有机固体废弃物联合厌氧发酵方法技术

本发明专利技术公开了一种有机固体废弃物联合厌氧发酵方法，进行联合发酵的有机固体废弃物包括生活垃圾、剩余污泥、粪便、餐厨垃圾、秸秆等。经过不同的预处理工艺，获得粒度小于５ｍｍ的有机物料，经过切割泵、碳氮比调节、水分调节等获得固含率为２－１０％的均质均浆发酵底物。该发酵底物在水解酶作用下水解酸化，然后进入进行３５±３℃的中温搅拌条件下进行１５－２５天周期的发酵，产出沼气能源用于系统能量供应或输出，沼液经过陈化脱盐后制成腐殖酸液态肥，沼渣制成腐殖质颗粒肥。本发明专利技术发酵底物碳氮比适宜，避免单一物料发酵时的底物反馈抑制作用，同时能强化纤维素、木质素、半纤维素等的水解作用，流态易控制，能耗低，不产生污水，同时获得高品质的沼液和腐殖质颗粒肥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物处理的环保
，特别是有机固体废 弃物联合厌氧发酵资源化的方法。
技术介绍
有机固体废弃物主要包括生活垃圾、粪便、餐厨垃圾、市政污水 处理厂剩余污泥、秸秆等，随着社会经济发展和人口的增多，有机固体废弃物产量平均每年10%的速度增长，特别是可生物降解物质高达 30-70%之间。这些固体废弃物的不当处置，既占用了土地，污染了河 流，破坏了生态景观，而且还传播疾病，影响环境卫生和居民健康， 其无害化、减量化、资源化处理是中国城镇亟需解决的重大环境问题 之一。有机废弃物目前的处理方法有卫生填埋、焚烧、堆肥和厌氧发 酵等。由于有机固体废弃含水率高，易于生物降解，会产生大量的恶 臭气体，热值低等特点，因此，进行卫生填埋处理时，存在占地面积 大，复垦周期长，封场后利用途径较少、二次污染污水、臭气难以控 制、沼气收集率低、对地下水、大气环境等存在安全隐患等缺点。而 焚烧尽管以其减量化最大，无害化程度最高而受到人们的推崇，但由 于初期投资和运行费用过高、焚烧烟气的二次污染二恶英、飞灰等危 险废弃物问题，给运输管理和最终处置带来很大挑战，因此，有机固 体废弃物焚烧又让人们望而却步。对于堆肥处理有机质废弃物，则存 在重金属等污染物难以分离、营养元素如氨氮等会蒸发损失、堆肥产 品肥效低、能量消耗大臭味气体浓度高、产量大，不易收集控制、其 周期较长的缺点。为了解决此问题，针对有机固体废弃物的特点，开发有机废弃物 厌氧发酵处理工艺，是一种消除污染，回收能源和资源的重要方式。厌氧发酵是有机固体废弃物在自然微生物或接种微生物在缺氧 条件和特定的厌氧环境下，将有机质进行分解，其中部分碳素物质转化为C仏和C02。厌氧发酵具有占地面积小，处理周期短，发酵产物如甲烷等清洁能源，腐殖质肥等具有较高的产品附加值，发酵容易控制， 且不会产生二次污染物，可实现完全密闭化的处理方式，对周边环境 不会造成污染影响。目前对厌氧发酵研究较多，厌氧工艺主要有单相厌氧发酵和两 相厌氧发酵、中温发酵和高温发酵、湿式发酵、干式发酵和半千式发 酵等。高温发酵能耗高，反应过程不易控制。干法厌氧发酵用水少， 运行负荷高等特点，但也存在对有机质纯度要求高，传质效率低，控 制复杂，反应器造价昂贵等缺点。单相发酵存在明显的发酵梯度，难 降解的纤维素、半纤维素等发酵程度低，难以获得高品质的沼液和沼 渣，沼气产率低，反应进程控制难度大。以往的厌氧发酵往往针对单一物料，由于碳氮比、含水率、酸碱 度等在比较小的范围内，需要调节的内容多，特备是单一物料厌氧发 酵反应底物会对产甲垸产生反馈抑制作用，如粪便发酵存在氨氮浓度 高、对产甲烷菌和产氢菌有抑制作用、发酵负荷低及固含率低等特点。 而餐厨垃圾具有油份含量大、异物多，固含率高，发酵底物容易酸化 等问题，发酵设备搅拌装置要求高等特点。而城市生活垃圾具有有机 质含量低、成分随时空波动大等，对厌氧发酵系统有较强的冲击能力。 而根据我国有机固体废弃物的成分随着生活习惯、生产结构的变化而 不断变化。如果针对各种废弃物分别建设设施，则投资大，无法发挥规 模效应，而且单一物料的抑制因素明显，物料调节难度较大。有机废 弃物在发酵中产生的沼液和沼渣，也有很好的利用价值，然而，以往 的沼液往往被作为污水，需进行处理达标排放，其处理难度大，且浪 费了液态腐殖质肥分。沼渣的利用也仅通过配比营养元素获得复混 肥，不具备保水保肥的功能，因此，无法满足现实的需要。 然而，如果对有机固体废弃物进行预处理后联合厌氧发酵，则能解决发酵物料单一，发酵底物均质性差、发酵效率低，减小发酵产物 抑制作用，同时可扩大沼气利用规模，提升沼液沼渣品质，全面解决 有机固体废弃物的污染，提高资源化、无害化和减量化的水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是对有机固体废弃物如生活垃圾、剩余污泥、餐厨 垃圾、粪便、秸秆等进行预处理后联合厌氧发酵，获得高品质的沼气、 液态腐殖质肥和颗粒腐殖质肥。本专利技术提出的有机固体废弃物联合厌氧发酵工艺，对不同的有机固体废弃物采取不同的有机物预处理，获得粒径小于5mm的发酵底物， 经机械均浆、水解酸化、中温厌氧发酵等过程，产生沼气、沼渣和沼 液。其中沼气作为能量利用，沼液经陈化脱盐后制成液态腐殖质肥， 而沼渣与聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺钠混和、干燥、造粒等工艺过程生 成颗粒腐殖质肥。本专利技术工艺系统解决了有机固体废弃物联合厌氧发酵存在的问 题，物料均质均浆效率高，营养比例适宜，极大降低了发酵底物反馈 抑制作用，具有较好的规模效应，产物沼气、沼液和沼渣完全资源化， 无二次污染物产生。本专利技术提出的，本专利技术的不同 物料的预处理工艺流程图参见附图l。本专利技术的厌氧发酵主体工艺图 参见附图2。涉及的工艺过程具体如下(1) 不同固体废弃物的有机物预处理，生活垃圾，依次经过综合分选、水力破碎、切割破碎等工艺单元处理；餐厨垃圾，依次经螺 旋脱水脱油、机械破碎、综合分选等工艺单元处理；污泥、粪便等采 用固液分离工艺单元处理；秸秆经旋刀破碎等工艺单元处理；获得粒 度小于5mm的物料。(2) 机械均浆，对上述各粒度小于5mm的物料处理后的固体废弃 物料碳氮比(C:N为6-30:l)混合，然后经切割泵破碎后，调节水分搅拌获得固含率为2 — 10%的发酵底物。(3) 水解酸化，发酵底物在35±3\:中温条件下水解酸化1-2天 获得酸化液。(4) 厌氧发酵，将上述酸化液泵入厌氧发酵罐在35i3。C厌氧发 酵10-25天，产生沼气、沼渣和沼液；(5) 所得沼液陈化脱盐，所得沼气排入曝气池进行曝气陈化，陈 化液通过电渗析脱盐成为腐殖质液态肥；(6) 所得沼渣加入聚丙烯酰胺钠、聚丙烯酰胺等保水剂混配,搅 拌均匀后造粒，制成腐殖质颗粒肥。1. 对有机固体废弃物进行预处理后，获得粒度小于5mm的物料，经 物料混配和水分调节后，制成碳氮比(C:N为6-30:1)、固含率为 240%的发酵物料，大大提高了物料的传质和传热效率，流态易 于控制，能量消耗小。2. 水解酸化接种了纤维素、半纤维素等水解酶等，提高了发酵底 物的水解效率，更易于产甲烷反应的进行。3. 厌氧发酵效率高，沼气产量大，沼气和机械联合搅拌，具有搅 拌效果好，动能消耗低，不产生浮渣，发酵系统不堵塞。4. 沼液经陈化和电渗析处理后，腐殖质浓度提高，盐分脱除，成 为品质优良的液态腐殖质肥。5. 沼渣粒度均匀，造粒圆润，具有保水性能，施用时能够同时提 供氧分和水分，是优良的颗粒腐殖质肥。6. 整个系统的运行能够实现数字化控制，是一种数字化垃圾处理 工艺，开发的自动数据采集处理系统，界面友好，适用性强。附图说明图1是本专利技术的不同物料的预处理工艺流程图。 图2是本专利技术的厌氧发酵主体工艺图。具体实施例方式生活垃圾首先破碎为10mm以下的物料，再进行综合分选，综合 分选工艺主要包括磁选、风选、密度分选等联合分选单元。获得粒度 5ram以下物料，然后进入悬流沉砂单元，经沉砂除杂后，进入固液分 离单元，最后经切割泵破碎后进入搅拌均质罐。粪便、剩余污泥经运输车收运至固液分离，易'j出纸张、塑料、石 头等固体异物，获得液浆物料，然后通过密闭管道传输至搅拌均质罐。餐厨垃圾经螺旋挤压脱水脱油后分离为干物质和油水混合液，干 物质破碎为粒度为l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机固体废弃物联合厌氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：　（１）将不同的固体废弃物经机械预处理获得粒度小于５ｍｍ的物料，其中：生活垃圾，依次经过综合分选、水力破碎、切割破碎等工艺单元处理；餐厨垃圾，依次经螺旋脱水脱油、机械破碎、综合分选等工艺单元处理；污泥、粪便等采用固液分离工艺单元处理；秸秆经旋刀破碎等工艺单元处理；　（２）机械均浆均质，对上述各粒度小于５ｍｍ的物料处理后的固体废弃物料碳氮比Ｃ∶Ｎ为６－３０∶１混合，然后经切割泵破碎后，调节水分搅拌获得固含率为２－１０％的发酵底物；　（３）水解酸化，将上述发酵底物在３５±３℃条件下水解酸化１－２天获得酸化液；　（４）厌氧发酵，将上述酸化液泵入厌氧发酵罐在３５±３℃厌氧发酵１０－２５天，产生沼气、沼渣和沼液；　（５）所得沼液陈化脱盐，所得沼气排入曝气池进行曝气陈化，陈化液通过电渗析脱盐成为腐殖质液态肥；　（６）所得沼渣加入聚丙烯酰胺钠、聚丙烯酰胺等保水剂混配，搅拌均匀后造粒，制成腐殖质颗粒肥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉柱，王银河，王峻，徐金龙，杜文利，
申请(专利权)人：鄂尔多斯市东胜区传祥垃圾处理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]