CN101565719B - 一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法 - Google Patents

一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101565719B
CN101565719B CN2008101049753A CN200810104975A CN101565719B CN 101565719 B CN101565719 B CN 101565719B CN 2008101049753 A CN2008101049753 A CN 2008101049753A CN 200810104975 A CN200810104975 A CN 200810104975A CN 101565719 B CN101565719 B CN 101565719B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
acidification
organic solid
percolate
anaerobic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101049753A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101565719A (zh
Inventor
刘广青
李秀金
董仁杰
肖勇
魏泉源
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Chemical Technology
Original Assignee
Beijing University of Chemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Chemical Technology filed Critical Beijing University of Chemical Technology
Priority to CN2008101049753A priority Critical patent/CN101565719B/zh
Publication of CN101565719A publication Critical patent/CN101565719A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101565719B publication Critical patent/CN101565719B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/59Biological synthesis; Biological purification

Landscapes

  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法属于有机固体废弃物处理即可再生能源领域。现有技术中沼气产量不稳定又无法实现连续操作。本发明将有机固体废弃物装入n(n≥2)个并联的酸化反应器中,于pH=5.8~6.5,50~55℃下进行水解酸化,每个水解酸化反应器在装入物料后反应n×m(m≥1)天后进行换料。收集酸化产生的渗滤液,调节pH=7.0~8.0后,采用批式进料的方式,将渗滤液泵入装满接种污泥的甲烷化反应器中,在pH为7.0~8.0,50~55℃下收集产生的气体;最后甲烷化反应器中的出水泵入酸化反应器中。本发明具有产气效率高、周期短、可实现稳定连续产气,无废水排出等优点。

Description

一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法
技术领域
本发明属于有机固体废弃物处理即可再生能源领域。具体涉及一种利用有机固体废弃物进行厌氧消化生产沼气的方法,尤其涉及一种利用两相(产甲烷相和产酸相)多级厌氧发酵系统处理有机固体废弃物生产沼气的方法。
背景技术
有机固体废弃物(包括畜禽粪便、城市生活垃圾以及农作物秸秆)是一种可再生利用的资源,如其不能有效处理,将会造成严重的环境污染。利用厌氧发酵的方法对其进行处理,不仅可以消除环境污染,而且还可以将这些废弃资源转化为清洁能源沼气。传统的单相批式厌氧消化主要适合处理液态的废弃物,其污染负荷承受能力低且有大量的废水排出。后来发展的两相厌氧消化系统,一定条件下实现的两相分离,提高了局部反应器的系统负荷,如2002年,李声寿等申请了实用新型专利“生活垃圾两相厌氧干发酵”,公开号:CN2585865Y。该专利描述的系统主要由水解酸化预处理发酵装置和厌氧干发酵装置组成,并在水解酸化池中设置了消化液回流装置,但是并没有将干发酵中的液体进行循环利用,而且其厌氧干发酵装置中进料是没有经过固液分离的混合料液。又如2003年,湖南大学乔纬等申请的发明专利“城市垃圾两相厌氧消化处理工艺”,公开号:CN 1431159A。该专利将垃圾进行分选和破碎后送入水解发酵罐,酸化液泵入升流式厌氧污泥床(UASB),也是一种将固体废弃物加工成液状物料的发酵技术。但上述两相厌氧消化系统都是批式进行的,系统的整体污染负荷仍较低,且沼气产量不稳定,不能实现连续稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题,而提供一种系统污染负荷高、沼气产量稳定,实现连续操作的两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法。
本发明所提供的一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法,包括以下步骤:
1)水解酸化有机固体废弃物:将有机固体废弃物依次装入n个并联的酸化反应器中,n≥2,单个酸化反应器的容积负荷在200gVS/L以上,pH值控制在5.8~6.5之间,温度在50~55℃之间,进行水解酸化反应,从而使得固体物质的80%以上转化为溶解性COD,同时,50%以上溶解性COD转化为低碳链脂肪酸,并有甲烷、氢气和二氧化碳等气体产生,收集产生的气体;
其中,可以根据物料性质,确定酸化反应器的数量n;多个酸化反应器的并联使用,使得中间产物性质稳定,从而实现了系统整体的连续操作并稳定产气。在第0天时,将有机固体废弃物装入第1个酸化反应器中反应,在第m天时,m≥1,将有机固体废弃物装入第2个酸化反应器中反应,依此类推,在第(n-1)×m天时,将有机固体废弃物装入第n个酸化反应器中反应;在第n×m天时,将第1个酸化反应器中的剩余固体取出(保留液体部分在反应器中),并装入与取出的固体等量的有机固体废弃物;第2个酸化反应器反应n×m天后,取出剩余固体(保留液体部分在反应器中),装入与取出的固体等量的有机固体废弃物;依次类推循环,第n个酸化反应器反应n×m天后,取出剩余固体(保留液体部分在反应器中),装入与取出的固体等量的有机固体废弃物。对于每个酸化反应器而言是批式进料,而对于整个反应系统来说是连续不间断反应。反应周期为m×n天。
2)收集渗滤液:将步骤1)中n,n≥2,个酸化反应器中水解酸化产生的渗滤液泵入渗滤液收集箱中混合,并调节渗滤液的pH值到7.0~8.0之间;
3)制备甲烷:将经步骤2)调节理化性能后的渗滤液泵入装满接种物的甲烷化反应器中,pH值保持在7.0~8.0之间,温度在50~55℃之间,产生甲烷、二氧化碳等气体,收集产生的气体;
4)回收渗滤液:将步骤3)中甲烷化反应器中的出水分别泵入步骤1)中的酸化反应器中,进一步促进有机固体废弃物的水解酸化过程,可根据实际需求,对出水的回流量和频率进行调解和控制。整个系统中废水循环利用,没有废水排出。
其中,步骤3)中采用序批式进料的方式,将经步骤2)调节pH后的渗滤液泵入装满接种物的甲烷化反应器中,每天进料p次,p≥1,每次进料为渗滤液收集箱中收集渗滤液总量的1/p。
步骤3)中所述的接种物为污水处理厂的厌氧消化污泥。
所述的甲烷化反应器为连续搅拌式反应器(CSTR)、推流式反应器(PFR)、折流式反应器(BFF)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧生物转盘反应器(ABR)、序批式活性污泥法厌氧反应器(SBR)、厌氧生物滤池(ABF)、上流式厌氧滤池(UAF)或膨胀颗粒污泥床(EGSB)厌氧反应器等。
与现有的厌氧发酵方法相比较,本发明具有以下有益效果:
1)有机固体废弃物不需要加工成液状物料,可以直接将固体物料装入反应器反应;
2)系统将反应过程相对分成产酸相和产甲烷相,并且将反应的物料相对分成固相和液相,避免了不同反应过程和相态的影响,提高了反应效率;
3)产酸过程由多个酸化反应器并联使用,使得系统整体的水解酸化过程状态相对稳定;
4)渗滤液收集箱中是多个酸化反应器依次排出的渗滤液的混合液体,保证了渗滤液理化性质的稳定性,为甲烷化反应器提供了良好的基质,达到稳定高效产气;
5)甲烷化反应器产甲烷后的上清液不排放,回流至酸化反应器中循环使用,使得整个系统无废水排放。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
具体实施方式
实施例
两相多级厌氧发酵系统包括3个1L的酸化反应器、1个0.5L的渗滤液收集箱、1个2L甲烷化反应器。
1)在3个酸化反应器中依次装入1000g挥发性固体(VolatileSolid,VS)含量为20%的厨余垃圾,填满厌氧活性污泥,pH值控制在6.0,温度在55℃下进行水解酸化反应,收集产生的气体,具体加料方式为:在第0天时,将物料装入第1个酸化反应器中反应;在第3天时,将物料装入第2个酸化反应器中反应;在第6天时,将物料装入第3个反应器中反应;在第9天时,将第1个酸化反应器中的剩余固体取出(保留液体部分在反应器中),并装入等量的新料;第2个酸化反应器反应9天后,取出剩余固体(保留液体部分在反应器中),装入等量的新料;第3个酸化反应器反应9天后,取出剩余固体(保留液体部分在反应器中),装入等量的新料;
水解酸化反应器中的固体物质的88%转化为溶解性COD,同时,55%以上溶解性COD转化为低碳链脂肪酸。
2)收集渗滤液:利用恒流蠕动泵,将步骤1)中3个酸化反应器中水解酸化产生的渗滤液泵入渗滤液收集箱中混合,并调节渗滤液的pH值到7.8;
3)采用序批式进料的方式,将经步骤2)调节理化性能的渗滤液泵入装满厌氧活性污泥的甲烷化反应器中,每天进料4次,每次进料125ml,pH值保持在7.8,温度在55℃左右;
4)将步骤3)甲烷化反应器中的出水分别泵入步骤1)中的3个酸化反应器中。
系统每天能稳定产气,产气率达600ml/gVS以上,VS降解率在90%,甲烷含量达65%。
整个系统的产气量达到120L,比同类废弃物的其它处理方式产气量高15%,反应时间为9天,比以往文献中报到的同等产气量的反应时间缩短15天以上。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案;因此,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)水解酸化有机固体废弃物:将有机固体废弃物依次装入n个并联的酸化反应器中,n≥2,单个酸化反应器的容积负荷为200gVS/L,pH值控制在5.8~6.5之间,温度在50~55℃之间,进行水解酸化反应,收集产生的气体;
2)收集渗滤液:将步骤1)中n,n≥2,个酸化反应器中水解酸化产生的渗滤液泵入渗滤液收集箱中混合,并调节渗滤液的pH值到7.0~8.0之间;
3)制备甲烷:将经步骤2)调节理化性能后的渗滤液泵入装满接种物的甲烷化反应器中,pH值保持在7.0~8.0之间,温度在50~55℃之间,收集产生的气体;
4)将步骤3)甲烷化反应器中的出水泵入步骤1)中的酸化反应器中;
步骤1)中在第0天时,将有机固体废弃物装入第1个酸化反应器中反应,在第m天时,将有机固体废弃物装入第2个酸化反应器中反应,依次类推,在第(n-1)×m天时,将有机固体废弃物装入第n个酸化反应器中反应;在第n×m天时,将第1个酸化反应器中的剩余固体取出,保留液体部分在反应器中,并装入与取出的固体等量的有机固体废弃物;第2个酸化反应器反应n×m天后,取出剩余固体,保留液体部分在反应器中,装入与取出的固体等量的有机固体废弃物;依次类推,第n个酸化反应器反应n×m天后,取出剩余固体,保留液体部分在反应器中,装入与取出的固体等量的有机固体废弃物,n≥2,m≥1。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)中采用序批式进料的方式,将经步骤2)调节pH后的渗滤液泵入装满接种物的甲烷化反应器中,每天进料p次,p≥1,每次进料为渗滤液收集箱中收集渗滤液总量的1/p。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)中所述的接种物为污水处理厂的厌氧活性污泥。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的甲烷化反应器为连续搅拌式反应器CSTR、推流式反应器PFR、折流式反应器BFF、上流式厌氧污泥床反应器UASB、厌氧生物转盘反应器ABR、序批式活性污泥法厌氧反应器SBR、厌氧生物滤池ABF、上流式厌氧滤池UAF或膨胀颗粒污泥床EGSB厌氧反应器。
CN2008101049753A 2008-04-25 2008-04-25 一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法 Expired - Fee Related CN101565719B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101049753A CN101565719B (zh) 2008-04-25 2008-04-25 一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101049753A CN101565719B (zh) 2008-04-25 2008-04-25 一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101565719A CN101565719A (zh) 2009-10-28
CN101565719B true CN101565719B (zh) 2011-12-21

Family

ID=41282084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101049753A Expired - Fee Related CN101565719B (zh) 2008-04-25 2008-04-25 一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101565719B (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102133575A (zh) * 2010-01-22 2011-07-27 北京化工大学 一种淀中村生活污水与有机垃圾联合厌氧预处理方法
CN101805753B (zh) * 2010-02-03 2012-09-05 中国科学院广州能源研究所 易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的方法
CN101973796A (zh) * 2010-10-19 2011-02-16 北京元黄科技有限公司 有机废弃物处理装置以及处理方法
CN101987796B (zh) * 2010-11-15 2013-01-30 天津市庆烁环保工程有限公司 中药渣两阶段干式厌氧发酵工艺
CN102115344B (zh) * 2010-12-03 2012-12-05 清华大学 一种用于处理生物质固体废弃物的两相一体化厌氧消化工艺及设备
CN102101001B (zh) * 2011-01-28 2012-08-29 北京化工大学 水溶解法脱除沼气中二氧化碳和硫化氢的装置及方法
CN102260019A (zh) * 2011-05-25 2011-11-30 衢州市土肥与农村能源技术推广站 分离式两相厌氧发酵发酵装置
CN102321675B (zh) * 2011-08-26 2014-11-12 中国农业机械化科学研究院 一种有机废弃物生产生物燃气的方法及设备
US10590439B2 (en) 2012-01-12 2020-03-17 Blaygow Limited Anaerobic process
CN102703515B (zh) * 2012-06-04 2015-07-08 北京化工大学常州先进材料研究院 一种果蔬垃圾厌氧消化生产沼气的方法
CN102757890B (zh) * 2012-07-10 2015-04-22 北京大学深圳研究生院 一种餐厨垃圾厌氧消化处理方法和系统
CN102796765A (zh) * 2012-08-06 2012-11-28 北京化工大学常州先进材料研究院 一种两相产氢产甲烷耦合反应处理易降解有机废弃物的方法
CN102796778B (zh) * 2012-08-28 2014-11-05 北京化工大学 一种分相厌氧酶水解生成硬脂酸钙去除餐厨中油脂的方法
EP2920122A2 (en) 2012-11-16 2015-09-23 Blaygow Limited Grain processing
CN104646390A (zh) * 2013-11-19 2015-05-27 深圳德瑞新能科技有限公司 高效率低耗能的餐厨垃圾综合处理方法
CN103725597A (zh) * 2013-12-31 2014-04-16 北京大学深圳研究生院 一种生活垃圾填埋处理系统和方法
CN104004791A (zh) * 2014-05-16 2014-08-27 浙江工商大学 一种结合微生物电解池和微生物电池耦合两相厌氧强化处理厨余垃圾的方法及装置
CN106282243B (zh) * 2015-05-19 2019-11-15 香港浸会大学 一种改进的两相厌氧消化法生产甲烷的方法及系统
CN105062869B (zh) * 2015-07-31 2018-02-09 符放中 零排渣沼气发酵装置及应用和沼气生产方法
CN105861306B (zh) * 2016-05-12 2018-10-26 农业部环境保护科研监测所 固液两阶段厌氧发酵装置及方法
CN109628500A (zh) * 2019-01-17 2019-04-16 黑龙江新天地能源开发有限公司 3h高效厌氧发酵固体有机废弃物制沼气技术
CN114671521B (zh) * 2022-04-19 2022-09-27 西南科技大学 Mbr生物流离两相升流式厌氧消化反应器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2585865Y (zh) * 2002-11-29 2003-11-12 李声寿 生活垃圾两相厌氧干发酵处理装置
DE102005025508A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Rebo Umwelttechnik Gmbh Weitergehendes - Biotechnologisches - Flüssigschlamm - Desintegrations - Verfahren (WBFD - Verfahren)
CN2908481Y (zh) * 2005-08-16 2007-06-06 萍乡市科环环境工程有限公司 可调式多级厌氧反应器
CN101134684A (zh) * 2007-07-27 2008-03-05 东莞科创未来能源科技发展有限公司 一种餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2585865Y (zh) * 2002-11-29 2003-11-12 李声寿 生活垃圾两相厌氧干发酵处理装置
DE102005025508A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Rebo Umwelttechnik Gmbh Weitergehendes - Biotechnologisches - Flüssigschlamm - Desintegrations - Verfahren (WBFD - Verfahren)
CN2908481Y (zh) * 2005-08-16 2007-06-06 萍乡市科环环境工程有限公司 可调式多级厌氧反应器
CN101134684A (zh) * 2007-07-27 2008-03-05 东莞科创未来能源科技发展有限公司 一种餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ruihong Zhang,Zhiqin Zhang.Biogasification of rice straw with an anaerobic-phased solids digester system.《Bioresource Technology》.1999,第68卷(第3期), *
张爱军等.有机固体废物固态厌氧消化处理的研究现状与进展.《环境科学研究》.2002,第15卷(第05期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101565719A (zh) 2009-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101565719B (zh) 一种两相多级厌氧发酵有机固体废弃物生产沼气的方法
CN102321675B (zh) 一种有机废弃物生产生物燃气的方法及设备
EP2521768B1 (en) Apparatus and preculture tank for biomethanation of biomass
CN101638670B (zh) 一种固体有机废弃物厌氧干发酵氢甲烷联产的方法
CN104130942B (zh) 农业有机废弃物厌氧发酵回收沼气反应装置及回收方法
US20130260433A1 (en) High rate anaerobic digester system and method
CN101921049A (zh) 一种城市污泥及有机质干法厌氧发酵产沼气的方法及装置
CN101434450B (zh) 沼气生产过程中的厌氧消化处理方法及设备
CN102703515A (zh) 一种果蔬垃圾厌氧消化生产沼气的方法
CN1330768C (zh) 甲烷和氢气的生产方法
CN103451095A (zh) 利用秸秆、粪便和餐厨垃圾制备沼气的方法
CN101215049B (zh) 一种生态型农村污水与有机固体废弃物协同处理的工艺
CN114378105A (zh) 一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法
CN103708693A (zh) 一种城市污水处理所产生污泥的消解系统及方法
CN109401947B (zh) 一种污泥与餐厨垃圾共消化系统及其运行方法
Wadchasit et al. Development of a novel reactor for simultaneous production of biogas from oil-palm empty fruit bunches (EFB) and palm oil mill effluents (POME)
CN102133575A (zh) 一种淀中村生活污水与有机垃圾联合厌氧预处理方法
CN102020404A (zh) 一种提高污泥干法发酵性能的方法
CN102603140A (zh) 污泥两相回流加热强化厌氧消化工艺
CN102559771B (zh) 一种通过生物相分离和优化技术提高生物质废物厌氧消化性能的方法
Lin et al. High-strength wastewater treatment using anaerobic processes
CN101413014A (zh) 微波法预处理污水厂剩余污泥发酵产氢的方法及其装置
CN102643000A (zh) 一种添加木薯酒糟提高城市污泥半干式发酵稳定性的方法
KR100883675B1 (ko) 완충조가 구비된 이상혐기소화장치
CN104892039A (zh) 一种将餐厨固渣转化为生物菌剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111221