一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，包括将收集到的餐厨垃圾中粗固体及砂砾的分拣筛除，经过微波加热预处理、第一初沉池沉降、第二初沉池沉降得到废弃活性污泥以及初级污水污泥，将所述废弃活性污泥经过离心后进行水热碳化并离心后得到湿态水热炭及水热碳化液，将所述水热碳化液与所述初级污水污泥经过产酸处理后，转移至渗滤液床反应器进行光发酵降解以及产甲烷厌氧消化反应后得到沼气和氢气，所述湿态水热炭经过太阳能干燥机干燥后可以作为一种高能环保的生物燃料能源。本发明专利技术的方法提高了在厌氧消化过程中的消化率，进而减少了消化渣滓剩余量，并且可以得到作为生物燃料能源的水热炭、沼气和氢气，进行了能源的回收利用。

A method of using kitchen waste to produce clean energy

【技术实现步骤摘要】
一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法
本专利技术涉及污水污泥的处理
，具体为一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法。
技术介绍
餐厨垃圾，俗称泔脚，亦称潲水、泔水等，主要集中产生于餐饮行业、食堂及家庭，主要是指由人们的饮食行为产生的极易腐烂变质的生活污废。相较其它垃圾具有水分、油脂、无机盐含量高的特点。餐厨垃圾占城市生活垃圾的较大比重，因餐厨垃圾为“人类副产的优质有害生物培养基”，极易自发滋生蚊蝇病菌，产生有毒、恶臭、可燃气体，带来消防隐患和环保、公众健康问题。不当利用餐厨垃圾的地沟油、泔水猪危害巨大，餐厨垃圾因油脂和其他有机物含量较为丰富，脱水后热值较高，是可利用的资源。按处理媒介分为非生物处理和生物处理：其中非生物处理包括机械破碎、卫生填埋、焚烧发电、气化等；生物处理包括厌氧发酵、好氧发酵、制备生态饲料等。目前我国餐厨垃圾处理技术主要有厌氧消化、好氧处理和饲料化等。其中厌氧消化是主流技术，因技术成熟而推崇者众多，但其对预处理技术和调试要求较高，资源化转化率低，不能切实解决餐厨垃圾处理负担。好氧发酵最大的优势是处理周期短，垃圾资源化周转率高，项目占地面积小，减量率高达95％以上，处理工艺安全、不会对环境造成二次污染。饲料化目前因同源性等安全问题而发展受阻。水热碳化是近年来新兴的一种将生物物质通过以水为媒介，在高温和高压下进行转化为高附加值的多功能炭基材质，具有废弃物转化为能源资源的优点。中国专利201410031722.3公开了基于厌氧消化和水热碳化的生活垃圾综合处理方法，其技术方案是分别进行浆液化处理、厌氧消化、水热碳化和脱水干燥过程将生活垃圾进行综合处理，最终得到沼气以及稳定的碳元素形式的水热炭，此技术方案先于水热碳化步骤进行厌氧消化，导致厌氧消化后的残留固体较少，不能够得到大量的水热炭，并且仅进行了浆液化处理后就进行厌氧消化，不能够对生活垃圾充分降解，得到的沼气量较少，且只能得到沼气一种清洁能源，其热值不如氢气的热值高，产生的能量较少，能源回收率较低。
技术实现思路
本专利技术上述技术问题，提供一种水热炭转化率和产率较高的、能够有效利用餐厨垃圾、厌氧消化速率较快、能源回收率较高、可同时产生氢气与甲烷沼气的利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，此处理方法能够得到含磷量较高、有利于土壤改良、中孔率较高且均匀性好、吸附能力增强的水热炭，以及能够作为电热能源的沼气和氢气，进而实现了餐厨垃圾转化为清洁能源有效二次利用。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，包括以下步骤：1)将收集到的餐厨垃圾利用分拣装置将其中的粗固体垃圾进行分拣，利用筛网将泥沙、砂砾筛除；2)将所述步骤1)中得到的混合物转移至微波加热预处理池进行预处理；3)将所述步骤2)中得到的预处理后混合物转移至第一初沉池中进行沉降；4)将所述步骤3)中经过第一初沉池初沉后得到的第一初沉淤泥转移至第二初沉池中进行沉降，沉降得到的淤泥为初级污水污泥；5)将所述步骤3)经过第一初沉池初沉后得到的第一初沉上清液与所述步骤4)经过第二初沉池初沉后得到的第二初沉上清液混合得到废弃活性污泥；6)将所述步骤5)得到的废弃活性污泥经过第一离心机脱水得到脱水废弃活性污泥；7)将所述步骤6)得到的脱水废弃活性污泥加入到水热碳化釜中，进行水热碳化反应，水热碳化反应的条件为以3～5℃/min的速率稳定增加所述水热碳化釜内的温度，至最终温度200～210℃，并保持最终温度1～1.2h，得到水热碳化泥浆；所述水热碳化泥浆经过第二离心机离心得到水热碳化液和湿态水热炭；8)将所述步骤7)得到的水热碳化液、所述步骤4)得到的初级污水污泥进行产酸处理后转移至渗滤液床反应器进行厌氧发酵处理，添加1MNaOH用以调节初始反应pH值至6.5～7.5，所述渗滤液床反应器内添加光发酵降解菌以及产甲烷菌，进行产氢以及产甲烷反应，得到的氢气与甲烷在厌氧发酵期间于渗滤液床反应器内循环，通过收集后可以作为生物清洁能源；所述渗滤液床反应器的反应时间为12～15天。9)将所述步骤6)得到的湿态水热炭经过太阳能干燥机干燥后得到干态水热炭，干态水热炭可以作为一种高能环保的生物燃料能源进行利用。作为本专利技术的进一步限定，所述渗滤液床反应器包括设置于上部入口处的喷淋器、滤网、设置于滤网上部的固态废弃物盛放区、滤网下部的滤液收集区、用于循环滤液的第一蠕动泵、滤液循环管、气体循环管、用于循环气体的第二蠕动泵。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤8)中的所述水热碳化液和所述初级污水污泥相互混合后，再进行产酸处理并转移至所述渗滤液床反应器的固体废弃物盛放区，所述水热碳化液经过所述滤网渗漏到所述滤液收集区，再经所述喷淋器、滤液循环管循环至所述固态废弃物盛放区与所述初级污水污泥进行渗透混合，发生厌氧发酵反应产生的氢气和甲烷经过所述气体循环管、第二蠕动泵在所述渗滤液床反应器内循环。作为本专利技术的进一步限定，所述光发酵降解菌添加于所述固态废弃物盛放区，所述产甲烷菌添加于所述滤液收集区。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤8)中的水热碳化液与所述初级污水污泥分别进行产酸处理，再将所述步骤8)中水热碳化液转移至所述滤液收集区，将所述初级污水污泥转移至所述固态废弃物盛放区，经过喷淋器、滤液循环管、第一蠕动泵将所述水热碳化液循环至所述固态废弃物盛放区与所述初级污水污泥进行渗透混合，发生厌氧发酵反应，发生厌氧发酵反应产生的氢气和甲烷经过所述气体循环管97、第二蠕动泵98在所述渗滤液床反应器9内循环。作为本专利技术的进一步限定，所述光发酵降解菌添加于所述滤液收集区，所述产甲烷菌添加于所述固态废弃物盛放区。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤8)中的产酸处理为加入乳酸菌、嗜酸乳杆菌、丁酸梭菌、醋酸杆菌中的一种或几种，维持温度在30～35℃，处理24～36h。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤8)中加入的光发酵降解菌为红假单胞菌、产碱假单孢菌、包囊红杆菌、球形红杆菌中的一种或几种，光发酵降解条件为维持温度在29～31℃，光照强度在4500～6500lx。作为本专利技术的进一步限定，所述步骤8)中加入的产甲烷细菌为甲酸甲烷杆菌、甲烷八叠球菌、嗜甲烷菌，产甲烷厌氧发酵条件为维持pH在8～8.5，温度30～35℃。作为本专利技术的进一步限定，所述渗滤液床反应器中还添加光催化纳米颗粒ZnO、CdS、WO3、SnO2、SiC、TiO2中的一种或几种，用以强化光催化降解菌的降解效率。本专利技术的有益效果是：1、选用经过脱水后的废弃活性污泥作为水热碳化反应的底物，而不是初级污水污泥与废弃活性污泥的混合物作为底物，能够有效提高水热碳化所生产的水热炭的质量，因为，首先脱水后的废弃活性污泥相较于未经分离的原始粗处理后的餐厨垃圾具有更少的灰分含量，其次由于废弃活性污泥中含有较高的磷含量，因此，通过将初步的两次沉降后得到的废弃活性污泥进行水热碳化处理，可以得到更高磷含量的水热炭，进而提高了水热炭作为土壤改良基质的改良能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)将收集到的餐厨垃圾利用分拣装置(1)将其中的粗固体垃圾进行分拣，利用筛网(2)将泥沙、砂砾筛除；/n2)将所述步骤1)中得到的混合物转移至微波加热预处理池(3)进行预处理；/n3)将所述步骤2)中得到的预处理后混合物转移至第一初沉池(4)中进行沉降；/n4)将所述步骤3)中经过第一初沉池(4)初沉后得到的第一初沉淤泥转移至第二初沉池(5)中进行沉降，沉降得到的淤泥为初级污水污泥；/n5)将所述步骤3)经过第一初沉池(4)初沉后得到的第一初沉上清液与所述步骤4)经过第二初沉池(5)初沉后得到的第二初沉上清液混合得到废弃活性污泥；/n6)将所述步骤5)得到的废弃活性污泥经过第一离心机(6)脱水得到脱水废弃活性污泥；/n7)将所述步骤6)得到的脱水废弃活性污泥加入到水热碳化釜(7)中，进行水热碳化反应，水热碳化反应的条件为以3～5℃/min的速率稳定增加所述水热碳化釜(7)内的温度，至最终温度200～210℃，并保持最终温度1～1.2h，得到水热碳化泥浆；所述水热碳化泥浆经过第二离心机(8)离心得到水热碳化液和湿态水热炭；/n8)将所述步骤7)得到的水热碳化液、所述步骤4)得到的初级污水污泥进行产酸处理后转移至渗滤液床反应器(9)进行厌氧发酵处理，添加1M NaOH用以调节初始反应pH值至6.5～7.5，所述渗滤液床反应器(9)内添加光发酵降解菌以及产甲烷菌，进行产氢以及产甲烷反应，得到的氢气与甲烷在厌氧发酵期间于渗滤液床反应器(9)内循环，通过收集后可以作为生物清洁能源；所述渗滤液床反应器(9)的反应时间为12～15天。/n9)将所述步骤6)得到的湿态水热炭经过太阳能干燥机(10)干燥后得到干态水热炭，干态水热炭可以作为一种高能环保的生物燃料能源进行利用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将收集到的餐厨垃圾利用分拣装置(1)将其中的粗固体垃圾进行分拣，利用筛网(2)将泥沙、砂砾筛除；
2)将所述步骤1)中得到的混合物转移至微波加热预处理池(3)进行预处理；
3)将所述步骤2)中得到的预处理后混合物转移至第一初沉池(4)中进行沉降；
4)将所述步骤3)中经过第一初沉池(4)初沉后得到的第一初沉淤泥转移至第二初沉池(5)中进行沉降，沉降得到的淤泥为初级污水污泥；
5)将所述步骤3)经过第一初沉池(4)初沉后得到的第一初沉上清液与所述步骤4)经过第二初沉池(5)初沉后得到的第二初沉上清液混合得到废弃活性污泥；
6)将所述步骤5)得到的废弃活性污泥经过第一离心机(6)脱水得到脱水废弃活性污泥；
7)将所述步骤6)得到的脱水废弃活性污泥加入到水热碳化釜(7)中，进行水热碳化反应，水热碳化反应的条件为以3～5℃/min的速率稳定增加所述水热碳化釜(7)内的温度，至最终温度200～210℃，并保持最终温度1～1.2h，得到水热碳化泥浆；所述水热碳化泥浆经过第二离心机(8)离心得到水热碳化液和湿态水热炭；
8)将所述步骤7)得到的水热碳化液、所述步骤4)得到的初级污水污泥进行产酸处理后转移至渗滤液床反应器(9)进行厌氧发酵处理，添加1MNaOH用以调节初始反应pH值至6.5～7.5，所述渗滤液床反应器(9)内添加光发酵降解菌以及产甲烷菌，进行产氢以及产甲烷反应，得到的氢气与甲烷在厌氧发酵期间于渗滤液床反应器(9)内循环，通过收集后可以作为生物清洁能源；所述渗滤液床反应器(9)的反应时间为12～15天。
9)将所述步骤6)得到的湿态水热炭经过太阳能干燥机(10)干燥后得到干态水热炭，干态水热炭可以作为一种高能环保的生物燃料能源进行利用。


2.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，其特征在于，所述渗滤液床反应器(9)包括设置于上部入口处的喷淋器(91)、滤网(92)、设置于滤网(92)上部的固态废弃物盛放区(93)、滤网下部的滤液收集区(94)、用于循环滤液的第一蠕动泵(95)、滤液循环管(96)、气体循环管(97)、用于循环气体的第二蠕动泵(98)。


3.根据权利要求2所述的一种利用餐厨垃圾生产清洁能源的方法，其特征在于，所述步骤8)中的所述水热碳化液和所述初级污水污泥相互混合后，再进行产酸处理并转移至所述渗滤液床反应器(9)的固体废弃物盛放区(93)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢耀明，
申请(专利权)人：湖南三五二环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43