

　　由二氧化碳被氢还原成甲烷C02+4H2 — 2H20+CH4温度是影响厌氧消化的重要因素之一。温度主要影响微生物的生化反应速度，因 而与有机物的分解速率有关。一般使用的中温消化温度为30 38°C (优选33 35°C)； 高温消化温度为50 55°C。在本发明的一个实施方式中，使用35°C进行沼气发生反应。此 夕卜，厌氧消化要求温度比较稳定，例如日变化小于士2°C。温度突变幅度太大，会招致设备的 停止产气。在本发明的实施方式中，恒温的方法是引入加热的热媒装置并由温度控制仪实 现自动化控制，控制精度在士 1°C之内。由膨胀冷凝式脱水器对产出沼气进行脱水后排出。沼气的主要成份为CH4 75%, CO2 20%、其余为少量吐、0)、队和!125。处理水自动流入下一程序进行脱氮除磷处理。沼气发生罐装置操作工艺是自动的、连续的。因为前道堆怄工艺程序已经完成了 污染物的降解工作，沼气发生罐装置能承受很大的水力负荷，处理后的水质有机物含量低， 沼气产出率也得到提高。根据化学工业出版社《沼气技术及其应用》的一载，关于粪便原料沼气池的产 期率kaiyun体育，按照评价体积计算为0. 28m3/m3 · d。在本发明的一个具体实施方式

　　中，输入的原料为 已预处理和已预反应的生物物质_粪便上清液和堆怄熟料，其合并后为稀薄的原料液，每 天总量平均为850m3，每天产沼气平均为260m3，沼气发生罐有效体积为30m3。按照进料体积 计算，产气率为0. 3m3/m3 · d。按照沼气罐反应体积计算产气率为8. 6m3/m3 · d。回沤浮渣回怄难以消化或需时消化的污染物，大部分会以浮渣的形式在沼气发生罐 中出现，及时排出进行回怄可以改善沼气产出的条件，又对不易消化的污染物进行反复循 环消化，最终得到基本完全处理。回怄工艺是在设备内实现的。生物污泥回怄沼气发生罐设备的剩余的污泥全部输往堆怄程序中进行回怄。一 方面补充堆怄对生物量的需要，一方面创造了厌氧生物自我驯化的环境，使沼气发生罐内 的生物以甲烷菌为主，并且菌龄短有利提高沼气产出的效率。利用好氧生物有很强的吸附 能力和氧化、水解能力，把大量好氧生物污泥进行回怄，并在堆怄初期引入有氧气体搅拌， 加速堆怄初期吸附、水解、氧化进程。堆怄进入厌氧期引入大量的厌氧生物污泥发生作用使 被处理污水快速完成酸化、降解，好氧生物和厌氧生物在回怄过程中相互提供养料和生成 发育环境，并得到消化和驯化，使总的污泥排出量减少。在本发明的实施方式中，在沼气发生步骤中，使用堆怄分解气体进行厌氧搅拌，经 堆怄产生的熟料和多相分离装置分离出的粪便上清液进行混合，经高效沼气发生反应生成 可以排放的无水沼气、沼气罐处理水，浮渣和污泥进行回怄处理，沼气发生反应使用热媒 源，产生的热量进行热媒回流(见

　　图11)。配置装置内包含用于混 合经多相分离装置分离的洗涤污水上清液和沼气罐处理水的预混合装置，还包括高压废气 1的流过通道。配置装置上设置有沼气罐处理水入口、洗涤污水上清液入口、高压废气1入 口，以及沼气罐处理水和洗涤污水上清液混合液出口和前处理废气上口气体出口。脱氮除磷设备包括一个罐，或者包括串联的两个或多个罐，例如罐1和罐2，其上设置有沼气罐处 理水和洗涤污水上清液混合液入口、高压废气1入口、氮气放空出口、清水排放出口、有机 肥回收出口和污泥回怄出口。在本发明的一个实施方式中，脱氮除磷设备包括罐1和罐2。其中，罐1由隔板垂 直分割成3个室组成，包括浮游生物室、生物膜装置室和初淀滗水室。浮游生物室体积为15m3，其中放入5m3的IcmX IcmX Icm方形泡沫塑料，下部安装 强力气体搅拌器，并与生物膜装置室下部联通。上部与释放脱氮气体的装置联通，脱氮气体 经放空管排空，方形泡沫塑料作为好氧生物在悬浮室中的载体，是浮游生物的浓度大大提 高，比普通分散型浮游生物量提高8-10倍，约20-35g/L。而且在强力气体搅拌作用下，在室 内作上下翻滚运动，与水体充分接触能均勻获得水中的溶解氧，使生物处理的效率得到提 尚。^^沼气罐处理水和洗涤污水上清液经配置装置的预混合装置混合后，进入脱氮除磷 设备中，多相分离装置分离出的相对清洁的高压废气1用于脱氮处理的有氧搅拌。处理水由上入口进入到浮游生物室，经底部向上行进入到生物膜装置室，生物膜 装置室下部也安装一台强力气体搅拌器。由于生物膜载体的阻挡作用，此时的搅拌器产生 的带超细气泡的水流只能向上运动。在生物膜表面形成切割作用的水力，并把氧带给生物 膜。由于能有效通过生物膜，夹带气泡的水力，使生物膜脱落并向上排出，改善了生物新生 代谢的环境，并允许生物膜载体的间距减小至10mm。生物膜载体由经编尼龙布制成垂直安 装在可组装的单元箱体内，在现场将箱体安装在罐内，水体接触的生物膜表面的有效面积 达到1800m2，其生物浓度可达250-300g/L，而且在处理过程中不会出现阻塞现象。好氧生 物在反应过程中，吸氧生物反应实现主要依靠与水体接触的生物表面部分，其内部生物可 以忽略不计。根据上述设计参数，在本发明的一日处理2000吨生活污水的实施方式中，2个 强力气体搅拌器，采用1.5M3/小时的用气量，实际测量的处理后水的残余溶氧量 lppm。脱氮除磷的好氧生物反应最佳温度为17-25°C，由于本发明的前置沼气发生罐输 出的处理水温达35°C，与洗涤污水上清液合并的比例为1 1.5，上清液水温变化范围与常 温有关，约9-20°C，故合并后水温约在19j6°C之间变化，强力气体搅拌有使水温下降的作 用，实际上正好满足了脱氮除磷反应的最佳温度。经生物膜装置室处理后的水由上部溢出，进入初淀滗水室。吸附尚未消化的有机 物的生物污泥沉在室底部，上口的清水由齿形滗水后流入二次沉淀罐，再次完成沉淀，向系 统外排放。罐2的剩余生物污泥经回怄途径输往堆怄罐，一方面，满足堆怄需要好氧生物量， 另一方面，即时把吸附的有机物一同带往堆怄，完成再次循环处理，降低了这些污染物在脱 氮除磷和二次沉淀的工艺中停留时间。出水的品质化学好氧指标(CODcr)和生活耗氧量指 标(BODs)可以达到CODcr ( 50mg/L,B0Ds ( 5mg/L，满足排放要求。脱氮除磷罐的好氧生 物主要是好氧反硝化菌和好氧聚磷菌为主的生物群组成。反硝化菌在好氧条件下还原硝酸 盐氮，达到脱氮的目的。聚磷菌利用氧化自身碳源储存聚B-盐成污水中简单有机物 (如乙酸)获得能量从而摄取水中的磷酸盐，通过排出污泥方法将磷从水中除去。当设备安装完成后，可由从正在运行污水处理厂采集新鲜的好氧污泥对脱氮除磷设备进行接种。接种后将设备的排除水接至进水口，进行循环运行，并予以气体搅拌，增加 氧含量，以后逐步注入污水，排出清水，进行培养和挂膜。10-15天后，将污水进水接至沼气 发生罐，并向沼气发生罐接种脱氮除磷产出的污泥，闷罐5天，然后把这个系统开启为正常 运行状态。由于生物具有自我驯化、变异和繁殖能力，系统在运转2-3月之后达到完全正常。经过脱氮除磷步骤，沼气罐出水和洗涤污水上清液被彻底净化成为清水、有机肥 和氮气排出(见

　　图12)。MM好氧生物具有较强的吸附能力，因此污泥中存在大量的好氧生物，将污泥的极大 部分回怄，可以满足堆怄初期对于好氧生物量的需求，加速堆怄初期吸附效率，同时聚磷生 物携带正磷酸盐物质在设备里循环可以络合重金属离子和有毒元素，把这些污染物带出设 备。采用好氧生物污泥回怄工艺使污水处理效果好，污泥量少，磷循环利用可帮助有毒有害 物质得到清除。本发明的设备系统在处理生活污水方面，常规污水处理厂采集的生物污泥经培养 和驯化，已能满足要求。在处理特殊的污水时，可根据需要添加菌种，本设备和处理方法仍 可适用。本发明的综合处理生活污水和有机垃圾的方法采用多相分离、堆怄、沼气发生和 生物脱氮除磷的创新工艺，用于处理各类污水和有机垃圾(见

　　图13)。有机垃圾、洗涤污水 和粪便污水经过综合处理生活污水和有机垃圾的设备，基本完全转化成为可以直接排放的 清水、沼气、有机肥和砂渣(见

　　图14)。采用本发明的新工艺解决了化粪池甲烷排放问题，革 除了环保部门清理化粪池的工作，解决了大量有机垃圾的处理问题，减少了堆填区的压力。 实现了综合处理、最低污染排放的环保目的。本发明的综合处理生活污水和有机垃圾的设备应用范围广泛，例如下述应用。用于城市住宅的建设和改造。将住宅按小区划分，采用本技术设备，把每个小区的 生活污水和部分生活垃圾以最低污染排放的形式就地处理。由于设备投资不大而长期效益 明显，特别是基本不需要运营费用，可使城市居民长期减少排污费用的支出，政府减少环保 的财政支出。用于江河流域及湖泊周边地区的生活污水和生活垃圾的处理。经本发明综合处理 生活污水和有机垃圾的设备处理后的水可直接排入江河湖泊，特别适合水系发达地区，实 现污水就地处理排放，避免投入资金建设在河网水系下面的污水网管，降低城镇在环保改 造中所面临的巨额投资。用于偏远地区的草场牧场。将畜牧的粪便快速转化，解决畜牧业大量甲烷排放问 题。解决该类地区电力贫乏的问题。同时，处理后的水资源还可以解决畜类的饮水。而大 量有机肥料的使用，可以恢复草场的自然生态。用于地少人多的市郊和农村。利用丰富的有机肥料，可发展有机种植业、有机蔬果 等精细农业。在这类地区应用本发明技术设备时，由沼气发生罐排出的沼水，可由不经过脱 氮除磷的设备，作为肥料直接使用。由于35°C厌氧条件下产出的沼水含有氨态氮和水溶磷 成份，是一种生态的复合肥。其中微量的有机磷成分具有天然的杀虫效果，减少了农村对化 肥农药的依赖。洗涤上清液直接进入灌溉网使用，减轻农村灌溉用水压力。

　　用于缺电的农村和山区。在本发明的综合处理生活污水和有机垃圾设备中使用汽 油/沼气两用动力机，设备启动时采用汽油发电，直至沼气产出后改用沼气发电，设备就可 以连续运行。这样可以在一定程度上解决这类地区的电力和燃料问题。用于屠宰场、食品工程、酒厂的污水和废弃物治理。本发明技术设备可以有效地处 理高生物油脂、高蛋白、高淀粉、高碳水化合物类的污水以及这类的废弃物。处理后的水作 为工厂的冲洗用水，能够实现水资源循环利用。

　　用于医院的独立污水处理设备。本技术设备能有效地处理医院排放的带有病原 体、细菌、病毒的污水。而全封闭式的处理设备，是无害化处理医疗废水的最佳途径。设备 采用市政供电，将产生的沼气用于热水锅炉生成热水供医院使用。用于填堆区的治理改造。将已填堆的垃圾挖掘输送至水力冲洗，可消化的有机垃 圾进行粉碎与冲洗污水混合，经本发明的方法处理后产出清水可用于循环冲洗水源、产出 沼气可用于干燥不能消化的垃圾、再作回收利用或处理，沉砂和生物污泥回收作有机肥使用。

　　1.一种综合处理生活污水和有机垃圾的方法，包括步骤a.多相分离生活污水经多相分离成上清液，上浮液，沉渣液、格栅分离物和废气，上 浮液、格栅分离物与有机垃圾进行混合粉碎之后与沉渣液混合成为高浓度污水；b.堆怄对经多相分离产生的高浓度污水进行堆怄消化，产生堆怄熟料并排出基本无 污染的沉砂；c.沼气发生用生活污水的上清液和堆怄熟料进行沼气发生，生成并排出沼气；和d.任选的生物脱氮除磷对来自沼气发生步骤的水和/或步骤a的上清液进行生物脱 氮除磷处理，排出清水和有机肥。

　　4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括步骤e.回怄在沼气发生和脱氮除磷过程中难以消化的浮渣和/或污泥重新送回堆怄步骤 进行回怄。

　　5.根据权利要求4所述的方法，其中，堆怄步骤b反应初期使用a步骤中产生的废气进 行增氧搅拌。

　　7.根据权利要求4所述的方法，其中，在并联堆怄步骤b和高效沼气发生步骤c过程中 产生的热量用于体系的热循环。

　　8.根据权利要求4所述的方法，其中，并联堆怄步骤b包括步骤进料，堆怄反应、出料 和排砂，每组堆怄设备中正在进行的堆怄步骤状态不受堆怄设备的影响。

　　9.根据权利要求8所述的方法，其中，堆怄反应初期使用外源加热，然后停止加热，利 用堆怄自发热原理反应温度继续升高。

　　12.根据权利要求4所述的方法，其中，沼气发生步骤c的反应温度为35°C，精度为 士 1°C之内。

　　13.一种综合处理生活污水和有机垃圾的设备，其特征在于包括串联的多相分离装置、 堆怄装置、沼气发生装置和任选的生物脱氮除磷装置。

　　15.根据权利要求14所述的设备，其中，沼气发生装置还包括一个浮渣回怄出口和一 个污泥回怄出口，分别与堆怄装置相连，用于浮渣和污泥的回怄处理。

　　16.根据权利要求15所述的设备，其中，生物脱氮除磷装置包括一个污泥回怄出口，与 堆怄装置相连，用于污泥的回怄处理。

　　17.根据权利要求16所述的设备，其中，多相分离装置还包括一个废气出口，与堆怄消 化装置相连，用于堆怄初期的增氧搅拌。

　　19.根据权利要求17所述的设备，其中，所述多相分离装置的废气出口经格栅分离通 道与混合粉碎机内腔连通，使粉碎机喂料口处于负压。

　　22.根据权利要求13-19中任一项所述的设备，其中，并联堆怄装置和高效沼气发生装 置之间存在热媒循环系统。

　　23.根据权利要求13-19中任一项所述的设备，其中，生物脱氮除磷装置包括浮游生物 室、生物膜装置室和初淀滗水室。

　　24.一种用于分离生活污水的多相分离装置，其特征在于包括生活污水进水口、砂石分 离室、砂石排出口、由异形格栅和分离耙组成的自动分离格栅机、格栅分离物出口、上浮液 室和上清液室。

　　28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述上浮液室和上清液室之间由一垂直隔板 将二室分隔，二室底部相通。

　　31.根据权利要求24-30中任一项所述的装置，其中，所述异形格栅包括竖直段、圆弧 段和倾斜段。

　　33.一种多相分离生活污水的方法，包括步骤a.利用斜坡法将生活污水中的砂石分离开；b.经异形格栅分离出格栅分离物；c.污水垂直下流，利用气体发生装置产生的微小气泡吸附悬浮物质，使之上升，并排出 上浮液；d.污水继续下行，在上浮液室和上清液室之间的垂直隔板下端改变方向向上行，进入 上清液室，沉渣物留在底部，排出沉渣液；e.污水上行形成上清液，排出上清液。

　　本发明提供了一种综合处理生活污水和有机垃圾的方法，包括多相分离、堆沤、沼气发生和生物脱氮除磷步骤，可将生活污水和有机垃圾转化成为可以直接排放的清水、沼气、有机肥和砂渣。本发明还提供了一种综合处理生活污水和有机垃圾的设备，包括多相分离装置、堆沤装置、沼气发生装置和生物脱氮除磷装置。可以同时高效、环保地处理生活污水和有机垃圾，从而实现最小污染排放的目标。