餐厨垃圾两相湿式厌氧消化处理方法技术

本发明专利技术涉及一种餐厨垃圾两相湿式厌氧消化处理方法，针对餐厨垃圾处理特点，采用一种间歇的两段湿式厌氧消化过程，将餐厨垃圾粉碎后，放入水解酸化反应器中进行酸化的同时实现固液分离，酸化后的液体进入到甲烷相反应器中继续消化，消化后的气体通过甲烷与二氧化碳的检测器再经过二氧化碳的吸收装置，最后进入气体收集装置，甲烷相的出水消化液回用到酸化相。本发明专利技术在水解酸化过程中同时实现固液分离，使挥发性脂肪酸的产率增大，酸化相的水力停留时间降低；把甲烷相的出水回用到酸化相稀释进料浓度，还可调节酸化反应的ｐＨ值，节约了操作费用，ｐＨ值易控制，并且使酸化效果显著增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种餐厨垃圾处理方法，尤其涉及一种餐厨垃圾两相湿式厌氧消化处 理方法，解决餐厨垃圾水解酸化效率低的问题，属于环境保护领域。
技术介绍
随着城市经济的发展，中国城市生活垃圾产生量持续增加，生活垃圾组分也随消 费结构和能源结构的改变相应变化，但仍表现为有机物含量高、含水量大以及混合收集的 垃圾热值低等显著特点，餐厨垃圾在生活垃圾中所占的比重可高达70%。餐厨垃圾直接来源于除居民日常生活以外的的食品加工、饮食服务、单位供餐等 活动中产生的厨余垃圾和废弃食用油脂，易于专门收集，集中处理。另外餐厨垃圾氮磷钾等 营养元素高，应该实施资源化。从源头开始，对餐厨垃圾单独处理是控制生活垃圾污染的有 效措施。目前餐厨垃圾单独处理的方法主要是堆肥与制作饲料，但对餐厨垃圾进行堆肥与 制作饲料易引起二次污染。另外有些餐厨垃圾产生单位直接用生化垃圾处理机，但利用生 化垃圾处理机(例如:ZL021509721. 7，ZL02254957. 9，ZL00228327. 1，ZL98231038. 2)其耗电量大，处理成本高，大量产生的二氧化碳气体会加重温室效应。对餐厨垃圾进行厌氧发酵的研究近年来有所兴起，但是对这方面专门的研究报道 较少，太原理工大学的李亚新(中国沼气2000，18(1))对生活垃圾酸性发酵的产酸物性进 行了研究，其所采用的是CSTR(全混流)反应器，最佳水力停留(HRT)时为30天，VFA(挥 发性脂肪酸)的产率为22.54g VFA/kgTS.d。单纯采用这种工艺，其水力停留时太长，VFA的产率也不高。餐厨垃圾属于生活垃圾的一种，ZL02286361. 3申报了一种生活垃圾两相厌氧干发 酵处理装置，其中在酸化反应器中有酸化后的消化液再回流到酸化相，这样增加了酸化相 水力停留时间，增大了酸化反应器的体积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出一种餐厨垃圾两相湿式厌氧消化处 理方法，能够使餐厨垃圾快速酸化、酸化效率高及确保甲烷相产气量高且稳定。为实现这一目的，本专利技术的技术方案中，针对餐厨垃圾处理特点，采用一种间歇的 两段湿式厌氧消化过程，将餐厨垃圾粉碎后，放入水解酸化反应器中进行酸化的同时实现 固液分离，酸化后的液体进入到甲烷相反应器中继续消化，消化后的气体通过甲烷与二氧 化碳的检测器再经过二氧化碳的吸收装置，最后进入气体收集装置，甲烷相的出水消化液 回用到酸化相。产生的气体主要是甲烷，可以作为能源回收利用，产生的沼渣和沼液是一种 很好的肥料，可以农用。本专利技术采用的是间歇式进出料方式，其具体步骤如下1、垃圾预处理将餐厨垃圾进行粉碎，粉碎后的粒径介于1 8mm之间。用甲烷相3出水的消化液对粉碎后的垃圾进行稀释，使垃圾中总固体含量为5 23%。 2、酸化相将稀释后的垃圾放入水解酸化反应器中，水解酸化温度30 65°C，酸 化相的PH为3. 8 7. 5。然后通过自然澄清、过滤或离心的方式实现垃圾固液分离，获得上 清液和末降解固体垃圾，末降解的固体继续留在酸化相进行酸化。3、甲烷相将水解酸化后固液分离的上清液导入至甲烷相反应器中，反应器中的 温度采用30 65°C，pH为6. 5 8. 0。甲烷相反应器的出水消化液再回用到酸化相，稀释 垃圾进料浓度。4、气体检测与收集甲烷相反应器中产生的气体引出，首先通过甲烷与二氧化碳 的检测器再经过二氧化碳的吸收装置，最后进入气体收集装置。餐厨垃圾经过上述厌氧消化处理后，产生的沼气作为能源回收利用，产生的沼渣 和沼液是很好的有机肥料，可以用来农用。餐厨垃圾中的有机污染物，如碳水化合物、脂肪和蛋白质等主要以大分子的形式 存在，这些物质的降解的第一步是要将它们水解为能够被微生物利用的小分子单体，水解 阶段是整个厌氧消化过程的限速步骤，水解是否充分是影响污染物降解效果的关键。为了 解决这个问题，本专利技术在水解酸化过程中同时实现了酸化液与末降解固体的分离，把酸化 后的料液及时与末降解的固体分开，这样有利于酸化反应的继续进行，使VFA的产率增大， 酸化相的水力停留时间降低。酸化相的pH值，人们通常认为在酸性有利于酸化反应，但研究发现酸化反应在接 近中性时更易于酸化，把甲烷相的出水回用到酸化相，一方面用来稀释进料浓度，另一方面 消化液中的固有碱度可以用来调节酸化反应的PH值，这样不但节约操作费用，而且pH值易 于控制，波动不大。另外消化液的出水中还含有氨氮，是酸化菌可以直接利用的很好的氮 源，使其代谢速度加快，酸化效果显著增加。甲烷相反应器后增加了甲烷与二氧化碳的检测器及二氧化碳的吸收装置，通过调 节二氧化碳在气相所占的比例来调节碱度，使甲烷相所需的碱度达到最小化。中性条件是 厌氧生物技术适宜的PH值环境。低pH值状况是由两种酸度即吐0)3和挥发性脂肪酸(VFA) 引起的，它们是在微生物的反应中产生的。这些酸需要投加碱度来进行中和，使微生物的活 性不被PH值降低所抑制。通过二氧化碳的吸收，严密的监控与反馈控制，降低甲烷相对碱 度的需求，从而降低补充碱度所带来的额外操作费用。附图说明图1为本专利技术的两相厌氧法处理厨余垃圾的工艺流程图。图1中，新鲜的垃圾经过预处理后，首先进入水解酸化反应器，在水解酸化相实现 了固液分离，上清液进入甲烷相反应器继续消化，甲烷相反应器的出水消化液回用到酸化 相，水解酸化相反应器与甲烷相反应器的气体进入二氧化碳吸收装置，最后通过气体收集 装置收集。具体实施例方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例1以上海交通大学北区食堂的垃圾为例来说明。通常来说，餐厨垃圾主要含有碳水 化合物，油脂和蛋白质三大类物质。本实施例中所用的垃圾含有的碳水化合物较多，含水量 为55 % 65 %，加水进行粉碎后，固体含量为30 % 50 %，进入水解酸化反应器之前用甲 烷相反应器的出水进行稀释，调节进料固体的含量为15% 21%，二氧化碳吸收装置中装 有氢氧化钠吸收液，吸收液的浓度根据测试所得气体中所含二氧化碳含量来定。本实施例中采用的是中温(35°C )，采用本专利技术的方法，不仅可降低操作费用，而 且工艺运行的稳定性和处理效果均优于现有两相厌氧消化处理法，TS(固体含量)的去除 率达到了 72%，甲烷相的产气量为450 650立方米/吨TS。对本实施例中的温度、pH及氧化还原电位(0RP)进行跟踪检测，整个反应在恒温 室中(35°C )进行，其主要的工艺参数如下表 实施例2以上海紫藤宾馆的垃圾为例说明。宾馆的垃圾与学生食堂垃圾有一定的区别，其 中含有的油脂物质较多，占总固体量的50 70%。采用如图1所示的工艺流程，垃圾先进 行粉碎，在进入酸化反应器前同样进行稀释，使其固含量为5 10%，由于油脂相对于碳水 化合物来说较难降解，所以采用较长的固体停留时间。 实施例3以上海交通大学留园饭店的餐厨垃圾为例来说明。采样检测后发现留园饭店的餐 厨垃圾中蛋白质含量较高，占总固体含量的45 60%，同样采用图1所示的工艺，本实施例 中酸化相的温度采用55°C，甲烷相的温度35°C，反应器中的温度、pH及氧化还原电位(ORP)均进行跟踪检测，其运行结果如下表权利要求一种，其特征在于包括如下步骤1)预处理将餐厨垃圾进行粉碎，粉碎后的粒径介于1～8mm之间，用甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种餐厨垃圾两相湿式厌氧消化处理方法，其特征在于包括如下步骤：１）预处理：将餐厨垃圾进行粉碎，粉碎后的粒径介于１～８ｍｍ之间，用甲烷相出水的消化液对粉碎后的垃圾进行稀释，使垃圾中总固体含量为５～２３％；２）酸化相：将稀释后的垃圾放入水解酸化反应器中，水解酸化温度３０～６５℃，酸化相的ｐＨ为３．８～７．５，然后通过自然澄清、过滤或离心的方式实现垃圾固液分离；３）甲烷相：将水解酸化后固液分离的上清液导入至甲烷相反应器中，反应温度采用３０～６５℃，ｐＨ为６．５～８．０，甲烷相反应器的出水消化液再回用到酸化相，稀释垃圾进料浓度；４）气体检测与收集：甲烷相反应器中产生的气体引出，首先通过甲烷与二氧化碳的检测器再经过二氧化碳的吸收装置，最后进入气体收集装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史红钻，
申请(专利权)人：上海派升环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]