CN103243125B - 一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法，餐厨垃圾经粉碎预处理设备，将预处理的餐厨垃圾放入厌氧产酸反应器中进行发酵，控制pH、温度、搅拌参数，使发酵产生乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇产物，同时产生氢气；发酵过后的餐厨垃圾经过离心分离装置得到富含有机酸的上清液，引入脱氮除磷系统中，离心产生的餐厨垃圾残渣进行最终处理处置，同时，产生的氢气可用做清洁能源；本发明利用餐厨垃圾有机物含量高的特点，结合厌氧水解酸化工艺，将餐厨垃圾进行厌氧水解发酵，使其产生挥发性有机酸，这些均是具有脱氮除磷功效的有机物，不仅能够解决甲醇等传统碳源高成本，高毒性的问题，也能够实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法。
背景技术
餐厨垃圾，是城市生活垃圾中有机物的主要成分，具有含水率高、有机物含量高、营养丰富、容易腐败等特点，这些特性致使餐厨垃圾易腐烂、易滋生病原菌，如果处理不当会严重影响人们的身体健康，也会对城市水环境造成极大的污染负荷。近年来，随着社会的发展，我国餐厨垃圾产量逐年上涨，2007年全国全年的餐厨垃圾产量约为9000万吨，北京、上海大城市日产量均超过1200吨。因此，餐厨垃圾的处理处置问题是成为环境保护领域的关键问题之一。
另一方面，随着水体富营养化问题逐渐突出，我国对污水处理厂脱氮除磷的要求越来越高。在脱氮除磷过程中需要消耗大量的有机碳源，目前污水处理厂常用的碳源为甲醇、乙酸钠等有机物。这些有机物的脱氮除磷效果好，应用广泛，但成本过高，且甲醇具有一定的毒性，因此需要开发出更加低廉，有效的有机碳源。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法，本发明利用餐厨垃圾有机物含量高的特点，结合厌氧水解酸化工艺，将餐厨垃圾进行厌氧水解发酵，控制反应阶段操作条件，使其产生挥发性有机酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇，这些均是具有脱氮除磷功效的有机物，不仅能够解决甲醇等传统碳源高成本，高毒性的问题，也能够实现餐厨垃圾的减量化、资源化和无害化。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法，其步骤包括：
步骤一、首先进行餐厨垃圾的除杂和粉碎处理，将其中纸张、塑料、无机物等不利于发酵的物质去除，并使餐厨垃圾粉碎至1厘米以下适宜厌氧水解产酸；
步骤二、将预处理的餐厨垃圾放入厌氧产酸反应器中进行发酵，控制pH和温度，使发酵产生乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇产物，同时产生氢气；发酵过后的餐厨垃圾经过离心分离装置得到富含有机酸的上清液，离心转速为8000-10000转/分钟，引入脱氮除磷系统中，离心产生的餐厨垃圾残渣进行最终处理处置，同时，产生的氢气可用做清洁能源；
所述pH通过自动添加氢氧化钠或者盐酸加以控制，值为3、4、5、6或7；
所述温度为35℃-55℃。
本发明具有以下优点：
1、本发明提供了一种餐厨垃圾无害化、减量化、资源化的方法。
2、本发明产生的碳源浓度很高，在经过3天的反应后，有效碳源浓度能够达到75gCOD/L。
3、酸化液中杂质含量少，不会对脱氮除磷系统带来负担。产生的酸化液中COD/N为80-100，显著高于待处理的污水或者渗滤液的COD/N。
4、副产物多，具有一定的经济效益。该技术在产生碳源的基础上，同时产生氢气，可以作为清洁能源。
5、运行成本低。该技术的原料为废物餐厨垃圾，成本低廉，且同时实现了处理餐厨垃圾的目标。
本发明可以广泛用于餐厨垃圾的处理与污水处理厂脱氮除磷碳源的获取。
附图说明
附图是餐厨垃圾厌氧制碳源系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行进一步说明。
一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法，其步骤包括：
步骤一、首先进行餐厨垃圾的除杂和粉碎处理，将其中纸张、塑料、无机物等不利于发酵的物质去除，并使餐厨垃圾粉碎至1厘米以下适宜厌氧水解产酸；
步骤二、将预处理的餐厨垃圾放入厌氧产酸反应器中进行发酵，控制pH和温度，使发酵产生乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇产物，同时产生氢气；发酵过后的餐厨垃圾经过离心分离装置得到富含有机酸的上清液，离心转速为8000-10000转/分钟，引入脱氮除磷系统中，离心产生的餐厨垃圾残渣进行最终处理处置，同时，产生的氢气可用做清洁能源；
所述pH通过自动添加氢氧化钠或者盐酸加以控制，值为3、4、5、6或7；
所述温度为35℃、45℃或55℃；
附图是本发明的利用餐厨垃圾厌氧制碳源的系统流程图，餐厨垃圾1经粉碎预处理设备2、厌氧水解反应器3和离心分离设备4，得到富含碳源的上清液5，到达脱氮除磷系统6中进行利用，代替传统碳源进行利用，离心产生的餐厨垃圾残渣8进行最终处理处置9。
本发明中需要几个关键的参数设定：pH、温度、反应时间。因涉及到生物反应，而微生物在不同pH下的反应活性不同，致使碳源产量也不同。在本发明中，pH的范围选定为3、4、5、6或7。微生物在不同温度下的反应活性也有所差别，本发明中，温度选定范围为35℃、45℃或55℃。餐厨垃圾的含固率高低决定了有机物的含量，因而对碳源浓度有直接的影响。本发明中，餐厨垃圾浓度为10%以上，则能够实现较高的碳源产量。本发明中反应时间选为3天以后。
本发明当原料餐厨垃圾含固率为10%时，发酵反应3天后，餐厨垃圾上清液中COD浓度达到84g/L以上，有机酸浓度达到60gCOD/L,乙醇达到15gCOD/L,COD/N为80-100之间，显著高于待处理的污水或者渗滤液的COD/N。
下面结合实施例具体说明本发明的效果。
实施例一
原料餐厨垃圾的含固率为10%，VS/TS为95%，未发酵前餐厨垃圾上清液中有机酸浓度为700mg/L,COD含量为52g/L，水解产酸反应器的操作条件为温度35℃，pH为6，发酵反应3天后，餐厨垃圾上清液中COD浓度达到84g/L以上，有机酸浓度达到60gCOD/L,乙醇达到15gCOD/L,COD/N为85之间，显著高于待处理的污水或者渗滤液的COD/N。
实施例二
原料餐厨垃圾的含固率为13%，VS/TS为90%，未发酵前餐厨垃圾上清液中有机酸浓度为850mg/L,COD含量为73g/L，水解产酸反应器的操作条件为温度35℃，pH为6，发酵反应3天后，餐厨垃圾上清液中COD浓度达到95g/L以上，有机酸浓度达到63gCOD/L,乙醇达到11gCOD/L,COD/N为89之间，显著高于待处理的污水或者渗滤液的COD/N。
实施例三
原料餐厨垃圾的含固率为12%，VS/TS为97%，未发酵前餐厨垃圾上清液中有机酸浓度为718mg/L,COD含量为65g/L，水解产酸反应器的操作条件为温度35℃，pH为6，发酵反应3天后，餐厨垃圾上清液中COD浓度达到85g/L以上，有机酸浓度达到58COD/L,乙醇达到10gCOD/L,COD/N为90之间，显著高于待处理的污水或者渗滤液的COD/N。
Claims (1)
1.一种利用餐厨垃圾厌氧制碳源的方法，其特征在于，其步骤包括：
步骤一、首先进行餐厨垃圾的除杂和粉碎处理，将其中纸张、塑料、无机物等不利于发酵的物质去除，并使餐厨垃圾粉碎至1厘米以下适宜厌氧水解产酸；
步骤二、将预处理的餐厨垃圾放入厌氧产酸反应器中进行发酵，控制pH、温度和搅拌工艺，使发酵产生乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和乙醇产物，同时产生氢气；发酵过后的餐厨垃圾经过离心分离装置得到富含有机酸的上清液，离心转速为8000-10000转/分钟，引入脱氮除磷系统中，离心产生的餐厨垃圾残渣进行最终处理处置，同时，产生的氢气可用做清洁能源；
所述pH通过自动添加氢氧化钠或者盐酸加以控制，值为6；
所述温度为35℃、45℃或55℃；
反应时间选为3天以后。
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