CN114790126A - 一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺及其应用 - Google Patents

一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及到一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺及其应用。其包括如下步骤：(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆；(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。本申请中餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺操作方法简便，整个厌氧发酵处理工艺时间显著缩短，并且产生沼气效率得到显著的提高，而且在改善产期率和产气量的同时，还能提高系统的有机负荷。并且通过对餐厨垃圾进行针对性的处理，是实现了餐厨垃圾的无害化资源处理和高值化处理利用。

Description

一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺及其应用
技术领域
本发明涉餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及到一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺及其应用。
背景技术
餐厨垃圾是城市日常生活中产生的最为普遍的废弃物，属于城市生活垃圾，其主要成分包括淀粉类食物、植物纤维、动物蛋白和脂肪类等有机物，具有含水率高，油脂、盐份含量高，易腐烂发臭，不利于普通垃圾车运输等特点，这类垃圾若不经分类专项处理，会对环境造成极大的危害。
目前处理餐厨垃圾的主要方法是将有机垃圾经油脂分离、初步分选、机械破碎、水力碎浆、调配浆料、厌氧发酵等工序进行处理，使得餐厨垃圾完全降解，最终经厌氧消化分解出沼气，沼气经脱硫处理后作为能源利用；沼渣经过控氧堆肥生产出优质有机肥；分离出的油脂可作为再生工业原料油回收利用。在处理过程产生的废水可循环利用，最终多余的废水经过生化处理后达标排放；处理过程中垃圾产生的臭气经过生物过滤处理达标后直接排放。这种处理方法工艺过程复杂，能耗较高，需要的设备多，投资高，资源利用率有待进一步提高。
针对现有技术中的技术问题，本申请提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，克服了餐厨垃圾方法上存在的一些问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤1采用离心脱水，转速不低于3000r/min。
作为本发明一种优选的技术方案，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种；所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的8～30wt％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：(6～14)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为28～34℃。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为(15～25):1。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤2)中所述高固含量餐厨垃圾在与发酵菌种混合之前进行超声预处理和酸碱预处理。
作为本发明一种优选的技术方案，所述酸碱预处理为先对高固含量餐厨垃圾进行弱酸处理后，再进行弱碱处理。
作为本发明一种优选的技术方案，所述混合生物调质为混合助燃剂和/或混合防腐剂和/或粘结剂。
本发明的第二个方面提供了一种垃圾衍生燃料，根据如上所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺处理得到的最终产物制得。
有益效果：本申请中餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺操作方法简便，整个厌氧发酵处理工艺时间显著缩短，并且产生沼气效率得到显著的提高，而且在改善产期率和产气量的同时，还能提高系统的有机负荷。并且通过对餐厨垃圾进行针对性的处理，是实现了餐厨垃圾的无害化资源处理和高值化处理利用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。
本发明中的词语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。
本发明的第一方面提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
本发明中经过分拣将餐厨垃圾中的玻璃、硬质固体等成分去除，保留能够参与到实际发酵的成分。经过粉碎将这些发酵原料中较大尺寸的固体成分粉碎成较小的尺寸，使其能够更好的与本体系中的发酵菌种接触，并进行分解。本申请中对分拣、粉碎等处理过程中并不做特殊限定，可以根据本领域技术人员所熟知各类方式进行即可。
本发明中的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺主要针对的是高固体含量的有机餐厨垃圾，需要对其进行机械脱水减容。在一些实施方式中，步骤1采用离心脱水，转速不低于3000r/min；优选的，其转速不低于4500r/min。
在一些实施方式中，所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为(15～25):1；进一步优选的，所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为(20～24)：1；进一步优选的，所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为21：1。
本申请中采用干式发酵方式来来对餐厨垃圾进行发酵处理，其中对对分拣粉碎后的餐厨垃圾进行脱水处理，从而降低餐厨垃圾中的水含量，尽可能的减少液体含量而成为半固体，由于其中的水含量少，发酵后产生的污水量少，能耗低。然而一方面由于餐厨垃圾是高固体有机废物，难以实现高效机械脱水减容；另一方面高固含量餐厨垃圾中水含量对发酵效率有很大的影响。申请人发现在对餐厨垃圾进行离心脱水过程中保证转速不低于3000/min，优选为不低于4500r/min处理的同时，保证垃圾中的碳元素和氮元素比例为(15～25):1，优选为(20～24)：1时，能够有助于提高餐厨垃圾的水解塑料和产气量。餐厨垃圾中的有机物质在菌种的作用下分解产生多种中间体，当体系中的氮含量过高时，有机物的分解收到抑制，影响合适中间体的生成，从而进一步影响产气量。而当含氮量过低时体系中发酵产生大量的酸，而这些酸的积累可能会造成酸中毒，同样影响餐厨垃圾的有效发酵。尤其是在本申请中的餐厨垃圾是低含水量的餐厨垃圾，菌种、分解酶等的迁移会受到一定的影响，在此前提下，若出现上述分解受到抑制或酸中毒等情况，则将会严重影响整个发酵工艺的正常进行。
在一些实施方式中，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种；所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的8～30wt％；进一步优选的，所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的14～22wt％；所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的18wt％。
在一些实施方式中，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：(6～14)；进一步优选的，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：(8～12)；所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：12；进一步的，所述酵母菌为高活性干酵母。本申请中讲菌种直接添加到有机垃圾上后，细菌的生长繁殖需经过四个时期：迟缓期，对数期，稳定期，衰亡期。进一步的，所述发酵菌种为活化后达到稳定期的混合菌种。
在一些实施方式中，所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为28～34℃；进一步的，所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为32℃。
在干式厌氧发酵过程中，由于固体浓度高，加入足够所需的微生物作为接种物是极其重要的，甚至关系到干发酵的成败。餐厨垃圾中包含淀粉、多糖、蛋白质、脂类等更多种成分，而这些成分在在菌种作用下分解成小分子中间体和挥发性脂肪酸时，不同菌种对不同成分的促水解和酶解作用不相同，因此所产生的中间体、脂肪酸等结构、组分含量等不同。一般情况下，可以通过提高发酵原料与菌种比例来改善发酵效率，从而改善发酵时的运行稳定性，提高产气率。而申请人在完成本发明的过程中发现，当采用酵母菌和醋酸菌混合的混合菌种对餐厨发酵原料进行接种发酵时，能够有助于改善整个发酵工艺，尤其是在对酵母菌和醋酸菌配比，以及混合菌种的添加量的调控后，更为显著的改善上述效果。申请人推测可能是由于原料在酵母菌的分解作用下分解成大量能够被醋酸菌进一步分解产生酸的氨基酸、乳酸、乙醇等中间体，使醋酸菌能够更好的作用这些中间体产生更多的挥发性脂肪酸，在两者的共栖协同作用下，加快整个发酵工艺，从而有助于缩短发酵工艺周期。而当其中的配比、与发酵物料之间的比例发生变化后，其间的协同作用被破坏，从而影响有利的相互促进。
此外，申请人还发现在采用上述特定比例的混合菌种作为接种物时，整个发酵工艺的发酵温度对发酵工艺的稳定性，以及沼气中甲烷含量的高低有着至关重要的影响。当发酵温度设定为28～34℃范围内时，发酵效果最好。虽然一般情况下通过提升发酵温度来提高接种物的活性，使餐厨垃圾中的有机物能够快速的分解，从而提高发酵效率。然而申请人在完成本发明的过程中发现，在本申请需要严格控制发酵温度，并非温度越高效率越好，甚至在采用过高温度下进行发酵时，申请人发现发酵效果并不理想。可能是由于本申请的混合菌种以及通过发酵产生的中间产物对温度的敏感性较大，在过高的温度下影响生命活动，影响其活性。尤其是在本申请的高固含量的餐厨垃圾中，由于水分少，物料的传热效率低，因此若温度控制不当则严重影响原料的正常发酵。
在一些实施方式中，步骤2)中所述高固含量餐厨垃圾在与发酵菌种混合之前进行超声预处理和酸碱预处理。
本申请中所述的超声预处理是指将经过脱水之后的发酵原料采用超声波细胞粉碎机中处理一段时间，可以根据餐厨垃圾的实际情况进行对超声波细胞粉碎机的频率、功率以及超声时间等参数的调整。例如，在一一些实施方式中，可以在10kHz频率且450W功率下超声处理25min。
优选的，所述酸碱预处理为先对高固含量餐厨垃圾进行弱酸处理后，再进行弱碱处理。本申请中所述的弱酸处理是在发酵原料在搅拌状态下，加入适量的弱酸溶液，调节体系的pH值至弱酸性(2.5～4.5)，然后将物料在室温下放置一段时间后取出过滤等方式除去其中的酸性成分即可。本申请中所述的弱碱处理是指在发酵原料在搅拌状态下，加入适量的弱碱溶液，调节体系的pH值至弱碱性(8.5～10.5)，然后将物料在室温下放置一段时间后取出过滤等方式除去其中的碱性成分即可。
在一些优选的实施方式中，对经过超声处理后的原料先进行弱酸处理，然后再进行弱碱处理。优选的，所述弱酸处理中采用的弱酸为酒石酸和苯磺酸的混合酸；优选的，所述酒石酸和苯磺酸的重量比例为(8～15):1；进一步优选的，所述酒石酸和苯磺酸的重量比例为12:1；进一步优选的，所述酒石酸的浓度为1～1.8mol/L。在一些优选的实施方式中，所述弱碱处理中的弱碱为吡啶和强氧化钠的混合碱溶液；进一步优选的，所述啶和强氧化钠的摩尔比例为10:1；进一步优选的，所述混合碱溶液中吡啶的浓度为1.8mol/L。
由于本申请中用于发酵的物料固含量较高，原料处于半固态形状，因此原料的传热性，以及与接种物的接触收到一定的影响。申请人发现脱水后准备发酵的原料进行超声和酸碱处理后，在很大程度上提高沼气中甲烷含量，改善发酵过程中的运行稳定性。通过超声处理，能够进一步提高发酵原料与接种物之间的更加充分的接触，使接种物发挥更好的作用。而经过酸碱处理后能够改变发酵原料的微观结构，使接种物能够更快、更充分的进入到原料内部对其进行分解。而且申请人还发现，对发酵物料先进行酸水解后进行碱处理时，上述效果尤为显著。可能是由于经过酸处理后能够破坏原料中的大量结晶、紧密堆积的聚集结构，使之具有更好的疏松性，而再采用碱处理时，可以将原料中的缠结结构，以及一些活性基团打破，促进接种物的进一步分解。
在一些实施方式中，所述混合生物调质为混合助燃剂和/或混合防腐剂和/或粘结剂。本申请的中的所述助燃剂包括但不限于锯木；本发明中所述防腐剂包括但不限于氧化钙；本发明中所述粘结剂包括但不限于电石渣。本发明中将餐厨垃圾发酵残渣脱水后进行半干化，然后加入上述混合生物调质，造粒挤压成型，干燥自然风化等方式得到最终的垃圾衍生燃料产品。
通过对发酵原料含水量的调控，有效避免发酵过程产生的废水，而通过进一步对发酵菌种比例、发酵温度以及原料中氮元素和碳元素比例的调控有效改善发酵过程中的产气量和产气率，并且在上述技术参数之间的协同作用之下，有效改善了沼气中甲烷含量，改善了发酵过程的运行稳定性。
本发明的第二个方面提供了一种垃圾衍生燃料，根据如上所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺处理得到的最终产物制得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
其中，步骤1采用离心脱水，转速为5000r/min，使餐厨垃圾中的固含量达到12wt％；其中，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种，所述酵母菌为高活性干酵母；所述发酵菌种为活化后达到稳定期的混合菌种，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：12；进一步的，所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的18wt％；所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为32℃；所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为21：1。
其中，对脱水后的所述高固含量餐厨垃圾采用超声波细胞粉碎机，在10kHz频率且450W功率下超声处理25min，然后再进行酸碱预处理，其中依次进行弱酸处理和弱碱处理；所述的弱酸处理是在发酵原料在搅拌状态下，加入适量的弱酸溶液，调节体系的pH值至3.5，然后将物料在室温下放置18小时后取出过滤，除去其中的酸性成分；所述弱酸处理中采用的弱酸为酒石酸和苯磺酸的混合酸，去重量比例为12:1；其中采用的弱碱溶液中所述酒石酸的浓度为1.5mol/L。
其中，所述的弱碱处理是在体系中加入适量的弱碱溶液，调节体系的pH值至弱碱性9.5，然后将物料在室温下放置24小时后取出过滤除去其中的碱性成分；其中所述弱碱溶液为吡啶和强氧化钠的混合碱溶液，所述啶和强氧化钠的摩尔比例为10:1，所述混合碱溶液中吡啶的浓度为1.8mol/L。
其中，所述混合生物调质为混合助燃剂、混合防腐剂和/粘结剂，所述助燃剂为锯木，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的4.5wt％，粘结剂为电石渣，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的5.5wt％，防腐剂为氧化钙，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的1.5wt％。
本实施例中的垃圾组成分析结果如下：
Figure BDA0003060533040000081
实施例2：
本实施例提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
其中，步骤1采用离心脱水，转速为5000r/min，使餐厨垃圾中的固含量达到12wt％；其中，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种，所述酵母菌为高活性干酵母；所述发酵菌种为活化后达到稳定期的混合菌种，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：2；进一步的，所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的18wt％；所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为32℃；所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为21：1。其中，对脱水后的所述高固含量餐厨垃圾采用超声波细胞粉碎机，在10kHz频率且450W功率下超声处理25min，然后再进行酸碱预处理，其中依次进行弱酸处理和弱碱处理；所述的弱酸处理是在发酵原料在搅拌状态下，加入适量的弱酸溶液，调节体系的pH值至3.5，然后将物料在室温下放置18小时后取出过滤，除去其中的酸性成分；所述弱酸处理中采用的弱酸为酒石酸和苯磺酸的混合酸，去重量比例为12:1；其中采用的弱碱溶液中所述酒石酸的浓度为1.5mol/L。其中，所述的弱碱处理是在体系中加入适量的弱碱溶液，调节体系的pH值至弱碱性9.5，然后将物料在室温下放置24小时后取出过滤除去其中的碱性成分；其中所述弱碱溶液为吡啶和强氧化钠的混合碱溶液，所述啶和强氧化钠的摩尔比例为10:1，所述混合碱溶液中吡啶的浓度为1.8mol/L。其中，所述混合生物调质为混合助燃剂、混合防腐剂和/粘结剂，所述助燃剂为锯木，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的4.5wt％，粘结剂为电石渣，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的5.5wt％，防腐剂为氧化钙，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的1.5wt％。
本实施例中的垃圾组成分析结果如下：
Figure BDA0003060533040000091
实施例3：
本实施例提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
其中，步骤1采用离心脱水，转速为5000r/min，使餐厨垃圾中的固含量达到12wt％；其中，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种，所述酵母菌为高活性干酵母；所述发酵菌种为活化后达到稳定期的混合菌种，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：12；进一步的，所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的18wt％；所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为32℃；所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为21：1。其中，对脱水后的所述高固含量餐厨垃圾采用超声波细胞粉碎机，在10kHz频率且450W功率下超声处理25min，然后再进行弱碱预处理，所述的弱碱处理是在体系中加入适量的弱碱溶液，调节体系的pH值至弱碱性9.5，然后将物料在室温下放置24小时后取出过滤除去其中的碱性成分；其中所述弱碱溶液为吡啶和强氧化钠的混合碱溶液，所述啶和强氧化钠的摩尔比例为10:1，所述混合碱溶液中吡啶的浓度为1.8mol/L。其中，所述混合生物调质为混合助燃剂、混合防腐剂和/粘结剂，所述助燃剂为锯木，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的4.5wt％，粘结剂为电石渣，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的5.5wt％，防腐剂为氧化钙，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的1.5wt％。
本实施例中的垃圾组成分析结果如下：
Figure BDA0003060533040000092
Figure BDA0003060533040000101
实施例4：
本实施例提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
其中，步骤1采用离心脱水，转速为5000r/min，使餐厨垃圾中的固含量达到12wt％；其中，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种，所述酵母菌为高活性干酵母；所述发酵菌种为活化后达到稳定期的混合菌种，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：12；进一步的，所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的18wt％；所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为32℃；所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为21：1。其中，对脱水后的所述高固含量餐厨垃圾采用超声波细胞粉碎机，在10kHz频率且450W功率下超声处理25min，然后再进行酸碱预处理，其中依次进行弱酸处理和弱碱处理；所述的弱酸处理是在发酵原料在搅拌状态下，加入适量的弱酸溶液，调节体系的pH值至3.5，然后将物料在室温下放置18小时后取出过滤，除去其中的酸性成分；所述弱酸处理中采用的弱酸为酒石酸，其浓度为1.5mol/L。其中，所述的弱碱处理是在体系中加入适量的弱碱溶液，调节体系的pH值至弱碱性9.5，然后将物料在室温下放置24小时后取出过滤除去其中的碱性成分；其中所述弱碱溶液为吡啶，吡啶的浓度为1.8mol/L。其中，所述混合生物调质为混合助燃剂、混合防腐剂和/粘结剂，所述助燃剂为锯木，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的4.5wt％，粘结剂为电石渣，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的5.5wt％，防腐剂为氧化钙，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的1.5wt％。
本实施例中的垃圾组成分析结果如下：
Figure BDA0003060533040000102
实施例5：
本实施例提供了一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
其中，步骤1采用离心脱水，转速为5000r/min，使餐厨垃圾中的固含量达到12wt％；其中，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种，所述酵母菌为高活性干酵母；所述发酵菌种为活化后达到稳定期的混合菌种，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：12；进一步的，所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的18wt％；所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为54℃；所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为32：1。
其中，对脱水后的所述高固含量餐厨垃圾采用超声波细胞粉碎机，在10kHz频率且450W功率下超声处理25min，然后再进行酸碱预处理，其中依次进行弱酸处理和弱碱处理；所述的弱酸处理是在发酵原料在搅拌状态下，加入适量的弱酸溶液，调节体系的pH值至3.5，然后将物料在室温下放置18小时后取出过滤，除去其中的酸性成分；所述弱酸处理中采用的弱酸为酒石酸和苯磺酸的混合酸，去重量比例为12:1；其中采用的弱碱溶液中所述酒石酸的浓度为1.5mol/L。
其中，所述的弱碱处理是在体系中加入适量的弱碱溶液，调节体系的pH值至弱碱性9.5，然后将物料在室温下放置24小时后取出过滤除去其中的碱性成分；其中所述弱碱溶液为吡啶和强氧化钠的混合碱溶液，所述啶和强氧化钠的摩尔比例为10:1，所述混合碱溶液中吡啶的浓度为1.8mol/L。
其中，所述混合生物调质为混合助燃剂、混合防腐剂和/粘结剂，所述助燃剂为锯木，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的4.5wt％，粘结剂为电石渣，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的5.5wt％，防腐剂为氧化钙，添加量为脱水后餐厨垃圾发酵残渣的1.5wt％。
本实施例中的垃圾组成分析结果如下：
Figure BDA0003060533040000111
性能测试
申请人对上述实施例中的方式得到的发酵产物进行了甲烷产生量、沼液含量以及沼渣含量的测试，其测试结果如下表1所示。
表1
甲烷/(m<sup>3</sup>/顿) 沼液/(kg/顿) 沼渣/(kg/顿)
实施例1 62 991 24
实施例2 43 1009 32
实施例3 46 1001 27
实施例4 43 1011 28
实施例5 38 1336 34
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)餐厨垃圾预处理：包括分拣、粉碎、脱水、打浆；
(2)厌氧发酵处理：将脱水后的高固含量餐厨垃圾与一定比例的发酵菌种混合，并在厌氧罐内进行中温干式发酵；
(3)产物的后处理：收集发酵所得沼气，对发酵液进行压滤得到发酵残渣，然后进行半干化、混合生物调质、造粒制最终产物。
2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，步骤1采用离心脱水，转速不低于3000r/min。
3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，所述发酵菌种为酵母菌和醋酸菌的混合菌种；所述发酵菌种的添加比例占所述餐厨垃圾重量的8～30wt％。
4.根据权利要求3所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，所述酵母菌和醋酸菌的配比为10：(6～14)。
5.根据权利要求1所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，所述厌氧发酵处理过程中发酵温度为28～34℃。
6.根据权利要求1所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，所述高固含量餐厨垃圾中碳元素和氮元素的比例为(15～25):1。
7.根据权利要求1～6任一项所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，步骤2)中所述高固含量餐厨垃圾在与发酵菌种混合之前进行超声预处理和酸碱预处理。
8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，所述酸碱预处理为先对高固含量餐厨垃圾进行弱酸处理后，再进行弱碱处理。
9.根据权利要求1～6任一项所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺，其特征在于，所述混合生物调质为混合助燃剂和/或混合防腐剂和/或粘结剂。
10.一种垃圾衍生燃料，其特征在于，根据权利要求1～9任一项所述的餐厨垃圾的厌氧发酵处理工艺处理得到的最终产物制得。
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李阳等: "预处理对菌接种餐厨垃圾发酵产乙酸的影响", 《中国环境科学》, vol. 37, no. 05, 20 May 2017 (2017-05-20), pages 1838 - 1843 *

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