CN114214368A - 一种餐厨垃圾的高固厌氧处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机废弃物处理和能源化技术领域,涉及一种餐厨垃圾的高固厌氧消化处理方法,包括:含固率为20~25%餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,以待处理垃圾质量的1~4%投加碱性物质,搅拌均匀进行碱预处理,反应温度25±5℃,固体停留时间24~48h;碱预处理后的餐厨垃圾进入混合池,投加0.2~1g/g‑VS添加剂,混合均匀;均质化的餐厨垃圾接种污泥,以水稀释至含固率10~18%,进行高固厌氧消化;厌氧消化后,固液气分离。与低固厌氧消化相比,本发明克服了反应罐体积大、加热能耗和投资成本高、沼液沼渣难处理等瓶颈;与现有的高固厌氧消化相比,含固率进一步提高,克服了产甲烷停滞期长,甲烷产率低的不足,提高厌氧消化的过程稳定性与持续性。
Description
技术领域
本发明属于有机废弃物处理和能源化技术领域,涉及餐厨垃圾处理,尤其涉及一种餐厨垃圾的高固厌氧消化处理方法。
背景技术
餐厨垃圾含水率高且富含有机污染物,极易腐败酸化,滋生病原菌和病原微生物,危害人体健康。若处理不当,餐厨垃圾产生的渗滤液还会下渗,污染土壤和地下水,严重危害生态环境。此外,餐厨垃圾中含有大量的含碳氢有机类物质,是一种潜在资源,合理处理处置餐厨垃圾能够回收能源。厌氧消化是一种绿色经济的处理工艺,可以在处理餐厨垃圾的同时回收沼气,能够实现餐厨垃圾的减量化和资源化。
低固厌氧消化(含固率1~5%)沼气产率较高,但反应器体积大,加热能耗高,投资和运行成本高,且产生大量沼液沼渣难以无害化处理;高固厌氧消化(含固率8~18%)所需反应器体积小,运行能耗低、沼渣沼液量少,但由于沼渣沼液粘度高导致其传质传热效果差,大量中间产物积累,引发系统氨氮抑制或酸化,导致反应器失稳,沼气产率较低。
碱预处理可以提高餐厨垃圾的pH值,从而提高餐厨垃圾的可生化性,提高甲烷产率。目前,碱处理通常作为餐厨垃圾低固厌氧消化的预处理手段,对餐厨垃圾高固厌氧消化预处理的报道较少。另外,在厌氧消化系统中投加添加剂是一种具有巨大潜力的强化方法。膨润土能够使厌氧消化系统的pH迅速恢复到正常范围,还能富集餐厨垃圾中的油脂,避免难代谢的长链脂肪酸包裹在微生物细胞表面,促进微生物对油脂的利用。
目前含固率高于8%的碱预处理协同膨润土厌氧消化尚未见研究报道,本发明将投加添加剂与碱处理形成互补,协同促进餐厨垃圾高固厌氧消化。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足,本发明依据餐厨垃圾本身特性,公开一种餐厨垃圾资源化和能源化的方法—―碱预处理+膨润土-高固厌氧消化”,使其具有甲烷净产率高、水力停留时间短、反应器体积小、经济效益高、沼液沼渣产量少等优点。
一种餐厨垃圾高固厌氧处理方法,包括如下步骤:
1)含固率为20~25%餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,以待处理垃圾质量的1~4%投加碱性物质,搅拌均匀进行碱预处理,反应温度25±5℃,固体停留时间(solidretention time,SRT)24~48h;
2)碱预处理后的餐厨垃圾进入混合池,投加0.2~1g/g-VS添加剂,混合均匀;
3)均质化的餐厨垃圾接种污泥,以水稀释至含固率10~18%,进行高固厌氧消化,其中含固率10%以上,中温35±1℃、过渡区43±1℃或者高温55±1℃,SRT为25~45d;
4)厌氧消化后,固液气分离,沼渣、沼液用于农业生产,将部分沼渣输送回混合池内作为接种物,部分沼液回流至混合池内作为稀释液。
所产生的沼气可提供生活燃料或者用于发电。
本发明较优公开例中,步骤1)中所述餐厨垃圾进入预处理罐达到有效容积的75~85%,优选80%。
本发明较优公开例中,步骤1)中所述碱性物质为CaO、NaOH或KOH,优选CaO。
本发明较优公开例中,步骤2)中所述添加剂为膨润土。
本发明较优公开例中,步骤3)中所述均质化的餐厨垃圾接种污泥,以水稀释至含固率12~16%。
本发明公开―碱预处理+添加剂–高固厌氧消化”餐厨垃圾处理工艺,干式碱预处理的碱性材料采用CaO,投加量为1~4%,在室温下25±5℃,固体停留时间1d,餐厨垃圾的含固率可高达20~25%,且可不经稀释直接进行预处理。相比现有碱处理工艺,本发明的干式碱预处理反应器体积小,运行能耗显著降低。厌氧消化阶段,该工艺含固率为12%,温度设置为35±1℃,固体停留时间为35~40d。此外,厌氧消化过程对餐厨垃圾中的绝大部分病原微生物具有灭活作用,能够有效降低沼液沼渣农用的卫生风险。
有益效果
本发明餐厨垃圾含固率高,且餐厨垃圾的预处理不需稀释。干式碱预处理比现有碱预处理反应器体积显著减小,且运行能耗低。与低固厌氧消化相比,本发明克服了反应罐体积大、加热能耗和投资成本高、沼液沼渣难处理等瓶颈;与现有的高固厌氧消化相比,含固率进一步提高,克服了产甲烷停滞期长,甲烷产率低的不足,提高厌氧消化的过程稳定性与持续性。
附图说明
图1.餐厨垃圾―碱预处理+膨润土–高固厌氧消化”工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明,以使本领域技术人员更好地理解本发明,但本发明并不局限于以下实施例。
该厌氧消化工艺包括干式碱预处理与高固厌氧消化两个阶段,见图1。无需稀释的餐厨垃圾直接进入碱预处理反应器,其温度为25±5℃,固体停留时间为1~2d的干式常温碱处理;随后将餐厨垃圾接种污泥,且稀释至含固率为10%以上进行厌氧消化,消化温度为35±1℃、43±1℃或55±1℃,厌氧消化时间为25~45d。干式碱预处理后的餐厨垃圾进行厌氧消化时,固液分离后的沼液可用作反应池的稀释液;可以采用其它来源污泥进行接种,也可以采用固液分离后的沼渣接种。发酵过程中产生沼气,可输送至沼气发电机进行发电或用作沼气燃料电池;沼液沼渣可以回用也可直接农用。
实施例1
含固率为22.5%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为3%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为1天;将干式碱预处理后的餐厨垃圾稀释至含固率为12%后,进行厌氧消化,反应温度为35℃,固体停留时间为35天,甲烷产率为140.1CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高232.8%,产气停滞期为4天,缩短了9天。
实施例2
含固率为25.3%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为4%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为1天;稀释至含固率为12%后,以0.6g/g-VS投加膨润土进行厌氧消化,反应温度为37℃,固体停留时间为40天,甲烷产率为153.0mL CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高261.7%,COD去除率为82.2%,提高了7.2%。
实施例3
含固率为25.3%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为2%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为1天,稀释至含固率为12%后,以0.6g/g-VS投加膨润土进行厌氧消化,反应温度为37℃,固体停留时间为40天,甲烷产率为178.9mL CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高322.9%,COD去除率为80.0%,提高了5.0%。
实施例4
含固率为33.40%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为3%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为24小时;稀释至含固率为10%后,以0.6g/g-VS投加膨润土进行厌氧消化,反应温度为37℃,固体停留时间为40天,甲烷产率为197.9mL CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高241.2%。
实施例5
含固率为33.40%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为3%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为24小时;稀释至含固率为22%后,以0.6g/g-VS投加膨润土进行厌氧消化,反应温度为37℃,固体停留时间为40天,甲烷产率为160.8mL CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高175.86%。
实施例6
含固率为25.4%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为3%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为24小时;稀释至含固率为15.0%后,以0.6g/g-VS投加膨润土进行厌氧消化,反应温度为43℃,固体停留时间为18天,甲烷产率为274.4mL CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高79.6%。
实施例7
含固率为25.4%的餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,进行干式碱预处理,预处理材料为3%浓度CaO,温度为25℃,固体停留时间为48小时;稀释至含固率为15.0%后,以0.6g/g-VS投加膨润土进行厌氧消化,反应温度为43℃,固体停留时间为18天,甲烷产率为264.0mL CH4/g-VSadd,较不经处理和不投加膨润土的甲烷产率提高72.8%。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)含固率为20~25%餐厨垃圾粉碎处理后直接进入预处理罐,以待处理垃圾质量的1~4%投加碱性物质,搅拌均匀进行碱预处理,反应温度25±5℃,固体停留时间SRT 24~48h;
2)碱预处理后的餐厨垃圾进入混合池,投加0.2~1g/g-VS添加剂,混合均匀;
3)均质化的餐厨垃圾接种污泥,以水稀释至含固率10~18%,进行高固厌氧消化,其中含固率10%以上,中温35±1℃、过渡区43±1℃或者高温55±1℃,SRT为25~45d;
4)厌氧消化后,固液气分离,沼渣、沼液用于农业生产,将部分沼渣输送回混合池内作为接种物,部分沼液回流至混合池内作为稀释液。
2.根据权利要求1所述餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于:步骤1)中所述餐厨垃圾进入预处理罐达到有效容积的75~85%。
3.根据权利要求1所述餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于:步骤1)中所述餐厨垃圾进入预处理罐达到有效容积的80%。
4.根据权利要求1所述餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于:步骤1)中所述碱性物质为CaO、NaOH或KOH。
5.根据权利要求1所述餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于:步骤1)中所述碱性物质为CaO。
6.根据权利要求1所述餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于:步骤2)中所述添加剂为膨润土。
7.根据权利要求1所述餐厨垃圾高固厌氧处理方法,其特征在于:步骤3)中所述均质化的餐厨垃圾接种污泥,以水稀释至含固率12~16%。
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