一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法，将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀，将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，将均质搅拌之后的混合液流过电化学反应器的不同电场区域，处置之后的污泥和餐厨垃圾的混合液从电化学反应器流出之后经过循环泵循环回流，保证物料的均一性和完全性，通过pH调节池的反馈调节精准控制混合液的pH值，厌氧消化系统利用电渗析技术及时将产生的挥发酸从厌氧消化系统之中原位提取，将厌氧消化系统控制在产挥发酸的最后阶段。本发明专利技术提供的技术方案具有能耗低，反应快，药剂消耗小，回收的挥发酸浓度高，无副反应的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法
本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法。
技术介绍
据国家统计局统计，2020年，全国城市污泥年产量将突破6000万吨，并且还有上升的趋势。这庞大的污泥直接填埋处理不仅会产生巨额的处置费用，也占用了土地，带来一系列的环境问题，而且也是对作为资源的污泥的浪费，这些污泥里面还有含有丰富的有机质，主要包含细菌、藻类、原生动物、后生动物等。在污水厂通常采用具有能耗低、泥量少、资源化等优点的厌氧消化将污泥有机质资源化，产生具有经济价值的产品。但是由于我国的雨污分流系统的不完善，大量的泥沙进入到污水系统，导致我国的污泥出现高含固、有机物浓度较低的特点。中国同样每年产生不低于9000万吨的餐厨垃圾，餐厨垃圾具有高有机质、高含盐的特点，高有机质餐厨与污泥协同进行厌氧消化可以增加有机成分总量，有助于增加微生物的种类和数量，提高有机质的降解率和资源回收的总量，实现污泥和餐厨垃圾共资源化利用。与此同时，高含盐可以增强电化学预处理污泥和餐厨的作用，用于预处理以改善厌氧消化过程，可以有效的增加消化液体系的可溶解性COD，改善厌氧消化过程。挥发酸作为厌氧消化过程中的有价值的产品，挥发酸因为应用领用广、运输容易、单位价值更高，替代了传统厌氧消化目标产物甲烷。
技术实现思路
为解决现有技术存在的局限和缺陷，本专利技术提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，包括餐厨垃圾粉碎系统、污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统、电化学反应器、pH调节池系统、厌氧消化系统、挥发酸提纯系统；所述餐厨垃圾粉碎系统用于将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统用于将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；所述电化学反应器包括电场反应器，所述电场反应器包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板相互交错产生不同电场区域，所述电化学反应器用于将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；所述pH调节池系统包括pH调节池和输送泵，所述pH调节池系统用于将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；所述厌氧消化系统包括厌氧反应器，所述厌氧消化系统用于将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；所述挥发酸提纯系统包括电渗析提纯设备和挥发酸暂存池，所述挥发酸提纯系统用于在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。可选的，所述pH调节池系统还包括pH测量仪和pH调节剂，所述pH测量仪和所述pH调节剂用于反馈调节，实时在线控制溶液的pH值。可选的，所述餐厨垃圾粉碎系统的出料口通过第一阀门与所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的进料口连接，所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的出料口通过第二阀门、进料输送泵与所述电化学反应器的进料口连接，所述电化学反应器的正极与直流电源的正极连接，所述电化学反应器的负极与直流电源的负极连接，所述直流电源的负极与安全接地连接，所述电化学反应器的第一出料口通过第三阀门、循环泵、第四阀门与所述电化学反应器的第二出料口连接，所述电化学反应器的第二出料口通过第五阀门、第六阀门、浆液输送泵、第七阀门与所述pH调节池的第一进料口连接，所述pH调节剂通过第八阀门与所述pH调节池的第二进料口连接，所述pH调节池的出料口通过第九阀门、出料输送泵、第十阀门与所述厌氧反应器的进料口连接，所述电渗析提纯设备设置在所述厌氧反应器的内部，所述电渗析提纯设备的出料口通过第十一阀门与所述挥发酸暂存池连接。可选的，所述餐厨垃圾粉碎系统粉碎机使用不锈钢刀片粉碎机。可选的，所述阴极板和所述阳极板使用玻碳惰性材料。可选的，所述厌氧反应器为搪瓷拼装材料反应器。可选的，所述电渗析提纯设备使用阳离子通过膜。可选的，所述pH调节池的酸性调节剂为0.01-0.05mol/L的盐酸溶液或硫酸溶液，碱性调节剂为0.01-0.05mol/L的氢氧化钠溶液。本专利技术还提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的方法，所述方法使用上述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，所述方法包括：所述餐厨垃圾粉碎系统将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；所述电化学反应器将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；所述pH调节池系统将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；所述厌氧消化系统将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；所述挥发酸提纯系统在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。本专利技术具有下述有益效果：本专利技术提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法，将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀，将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，将均质搅拌之后的混合液流过电化学反应器的不同电场区域，处置之后的污泥和餐厨垃圾的混合液从电化学反应器流出之后经过循环泵循环回流，保证物料的均一性和完全性，通过pH调节池的反馈调节精准控制混合液的pH值，厌氧消化系统利用电渗析技术及时将产生的挥发酸从厌氧消化系统之中原位提取，将厌氧消化系统控制在产挥发酸的最后阶段。本专利技术利用餐厨垃圾的高含盐特点增强电化学的预处理作用，增强了电流密度，降低了能耗，同时产生了更强的氧化性物质，增强系统内有机质的分解作用，使得污泥和餐厨有机质的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，包括餐厨垃圾粉碎系统、污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统、电化学反应器、pH调节池系统、厌氧消化系统、挥发酸提纯系统；/n所述餐厨垃圾粉碎系统用于将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；/n所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统用于将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；/n所述电化学反应器包括电场反应器，所述电场反应器包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板相互交错产生不同电场区域，所述电化学反应器用于将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；/n所述pH调节池系统包括pH调节池和输送泵，所述pH调节池系统用于将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；/n所述厌氧消化系统包括厌氧反应器，所述厌氧消化系统用于将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；/n所述挥发酸提纯系统包括电渗析提纯设备和挥发酸暂存池，所述挥发酸提纯系统用于在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，包括餐厨垃圾粉碎系统、污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统、电化学反应器、pH调节池系统、厌氧消化系统、挥发酸提纯系统；
所述餐厨垃圾粉碎系统用于将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；
所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统用于将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；
所述电化学反应器包括电场反应器，所述电场反应器包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板相互交错产生不同电场区域，所述电化学反应器用于将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；
所述pH调节池系统包括pH调节池和输送泵，所述pH调节池系统用于将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；
所述厌氧消化系统包括厌氧反应器，所述厌氧消化系统用于将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；
所述挥发酸提纯系统包括电渗析提纯设备和挥发酸暂存池，所述挥发酸提纯系统用于在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。


2.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述pH调节池系统还包括pH测量仪和pH调节剂，所述pH测量仪和所述pH调节剂用于反馈调节，实时在线控制溶液的pH值。


3.根据权利要求2所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述餐厨垃圾粉碎系统的出料口通过第一阀门与所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的进料口连接，所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的出料口通过第二阀门、进料输送泵与所述电化学反应器的进料口连接，所述电化学反应器的正极与直流电源的正极连接，所述电化学反应器的负极与直流电源的负极连接，所述直流电源的负极与安全接地连接，所述电化学反应器的第一出料口通过第三阀门、循环泵、第四阀门与所述电化学反应器的第二出料口连接，所述电化学反应器的第二出料口通过第五阀门、第六阀门、浆液输送泵、第七阀门与所述pH调节池的第一进料口连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林青山，郭刚，王宗平，李昭陵，陈磊，陈沂塽，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42