厨余垃圾制备沼气的方法技术

本发明专利技术公开了一种厨余垃圾制备沼气的方法，首先采用稀酸对厨余垃圾进行水解得到含有水溶性有机物的水解液；然后调节pH，过滤，得到水解液清液；其次加水稀释，加入氮源和磷源营养物质得到发酵原料；最后在厌氧反应器中加入厌氧发酵菌株，打入发酵原料进行连续厌氧消解，沼气从发酵反应器顶部排出。本发明专利技术采用稀酸对厨余垃圾进行水解，提高产气速率和产气效率，发酵所用进料方式为液体进料，克服传统厨余垃圾沼气发酵的启动时间较长、传质传热效率低、沼气产率低、沼气甲烷含量低、生产规模不能过大、发酵过程容易酸化导致沼气发酵失败等缺点。

Method for preparing marsh gas from kitchen waste

The invention discloses a preparation method of kitchen waste biogas, first using dilute acid on kitchen waste hydrolysis hydrolysis liquid containing water-soluble organic matter; and then adjust the pH filter, get the supernatant solution; then diluted with water, adding nutrients nitrogen and phosphorus sources by fermentation of raw materials; at last adding anaerobic fermentation strains in the anaerobic reactor, into the fermentation material for continuous anaerobic digestion, biogas fermentation is discharged from the reactor top. The invention adopts the dilute acid hydrolysis of kitchen waste, improve the gas production rate and gas production efficiency, fermentation with feeding method for liquid feed to overcome the long start-up time, the traditional kitchen waste biogas fermentation and mass transfer of low efficiency, low yield, biogas biogas methane content is low, the production scale is not too large, the fermentation process is easy to failure due to the acidification of biogas fermentation.

【技术实现步骤摘要】
厨余垃圾制备沼气的方法
本专利技术涉及沼气的生产方法，具体涉及一种厨余垃圾制备沼气的方法。
技术介绍
沼气又名生物燃气，是微生物群体在厌氧条件下协同消解可降解有机废弃物的产物产生的以甲烷、二氧化碳为主要成分的生物能源气体，其广泛应用于城镇与农村。厨余垃圾是有机垃圾的一种，是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业，可作为沼气发酵的原料。目前，国内外厨余垃圾沼气发酵的技术大部分以固体/半固体方式进料，即将固体半固体的厨余垃圾直接或者通过一定预处理后放置在发酵罐或者反应器中，通过添加菌种以及其它营养成分（如氮源、磷源）使之在发酵罐或者反应器中进行固体或者半固体的厌氧消解。这种固体或者半固体的厌氧消解模式存在启动时间较长、传质传热效率低、沼气产率低、沼气甲烷含量低、生产规模不能过大、发酵过程容易酸化导致沼气发酵失败等缺点，限制了厨余垃圾沼气发酵的技术推广，因此亟需开发一种新型的厨余垃圾沼气发酵模式，克服上述缺点，从而使厨余垃圾沼气发酵技术得到规模化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种厨余垃圾制备沼气的方法，厨余垃圾通过水解、液体厌氧发酵制备沼气，提高产气速率和产气效率。本专利技术的技术解决方案是：首先采用稀酸对厨余垃圾进行水解，水解后过滤除去水解残渣，得到厨余垃圾水解液；其特征在于它还包括以下步骤：(a)在厨余垃圾水解液中加入碱性物质调节水解液pH为6.0～10.5之间，过滤，得到水解液清液；(b)在水解液清液中加水稀释，使水解液清液的COD达到1000～25000mg/L，再加入氮源和磷源营养物质得到发酵原料；所述发酵原料中C/N质量比为50-400:5，C/P质量比为50-400:1；(c)在厌氧反应器中加入占反应器体积10%～70%的厌氧发酵菌株，然后将发酵原料连续送到厌氧反应器进行连续厌氧发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为2～40h，发酵温度为10～55℃，沼气从发酵反应器顶部排出。其中，所述厨余垃圾原料选自家庭的厨余垃圾、餐馆的厨余垃圾、单位食堂的厨余垃圾。其中，所述稀酸为无机酸、有机酸、或有机酸和无机酸的混合酸，酸质量分数为0.01～5%，厨余垃圾与稀酸的固液质量比为1.5～15%，反应温度为80～220℃，反应时间为15～220min；无机酸为硫酸、盐酸或亚硫酸，有机酸为甲酸或乙酸。其中，所述碱性物质选自石灰、氢氧化钠、碳酸钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或一种以上。其中，所述氮源和磷源营养物质选自硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、尿素、磷酸二氢铵、玉米浆、玉米粉、麸皮、米糠、酵母膏、蛋白胨、鱼粉、豆饼粉、酵母粉、豆饼、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钾或磷酸氢钠中的一种或一种以上。其中，所述厌氧发酵菌株来源于厌氧活性污泥或厌氧颗粒污泥。其中，所述厌氧反应器选自厌氧生物滤池、厌氧发酵罐、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器或内循环厌氧反应器。本专利技术的有益效果是：1)采用稀酸对厨余垃圾进行水解得到水溶性有机物，大大提高厌氧发酵过程中水解效率，进而大大提高产气速率和产气效率。2)沼气发酵所用的进料方式为液体进料，克服了传统厨余垃圾固体/半固体发酵的启动时间较长、传质传热效率低、沼气产率低、沼气甲烷含量低、生产规模不能过大、发酵过程容易酸化导致沼气发酵失败等问题，其发酵规模可根据实际需要进行放大。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明，但实施例不能理解为是对本专利技术的限制。实施例1：依以下步骤制备沼气（1）家庭的厨余垃圾采用质量分数为0.01%稀硫酸进行稀酸水解，其固液质量比15%，反应温度为220℃，反应时间15min，水解后过滤，得到初始的厨余垃圾稀酸水解液；（2）用石灰把上述水解液pH调至10.5，过滤，得到厨余垃圾稀酸水解液清液；（3）所得厨余垃圾稀酸水解液清液中加水稀释至初始COD25000mg/L，再加入尿素与磷酸二氢钾得到发酵原料，发酵原料中C/N质量比为400:5，C/P质量比为50:1；（4）把厌氧颗粒污泥装入厌氧发酵罐，装泥量为反应器体积的70%，利用泵把含氮源与磷源的发酵原料打入厌氧发酵罐中进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为2h，发酵温度为55℃，沼气从发酵反应器顶部排出。实施例2：依以下步骤制备沼气（1）餐馆的厨余垃圾采用质量分数为5%稀盐酸进行稀酸水解，其固液质量比为1.5%，反应温度80℃，反应时间220min，水解后过滤，得到初始的厨余垃圾稀酸水解液；（2）用碳酸钙把上述水解液pH调至6.0，过滤，得到厨余垃圾稀酸水解液清液；（3）所得厨余垃圾稀酸水解液清液中加水稀释至初始COD1000mg/L，加入酵母膏与磷酸二氢铵得到发酵原料，发酵原料中C/N质量比为50:5，C/P质量比为200:1；（4）把厌氧颗粒污泥装入上流式厌氧污泥床反应器，装泥量为反应器体积的5%；利用泵把含氮源与磷源的发酵原料打入上流式厌氧污泥床反应器中进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为40h，发酵温度为10℃，沼气从发酵反应器顶部排出。实施例3：依以下步骤制备沼气（1）单位食堂的厨余垃圾采用质量分数为3%甲酸进行稀酸水解，其固液质量比10%，反应温度170℃，反应时间150min，水解后过滤，得到初始的厨余垃圾水解液；（2）用氢氧化钠把上述水解液pH调至8.5，过滤，得到厨余垃圾水解液清液；（3）所得厨余垃圾水解液清液中加水稀释至初始COD15000mg/L，再加入蛋白胨与磷酸氢钾得到发酵原料，发酵原料中C/N质量比为200:5，C/P质量比为50:1；（4）把厌氧颗粒污泥装入厌氧颗粒污泥膨胀床反应器，装泥量为反应器体积的60%；利用泵把含氮源与磷源的发酵原料打入厌氧颗粒污泥膨胀床反应器中进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为20h，发酵温度为50℃，沼气从发酵反应器顶部排出。实施例4：依以下步骤制备沼气（1）单位食堂的厨余垃圾采用质量分数为3%乙酸进行稀酸水解，其固液质量比8%，反应温度120℃，反应时间120min，水解后过滤，得到初始的厨余垃圾水解液；（2）用氢氧化钠把上述水解液pH调至8.5，过滤，得到厨余垃圾水解液清液；（3）所得厨余垃圾水解液清液中加水稀释至初始COD12000mg/L，再加入蛋白胨与磷酸氢钾得到发酵原料，发酵原料中C/N质量比为200:5，C/P质量比为200:1；（4）把厌氧颗粒污泥装入厌氧颗粒污泥膨胀床反应器，装泥量为反应器体积的40%；利用泵把含氮源与磷源的发酵原料打入厌氧颗粒污泥膨胀床反应器中进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为10h，发酵温度为40℃，沼气（沼气）从发酵反应器顶部排出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
厨余垃圾制备沼气的方法，首先采用稀酸对厨余垃圾进行水解，水解后过滤除去水解残渣，得到厨余垃圾水解液；其特征在于它还包括以下步骤：(a) 添加碱性物质至厨余垃圾水解液中调节水解液pH为6.0～10.5之间，过滤，得到水解液清液；(b) 在水解液清液中加水稀释，使水解液清液的COD达到1000～25000 mg/L，再加入氮源和磷源营养物质得到发酵原料；所述发酵原料中C/N质量比为50‑400:5，C/P质量比为50‑400:1；(c) 在厌氧反应器中加入占反应器体积10%～70%的厌氧发酵菌株，然后将发酵原料连续送到厌氧反应器进行连续厌氧发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为2～40 h，发酵温度为10～55℃，沼气从发酵反应器顶部排出。

【技术特征摘要】
1.厨余垃圾制备沼气的方法，首先采用稀酸对厨余垃圾进行水解，水解后过滤除去水解残渣，得到厨余垃圾水解液；其特征在于它还包括以下步骤：(a)添加碱性物质至厨余垃圾水解液中调节水解液pH为6.0～10.5之间，过滤，得到水解液清液；(b)在水解液清液中加水稀释，使水解液清液的COD达到1000～25000mg/L，再加入氮源和磷源营养物质得到发酵原料；所述发酵原料中C/N质量比为50-400:5，C/P质量比为50-400:1；(c)在厌氧反应器中加入占反应器体积10%～70%的厌氧发酵菌株，然后将发酵原料连续送到厌氧反应器进行连续厌氧发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为2～40h，发酵温度为10～55℃，沼气从发酵反应器顶部排出。2.根据权利要求1所述的厨余垃圾制备沼气的方法，其特征在于：所述厨余垃圾包括家庭的厨余垃圾、餐馆的厨余垃圾、单位食堂的厨余垃圾。3.根据权利要求1所述的厨余垃圾制备沼气的方法，其特征在于：所述稀酸为无机酸、有机酸、或有机酸和无机酸的混合酸，酸质量分数为0.01～5%，厨余垃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，黄超，熊莲，郭海军，王璨，张海荣，罗沐榃，陈雪芳，黎海龙，彭芬，
申请(专利权)人：中科院广州能源所盱眙凹土研发中心，
类型：发明
国别省市：江苏,32