CN103642845B - 一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，包括以下步骤：水力粉碎，将回收的餐厨垃圾进行水力粉碎；蒸煮，调节pH为9～10，在70～100℃下加热搅拌蒸煮1～2h；热交换，将料液循环冷却至30～50℃；好氧发酵，加入好氧菌群，在发酵罐中通气培养36～48h，使料液中的大分子物质降解为小分子物质，便于后续厌氧发酵的利用；厌氧发酵，调节pH为9～10、温度为30～50℃，接种厌氧菌群进行厌氧发酵并收集产生沼气；厌氧发酵结束后，收集产生的沼渣作为厌氧菌群接种用，过滤除去其中的塑料金属类固体。本发明通过好氧厌氧两步法对餐厨垃圾进行发酵处理，克服了餐厨垃圾发酵时间周期过长的难题，极大的缩短了发酵时间，同时产生的沼气产量高。
Description
技术领域
本发明涉及餐厨垃圾的资源化利用，特别涉及一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法。
背景技术
研究显示，我国餐饮企业每年产生的餐厨垃圾已超过3000万吨，数量惊人，但城市餐厨垃圾处理能力却相对严重落后。餐厨垃圾是城市固体垃圾（Municipalsolidwastes，MSW）中有机垃圾的重要组成部分，其理化特点是高水分和高有机质含量，并且油脂含量远远高于其他有机垃圾，主要营养成分为水分、蛋白质、脂肪、糖类和盐分的含量分别为73.03%、12.16%、6.23%、4.16%、1.24%;灰分为1.75%，总碳含量13.95%，不适合直接焚烧处理；目前我国餐厨垃圾处理与利用占比例最高的是厌氧消化处理，其次是好氧发酵制有机肥料，但由于餐厨垃圾成分复杂，会对传统发酵生产沼气的生物菌群产生一定的抑制作用，且其中的大分子物质不易被降解利用，造成生产周期过长，沼气产量过低的现象。
中国专利CN102586334B公开了一种餐厨垃圾厌氧发酵生产沼气的方法，采用两级厌氧反应将餐厨垃圾厌氧发酵为沼气，做到了废弃物无害化和资源化利用，但是耗时较长，需要30天以上，同时沼气含量较低。
中国专利CN1072616C公开了城市有机垃圾发酵产沼气方法，将有机垃圾先进行好氧发酵，然后加入发酵菌液进行厌氧产沼气发酵，使得城市垃圾处理实现无害化、资源化，但是采用该方法生产的耗时较长，需要20天左右，同时沼气量也较低。
发明内容
本发明提供了一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，将餐厨垃圾经过粉碎蒸煮后，循环冷却并与前工序进行热交换，调节pH，加入好氧菌群，通气发酵将其中的大分子物质分解为小分子物质，再调节pH及温度，加入厌氧菌群，进行厌氧发酵，并收集产生的沼气，该方法不仅能够缩短发酵时间，而且增加了沼气产量。
本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其包括以下步骤：
（1）水力粉碎：将回收的餐厨垃圾进行水力粉碎，将其中的塑料类制品进行破碎，便于袋装及箱体内垃圾完全释出；
（2）蒸煮：调节pH为9～10，在70～100℃下加热搅拌蒸煮1～2h；
（3）热交换：将蒸煮后的料液通过热交换器输送到发酵罐中，在热交换器中将料液循环冷却至30～50℃；
（4）好氧发酵：向发酵罐中的料液中接种好氧菌群，通气培养36～48h，使料液中的大分子物质降解为小分子物质，便于后续厌氧发酵的利用；
（5）厌氧发酵：向步骤（4）中好氧发酵完成的料液中接种厌氧菌群进行厌氧发酵并收集产生沼气；
（6）厌氧发酵结束后，过滤除去其中的塑料金属类固体，并收集产生的沼渣作为生物菌群接种用。
所述步骤（1）中的餐厨垃圾包括餐厨垃圾中的果蔬类、肉蛋类。
所述步骤（6）中的生物菌群包括厌氧菌群和好氧菌群。
所述步骤（2）中加入氢氧化钠调节pH为9～10，进行蒸煮分解。
所述步骤（3）中的热交换器中采用的热交换料液为所述步骤（1）中水力粉碎后的物料。
所述步骤（4）中好氧发酵是在pH为9～10、温度为30～50℃条件下进行的。
所述步骤（6）中收集的生物菌群中，所述厌氧菌群用于所述步骤（5）中的厌氧发酵。
所述步骤（6）中收集的生物菌群中，所述好氧菌群用于所述步骤（4）中的好氧发酵。
所述步骤（5）之前还需要调节好氧发酵完成的料液的pH和温度，调节pH为9～10、调节温度为30～50℃。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
本方法通过好氧厌氧两步法对餐厨垃圾进行发酵处理，与传统发酵产沼气相比，克服了餐厨垃圾发酵时间周期过长的难题，极大的缩短了发酵时间；同时利用餐厨垃圾处理过程中产生的物质循环利用，如利用水力粉碎后的物料用于热交换过程、利用厌氧发酵产生的沼渣制备生物菌群从而用于发酵过程，减少了餐厨垃圾处理的费用，使得原料综合利用率大幅度提高；该方法变原有利用餐厨垃圾发酵生产沼气生产周期过长的工艺，对其中的较大分子进行好氧降解为小分子物质后，充分利用，厌氧发酵充分利用小分子物质发酵产沼气，产生的沼气产量高，使得经济效益好，具有较高的实用推广价值。
具体实施方式
实例例1
取回收的餐厨垃圾1000g，测定含水量为82%，进行水力粉碎，对其中的塑料类制品进行破碎，便于袋状及箱体内垃圾完全释出；加入适量氢氧化钠调节pH为9，于100℃加热搅拌蒸煮1h；
将蒸煮后的料液通入热交换器，在热交换器中将料液循环冷却至50℃；再通过热交换器将料液传输给发酵罐，保持pH为9，向发酵罐中的料液中接种好氧菌群，通气培养时间为48h，将料液中的大分子物质降解为小分子物质，便于后续厌氧发酵的利用，该过程中无需过滤除去餐厨垃圾中的其他杂质；反应后大部分餐厨垃圾已经分解为小分子的糖类等物质存在于液体中，再调节pH为9、温度为50℃，接种厌氧菌群进行厌氧发酵并收集产生沼气，产气量为198dm3；7天后厌氧发酵结束，收集产生的沼渣作为生物菌群接种用，过滤除去塑料金属类固体。
所述生物菌群包括厌氧菌群和好氧菌群，分别可作为本发明所述方法中的厌氧发酵过程和好氧发酵过程，进行循环利用。
采用热交换器中采用的热交换料液为前一工序水力粉碎后的物料。
实例例2
取回收的餐厨垃圾3000g，测定含水量为80%，进行水力粉碎，对其中的塑料类制品进行破碎，便于袋状及箱体内垃圾完全释出；加入适量氢氧化钠调节pH为10，于70℃加热搅拌蒸煮2h；
将蒸煮后的料液通入热交换器，在热交换器中将料液循环冷却至30℃；再通过热交换器将料液传输给发酵罐，保持pH为10，向发酵罐中的料液中接种好氧菌群，通气培养时间为36h，将料液中的大分子物质降解为小分子物质，便于后续厌氧发酵的利用，该过程中无需过滤除去餐厨垃圾中的其他杂质；反应后大部分餐厨垃圾已经分解为小分子的糖类等物质存在于液体中，再调节pH为10、温度为30℃，接种厌氧菌群进行厌氧发酵并收集产生沼气，产气量为576dm3；12天后厌氧发酵结束，收集产生的沼渣作为生物菌群接种用，过滤除去塑料金属类固体。
所述生物菌群包括厌氧菌群和好氧菌群，分别可作为本发明所述方法中的厌氧发酵过程和好氧发酵过程，进行循环利用。
采用热交换器中采用的热交换料液为前一工序水力粉碎后的物料。
实例例3
取回收的餐厨垃圾2000g，测定含水量为81%，进行水力粉碎，对其中的塑料类制品进行破碎，便于袋状及箱体内垃圾完全释出；加入适量氢氧化钠调节pH为9，于80℃加热搅拌蒸煮1.5h；
将蒸煮后的料液通入热交换器，在热交换器中将料液循环冷却至35℃；再通过热交换器将料液传输给发酵罐，保持pH为9，向发酵罐中的料液中接种好氧菌群，通气培养时间为45h，将料液中的大分子物质降解为小分子物质，便于后续厌氧发酵的利用，该过程中无需过滤除去餐厨垃圾中的其他杂质；反应后大部分餐厨垃圾已经分解为小分子的糖类等物质存在于液体中，再调节pH为9、温度为35℃，接种厌氧菌群进行厌氧发酵并收集产生沼气，产气量为312dm3；10天后厌氧发酵结束，收集产生的沼渣作为生物菌群接种用，过滤除去塑料金属类固体。
所述生物菌群包括厌氧菌群和好氧菌群，分别可作为本发明所述方法中的厌氧发酵过程和好氧发酵过程，进行循环利用。
采用热交换器中采用的热交换料液为前一工序水力粉碎后的物料。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)水力粉碎：将回收的餐厨垃圾进行水力粉碎，将其中的塑料类制品进行破碎，便于袋装及箱体内垃圾完全释出；
(2)蒸煮：调节pH为9～10，在70～100℃下加热搅拌蒸煮1～2h；
(3)热交换：将蒸煮后的料液通过热交换器输送到发酵罐中，在热交换器中将料液循环冷却至30～50℃；热交换料液为步骤(1)中水力粉碎后的物料；
(4)好氧发酵：向发酵罐中的料液中接种好氧菌群，调节pH为9～10，温度为30～50℃，通气培养36～48h，使料液中的大分子物质降解为小分子物质，便于后续厌氧发酵的利用；
(5)厌氧发酵：调节步骤(4)中好氧发酵完成的料液pH为9～10，温度为30～50℃，向步骤(4)中好氧发酵完成的料液中接种厌氧菌群进行厌氧发酵7～12天并收集产生沼气；
(6)厌氧发酵结束后，过滤除去其中的塑料金属类固体，并收集产生的沼渣作为生物菌群接种用。
2.根据权利要求1所述的一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的餐厨垃圾包括餐厨垃圾中的果蔬类、肉蛋类。
3.根据权利要求1所述的一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的生物菌群包括厌氧菌群和好氧菌群。
4.根据权利要求1所述的一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入氢氧化钠调节pH为9～10，进行蒸煮分解。
5.根据权利要求3所述的一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其特征在于，所述步骤(6)中收集的生物菌群中，所述厌氧菌群用于所述步骤(5)中的厌氧发酵。
6.根据权利要求3所述的一种两步法发酵餐厨垃圾生产沼气的方法，其特征在于，所述步骤(6)中收集的生物菌群中，所述好氧菌群用于所述步骤(4)中的好氧发酵。
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20140319 Assignee: Beijing Sino Swiss Blue Sky Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Assignor: QINGDAO FUCHUANG ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: 2016370000058 Denomination of invention: Method for producing marsh gas by fermenting kitchen waste in two-step method Granted publication date: 20160106 License type: Common License Record date: 20161221 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Zhongrui Lantian Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Assignor: QINGDAO FUCHUANG ENVIRONMENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Contract record no.: 2016370000058 Date of cancellation: 20190410 |
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| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EM01 | Change of recordation of patent licensing contract |
Change date: 20190410 Contract record no.: 2016370000058 Assignee after: Zhongrui Lantian Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Assignee before: Beijing Sino Swiss Blue Sky Environmental Protection Technology Co.,Ltd. |
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| EM01 | Change of recordation of patent licensing contract | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160106 |