CN115140890B - 一种餐厨垃圾预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种餐厨垃圾预处理方法，属于餐厨垃圾处理技术领域。该餐厨垃圾预处理方法包括如下步骤：将收集到的餐厨垃圾进行分拣，去除其中不可降解的杂物，破碎和制浆，得混合料；将混合料和去离子水按1：(1‑3)质量比混合，蒸煮后冷却至室温，取出上层漂浮的油脂，并对剩余浆液进行离心分离，得到上层废水和下层物料；将上层废水依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后得到可生化性的出水；用可生化性的出水调整下层物料发酵过程中的含水率。该餐厨垃圾预处理方法，能够将餐厨垃圾中的不可降解垃圾最大限度的分选出来，并对餐厨垃圾中的油脂和残液进行回收利用，为后续处理工艺创造条件。
Description
技术领域
本申请涉及一种餐厨垃圾预处理方法，属于餐厨垃圾处理技术领域。
背景技术
餐厨垃圾俗称泔水，由餐馆、宾馆、饭店、院校、部队、企事业单位等集体单位在提供用餐等过程中所剩的食物残渣、残液和废弃油脂。将餐厨垃圾的残渣和废油脂排入下水管道，不仅会造成下水管道阻塞，还可能在密闭环境中产生厌氧反应，生成沼气，增加污水管道破裂的风险；残液具有有机物、氨氮含量高、富含动植物油脂和粗纤维、C/N比低等特点，这类高氨氮废水的直接排放会造成水体富营养化、赤潮及毒害水生生物等一系列问题，严重影响水资源环境，甚至危害人体健康。
目前，国内餐厨垃圾的处理发展时间不长，处理工艺还处于不断完善阶段，处理工艺包括两大类。一类是传统方法，通常采用填埋、焚烧法处理餐厨垃圾；另一类是其他工艺，例如，预处理+厌氧工艺可以将餐厨垃圾沼气化，高温好氧工艺可以将餐厨垃圾肥料化和饲料化。
预处理主要包括对餐厨垃圾进行破碎，分选等单元操作，主要是运用物理或化学方法来完成。对于餐厨垃圾这种固体废弃物的预处理不仅要涉及到某种物质的分离和集中，同时还要考虑到回收其中的有用成分。
发明内容
为了解决上述问题，提供了一种餐厨垃圾预处理方法，能够将餐厨垃圾中的不可降解垃圾最大限度的分选出来，并对餐厨垃圾中的油脂和残液进行回收利用，为后续处理工艺创造条件。
本发明采用的技术方案如下：
一种餐厨垃圾预处理方法，包括如下步骤：
(1)将收集到的餐厨垃圾进行手工分拣，去除其中不可降解的无机杂物，随后送至均质机内进行破碎和制浆，得到混合料；
(2)将混合料和去离子水按1：(1-3)质量比混合均匀，蒸煮后冷却至室温，取出上层漂浮的油脂，并对剩余浆液进行离心分离，分别收集得到的上层废水和下层物料；
(3)将上层废水依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后得到可生化性的出水；
(4)通过步骤(3)中出水调整下层物料发酵过程中的含水率。
优选地，所述步骤(2)中蒸煮温度为110-140℃，时间为20-60min。
优选地，所述上层废水的氨氮浓度为850-1200mg/L，COD为1000-1400mg/L。
优选地，所述步骤(3)中短程硝化处理工艺为：将接种污泥接入好氧反应器中，采用三阶段不同进水水质依次对接种污泥进行驯化；其中，接种污泥的浓度为2800-4300mg/L。
优选地，第一阶段处理条件为：配置模拟水作为进水，氨氮浓度为100-300mg/L，COD为300-900mg/L，反应器内温度为28-35℃，pH为7.5-8，曝气反应时间为5-10h，沉淀时间为0.8-1.2h；
第二阶段处理条件为：采用加去离子水稀释后的上层废水作为进水，其中上层废水与去离子水的质量比为1：(1-3)，保持反应器的运行条件不变；
第三阶段处理条件为：采用上层废水作为进水，保持反应器的运行条件不变，进一步对污泥进行驯化。
优选地，所述短程硝化处理工艺还包括对接种污泥进行前处理：加入淀粉对接种污泥进行连续1-3天的闷曝气。
优选地，所述步骤(3)中反硝化处理工艺为：将短程硝化出水与去离子水按1：(1-3)质量比混合后作为进水，增设停曝搅拌5h，沉淀时间调整为30-40min，反应器其他运行条件保持不变。
优选地，所述反硝化处理工艺还包括：向反应器中添加浓度为2000-5000mg/L的甲醇。
优选地，所述步骤(3)中芬顿氧化过程为：取反硝化出水置于烧杯中，其中COD浓度为850-920mg/L，调节pH至2-5，加入适量的芬顿试剂，搅拌均匀。
优选地，所述芬顿试剂由2-6mL/L的30％双氧水和18-35mL/L质量浓度10％的七水硫酸亚铁组成。
本申请中，“室温”，是指25℃；“接种污泥”取自济南市商河县餐厨垃圾厂污水处理站好氧池中的活性污泥。
本申请的有益效果包括但不限于：
1.本申请的餐厨垃圾预处理方法，通过蒸煮除去餐厨垃圾中油脂，既可得到餐厨废油原料，同时提高了餐厨垃圾的水解率和可生物降解性，为餐厨垃圾的资源化利用提供了基础；残液依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后有效降低了出水氨氮、COD，并能够直接用于厌氧或好氧过程，实现了餐厨垃圾处理的资源化和无害化。
2.本申请的餐厨垃圾预处理方法，通过配置模拟水成功驯化短程硝化污泥，随后依次采用稀释后的上层废水和上层废水对短程硝化污泥深度驯化，实现了餐厨垃圾上层废水短程硝化阶段处理的稳定运行；对接种污泥进行前处理，除去了接种污泥所带留的氨氮、COD，避免对短程硝化过程产生干扰。
3.本申请的餐厨垃圾预处理方法，短程硝化反硝化过程具有反应速度快、脱氮效率高和节约供氧量的优点，且仅需要在一个SBR反应器里即可实现，操作简易；由于反硝化产碱补充给短程硝化反应，又能节省一定的碱度消耗；通过向反应器中添加甲醇补充碳源，确保反硝化阶段的顺利进行。
4.本申请的餐厨垃圾预处理方法，采用芬顿氧化法对餐厨垃圾上层废水短程硝化反硝化出水进行深度处理，进一步降低出水COD浓度及提高出水的可生化性，为后续厌氧或好氧处理提供保障，操作简易、经济成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种餐厨垃圾预处理方法，包括如下步骤：
(1)将收集到的餐厨垃圾进行手工分拣，去除其中不可降解的无机杂物，随后送至均质机内进行破碎和制浆，得到混合料；
(2)将混合料和去离子水按1：2质量比混合均匀，并在120℃蒸煮40min后冷却至室温，取出上层漂浮的油脂，并对剩余浆液进行离心分离，分别收集得到的上层废水和下层物料；
其中，上层废水的氨氮浓度1000mg/L，COD为1200mg/L；
(3)将上层废水依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后得到可生化性的出水；
短程硝化处理工艺为：将浓度为3200mg/L接种污泥接入好氧反应器中，加入淀粉对接种污泥进行连续2天的闷曝气，然后采用三阶段不同进水水质依次对接种污泥进行驯化；
第一阶段处理条件为：配置模拟水作为进水，氨氮浓度为200mg/L，COD为600mg/L，反应器内温度为30℃，pH为7.7，曝气反应时间为8h，沉淀时间为1h；
第二阶段处理条件为：采用加去离子水稀释后的上层废水作为进水，其中上层废水与去离子水的质量比为1：2，保持反应器的运行条件不变；
第三阶段处理条件为：采用上层废水作为进水，保持反应器的运行条件不变，进一步对污泥进行驯化；
反硝化处理工艺为：将短程硝化出水与去离子水按1：2质量比混合后作为进水，添加浓度为3000mg/L的甲醇，增设停曝搅拌5h，沉淀时间调整为35min，反应器其他运行条件保持不变；
芬顿氧化过程为：取反硝化出水置于烧杯中，其中COD浓度为900mg/L，调节pH至3，加入4mL/L的30％双氧水和26mL/L质量浓度10％的七水硫酸亚铁，搅拌均匀；
(4)通过步骤(3)中出水调整下层物料发酵过程中的含水率。
实施例2
一种餐厨垃圾预处理方法，包括如下步骤：
(1)将收集到的餐厨垃圾进行手工分拣，去除其中不可降解的无机杂物，随后送至均质机内进行破碎和制浆，得到混合料；
(2)将混合料和去离子水按1：1质量比混合均匀，并在110℃蒸煮60min后冷却至室温，取出上层漂浮的油脂，并对剩余浆液进行离心分离，分别收集得到的上层废水和下层物料；
其中，上层废水的氨氮浓度为850mg/L，COD为1000mg/L；
(3)将上层废水依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后得到可生化性的出水；
短程硝化处理工艺为：将浓度为2800mg/L接种污泥接入好氧反应器中，加入淀粉对接种污泥进行连续1天的闷曝气，然后采用三阶段不同进水水质依次对接种污泥进行驯化；
第一阶段处理条件为：配置模拟水作为进水，氨氮浓度为100mg/L，COD为300mg/L，反应器内温度为28℃，pH为7.8，曝气反应时间为10h，沉淀时间为0.8h；
第二阶段处理条件为：采用加去离子水稀释后的上层废水作为进水，其中上层废水与去离子水的质量比为1：1，保持反应器的运行条件不变；
第三阶段处理条件为：采用上层废水作为进水，保持反应器的运行条件不变，进一步对污泥进行驯化；
反硝化处理工艺为：将短程硝化出水与去离子水按1：1质量比混合后作为进水，添加浓度为2000mg/L的甲醇，增设停曝搅拌5h，沉淀时间调整为40min，反应器其他运行条件保持不变；
芬顿氧化过程为：取反硝化出水置于烧杯中，其中COD浓度为850mg/L，调节pH至2，加入2mL/L的30％双氧水和35mL/L质量浓度10％的七水硫酸亚铁，搅拌均匀；
(4)通过步骤(3)中出水调整下层物料发酵过程中的含水率。
实施例3
一种餐厨垃圾预处理方法，包括如下步骤：
(1)将收集到的餐厨垃圾进行手工分拣，去除其中不可降解的无机杂物，随后送至均质机内进行破碎和制浆，得到混合料；
(2)将混合料和去离子水按1：3质量比混合均匀，并在140℃蒸煮20min后冷却至室温，取出上层漂浮的油脂，并对剩余浆液进行离心分离，分别收集得到的上层废水和下层物料；
其中，上层废水的氨氮浓度为1200mg/L，COD为1400mg/L；
(3)将上层废水依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后得到可生化性的出水；
短程硝化处理工艺为：将浓度为4300mg/L接种污泥接入好氧反应器中，加入淀粉对接种污泥进行连续3天的闷曝气，然后采用三阶段不同进水水质依次对接种污泥进行驯化；
第一阶段处理条件为：配置模拟水作为进水，氨氮浓度为300mg/L，COD为900mg/L，反应器内温度为35℃，pH为7.5，曝气反应时间为5h，沉淀时间为1.2h；
第二阶段处理条件为：采用加去离子水稀释后的上层废水作为进水，其中上层废水与去离子水的质量比为1：3，保持反应器的运行条件不变；
第三阶段处理条件为：采用上层废水作为进水，保持反应器的运行条件不变，进一步对污泥进行驯化；
反硝化处理工艺为：将短程硝化出水与去离子水按1：3质量比混合后作为进水，添加浓度为5000mg/L的甲醇，增设停曝搅拌5h，沉淀时间调整为30min，反应器其他运行条件保持不变；
芬顿氧化过程为：取反硝化出水置于烧杯中，其中COD浓度为920mg/L，调节pH至5，加入6mL/L的30％双氧水和18mL/L质量浓度10％的七水硫酸亚铁，搅拌均匀；
(4)通过步骤(3)中出水调整下层物料发酵过程中的含水率。
对比例1
与实施例1的区别在于：未进行反硝化处理工艺：将短程硝化出水与去离子水按1：2质量比混合后作为进水，添加浓度为3000mg/L的甲醇，增设停曝搅拌5h，沉淀时间调整为35min，反应器其他运行条件保持不变。
对比例2
与实施例1的区别在于：未进行第二阶段处理：采用加去离子水稀释后的上层废水作为进水，其中上层废水与去离子水的质量比为1：2，保持反应器的运行条件不变。
对比例3
与实施例1的区别在于：未进行芬顿氧化过程：取反硝化出水置于烧杯中，其中COD浓度为900mg/L，调节pH至3，加入4mL/L的30％双氧水和26mL/L质量浓度10％的七水硫酸亚铁，搅拌均匀。
对比例4
与实施例1的区别在于：将步骤(2)中蒸煮温度120℃替换为100℃。
对比例5
与实施例1的区别在于：步骤(3)中未添加浓度为3000mg/L的甲醇。
对比例6
与实施例1的区别在于：步骤(3)中未加入淀粉对接种污泥进行连续2天的闷曝气。
对反应器中每个阶段氨氮浓度和COD进行实时监测，油脂测定采用国标GB5009.6-2016，结果如表1。
表1
注：氨氮去除率(％)＝(进水氨氮浓度-出水氨氮浓度)/进水氨氮浓度*100％；
COD去除率(％)＝(进水COD-出水COD)/进水COD*100％。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将收集到的餐厨垃圾进行手工分拣，去除其中不可降解的无机杂物，随后送至均质机内进行破碎和制浆，得到混合料；
(2)将混合料和去离子水按1：(1-3)质量比混合均匀，蒸煮后冷却至室温，取出上层漂浮的油脂，并对剩余浆液进行离心分离，分别收集得到的上层废水和下层物料；
(3)将上层废水依次经过短程硝化反硝化和芬顿氧化处理后得到可生化性的出水；
(4)通过步骤(3)中出水调整下层物料发酵过程中的含水率；
所述步骤(3)中短程硝化处理工艺为：将接种污泥接入好氧反应器中，采用三阶段不同进水水质依次对接种污泥进行驯化；其中，接种污泥的浓度为2800-4300mg/L；
第一阶段处理条件为：配置模拟水作为进水，氨氮浓度为100-300mg/L，COD为300-900mg/L，反应器内温度为28-35℃，pH为7.5-8，曝气反应时间为5-10h，沉淀时间为0.8-1.2h；
第二阶段处理条件为：采用加去离子水稀释后的上层废水作为进水，其中上层废水与去离子水的质量比为1：(1-3)，保持反应器的运行条件不变；
第三阶段处理条件为：采用上层废水作为进水，保持反应器的运行条件不变，进一步对污泥进行驯化；
所述短程硝化处理工艺还包括对接种污泥进行前处理：加入淀粉对接种污泥进行连续1-3天的闷曝气。
2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中蒸煮温度为110-140℃，时间为20-60min。
3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，所述上层废水的氨氮浓度为850-1200mg/L，COD为1000-1400mg/L。
4.根据权利要求1所述的餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中反硝化处理工艺为：将短程硝化出水与去离子水按1：(1-3)质量比混合后作为进水，增设停曝搅拌5h，沉淀时间调整为30-40min，反应器其他运行条件保持不变。
5.根据权利要求4所述的餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，所述反硝化处理工艺还包括：向反应器中添加浓度为2000-5000mg/L的甲醇。
6.根据权利要求4所述的餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中芬顿氧化过程为：取反硝化出水置于烧杯中，其中COD浓度为850-920mg/L，调节pH至2-5，加入适量的芬顿试剂，搅拌均匀。
7.根据权利要求6所述的餐厨垃圾预处理方法，其特征在于，所述芬顿试剂由2-6mL/L的30％双氧水和18-35mL/L质量浓度10％的七水硫酸亚铁组成。
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