一种基于动态磁场下强化零价铁降解餐厨垃圾的装置及工艺，其工艺步骤为：将餐厨垃圾粉碎处理后，投入到接种引种污泥的厌氧反应器中，反应器中按10g/L的投加量投加零价铁，启动厌氧反应器下方的动态磁场装置，动态磁场由旋转摇床和强磁铁组成。本发明专利技术利用导体本身及导体能够切割磁感线产生的感应电场促进厌氧反应器中微生物直接种间电子传递，同时微弱磁场可以加速零价铁的溶出促进厌氧微生物的活性同时改变微生物群落结构，从而富集产甲烷菌，以强化厌氧反应器降解餐厨垃圾产甲烷过程。本装置能有效解决处理餐厨垃圾的厌氧反应器易酸化及产甲烷效率低下的问题。酸化及产甲烷效率低下的问题。酸化及产甲烷效率低下的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于动态磁场下强化零价铁降解餐厨垃圾的装置及工艺
[0001]本专利技术涉及一种餐厨垃圾处理装置及工艺。
技术介绍
[0002]随着我国社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，餐厨垃圾产生量与日俱增，大量的餐厨垃圾不仅造成了巨大浪费，而且带来了严重的环境污染。餐厨垃圾是高含固有机固废，通常具有含水率高、有机物质占比例高、含盐高等特点，大部分餐厨垃圾都是固液混合粘稠状态且成分比较复杂。由于餐厨垃圾水分含量高、易腐败、且易滋生细菌、病原菌及霉菌，因此若不及时清理，会产生有毒有害物质及恶臭气味，对大气、水体、土壤造成污染并危害人体健康，严重时会导致蚊蝇滋生和各类疾病的传播。但是如果将这些丰富的餐厨垃圾利用先进技术进一步处理并且资源化利用，不仅能够解决污染问题，还符合资源循环利用的可持续发展方针。目前对餐厨垃圾的处理方法容易造成餐厨垃圾有用物质的大量浪费而且效率低下，而且餐厨垃圾中过高的有机物质含量，使其水解产生的有机酸极易积累，造成厌氧反应器的酸化，同时有机物的水解酸化过程过高的氢分压会导致产甲烷过程的抑制。
[0003]直接种间电子传递(DIET)是近年来发现的一种微生物合成途径，涉及相互依赖的微生物代谢合作以产生能量。与IHT为基础的产甲烷途径相比，DIET为基础的产甲烷途径的潜在优势如下：1)复杂的有机底物不再需要预先经历缓慢的水解/酸化，而是可以由膳食为基础的共养伙伴直接代谢产生甲烷；2)DIET之间的收益通过电子流syntrophs使用自己的导电结构,如导电pili或外表面c
‑
型细胞色素,而不是电子载体如氢，克服生产有机酸的热力学限制以及提供更快捷的电子传递，二氧化碳作为生物末端电子受体，可以更有效、稳定地维持共养代谢。因此，在餐厨垃圾的厌氧消化过程中建立以及强化以DIET为基础的产甲烷途径有望促进更好的产甲烷。
技术实现思路
[0004]为解决餐厨垃圾的厌氧消化体系内厌氧发酵周期较长，传质效率低下，挥发性有机酸易积累，从而抑制产甲烷过程的问题，本专利技术提出以下技术方案：一种基于动态磁场下强化零价铁屑降解餐厨垃圾的装置，其特征是：设有水浴恒温层的厌氧反应器的上方设有盖板。右侧排气阀的上下端分别经管iii与气体收集装置的下部以及盖板右侧的气孔相连接。设有上端与电机相连且中部穿过所述盖板、下部固定有叶片的转轴，该转轴与盖板上的通孔之间设有径向滑动配合间隙。设有固定在厌氧反应器下方的反应器底座，该反应器底座内自上而下固定有强磁铁和旋转摇床。管i的一端经进料泵插入进料池而另一端经进料阀与厌氧反应器上侧左端相连。管ii一端插入水浴锅而另一端顺序经过蠕动泵、进水阀连接水浴保温层左侧下端。管iv一端插入水浴锅而另一端经出水阀连接水浴保温层右侧上端。管v一端插入出料池中而另一端经排料阀与水浴保温层右侧下端连接。厌氧反应器中均布零价铁屑。
[0005]一种使用上述装置降解餐厨垃圾的工艺，它的特征在于：包括以下步骤：
[0006]1)取餐厨垃圾，使用破壁机对餐厨垃圾进行粉碎处理，处理后的餐厨垃圾含固率在18％～20％，最优值为19％，处理后的餐厨垃圾进入进料池。
[0007]2)厌氧系统的厌氧微生物来自污水处理厂厌氧发酵罐排出的厌氧污泥，厌氧污泥VSS为20～30g/L,最优为25g/L，使用全污泥启动厌氧反应器，打开进料泵和进料阀，餐厨垃圾经管i注入到厌氧反应器中，体积为厌氧污泥体积的1/25～1/35，最优为1/28。
[0008]3)零价铁屑随引种污泥一起置入厌氧反应器内，按5～15g/L的投加量加入到厌氧反应器中，最优为10g/L，电机13控制转轴带动叶片转动，每小时搅拌5～10min，最优为10min，转轴的转速设置为40～60rpm，最优为15min，使零价铁屑均匀分布到厌氧反应器中，同时将厌氧微生物与餐厨垃圾充分接触。
[0009]4)厌氧反应器内部温度控制在30～37℃，最佳温度为37℃。
[0010]5)厌氧反应器内pH值控制在7～8之间，最优pH值为7.8。
[0011]6)控制厌氧反应器水力停留时间在25～35天之间，最优为28天。
[0012]7)控制旋转摇床转速为80～100rpm，最优为90rpm，持续转动，转动时间为24h/d。
[0013]8)所使用的强磁铁为永磁体，控制强磁铁的表磁场强度和其与反应器底座上表面的距离，使在厌氧反应器的反应区底座上表面中心处形成的磁场强度在10～30mT，最优为20mT。
[0014]9)打开排气阀，厌氧反应器产生的沼气通过气体收集装置收集。
[0015]10)打开排料阀，从厌氧反应器中排出一定体积发酵产物经管v排入出料池。
[0016]这种基于动态磁场下强化零价铁降解餐厨垃圾的装置的特点是：首先，零价铁能够降低厌氧消化系统的氧化还原电位，平衡酸碱度，保持厌氧系统内pH适合产甲烷菌的生长，可以促进系统中许多生化反应的进行，通过溶出释放的Fe
2+
能够促进胞外聚合物的形成，增强厌氧微生物的活性，从而提高系统内产甲烷潜能。另外，磁场在加速金属溶解方面起到了重要的作用，能够加速零价铁在系统内的溶解，同时零价铁本身作为导体材料在运动的磁场中切割磁感线产生感应电动势，从而在零价铁周围空间产生感应电场，提高厌氧反应系统内微生物种间直接电子传递的速率和效率。本专利技术利用强磁铁固定在旋转摇床上从而在厌氧反应器反应区底部产生微弱的动态磁场，厌氧反应器内部填充零价铁屑以切割变化的磁感线产生微弱的感应电场来促进厌氧微生物种间直接电子传递的进行，从而提高厌氧反应器的效率和稳定性等，增强对餐厨垃圾等高含固有机废物的降解，促进厌氧系统高效产甲烷过程。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一种基于动态磁场下强化零价铁降解餐厨垃圾的装置过程示意图
[0018]其中：1、进料池，2、管i，3、进料泵，4、反应器底座，5、进料阀，6、水浴锅，7、管ii，8、蠕动泵，9、进水阀，10、厌氧反应器，11、零价铁屑，12、水浴保温层，13、电机，14、转轴，15、叶片，16、气体收集装置，17、排气阀，18、管iii，19、出水阀，20、排料阀，21、管iv，22、管v，23、出料池，24、强磁铁，25、旋转摇床，26、盖板。
具体实施方式
[0019]这种基于动态磁场下强化零价铁降解餐厨垃圾的装置及工艺的应用机理是：
[0020]1.微生物直接种间电子传递是一种新型的微生物种间电子交换机制，不需要借助氢气等还原分子，自由电子直接从一个细胞传递到另一个细胞从而将CO2还原为CH4。这种微生物代谢途径下，脂肪酸或者乙醇能够直接通过微生物互养代谢产生甲烷和二氧化碳。
[0021]2.零价铁作为导体材料可以加快微生物间对互养代谢速率，微生物可以直接附着在零价铁表面进行电子和能量的交换，同时导体在变化的磁场中切割磁感线可以产生感应电动势从而在其周围激发出感应电场促进厌氧产甲烷微生物生长富集，同时加快厌氧微生物之间的种间电子传递过程，提高电子传递的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于动态磁场下强化零价铁降解餐厨垃圾的装置，其特征在于：设有水浴恒温层(12)的厌氧反应器(10)的上方设有盖板(26)；右侧排气阀(17)的上下端分别经管iii(18)与气体收集装置(16)的下部以及所述盖板(26)右侧的气孔相连接；设有上端与电机(13)相连且中部穿过所述盖板(26)、下部固定有叶片(15)的转轴，该转轴(14)与所述盖板(26)上的通孔之间设有径向滑动配合间隙；设有固定在所述厌氧反应器(10)下方的反应器底座(4)，该反应器底座(4)内自上而下固定有强磁铁(24)和旋转摇床(25)；管i(2)的一端经进料泵(3)插入进料池(1)而另一端经进料阀(5)与所述厌氧反应器(10)上侧左端相连；管ii(7)一端插入水浴锅(6)而另一端顺序经过蠕动泵(8)、进水阀(9)连接所述水浴保温层(12)左侧下端；管iv(21)一端插入所述水浴锅(6)而另一端经出水阀(19)连接所述水浴保温层(12)右侧上端；管v(22)一端插入出料池(23)中而另一端经排料阀(20)与水浴保温层(12)右侧下端连接；所述厌氧反应器(10)中均布零价铁屑(11)。2.一种使用权利要求1所述装置降解餐厨垃圾的工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)取餐厨垃圾，使用破壁机对餐厨垃圾进行粉碎处理，处理后的餐厨垃圾含固率在18％～20％，处理后的餐厨垃圾进入进料池(1)；2)厌氧系统的厌氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：张耀斌，毛浩浩，于麒麟，赵智强，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。