CN111944675A - 一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法，将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀，将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，将均质搅拌之后的混合液流过电化学反应器的不同电场区域，处置之后的污泥和餐厨垃圾的混合液从电化学反应器流出之后经过循环泵循环回流，保证物料的均一性和完全性，通过pH调节池的反馈调节精准控制混合液的pH值，厌氧消化系统利用电渗析技术及时将产生的挥发酸从厌氧消化系统之中原位提取，将厌氧消化系统控制在产挥发酸的最后阶段。本发明提供的技术方案具有能耗低，反应快，药剂消耗小，回收的挥发酸浓度高，无副反应的优点。

Description

一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法。

背景技术

据国家统计局统计，2020年，全国城市污泥年产量将突破6000万吨，并且还有上升的趋势。这庞大的污泥直接填埋处理不仅会产生巨额的处置费用，也占用了土地，带来一系列的环境问题，而且也是对作为资源的污泥的浪费，这些污泥里面还有含有丰富的有机质，主要包含细菌、藻类、原生动物、后生动物等。在污水厂通常采用具有能耗低、泥量少、资源化等优点的厌氧消化将污泥有机质资源化，产生具有经济价值的产品。但是由于我国的雨污分流系统的不完善，大量的泥沙进入到污水系统，导致我国的污泥出现高含固、有机物浓度较低的特点。中国同样每年产生不低于9000万吨的餐厨垃圾，餐厨垃圾具有高有机质、高含盐的特点，高有机质餐厨与污泥协同进行厌氧消化可以增加有机成分总量，有助于增加微生物的种类和数量，提高有机质的降解率和资源回收的总量，实现污泥和餐厨垃圾共资源化利用。与此同时，高含盐可以增强电化学预处理污泥和餐厨的作用，用于预处理以改善厌氧消化过程，可以有效的增加消化液体系的可溶解性COD，改善厌氧消化过程。挥发酸作为厌氧消化过程中的有价值的产品，挥发酸因为应用领用广、运输容易、单位价值更高，替代了传统厌氧消化目标产物甲烷。

发明内容

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，包括餐厨垃圾粉碎系统、污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统、电化学反应器、pH调节池系统、厌氧消化系统、挥发酸提纯系统；

所述餐厨垃圾粉碎系统用于将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；

所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统用于将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；

所述电化学反应器包括电场反应器，所述电场反应器包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板相互交错产生不同电场区域，所述电化学反应器用于将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；

所述pH调节池系统包括pH调节池和输送泵，所述pH调节池系统用于将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；

所述厌氧消化系统包括厌氧反应器，所述厌氧消化系统用于将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；

所述挥发酸提纯系统包括电渗析提纯设备和挥发酸暂存池，所述挥发酸提纯系统用于在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。

可选的，所述pH调节池系统还包括pH测量仪和pH调节剂，所述pH测量仪和所述pH调节剂用于反馈调节，实时在线控制溶液的pH值。

可选的，所述餐厨垃圾粉碎系统的出料口通过第一阀门与所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的进料口连接，所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的出料口通过第二阀门、进料输送泵与所述电化学反应器的进料口连接，所述电化学反应器的正极与直流电源的正极连接，所述电化学反应器的负极与直流电源的负极连接，所述直流电源的负极与安全接地连接，所述电化学反应器的第一出料口通过第三阀门、循环泵、第四阀门与所述电化学反应器的第二出料口连接，所述电化学反应器的第二出料口通过第五阀门、第六阀门、浆液输送泵、第七阀门与所述pH调节池的第一进料口连接，所述pH调节剂通过第八阀门与所述pH调节池的第二进料口连接，所述pH调节池的出料口通过第九阀门、出料输送泵、第十阀门与所述厌氧反应器的进料口连接，所述电渗析提纯设备设置在所述厌氧反应器的内部，所述电渗析提纯设备的出料口通过第十一阀门与所述挥发酸暂存池连接。

可选的，所述餐厨垃圾粉碎系统粉碎机使用不锈钢刀片粉碎机。

可选的，所述阴极板和所述阳极板使用玻碳惰性材料。

可选的，所述厌氧反应器为搪瓷拼装材料反应器。

可选的，所述电渗析提纯设备使用阳离子通过膜。

可选的，所述pH调节池的酸性调节剂为0.01-0.05mol/L的盐酸溶液或硫酸溶液，碱性调节剂为0.01-0.05mol/L的氢氧化钠溶液。

本发明还提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的方法，所述方法使用上述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，所述方法包括：

所述餐厨垃圾粉碎系统将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；

所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；

所述电化学反应器将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；

所述pH调节池系统将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；

所述厌氧消化系统将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；

所述挥发酸提纯系统在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法，将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀，将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，将均质搅拌之后的混合液流过电化学反应器的不同电场区域，处置之后的污泥和餐厨垃圾的混合液从电化学反应器流出之后经过循环泵循环回流，保证物料的均一性和完全性，通过pH调节池的反馈调节精准控制混合液的pH值，厌氧消化系统利用电渗析技术及时将产生的挥发酸从厌氧消化系统之中原位提取，将厌氧消化系统控制在产挥发酸的最后阶段。本发明利用餐厨垃圾的高含盐特点增强电化学的预处理作用，增强了电流密度，降低了能耗，同时产生了更强的氧化性物质，增强系统内有机质的分解作用，使得污泥和餐厨有机质的有效溶出，将有机质变成溶解性更强、生化性更好的小分子有机物，增大了后续产生挥发酸的潜能。本发明提供的技术方案具有能耗低，反应快，药剂消耗小，回收的挥发酸浓度高，无副反应的优点。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统的结构示意图。

其中，附图标记为：1-餐厨垃圾粉碎系统、2-第一阀门、3-污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统、4-第二阀门、5-进料输送泵、6-电化学反应器、7-直流电源、8-安全接地、9-第三阀门、10-循环泵、11-第四阀门、12-第五阀门、13-第六阀门、14-浆液输送泵、15-第七阀门、16-pH调节池、17-第八阀门、18-pH调节剂、19-第九阀门、20-出料输送泵、21-第十阀门、22-厌氧反应器、23-电渗析提纯设备、24-第十一阀门、25-挥发酸暂存池。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的电化学耦合污泥和餐厨垃圾产挥发酸的系统及方法进行详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧发酵产挥发酸的系统，包括餐厨垃圾粉碎系统1、污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3、电化学反应器6，pH调节池系统、厌氧消化系统、挥发酸提纯系统。其中，餐厨垃圾先经过餐厨垃圾粉碎系统1的粉碎机，破碎至颗粒大小小于1mm后，搅拌混合均匀。污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3将含水率80％-85％的污水厂脱水污泥与餐厨垃圾混合，污泥和餐厨垃圾的混合比例为10:1-1:1(质量比)，再加适量的水均质搅拌至可流动状态。传统的预处理方法的缺点就是耗费时间久，处理效率低，能耗高，耗费药剂等，本实施例直接用电化学电场精确的作用在污泥和餐厨垃圾的有机质上，提高了可溶性有机物的总量和比例，整个过程操作简单、不添加额外的药剂、能耗低，整个预处理过程时间短，只需要1h，均一性强。

本实施例中，电化学反应器6包含由阴极板和阳极板相互交错产生的不同电场区域的电场反应器，均质后可流动的混合液流过电场反应器，处置后混合液从反应器流出后经过循环泵10循环回流，温度控制在30-40℃，循环处理时间为45-60min，阴极板和阳极板之间的距离为1-2cm，电化学反应器6的电源为低压安全电源，处置电压为1V-20V。通过电渗析的作用来控制挥发酸在厌氧消化体系中的量，使厌氧消化体系始终控制在有利于产挥发酸最有利的阶段，厌氧消化期间收集到混合挥发酸的累计浓度可达3-5g/L，每克挥发分的单位产酸量可达600mg。

优选的，所述pH调节池系统包括pH调节池16以及相应的泵系统，将电化学处理完全后的混合液流入到pH调节池16，pH值控制在7.0-8.0。本实施例采用玻碳电极板形成处置电场，容易制作且耐用，并且极板之间的距离可调，以适应不同的种类不同地区的污泥和餐厨垃圾。

本实施例提供的厌氧反应器22为序批式厌氧反应器，调节好pH的混合液流入到厌氧反应器22中，进行产生挥发酸的步骤，过程中控制温度为30-40℃，整个厌氧消化的时间为5-7天。pH调节池16采用pH测量仪和pH调节剂18进行反馈调节，起到溶液的pH实时在线控制，可以精准控制pH在有利于产生挥发酸的区间。厌氧消化发酵系统实现了污泥和餐厨垃圾向资源化物质挥发酸的转化，通过不同的条件来控制厌氧消化产生挥发酸的种类的不同。

本实施例提供的挥发酸提纯系统包括电渗析提纯设备23和挥发酸暂存池25，在厌氧消化的过程中不断通过电渗析的方式将挥发酸从厌氧消化体系中脱出，减少厌氧消化体系中挥发酸的含量，使厌氧消化体系始终控制在有利于产酸的阶段，而不进行产甲烷阶段。经过电化学预处理后的污泥和餐厨垃圾，厌氧消化期间收集到混合挥发酸的累计浓度可达3-5g/L，每克挥发分的单位产酸量可达600mg。传统方法往往会添加电解质来增强污泥的导电性，但是造成了生物试剂以及化学试剂的浪费，而本发明采用污泥和餐厨垃圾共电化学处理，利用了餐厨垃圾中会有大量的盐类物质，不仅大大减少了药剂的费用，而且提高了电密度，精准的对污泥和餐厨垃圾中生物细胞和难溶解的有机物进行作用降解为易溶解的有机小分子，增大了可溶解性有机物的量，增大了后续产生挥发酸的潜能。在厌氧消化发酵系统中利用电渗析技术及时将产生的挥发酸从体系中原位提取，将体系控制在产挥发酸的最后阶段。该方法和系统具有能耗低，反应快，药剂消耗小，且回收的挥发酸浓度高，无副反应的优点。

参见图1，所述餐厨垃圾粉碎系统1的出料口通过第一阀门2与所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3的进料口连接，所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3的出料口通过第二阀门4、进料输送泵5与所述电化学反应器6的进料口连接，所述电化学反应器6的正极与直流电源7的正极连接，所述电化学反应器6的负极与直流电源7的负极连接，所述直流电源7的负极与安全接地8连接，所述电化学反应器6的第一出料口通过第三阀门9、循环泵10、第四阀门11与所述电化学反应器6的第二出料口连接，所述电化学反应器6的第二出料口通过第五阀门12、第六阀门13、浆液输送泵14、第七阀门15与所述pH调节池16的第一进料口连接，所述pH调节剂18通过第八阀门17与所述pH调节池16的第二进料口连接，所述pH调节池16的出料口通过第九阀门19、出料输送泵20、第十阀门21与所述厌氧反应器22的进料口连接，所述电渗析提纯设备23设置在所述厌氧反应器22的内部，所述电渗析提纯设备23的出料口通过第十一阀门24与所述挥发酸暂存池25连接。

优选的，所述餐厨垃圾粉碎系1的统粉碎机采用不锈钢刀片粉碎机，便于替换和维护。所述电化学反应器6中的阴极板和阳极板采用光滑的玻碳惰性材料。所述pH调节池16采用pH测量仪和pH调节剂18进行反馈调节，起到溶液的pH实时在线控制。所述pH调节池16的酸性调节剂为0.01-0.05mol/L的盐酸或硫酸，碱性调节剂为0.01-0.05mol/L的氢氧化钠溶液。所述污泥和餐厨厌氧共消化反应器为搪瓷拼装材料反应器，防腐蚀，易维护。所述挥发酸提纯技术电渗析系统中采用阳离子通过膜。

当电化学反应器6的直流电源7与阴阳极板分别连接起来，形成电场，反应器中会发生直接氧化反应和间接氧化反应。其中，直接氧化反应包括：不易微生物降解的有机物在电极表面被氧化分解成易降解的有机小分子，增加了水体中的可溶解性有机物的量。由于大量的有机物都含有磷脂分子，特别是污泥里的生物细胞，这些细胞在电场的作用下，细胞内的电荷会累积。当电荷累计到一定程度，细胞就会造成穿孔，造成细胞内的大量的可溶解性有机物的释放。

本实施例中，间接氧化反应包括：因为污泥和餐厨垃圾共同在电化学下预处理，而餐厨垃圾往往会含有氯化钠，所以系统溶液中会含有氯离子，这些氯离子会被在电极上氧化成氯气或者次氯酸根，这些氯气和次氯酸根具有很强的氧化能力，将溶液中生物细胞和难溶解的有机物降解为易溶解的有机小分子，而且能扩散到整个系统溶液中，大大增强了氧化效果。这些氯气和次氯酸根在氧化后又变回氯离子，这些氯离子再回到电解表面再次变成氯气和次氯酸根。这样形成一个循环，污泥和餐厨垃圾中可溶解性有机物的量和比例大大增加，从而增加挥发酸的潜能的目的。

实施例二

本实施例提供一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的方法，所述方法使用实施例一提供的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，餐厨垃圾先用粉碎机搅碎至颗粒大小小于1mm后，搅拌混合均匀，将含水率80％-85％的污水厂脱水污泥与其混合，污泥和餐厨垃圾的质量比为10:1-1:1，再加适量的水均质搅拌至可流动状态。

本实施例中，均质后可流动的混合液流过电场反应器中由阴极板和阳极板相互交错产生的不同电场区域，处置后混合液从反应器流出后经过循环泵循环回流，温度控制在30-40℃，循环处理时间为45-60min，阴极板和阳极板之间的距离为1-2cm，电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压为1V-20V。

本实施例中，电化学处理完全后的混合液流入到pH调节池，pH值控制在7.0-8.0。调节好pH的混合液流入到厌氧反应器中，进行产生挥发酸的步骤，过程中控制温度为30-40℃，整个厌氧消化的时间为5-7天。在这个过程中不断通过提纯的方式将挥发酸从厌氧消化体系中脱出，减少厌氧消化体系中挥发酸的含量，使厌氧消化体系始终控制在有利于产酸的阶段，而不进行产甲烷阶段。提纯的方式主要通过电渗析，厌氧消化期间收集到混合挥发酸的累计浓度可达3-5g/L，每克挥发分的单位产酸量可达600mg。

参见图1，电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸时，首先餐厨垃圾先进入餐厨垃圾粉碎系统1粉碎，破碎至颗粒大小小于1mm后，经过第一阀门2进入污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3之中。含水率80％-85％的污水厂脱水污泥也通过入口进入污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3，污泥和餐厨垃圾在污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统3中充分搅拌均匀，两者混合的质量比为10:1-1:1，再加适量的水均质搅拌至可流动状态。

本实施例中，打开第二阀门4和进料输送泵5，让均质搅拌后的混合液流入到电化学反应器6中，待电化学反应器6中的混合液体积装满后，打开直流电源7为电化学处置污泥和餐厨的混合液提供电源，为了安全，在此之前将安全接地8先连通。打开第三阀门9、循环蠕动泵10、第四阀门11、第五阀门12，关闭第六阀门13，让污泥和餐厨垃圾的混合液在处置系统中均匀循环的流动起来，均质后可流动的混合液流过由阴极板和阳极板相互交错产生的不同电场区域的电化学反应器，处置后混合液从反应器流出后经过循环泵循环回流，保证所有的污泥都全被处置完全。

本实施例中，循环处理时间为45-60min，电化学反应器6的温度可控，由温度传感器和换热装置实时控制温度控制在30-40℃，阴极板和阳极板之间的距离为1-2cm，电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压为1V-20V。待处置完全后，关闭第三阀门9、循环蠕动泵10、第四阀门11、第五阀门12。打开第六阀门13、浆液输送泵14和第七阀门15，将处置完全后的混合浆液泵入pH调节池16中。pH调节池16采用pH测量仪和pH调节剂系统进行反馈调节，通过第八阀门17实时控制pH调节剂18的加入量，起到溶液的pH实时在线控制在7.0-8.0，本实施例提供的酸性调节剂为0.01-0.05mol/L的盐酸或硫酸，碱性调节剂为0.01-0.05mol/L的氢氧化钠溶液。

待pH调整完成后，打开第九阀门19和出料输送泵20，将调节好pH的混合液流入到厌氧反应器22中，进行产生挥发酸的步骤，厌氧反应器22为序批式厌氧反应器，厌氧消化过程中控制温度为30-40℃，整个厌氧消化的时间为5-7天。在产生厌氧消化产生挥发酸的过程中的第二天打开电渗析提出设备23和第十阀门24，原位提取挥发酸，电渗析提纯设备23将挥发酸从厌氧消化体系中脱出，减少厌氧消化体系中挥发酸的含量，使厌氧消化体系始终控制在有利于产酸的阶段，而不进行产甲烷阶段。经过电化学预处理后的污泥和餐厨垃圾，厌氧消化期间收集到混合挥发酸的累计浓度可达3-5g/L，每克挥发分的单位产酸量可达600mg。提取的挥发酸放入挥发酸暂存池25中。再打开第二阀门4和泵5，将调质好的污泥和餐厨再泵入电化学反应器4，进入第二次循环。如此循环，从污泥和餐厨垃圾中获得更多的挥发酸。

优选的，所述的餐厨垃圾粉碎系统粉碎机采用不锈钢刀片粉碎机，便于替换和维护。所述的电化学反应器中的阴极板和阳极板采用光滑的玻碳惰性材料。所述的pH调节池采用pH测量仪和pH调节剂系统进行反馈调节，起到溶液的pH实时在线控制。所述的pH调节池酸性调节剂为0.01-0.05mol/L的盐酸或硫酸，碱性调节剂为0.01-0.05mol/L的氢氧化钠溶液。所述的污泥和餐厨厌氧共消化反应器为搪瓷拼装材料反应器，防腐蚀，易维护。所述的挥发酸提纯技术电渗析系统中采用阳离子通过膜。

当电化学反应器电源与阴阳极板分别连接起来，形成电场，反应器中会发生直接氧化反应和间接氧化反应。直接氧化反应包括：1)不易微生物降解的有机物在电极表面被氧化分解成易降解的有机小分子，增加了水体中的可溶解性有机物的量。2)由于大量的有机物都含有磷脂分子，特别是污泥里的生物细胞，这些细胞在电场的作用下，细胞内的电荷会累积。

当电荷累计到一定程度，细胞就会造成穿孔，造成细胞内的大量的可溶解性有机物的释放。间接氧化反应包括：因为污泥和餐厨垃圾共同在电化学下预处理，而餐厨垃圾往往会含有氯化钠，所以系统溶液中会含有氯离子，这些氯离子会被在电极上氧化成氯气或者次氯酸根，这些氯气和次氯酸根具有很强的氧化能力，将溶液中生物细胞和难溶解的有机物降解为易溶解的有机小分子，而且能扩散到整个系统溶液中，大大增强了氧化效果。这些氯气和次氯酸根在氧化后又变回氯离子，这些氯离子再回到电解表面再次变成氯气和次氯酸根。这样形成一个循环，污泥和餐厨垃圾中可溶解性有机物的量和比例大大增加，从而增加挥发酸的潜能的目的。

本实施例提供的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统是采用电化学做预处理，耦合污泥和餐厨垃圾做厌氧消化回收高附加值产品挥发酸，克服了传统工艺的缺点耗费时间久，处理效率低，能耗高，耗费药剂等，而本实施例直接用电化学电场精确的作用在污泥和餐厨垃圾的有机质上，提高了可溶性有机物的总量和比例，整个过程操作简单、不添加额外的药剂、能耗低，整个预处理过程时间短，均一性强。

本实施例利用电化学实现了利用了餐厨垃圾中会有大量的盐类物质，不仅大大减少了药剂的费用，而且提高了电密度，精准的对污泥和餐厨垃圾中生物细胞和难溶解的有机物进行作用降解为易溶解的有机小分子，增大了可溶解性有机物的量，增大了后续产生挥发酸的潜能。在厌氧消化发酵系统中利用电渗析技术及时将产生的挥发酸从体系中原位提取，将体系控制在产挥发酸的最后阶段。该方法和系统具有能耗低，反应快，药剂消耗小，且回收的挥发酸浓度高，无副反应的优点。该系统将会在污泥和餐厨垃圾固体废弃物高效资源化利用技术领域得到广泛的应用，同时也可以在其他生物方式提取挥发酸行业中得到应用。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，包括餐厨垃圾粉碎系统、污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统、电化学反应器、pH调节池系统、厌氧消化系统、挥发酸提纯系统；

所述餐厨垃圾粉碎系统用于将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；

所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统用于将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；

所述电化学反应器包括电场反应器，所述电场反应器包括阴极板和阳极板，所述阴极板和所述阳极板相互交错产生不同电场区域，所述电化学反应器用于将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；

所述pH调节池系统包括pH调节池和输送泵，所述pH调节池系统用于将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；

所述厌氧消化系统包括厌氧反应器，所述厌氧消化系统用于将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；

所述挥发酸提纯系统包括电渗析提纯设备和挥发酸暂存池，所述挥发酸提纯系统用于在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。

2.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述pH调节池系统还包括pH测量仪和pH调节剂，所述pH测量仪和所述pH调节剂用于反馈调节，实时在线控制溶液的pH值。

3.根据权利要求2所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述餐厨垃圾粉碎系统的出料口通过第一阀门与所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的进料口连接，所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统的出料口通过第二阀门、进料输送泵与所述电化学反应器的进料口连接，所述电化学反应器的正极与直流电源的正极连接，所述电化学反应器的负极与直流电源的负极连接，所述直流电源的负极与安全接地连接，所述电化学反应器的第一出料口通过第三阀门、循环泵、第四阀门与所述电化学反应器的第二出料口连接，所述电化学反应器的第二出料口通过第五阀门、第六阀门、浆液输送泵、第七阀门与所述pH调节池的第一进料口连接，所述pH调节剂通过第八阀门与所述pH调节池的第二进料口连接，所述pH调节池的出料口通过第九阀门、出料输送泵、第十阀门与所述厌氧反应器的进料口连接，所述电渗析提纯设备设置在所述厌氧反应器的内部，所述电渗析提纯设备的出料口通过第十一阀门与所述挥发酸暂存池连接。

4.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述餐厨垃圾粉碎系统粉碎机使用不锈钢刀片粉碎机。

5.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述阴极板和所述阳极板使用玻碳惰性材料。

6.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述厌氧反应器为搪瓷拼装材料反应器。

7.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述电渗析提纯设备使用阳离子通过膜。

8.根据权利要求1所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，其特征在于，所述pH调节池的酸性调节剂为0.01-0.05mol/L的盐酸溶液或硫酸溶液，碱性调节剂为0.01-0.05mol/L的氢氧化钠溶液。

9.一种电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求1-8任一所述的电化学耦合污泥和餐厨垃圾厌氧消化产挥发酸的系统，所述方法包括：

所述餐厨垃圾粉碎系统将餐厨垃圾搅碎至直径小于1mm的颗粒物，将所述颗粒物搅拌混合均匀；

所述污泥和餐厨垃圾均质搅拌系统将污水厂脱水污泥与所述颗粒物进行混合，所述污泥的含水率的范围为80％至85％，所述污泥与所述餐厨垃圾的质量比的范围为10:1至1:1，均质搅拌之后形成流动状态的混合液；

所述电化学反应器将均质搅拌之后的混合液流过所述电场反应器之中的不同电场区域，将处置之后的混合液从所述电化学反应器流出后经过循环泵循环回流，电化学处理的温度范围为30℃至40℃，循环处理的时间范围为45min至60min，所述阴极板和所述阳极板之间的距离范围为1cm至2cm，所述电化学反应器的电源为低压安全电源，处置电压范围为1V至20V；

所述pH调节池系统将电化学处理之后的混合液流入到所述pH调节池之中进行pH值调节，pH值的控制范围为7.0至8.0；

所述厌氧消化系统将pH值调节之后的混合液流入到所述厌氧反应器之中进行产生挥发酸，过程之中控制温度满园为30℃至40℃，厌氧消化的时间范围为5天至7天；

所述挥发酸提纯系统在厌氧消化过程中通过电渗析方式将挥发酸从所述厌氧消化系统中脱出，控制所述厌氧消化系统之中挥发酸保持在预设的含量，以使所述厌氧消化系统处于产酸阶段。

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