CN104450802B - 一种餐厨垃圾的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾的处理方法，包括热碱预处理和单相厌氧发酵。将餐厨垃圾料浆与厌氧污泥加入到单相厌氧反应器中，加入NaOH调节到设定的pH至8‑12；加热反应后；再向反应器充入氮气，放入35±1℃的恒温水浴箱中静态发酵3‑5d。跟现有技术相比，本发明采用热碱预处理，提高了餐厨垃圾单相厌氧发酵总VFA产量，较未经热碱预处理的总VFA产量最高提高66％。而且本发明中的热碱预处理条件容易实施。利用本发明提供的方法处理餐厨垃圾，提高了餐厨垃圾的资源化效率，也有利于餐厨垃圾的无害化处理。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，涉及一种餐厨垃圾的处理方法。
技术背景
我国餐厨垃圾占城市生活垃圾的比例高达37％-62％，远远高于世界平均水平的10％-20％。实现餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用是城市现代化管理的一个重要课题。目前，餐厨垃圾的处理以厌氧发酵制氢、产甲烷和挥发性脂肪酸(volatile fatty acid，VFA)为主。但是，餐厨垃圾单相厌氧消化系统易酸化造成后续甲烷产量不高而影响其经济效益；而VFA的附加值远高于生物制氢和产甲烷。VFA可为低碳氮比的城市污水生物脱氮提供碳源；VFA也可以作为化工原料用于生产各种高附加值产品。乙酸是VFA的主要组成物质，是微生物燃料电池(microbial fuel cells，MFC)的首选底物，可用于生产电能。同时，在发酵产酸阶段也伴随有大量具有回收利用价值的H2产生。因此，餐厨垃圾厌氧发酵产VFA是实现其资源利用的一条具有广阔应用前景的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾的处理方法，通过热碱预处理提高餐厨垃圾单相厌氧发酵挥发性脂肪酸的产量。
本发明提供的一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
a、热碱预处理；
b、单相厌氧发酵。
步骤a、热碱预处理，包括以下步骤：
(1)、将餐厨垃圾料浆与厌氧污泥加入到单相厌氧反应器中；
(2)、在搅拌条件下，加入NaOH调节到碱性，将反应器放入恒温水浴箱中加热。
步骤(1)中餐厨垃圾料浆是指将餐厨垃圾与自来水按照质量比1:1～2:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆；所述餐厨垃圾料浆的总固体(TS)为86～114g/L，挥发性固体(VS)为78～104g/L，TCOD为82～109g/L。步骤(1)中厌氧污泥取自污水处理厂厌氧段，经自然存放3天后除去上清液即得；所述厌氧污泥的TS为19g/L，VS为13g/L，TCOD为29g/L。
步骤(1)中所述餐厨垃圾料浆与厌氧污泥的体积比为3:1～6:1。
步骤(1)中所述单相厌氧反应器采用棕色玻璃瓶。
步骤(2)中加入NaOH浓度为2～4mol/L，调节pH至8-12。
步骤(2)中所述加热，加热温度为50-90℃，时间为30-150min。
步骤b、单相厌氧发酵，包括以下步骤：
向步骤a热碱预处理后的单相厌氧反应器中充入氮气2～3min，排出反应器顶部的空气，迅速密封反应器，放入35±1℃的恒温水浴箱中静态发酵3～5天，即可。
步骤b处理后的发酵液中总挥发性脂肪酸含量为22.75～65.83g/L。
跟现有技术相比，本发明中餐厨垃圾经热碱预处理后，其絮体和多孔介质结构被破坏，加速其有机颗粒外壁分解，使有机组分中的蛋白质和多糖快速溶出进入液相，为产酸细菌的生长繁殖提供丰富的底物；同时，产甲烷菌的活性在碱性环境中被抑制，从而导致热碱预处理后餐厨垃圾单相厌氧发酵VFA产量增加。与未经热碱预处理的对照组相比，其总VFA产量最高提高66％。本发明中的热碱预处理条件容易实施。利用本发明提供的方法处理餐厨垃圾，提高了餐厨垃圾的资源化效率，也有利于餐厨垃圾的无害化处理。
具体实施方法
下面结合实例对本发明做详细描述，应当理解下面所举的实例只是为了解释说明本发明，并不包括本发明的所有内容。
实施例1
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比1:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈5.12、TS≈86g/L、VS≈78g/L、TCOD≈82g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照3:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入3mol/L NaOH调节到pH＝8；将反应器放入50℃的恒温水浴箱中加热60min；热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵5d。所得总VFA浓度为22.75g/L，比不经热碱预处理的对照组高10.72％。
实施例2
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比2:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈4.92、TS≈114g/L、VS≈104g/L、TCOD≈109g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照6:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入4mol/L NaOH调节到pH＝10；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热30min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵4d。所所得总VFA浓度为42.17g/L，比不经热碱预处理的对照组高46.15％。
实施例3
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比3:2搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈5.00、TS≈100g/L、VS≈91g/L、TCOD≈96g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照4:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入2mol/L NaOH调节到pH＝12；将反应器放入90℃的恒温水浴箱中加热30min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵3d。所得总VFA浓度为32.74g/L，比不经热碱预处理的对照组高35.53％。
实施例4
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比1:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈5.12、TS≈86g/L、VS≈78g/L、TCOD≈82g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照3:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入3mol/L NaOH调节到pH＝8；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热90min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵5d。所得总VFA浓度为29.55g/L，比不经热碱预处理的对照组高27.97％。
实施例5
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比2:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈4.92、TS≈114g/L、VS≈104g/L、TCOD≈109g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照6:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入4mol/L NaOH调节到pH＝11；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热30min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵4d。所得总VFA浓度为60.35g/L，比不经热碱预处理的对照组高63.18％。
实施例6
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比3:2搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈5.00、TS≈100g/L、VS≈91g/L、TCOD≈96g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照5:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入4mol/L NaOH调节到pH＝10；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热30min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵4d。所得总VFA浓度为54.83g/L，比不经热碱预处理的对照组高60.55％。
实施例7
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比2:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈4.92、TS≈114g/L、VS≈104g/L、TCOD≈109g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照6:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入4mol/L NaOH调节到pH＝11；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热30min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵4d。所得总VFA浓度为65.83g/L，比不经热碱预处理的对照组高66.24％。
实施例8
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比2:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈4.92、TS≈114g/L、VS≈104g/L、TCOD≈109g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照6:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入4mol/L NaOH调节到pH＝11；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热90min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵4d。所得总VFA浓度为46.99g/L，比不经热碱预处理的对照组高52.71％。
实施例9
一种餐厨垃圾的处理方法，包括以下步骤：
将餐厨垃圾与自来水按照质量比3:2搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆，将餐厨垃圾料浆(pH≈5.00、TS≈100g/L、VS≈91g/L、TCOD≈96g/L)与厌氧污泥(pH≈6.75、TS≈19g/L、VS≈13g/L、TCOD≈29g/L)按照6:1的体积比加入到5L棕色玻璃的单相厌氧反应器中，在不断搅拌的条件下，加入3mol/L NaOH调节到pH＝8；将反应器放入80℃的恒温水浴箱中加热150min。热碱预处理结束后，向反应器充入氮气2～3min排出反应器顶部的空气，而后迅速密封；然后将反应器放入35±1℃的恒温水浴锅中静态发酵3d。所得总VFA浓度为34.66g/L，比不经热碱预处理的对照组高34.53％。
Claims (1)
1.一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
a、热碱预处理；
b、单相厌氧发酵；
步骤a、热碱预处理，包括以下步骤：
（1）、将餐厨垃圾料浆与厌氧污泥加入到单相厌氧反应器中；
（2）、在搅拌条件下，加入NaOH调节到碱性，将反应器放入恒温水浴箱中加热；
步骤（1）中餐厨垃圾料浆是指将餐厨垃圾与自来水按照质量比1:1~2:1搅拌混匀后，过2mm过滤网，滤出物即为餐厨垃圾料浆；所述餐厨垃圾料浆的总固体TS为86~114g/L，挥发性固体VS为78~104 g/L，TCOD为82~109 g/L；
步骤（1）中所述餐厨垃圾料浆与厌氧污泥的体积比为3:1~6:1；
步骤（1）中厌氧污泥取自污水处理厂厌氧段，经自然存放3天后除去上清液即得；所述厌氧污泥的TS为19g/L，VS为13g/L，TCOD为29 g/L；
步骤（2）中加入NaOH浓度为2-4 mol /L，调节pH至8-12；
步骤（2）中所述加热，加热温度为50-90℃，时间为30-150min；
步骤b、单相厌氧发酵，包括以下步骤：
向步骤a热碱预处理后的单相厌氧反应器中充入氮气2~3 min，排出反应器顶部的空气，迅速密封反应器，放入35±1℃的恒温水浴箱中静态发酵3-5 天，即可；步骤b处理后的发酵液中总挥发性脂肪酸含量为22.75~65.83g/L；
步骤（1）中所述单相厌氧反应器采用棕色玻璃瓶。
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