CN107971324B - 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置 - Google Patents
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107971324B CN107971324B CN201711191510.1A CN201711191510A CN107971324B CN 107971324 B CN107971324 B CN 107971324B CN 201711191510 A CN201711191510 A CN 201711191510A CN 107971324 B CN107971324 B CN 107971324B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrothermal
- anaerobic fermentation
- biogas
- kitchen waste
- hydrothermal reaction
- 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.)
- Active
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 71
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 56
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 31
- 238000009264 composting Methods 0.000 claims description 30
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 28
- 239000002361 compost Substances 0.000 claims description 14
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 14
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 12
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims description 12
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 11
- 244000144977 poultry Species 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 244000144972 livestock Species 0.000 claims description 7
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 claims description 7
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 34
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 6
- 241000589651 Zoogloea Species 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
- C12M43/04—Bioreactors or fermenters combined with combustion devices or plants, e.g. for carbon dioxide removal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/18—Gas cleaning, e.g. scrubbers; Separation of different gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
- C12P5/023—Methane
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置，该方法利用水热技术对餐厨垃圾厌氧发酵沼渣预处理，然后通过机械分离得到水热液体和水热固体，将水热液体作为再厌氧发酵的原料，获得为水热反应提供能源的沼气，而水热固体作为堆肥的原料生产肥料。本发明所述的方法提高了餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水的效率，显著减少沼渣的体积，充分利用沼渣中含有的有机质，变废为宝，实现了餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化和资源化，具有良好的环境效益及经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，尤其是涉及一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法及其装置。
背景技术
随着我国城市化的进一步发展、人口的激增，每年会产生大量的餐厨垃圾。而传统的餐厨垃圾处理工艺(例如燃烧、填埋技术)因存在如下不足而逐渐被禁止。餐厨垃圾的燃烧会产生污染气体，导致环境的污染，同时需要大量的设备投入；填埋技术需要占用大量的土地，而且也会对土地产生污染。因此，餐厨垃圾的安全化、无害化处理成为急需解决的环境问题。厌氧发酵技术主要借助微生物，在无氧的条件下，高效利用餐厨垃圾中的有机质等营养成分，产生具有高热值的沼气，实现餐厨垃圾能源化的同时达到餐厨垃圾减量化的目的，已受到广泛的关注。然而餐厨垃圾厌氧发酵技术得到广泛应用的同时，也产生了一些需要解决的问题，比如餐厨垃圾发酵后产生的剩余沼渣的处理问题。制约餐厨垃圾沼渣处理的主要原因是沼渣难脱水。因为餐厨沼渣是由细菌真菌活体细胞以及其形成的菌胶团和水形成的固液混合物。内部的水大部分不是以自由水而是以结合水的形式存在，因此很难通过机械脱水的方法脱除。
公开号为CN204486454U的中国专利公开了一种沼渣深度脱水处理装置。其主要原理通过向沼渣中加入石灰，破坏细胞壁从而达到脱水的目的。这种方法需要消耗大量的石灰，增加了成本，而且大量石灰的加入会影响沼渣的性质，从而最终影响沼渣的进一步处理与应用。公开号为CN106830591A的中国专利申请公开了一种提高餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水性能的方法，原理为向餐厨垃圾厌氧发酵沼渣中添加复合微生物及营养物质，生物处理1.5～4天后，就行机械分离，这种方法需要添加营养物质，而且存在周期长、工序繁琐等缺点。公开号为CN206244676U的中国专利公开了餐厨垃圾沼渣堆肥处理系统。本方法虽然实现了沼渣的肥料化处理，但是高含水的沼渣直接用来制备有机肥会占用大量的面积。因此，沼渣利用之前的脱水处理是非常必要的前处理步骤。水热技术是以高温液态水作为反应介质和反应物，其因能量高、反应速度快、物料通量大、产物分离效率高而得到广泛的应用。水热技术已经被认证是市政污泥减量化和改善脱水性能的有效预处理技术。本发明利用水热技术处理沼渣，实现了沼渣的有效脱水问题。同时，固液分离后的液体具有很高的COD浓度，可以再次用于厌氧发酵产沼气，提供水热过程中的水热能量消耗。针对固液分离后的固体，本专利采用堆肥处理技术，实现了沼渣的肥料化处理。
鉴于现有餐厨垃圾厌氧发酵沼渣处理不充分，深度脱水困难，处理产物资源化利用不充分等缺点。开发一条高效脱水、高附加值利用餐厨沼渣的途径，对餐厨沼渣的减量化、资源化利用具有重要意义。
发明内容
本发明克服了现有餐厨垃圾厌氧发酵沼渣含水率高，脱水难，资源化利用不充分等问题，提供了一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法及其装置，通过水热反应使得餐厨沼渣能够高效脱水，同时利用水热液体作为厌氧发酵的原料，获得高热值的沼气，通过堆肥实现对水热固体的资源化利用，制备出了具有市场价值的沼渣肥料。
餐厨沼渣是主要细菌、真菌活体细胞以及其形成的菌胶团和水形成的固液混合物组成，如果处理不当，其中的细菌真菌对环境影响非常大，甚至会破坏大自然的生态系统。更重要的是，餐厨沼渣中的菌胶团和水形成固液混合物，体积大，质量重，运输、处置困难。本发明采用水热方法对餐厨菌渣的进行处理，不仅可以利用水热反应的高温高压杀死餐厨沼渣中的细菌真菌，还可以使菌胶团破壁，让其内部的水轻易脱出，从而实现餐厨沼渣的无害化和减量化。
本发明的技术难点在于餐厨垃圾厌氧发酵沼渣含水率高，脱水难，餐厨垃圾厌氧发酵沼渣是由细菌真菌活体细胞以及其形成的菌胶团和水形成的固液混合物，是半固体物质，其含水率为70％～95％，含水较高，粘度为3000～10000mPa.s，如果直接通过机械脱水的方法脱水率一般为20-40％，效率低，成本高，同时低脱水率导致餐厨沼渣的减量化效果不明显。而且直接利用机械脱水无法杀死餐厨沼渣中的真菌和细菌，不能满足无害化处理的要求，通过本发明所述的方法，可以大大提高脱水率，使得脱水后的水热固体的质量含水率不超过40％，从而解决上述问题。
本发明通过水热反应实现餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的深度脱水，得到了COD较高的水热液体，是厌氧发酵产生可燃气体的优选原料，同时得到的沼渣固体也可作为后续堆肥用的原料。本发明中水热反应的作用在于破坏餐厨垃圾厌氧发酵沼渣中的胶体结构和细胞结构，将结合水转化为自由水状态，从而实现沼渣深度脱水。
本发明优选的水热反应的温度为140～180℃，水热反应时间为0.5～1.5h，在这一条件下可实现餐厨垃圾厌氧发酵沼渣中固相与液相的高效分离。其中水热温度尤为关键，当水热温度低于140℃，餐厨垃圾厌氧发酵沼渣受热不充分，体内细胞壁不能有效破除，使得内部水无法轻易脱出；当水热温度高于180℃时，餐厨沼渣已充分受热，内部水分基本脱出，温度过高对提升脱水的效果不再明显，而且水热温度过高，需要的饱和蒸汽温度就越高，消耗的能源相应提高，从而会导致能源的大量浪费。
具体方案如下：
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，包括以下步骤：
(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应完成后得到水热混合物；
(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％，所述水热液体中COD浓度为10000～40000mg/L；
(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。
进一步的，所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣为餐厨垃圾发酵后得到的半固体物质，含水率为70％～95％，粘度为3000～10000mPa.s。
进一步的，所述步骤(1)中的饱和蒸汽由锅炉产生或由热电厂提供，温度为150～220℃。
进一步的，所述步骤(1)中水热反应的温度为110～200℃，压力为1.7～7.0MPa，水热反应时间为0.5～1.5h，水热反应产生的蒸汽通过管道引出与所述的饱和蒸汽混合通入水热反应釜。
进一步的，所述步骤(2)中，机械脱水装置为板框压滤机或高速离心机。
进一步的，所述步骤(3)中，厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，发酵期间每天通过蠕动泵进料一次，所述沼气在稳定期的单位质量COD产气量为300～550mL，所述沼气中甲烷体积含量为60～75％。
进一步的，所述步骤(3)中的沼气经净化送入所述的锅炉。
进一步的，所述步骤(3)中，水热固体与畜禽粪便的混合质量比为9：1～1：1，所述堆体的质量含水率为40％～60％。
进一步的，所述步骤(3)中，堆肥过程每隔2天翻堆一次，堆体温度为25～70℃，堆肥的时间为20～50天，堆肥完成后得到沼渣肥料。
本发明还提供一种用于所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法的装置，包括沼渣池、水热反应釜、机械脱水装置、高效厌氧反应器、好氧堆肥装置和锅炉，其中，沼渣池与水热反应釜相连，水热反应釜与机械脱水装置相连，机械脱水装置的固体出口与好氧堆肥装置相连，机械脱水装置的液体出口与高效厌氧反应器相连，高效厌氧反应器与锅炉相连，锅炉的饱和蒸汽出口与水热反应釜相连。
有益效果：(1)针对餐厨垃圾厌氧发酵沼渣含水率过高，脱水难的问题，本发明利用水热反应，在高温高压下打破餐厨垃圾厌氧发酵沼渣中的胶体与细胞的结构，促进细胞内的水破壁流出，大大提高了餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的脱水性；(2)针对餐厨垃圾厌氧发酵沼渣中有机质含量高，但分离困难，利用不充分的缺点，本发明可进行固液，得到COD含量较高的水热液体作为厌氧发酵的原料，制备得到可燃气，高效利用了餐厨垃圾厌氧发酵沼渣中的有机质，为水热反应提供了大量能源；(3)针对脱水后的水热固体，本发明利用固体堆肥的方法，得到了可以农用的沼渣肥料，达到了物尽其用，变废为宝的目的，具有良好的环境效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法的示意图；
图2是本发明实施例2提供的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣经不同水热温度处理后，水热混合物离心后固体的干燥曲线图；
图3是本发明实施例3提供的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣水热处理后固液分离得到的水热液的厌氧发酵产气图；
图4是本发明实施例4提供的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法，如图1所示，包括(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应完成后得到水热混合物；(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％，所述水热液体中COD浓度为10000～40000mg/L；(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。
具体的，将含水率75％的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入温度分别为130,160,180,200,220℃的饱和蒸汽与餐厨垃圾厌氧发酵沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，控制水热反应的温度分别为110,140,160,180,200℃，水热反应0.5h后得到水热混合物。水热混合物通过板框压滤机进行固液分离，分离得到水热固体与水热液体；水热固体含水率为20％，水热液体中COD浓度为40000mg/L。将水热液体稀释到10000mg/L后作为厌氧发酵的原料，厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，发酵期间每天通过蠕动泵进料一次，稳定期沼气产气量为550mL/g COD，沼气中甲烷体积含量为65％，产生的沼气，经过净化后送入燃气锅炉，为饱和蒸汽提供热量。另一方面，分离得到的水热固体与养猪场取来的新鲜猪粪混合，混合质量比为8：2，混合后的堆体含水率为50％。堆肥过程每隔2天推翻一次，堆体温度初始温度为25℃，高温期温度为65℃，腐熟期温度下降至30℃，堆肥的时间为40天，堆肥完成后得到沼渣肥料。
实施例2
分别取实施例1中等质量的不同温度(110,140,160,180,200℃)的水热液体混合物放入离心机，在7500r/min离心条件下离心10min，得到固体在温度为75℃的烘箱，每个1小时测试混合物质量，折算出每次称量的时水热固体的含水率，结果如图2所示，可以看出随着水热温度的升高，水热混合物中含水率减少速度越快，说明水热固体更容易脱水。
由图2可以优化出水热反应的合适温度为140～180℃之间。当水热温度低于140℃，餐厨垃圾厌氧发酵沼渣受热不充分，体内细胞壁不能有效破除，使得内部水无法轻易脱出；当水热温度高于180℃时，餐厨垃圾厌氧发酵沼渣已充分受热，内部水分基本脱出，温度过高对提升脱水的效果不再明显，而且水热温度过高，需要的饱和蒸汽温度就越高，消耗的能源相应提高，从而会导致能源的大量浪费。
实施例3
将含水率85％的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入温度为200℃的饱和蒸汽与餐厨垃圾厌氧发酵沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，控制水热反应的温度为180℃，水热反应1h后得到水热混合物；水热后的剩余蒸汽与饱和蒸汽混合通入水热反应釜。水热混合物通过板框压滤机进行固液分离，分离得到水热固体与水热液体；水热固体含水率为30％，水热液体中COD浓度为30000mg/L。将分离得到的水热液体稀释到COD浓度分别为10000mg/L和20000mg/L后作为厌氧发酵的原料。厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，稳定期沼气产气量为300～550mL/g COD，沼气中甲烷体积含量为60～75％，如图3所示。
从图3可以看出，水热液体的发酵周期在15天以内，发酵结束后累积沼气产气量为300～550mL/g COD，所述沼气中甲烷体积为60～75％。
实施例4
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法，如图4所示，包括(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应完成后得到水热混合物；(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％，所述水热液体中COD浓度为10000～40000mg/L；(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。所述步骤(1)中的饱和蒸汽由锅炉产生，所述步骤(3)中的沼气经净化送入所述的锅炉，水热反应产生的蒸汽通过管道引出与所述的饱和蒸汽混合通入水热反应釜，以提高热量的利用率。
实施例5
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法，包括(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应完成后得到水热混合物；(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％；(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。
具体的，将含水率70％的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入温度为220℃的饱和蒸汽与餐厨垃圾厌氧发酵沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，控制水热反应的温度分别为200℃，压力为1.7MPa，水热反应0.5h后得到水热混合物。水热混合物通过板框压滤机进行固液分离，分离得到水热固体与水热液体；水热固体含水率为20％，水热液体中COD浓度为40000mg/L。将水热液体稀释到10000mg/L后作为厌氧发酵的原料，厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，发酵期间每天通过蠕动泵进料一次，稳定期沼气产气量为550mL/gCOD，沼气中甲烷体积含量为65％，产生的沼气，经过净化后送入燃气锅炉，为饱和蒸汽提供热量。另一方面，分离得到的水热固体与养猪场取来的新鲜猪粪混合，混合质量比为6：1，混合后的堆体含水率为46％。堆肥过程每隔2天推翻一次，堆体温度初始温度为25℃，高温期温度为65℃，腐熟期温度下降至30℃，堆肥的时间为40天，堆肥完成后得到沼渣肥料。
实施例6
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法，包括(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应完成后得到水热混合物；(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％；(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。
具体的，将含水率82％的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入温度为150℃的饱和蒸汽与餐厨垃圾厌氧发酵沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，控制水热反应的温度分别为140℃，压力为5MPa，水热反应1h后得到水热混合物。水热混合物通过板框压滤机进行固液分离，分离得到水热固体与水热液体；水热固体含水率为20％，水热液体中COD浓度为32000mg/L。将水热液体稀释到16000mg/L后作为厌氧发酵的原料，厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，发酵期间每天通过蠕动泵进料一次，稳定期沼气产气量为380mL/gCOD，沼气中甲烷体积含量为65％，产生的沼气，经过净化后送入燃气锅炉，为饱和蒸汽提供热量。另一方面，分离得到的水热固体与养猪场取来的新鲜猪粪混合，混合质量比为1：1，混合后的堆体含水率为40％。堆肥过程每隔2天推翻一次，堆体温度初始温度为25℃，高温期温度为55℃，腐熟期温度下降至30℃，堆肥的时间为20天，堆肥完成后得到沼渣肥料。
实施例7
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣的减量化资源化的方法，包括(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应完成后得到水热混合物；(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％；(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。
具体的，将含水率70％的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入温度为220℃的饱和蒸汽与餐厨垃圾厌氧发酵沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，控制水热反应的温度分别为110℃，压力为1.7MPa，水热反应0.5h后得到水热混合物。水热混合物通过板框压滤机进行固液分离，分离得到水热固体与水热液体；水热固体含水率为20％，水热液体中COD浓度为40000mg/L。将水热液体稀释到20000mg/L后作为厌氧发酵的原料，厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，发酵期间每天通过蠕动泵进料一次，稳定期沼气产气量为350mL/gCOD，沼气中甲烷体积含量为65％，产生的沼气，经过净化后送入燃气锅炉，为饱和蒸汽提供热量。另一方面，分离得到的水热固体与养猪场取来的新鲜猪粪混合，混合质量比为9：1，混合后的堆体含水率为60％。堆肥过程每隔2天推翻一次，堆体温度初始温度为25℃，高温期温度为70℃，腐熟期温度下降至30℃，堆肥的时间为50天，堆肥完成后得到沼渣肥料。
实施例8
一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的装置，包括沼渣池、水热反应釜、机械脱水装置、高效厌氧反应器、好氧堆肥装置和锅炉，其中，沼渣池与水热反应釜相连，水热反应釜与机械脱水装置相连，机械脱水装置的固体出口与好氧堆肥装置相连，机械脱水装置的液体出口与高效厌氧反应器相连，高效厌氧反应器与锅炉相连，锅炉的饱和蒸汽出口与水热反应釜相连。
该装置提高了餐厨垃圾厌氧发酵沼渣脱水的效率，显著减少沼渣的体积，充分利用沼渣中含有的有机质，变废为宝，实现了餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化和资源化，具有良好的环境效益及经济效益。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将餐厨垃圾厌氧发酵沼渣送入水热反应釜，通入饱和蒸汽与沼渣接触加热，使水热反应釜升温升压，水热反应的温度为140～160℃，水热反应完成后得到水热混合物；所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣为餐厨垃圾发酵后得到的半固体物质，含水率为70％～95％，粘度为3000～10000mPa.s；
(2)将步骤(1)中的水热混合物送入机械脱水装置，分离得到水热固体与水热液体，所述水热固体的质量含水率不超过40％，所述水热液体中COD浓度为10000～40000mg/L；
(3)将步骤(2)中分离得到的水热液体送入高效厌氧反应器进行厌氧发酵，产生沼气，厌氧发酵接种的厌氧菌为甲烷菌，发酵期间每天通过蠕动泵进料一次，所述沼气在稳定期的单位质量COD产气量为300～550mL，所述沼气中甲烷体积含量为60～75％；将步骤(2)分离得到的水热固体与畜禽粪便混合后形成堆体，水热固体与畜禽粪便的混合质量比为9：1～1：1，所述堆体的质量含水率为40％～60％，所述堆体进行好氧堆肥得到沼渣肥料。
2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的饱和蒸汽由锅炉产生，温度为150～220℃。
3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，其特征在于：所述步骤(1)中水热反应的压力为1.7～7.0MPa，水热反应时间为0.5～1.5h，水热反应产生的蒸汽通过管道引出与所述的饱和蒸汽混合通入水热反应釜。
4.根据权利要求1所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，机械脱水装置为板框压滤机或高速离心机。
5.根据权利要求2所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的沼气经净化送入所述的锅炉。
6.根据权利要求1所述的餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，堆肥过程每隔2天翻堆一次，堆体温度为25～70℃，堆肥的时间为20～50天，堆肥完成后得到沼渣肥料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711191510.1A CN107971324B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711191510.1A CN107971324B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107971324A CN107971324A (zh) | 2018-05-01 |
| CN107971324B true CN107971324B (zh) | 2020-07-17 |
Family
ID=62011465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711191510.1A Active CN107971324B (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107971324B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108620417A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-09 | 北京三态环境科技有限公司 | 一种餐厨垃圾资源化处理方法 |
| CN108862975A (zh) * | 2018-09-20 | 2018-11-23 | 天津壹新环保工程有限公司 | 一种污泥厌氧处理方法及系统 |
| CN109534860A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-29 | 浙江大学 | 一种以厌氧发酵后沼渣制备有机-无机复混肥的装置 |
| CN109593638B (zh) * | 2019-01-02 | 2021-09-24 | 大连理工大学 | 一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统及方法 |
| CN110371971A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-10-25 | 广东广垦畜牧工程研究院有限公司 | 一种活化的沼渣水热碳的制备方法和应用 |
| CN111575008A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-25 | 刘文治 | 一种沼液、沼渣资源化处理的成套设备 |
| CN112024575B (zh) * | 2020-08-29 | 2022-10-28 | 西南大学 | 一种利用微生物菌剂处理餐厨垃圾沼渣的方法 |
| CN112592214A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-02 | 宣城市安工大工业技术研究院有限公司 | 一种利用餐厨垃圾制备有机-无机复混肥的方法 |
| CN113896180A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-01-07 | 深圳基荣新能源科技有限公司 | 一种羟基磷灰石及其制备方法 |
| CN114208624A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-22 | 华中科技大学 | 绿化用栽培基质、屋顶绿化用轻质土、制备方法、应用 |
| CN115446087A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-12-09 | 苏州华益洁环境能源技术有限公司 | 一种餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼渣高效脱水工艺 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08168750A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Sanriku Kogyo Kk | 動植物細片の処理方法、及び、処理装置 |
| WO2008103480A2 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Conversion of natural products including cellulose to hydrocarbons, hydrogen and/or other related compounds |
| CN103722002A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-16 | 杭州互惠环保科技有限公司 | 基于厌氧消化和水热碳化的生活垃圾综合处理方法 |
| CN105347655A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-02-24 | 北京洁神福吉环保科技有限公司 | 一种垃圾处理系统、方法及其应用 |
| CN105418171A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-03-23 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种富磷生物肥料的制备方法及其装置 |
| CN105855275A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-17 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种污泥与餐厨垃圾的处理方法 |
-
2017
- 2017-11-24 CN CN201711191510.1A patent/CN107971324B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08168750A (ja) * | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Sanriku Kogyo Kk | 動植物細片の処理方法、及び、処理装置 |
| WO2008103480A2 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Conversion of natural products including cellulose to hydrocarbons, hydrogen and/or other related compounds |
| CN103722002A (zh) * | 2014-01-23 | 2014-04-16 | 杭州互惠环保科技有限公司 | 基于厌氧消化和水热碳化的生活垃圾综合处理方法 |
| CN105347655A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-02-24 | 北京洁神福吉环保科技有限公司 | 一种垃圾处理系统、方法及其应用 |
| CN105418171A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-03-23 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种富磷生物肥料的制备方法及其装置 |
| CN105855275A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-17 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种污泥与餐厨垃圾的处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107971324A (zh) | 2018-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107971324B (zh) | 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置 | |
| CN105855275B (zh) | 一种污泥与餐厨垃圾的处理方法 | |
| Rasapoor et al. | The effect of ultrasonic pretreatment on biogas generation yield from organic fraction of municipal solid waste under medium solids concentration circumstance | |
| CN102992559B (zh) | 一种城市污泥厌氧消化与碳化综合利用的方法 | |
| CN101921809B (zh) | 一种餐厨垃圾的处理方法 | |
| CN110105095A (zh) | 一种餐厨垃圾的无害化和资源化处理方法 | |
| CN104628233A (zh) | 一种用于有机物料深度脱水装置及其深度脱水方法 | |
| CN202080994U (zh) | 污水污泥无害化减量化实时处理系统 | |
| CN202139229U (zh) | 沼气及生物有机肥一体化生产系统 | |
| CN102092914B (zh) | 一种污泥处理装置及处理方法 | |
| CN114378105B (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 | |
| CN105254150A (zh) | 一种提高剩余污泥厌氧消化产甲烷量的预处理方法 | |
| CN111807660A (zh) | 一种餐厨垃圾、秸秆和市政污泥资源化处理系统及方法 | |
| CN116854327A (zh) | 一种有机污泥干化稳定化的处理方法 | |
| CN112058856A (zh) | 一种餐厨垃圾固体厌氧消化的方法 | |
| CN207375999U (zh) | 一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置 | |
| CN111282962A (zh) | 一种有机固体废弃物与餐厨垃圾协同处理的方法 | |
| CN112673078A (zh) | 用于由生物质生产生物油和生物气的方法 | |
| WO2018047200A1 (en) | A process for generation of biogas from organic matter via its liquefaction to liquid biocrude | |
| Francese et al. | Feeding approaches for biogas production from animal wastes and industrial effluents | |
| CN102974592A (zh) | 一种生活垃圾热水解厌氧消化处理方法及其装置 | |
| CN105621806B (zh) | 一种快速处理餐厨垃圾废水的生物聚沉氧化工艺 | |
| CN110877953A (zh) | 污泥资源化利用的反应系统 | |
| CN104609691B (zh) | 一种利用造纸剩余污泥沼气化的工艺方法 | |
| CN106148424A (zh) | 一种有效提高餐厨垃圾常温厌氧发酵产沼气的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |