CN102500608A - 一种高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺 - Google Patents

一种高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺 Download PDF

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宋海农
张健
许开绍
王鑫宇
杨崎峰
陈楠
朱琦
韦艳玲
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Abstract

本发明公开了一种高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺，该工艺主要是，将餐厨垃圾进行固液分离，废液进入隔油池，废油用于生产生物柴油，水相进入A2/O工艺做后续处理，固相餐厨分离金属杂物后经机械破碎送往厌氧消化罐，与气浮池、二沉池回流污泥混合进行厌氧消化，厌氧消化产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用；消化料浆溢流进入气浮池；定期间歇排消化污泥，消化液进A2/O工艺；气浮池上层污泥回流至厌氧消化罐，清水相进入水处理工段A2/O，出水进入二沉池，污泥浓缩至含固量2％-3％，回流至厌氧消化罐，澄清后的出水溢流外排。本发明方法可减小进入厌氧消化反应器的氨氮、盐分和油脂负荷，避免反应器失效，提高厌氧过程稳定性与持续性，减少污泥外运填埋处置费用。

Description

一种高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺
技术领域
本发明属于餐厨垃圾处理技术领域，具体是一种在餐厨垃圾厌氧消化前固液分离后分别处理，并将废水处理后回用作稀释液的高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺。
背景技术
随着中国城市经济的快速增长，餐厨垃圾产出量日益增多，对环境造成的影响日益严重。餐厨垃圾以淀粉、纤维素、动物脂肪类有机物质为主要成分，具有水分、油脂、盐分含量高、易腐烂、易发酵和易发臭等特点，不经处理随意堆放会产生许多社会问题。
以往处理方法是将餐厨垃圾与其余生活垃圾一起混合送往垃圾填埋场直接填埋处理，不仅造成渗滤液对地下水的污染，且有机质腐败过程中发出的恶臭严重影响到环境卫生和人身健康。近年来，有关餐厨垃圾专项处理的研究有所发展，目前国内餐厨垃圾处理主要包括物理处理、高温好氧堆肥、厌氧发酵等处理方式。物理处理主要指对餐厨垃圾进行现场破碎处理，然后以水力冲刷将其排入市政下水管网。对于少量、分散的餐厨垃圾处理，物理方法具有价格低、操作简单等优点，但总体来说存在许多不足，如：用水量较大，增大城市污水的产生量和处理量；淤积物易在市政下水管网沉积、发臭，增加病菌、蚊蝇的滋生以及疾病的传播；废物中有机组分不能得到充分利用；不利于大规模处理处置等。高温好氧堆肥是处理餐厨垃圾的有效方法之一。餐厨垃圾有机物含量高，营养元素全面，C/N比较低，是微生物的良好营养物质，非常适用于作堆肥原料，在人工控制条件下，利用生物稳定作用处理餐厨垃圾具有方法简单、保留成品中的氮等优点。但亦存在场地大、处理周期长，不能完全杀死病菌且堆肥产生的污水、废气导致二次污染等缺点。近年来，厌氧发酵技术日益成为有机固体废物处理处置和研发领域的焦点。厌氧消化是指无氧条件下，利用发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢耗乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等厌氧微生物将复杂有机废物降解成N、P无机化合物和甲烷、二氧化碳等气体。从餐厨垃圾特性出发，对其进行厌氧发酵具有明显的优势：餐厨垃圾的含固率一般在15％-20％左右，厌氧系统可以处理含固率为10％-25％的有机废弃物，因此，无需水分调理；餐厨垃圾碳氮比在1∶10～25之间，接近厌氧发酵的最适碳氮比区1∶20-30；反应过程不受供氧的限制，降低机械能耗。同时能产生具有能源利用价值的甲烷气体；发酵残余经处理后可作为优质的有机肥或液态肥，反应过程对环境的影响小。
许多学者对餐厨垃圾厌氧发酵进行大量的工艺技术研究，但总体处理技术还不完善。刘会友等(刘会友，王俊辉，赵定国.厌氧消化处理餐厨垃圾的工艺研究[J].能源技术，2005，26(4)：150-154)研究指出餐厨垃圾含有较多的盐分，会导致微生物体内水分渗出，以致活性降低甚至死亡，从而影响生物降解速度和降解程度。金仁村等(金仁村，黄冠男，马春，等.厌氧消化工艺的氨抑制现象[J].工业水处理，2010，30(4)：9-12)对厌氧消化工艺氨抑制的机理进行研究，证明水溶液中的氨离子以及游离氨是产生抑制的主要原因，厌氧微生物中产甲烷菌对氨的耐受性最差，受到氨抑制时最有可能停止生长，因此，氨氮的存在直接影响甲烷产量。金建祥等(金建祥，王世和，肖雪峰，等.传统厌氧消化工艺处理餐饮垃圾的试验研究[J].中国给水排水，2007，23(15)：55-57)指出，餐厨垃圾中含有大量油脂，不利于厌氧微生物的生长，从而对厌氧消化的效果产生影响。在工业化厌氧系统中，餐厨自身高盐、高蛋白的特点容易导致厌氧菌群间偶联代谢失衡，造成厌氧反应器内氨氮浓度、盐浓度超标。同时餐厨垃圾含有的大量油脂极易吸附在厌氧污泥絮体，造成菌种上浮流失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺，它通过将餐厨垃圾进行固液相分类处理，以减小进入厌氧消化反应器的氨氮、盐分和油脂负荷，避免由于菌种抑制和流失导致的反应器失效，提高厌氧过程稳定性与持续性，同时将水处理产生的剩余污泥作为共消化底物进行厌氧处理，减少污泥外运填埋处置费用。
本发明高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺，它的操作步骤如下：
(1)滚筒筛：将收集到的餐厨垃圾过80目滚筒筛，进行固液分离，得到餐厨垃圾固体和餐厨垃圾废液；
(2)隔油池：将餐厨垃圾废液送入隔油池，其顶部废油用于生产生物柴油，下层水相进入A2/O水处理工段做后续处理；
(3)磁分选：将餐厨垃圾固体采用磁分选方式进行初步分选，分离其中的金属杂物，如啤酒瓶盖等；
(4)破碎：将步骤(3)处理后的垃圾送进破碎机，以机械方式进行破碎，将其中的残余食物、蔬菜以及纤维状物质混合破碎形成浆料；
(5)厌氧消化罐：将步骤(4)的浆料送入厌氧消化罐进行厌氧消化，消化周期为12～20天，产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用，消化罐上部的溢流口满足日常出料将消化料浆溢流进入气浮工段，消化罐底部的消化液进入A2/O水处理工段，消化罐底部污泥定期从罐底间歇排出，经机械脱水后泥饼外运填埋或作堆肥化处理；
(6)气浮池：在气浮作用下消化料浆中厌氧污泥和消化底物上浮至气浮池上部，收集回流至厌氧消化罐，气浮出水进入A2/O水处理工段进一步处理；
(7)A2/O：将步骤(2)得到的清水、步骤(5)的消化液和步骤(6)的出水相混合进行脱氮处理；
(8)二沉池：步骤(7)的出水进入二沉池中进行泥水分离和污泥浓缩，澄清后的出水溢流外排，污泥回流至厌氧消化罐。
本发明的优点和积极效果：
(1)餐厨垃圾先经过固液分离，废液经除油处理后直接进入脱氮除磷步骤，避免了氨氮、盐分和油脂负荷对厌氧消化过程的影响，同时，避免由于菌种抑制和流失导致的反应器失效，提高厌氧过程稳定性与持续性；
(2)有机废物被消化以后残留物(沼渣、沼液)富含N、P等养分和活性物质，可以制成高质量的有机肥料和土壤改良剂；
(3)有机废物在转变成甲烷的过程中，合成生物量少，残留物碳素含量降低，实现垃圾减量化；
(4)利用水处理产生的剩余污泥作为共消化底物，减少污泥处理处置费用。
附图说明
图1是本发明高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
将收集到的餐厨垃圾首先经80目滚筒筛进行固液分离，得到餐厨垃圾固体和餐厨垃圾废液。餐厨废液进入隔油池，收集隔油池顶部的废油用于生产生物柴油，下层水相(清水)进入A2/O工艺做进一步处理。固相餐厨采用磁分选方式进行初步分选，分离其中的金属杂物，分选后的垃圾经破碎机进行破碎，破碎后的浆料送入厌氧消化罐，与气浮池及二沉池的回流污泥混合后进行厌氧消化，厌氧消化罐产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用；厌氧消化罐的消化料浆溢流进入气浮池，消化罐定期间歇式排出消化污泥，经机械脱水后外运填埋或作堆肥化处理，厌氧消化罐的消化液进A2/O工艺。在气浮作用下消化料浆中厌氧污泥和消化底物上浮至气浮池上部，收集回流至厌氧消化罐，气浮出水进入A2/O水处理工段，与隔油池的清水、厌氧消化罐的消化液相混合进行脱氮处理。A2/O出水进入二沉池，污泥回流至厌氧消化罐，澄清后的出水溢流外排。
本发明方法采用的厌氧消化罐的进料包括三个部分：破碎后的餐厨垃圾浆料、气浮池的上层回流污泥以及二沉池的回流浓缩污泥(含固量2％～3％)。消化周期为12～20天。
本发明方法在A2/O水处理工段的进水包括三个部分：经隔油池进行简单除油处理之后的餐厨废液、气浮池的清水相以及厌氧消化罐的消化液相。
本发明方法将餐厨垃圾固、液相完全分离处理，全部液相进入A2/O工艺，全部固相进入厌氧消化罐。
以下是本发明的具体实施例：
实施例1
搜集附近餐馆的泔水及厨余，约5t/d，含固率21％，首先过80目滚筒筛进行固液分离，得到餐厨垃圾固体和餐厨废液。
餐厨废液进入隔油池，收集顶部废油作为生物柴油原料，下层水相进入A2/O工艺进行脱氮处理。
固相餐厨采用磁分选方式进行初步分选，分离其中的金属杂物。分选后的垃圾进入TS320型破碎机，破碎后浆料与二沉池、气浮池回流污泥一同送入厌氧消化罐，消化时间12d；消化料浆溢流进入气浮池；定期间歇排底，外排污泥经机械脱水后外运填埋或作堆肥化处理，消化液进A2/O工艺。在气浮作用下消化料浆中厌氧污泥和消化底物上浮至气浮池上部，收集回流至厌氧消化罐。气浮出水进入A2/O水处理工段，与隔油池清水相混合脱氮。A2/O工艺出水进二沉池，固量2％-3％的污泥回流至厌氧消化罐，澄清后的出水溢流外排。
其结果：产气量稳定，甲烷含量65％，出水COD去除率87.00％。
实施例2
搜集附近餐馆的泔水及厨余，约5t/d，含固率21％，首先过80目滚筒筛进行固液分离，得到餐厨垃圾固体和餐厨废液。
餐厨废液进入隔油池，收集顶部废油作为生物柴油原料，下层水相进入A2/O工艺进行脱氮处理。
固相餐厨采用磁分选方式进行初步分选，分离其中的金属杂物。分选后的垃圾进入TS320型破碎机，破碎后浆料与二沉池、气浮池回流污泥一同送入厌氧消化罐，消化时间16d；消化料浆溢流进入气浮池；定期间歇排底，外排污泥经机械脱水后外运填埋或作堆肥化处理，消化液进A2/O工艺。在气浮作用下消化料浆中厌氧污泥和消化底物上浮至气浮池上部，收集回流至厌氧消化罐。气浮出水进入A2/O水处理工段，与隔油池清水相混合脱氮。A2/O工艺出水进二沉池，固量2％-3％的污泥回流至厌氧消化罐，澄清后的出水溢流外排。
其结果：产气量稳定，甲烷含量70％，出水COD去除率92.00％。
实施例3
搜集附近餐馆的泔水及厨余，约5t/d，含固率21％，首先过80目滚筒筛进行固液分离，得到餐厨垃圾固体和餐厨废液。
餐厨废液进入隔油池，收集顶部废油作为生物柴油原料，下层水相进入A2/O工艺进行脱氮处理。
固相餐厨采用磁分选方式进行初步分选，分离其中的金属杂物。分选后的垃圾进入TS320型破碎机，破碎后浆料与二沉池、气浮池回流污泥一同送入厌氧消化罐，消化时间20d；消化料浆溢流进入气浮池；定期间歇排底，外排污泥经机械脱水后外运填埋或作堆肥化处理，消化液进A2/O工艺。在气浮作用下消化料浆中厌氧污泥和消化底物上浮至气浮池上部，收集回流至厌氧消化罐。气浮出水进入A2/O水处理工段，与隔油池清水相混合脱氮。A2/O工艺出水进二沉池，固量2％-3％的污泥回流至厌氧消化罐，澄清后的出水溢流外排。
其结果：产气量稳定，甲烷含量75％，出水COD去除率96.00％。

Claims (1)

1.一种高浓度餐厨垃圾厌氧处理工艺，其特征在于，它的操作步骤如下：
(1)滚筒筛：将收集到的餐厨垃圾过80目滚筒筛，进行固液分离，得到餐厨垃圾固体和餐厨垃圾废液；
(2)隔油池：将餐厨垃圾废液送入隔油池，其顶部废油用于生产生物柴油，下层水相进入A2/O水处理工段做后续处理；
(3)磁分选：将餐厨垃圾固体采用磁分选方式进行初步分选，分离其中的金属杂物；
(4)破碎：将步骤(3)处理后的垃圾送进破碎机进行破碎，将其中的残余食物、蔬菜以及纤维状物质混合破碎形成浆料；
(5)厌氧消化罐：将步骤(4)的浆料送入厌氧消化罐进行厌氧消化，消化周期为12～20天，产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用，消化料浆溢流进入气浮工段，消化液进入A2/O水处理工段，定期从罐底间歇排泥，经机械脱水后泥饼外运填埋或作堆肥化处理；
(6)气浮池：在气浮作用下消化料浆中厌氧污泥和消化底物上浮至气浮池上部，收集回流至厌氧消化罐，气浮出水进入A2/O水处理工段进一步处理；
(7)A2/O：将步骤(2)得到的清水、步骤(5)的消化液和步骤(6)的出水相混合进行脱氮处理；
(8)二沉池：步骤(7)的出水进入二沉池中进行泥水分离和污泥浓缩，澄清后的出水溢流外排，污泥回流至厌氧消化罐。
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