CN115193881A - 一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于厨余/餐厨/果蔬垃圾处理技术领域，具体为一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，该厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺具体步骤流程如下：S1.将餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料通入水解池分解；S2.使垃圾浆料停留在水解池内部获取酸化液；S3.设置浮渣挤压系统去除酸化液中的浮渣和杂质；S4.将酸化液通入酸化出料池暂存；S5.将酸化液泵入三相分离系统去除油脂和固渣得到挥发性有机酸液VFAs；S6.将挥发性有机酸液VFAs纯化浓缩。该工艺将餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料制备成有机酸水溶液产品，完善了湿垃圾液相的资源化出路，无需热源，不投加化学药剂，无二次污染，以废治污，协同增效，节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及厨余/餐厨/果蔬垃圾处理技术领域，具体为一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺。
背景技术
随着生活垃圾分类的推进与强制执行，湿垃圾(又称易腐垃圾)如餐厨垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾等分类收集、运输与处理显得尤为迫切。当前大量分选出来的湿垃圾在短时间内无法按照常规的技术路线(如全量厌氧技术)和常规的模式(大型设施集中处理)解决。为确切落实生活垃圾分类处置的全流程环节，急需相应的工艺技术创新和配套硬件设施。
餐厨、厨余、果蔬垃圾具有以下特点：含水率高，有机质含量高，含杂质率高，成分复杂，易损坏设备，易腐烂、易发臭、易滋生虫蛆鼠患，易酸化腐蚀运输车辆与处理设备，含油量大、黏度高，难以固液分离，收集、运输、处理时波动幅度大，长时间存放易发生复杂的生物反应。
目前的大型餐厨垃圾处理设施或者设备通常只能处理单一物料，当餐厨垃圾或厨余垃圾中混杂的生活垃圾太多时，容易损坏设备，处理效果不佳，存在分选效率不高、工艺系统占地面积大、吨处理费用高、沼液处理难度大、资源转化率低等问题。厌氧发酵处理设施占地面积大、沼液难处理(C/N低)，制约处理能力和水平提升，需要向适用性更强的技术路线升级。
现有的处理工艺，只适用于餐厨垃圾、厨余垃圾或果蔬垃圾中的一种，且对垃圾的容错率低，且资源转化率低，容易产生二次污染，能耗高、不利于减污降碳。本发明可同时处理单一餐厨、厨余、果蔬垃圾及其混合垃圾。“无废城市”建设要求提升餐厨垃圾处理技术，提高资源化利用效率。针对餐厨、厨余、果蔬垃圾的特点，本发明提出一种挥发性有机酸制备工艺，本发明提出的工艺技术能将经过预处理、分选、制浆后的餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料经过水解酸化后制备成有机酸，产物挥发性有机酸(VFAs)可作为污水处理厂补充碳源，对总氮有快速降解速率与效率，具有广泛稳定的出路， VFAs亦是一种基本的化工通用原料。餐厨、厨余、果蔬垃圾减量与资源回收率达到90％，无需热源，综合能耗远低于国内传统处理方式；不投加化学药剂，不产生二次污染。打造一套“水、气、渣”全方位治理的固废处置与资源化绿色低碳路线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，以解决现有处理工艺中出现的适用垃圾容错率和资源转化率低、容易产生二次污染、能耗高导致不利于减污降碳等问题，妥善解决湿垃圾液相的资源化出路。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，该厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺具体步骤流程如下：
S1.首先将餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料通过提升泵进入水解池，使垃圾浆料停留在水解池内部2～3天，通过池内的碱性细菌产生的水解酶类，将大分子物质或不溶性物质分解为小分子可溶性有机物；
S2.经水解过后的浆料再通入酸化池，在酸化池内停留的时间为3～5天，在酸化池的底部设置集沙斗，使浆液中的重物质沉积到砂斗中，通过重力将砂质重物排出至除砂池，再在底部通过螺旋送入砂水分离器进行分离，酸化菌使大分子有机质可以转化为短链的挥发性有机酸的酸化液；
S3.酸化池后方设置浮渣挤压系统，短链挥发性有机酸酸化液从酸化池出水口泵入浮渣挤压系统去除浮渣和杂质，浮渣再通过螺旋送入螺杆挤压机进一步降低含水率；
S4.将去除浮渣和杂质的挥发性有机酸酸化液通入酸化出料池暂存；
S5.经水解、酸化、除砂、除渣后的有机酸酸化液从酸化出料池中泵入三相分离系统，经由三相分离系统，去除油脂和固渣，得到挥发性有机酸液VFAs，被分离出来的油脂可暂存在毛油储存罐，资源化回收利用；
S6.将S5步骤得到的产物最后通入无机陶瓷膜分离装置纯化VFAs，经膜浓缩装置得到的浓液返回前端酸化出料池，部分回流至水解池循环水解处理。
优选的，所述S2步骤中，短链的挥发性有机酸前期主要以乳酸、乙酸、丙酸为主，含少量正丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和己酸，后期乳酸进一步被酸化菌转化为其他有机酸，核心在于原料中的有机氮、有机磷转化为无机氮、无机磷，利于排除产品化的干扰。
优选的，所述S3步骤中，浮渣挤压系统可去除挥发性有机酸液中的浮渣和杂质，并降低其含水量。
优选的，所述S4步骤中，酸化出料池主要为缓冲作用。
优选的，所述S5步骤中，得到的挥发性有机酸液VFAs为初步产物。
优选的，所述S6步骤中，挥发性有机酸清液为产物。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.餐厨、厨余、果蔬垃圾三种垃圾用同一套处理工艺协同处理，可为上游环节的收集和运输环节节省投资与运营成本，减少了收运距离、提高了收运效率，分选出来的生活垃圾杂质不用二次返运。
2.传统的厌氧消化产生的沼液具有成分复杂、有机物和氨氮浓度高、水质水量变化大、微生物营养元素比例失调、可生化性差等特点，不适合生物降解，这样的沼液处理难度大、成本高，而本发明将餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料制备成具有经济和环境效益的挥发性有机酸(VFAs)产品，挥发性有机酸产品为可降解有机物，可生化性极好，C/N比高达30以上，B/C比可达0.8以上，是绝佳的补充碳源，可用于生活污水、工业污水替代碳源处理。
3.本发明工艺不产生污水，能实现污水零排放。
4.本发明工艺实现产品固碳，减少碳排放，以废治污。
5.本发明工艺不产生沼气，无甲类设施，安全性大大提高。
6.本发明工艺物料平衡中，固态可微生物降解物质转化为液态部分，提高了湿垃圾的固态减量率。
7.本发明充分考虑垃圾分选后产物的利用问题：餐厨、厨余、果蔬垃圾中分选出的生活垃圾杂质分离挤压后可去往焚烧厂发电，从浆料分离出油脂可回收用于生产生物柴油，精细分选和挤压的难降解的木质素、纤维素、半纤维等有机固渣作为堆肥原料。
8.本发明全面考虑了水、气、渣等环保问题：生产过程中所产生的污水全部收集后密闭输送至浆料槽协同后续处理，臭气负压密闭收集后至专项除臭设施单独处理，废渣统一挤压脱水收集后外运至垃圾焚烧厂无害化处理，对噪音采取隔振、降噪等措施。
9.全过程无加热设施不消耗任何化石能源与新能源，不消耗化学药剂，不产生二次污染，减少臭气排放量60％以上，能耗低约为现有技术的30％，厌氧酸化降解效率高，其中COD转化率达到88％～92％，减量与资源回收率达到 90％。
附图说明
图1为本工艺模块流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例：
参考图1，本发明提供一种技术方案：一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，该厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺具体步骤流程如下：
S1.首先将餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料通过提升泵进入水解池，使垃圾浆料停留在水解池内部2～3天，通过池内的碱性细菌产生的水解酶类，将大分子物质或不溶性物质分解为小分子可溶性有机物；
S2.经水解过后的浆料再通入酸化池，在酸化池内停留的时间为3-5天，浆料经水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，浆料在酸化菌的作用下能快速使pH值降到3.8～4.8，此时所有其它微生物的活性均被抑制，包括甲烷菌等，维持这个条件的情况下，仅酸化菌能维持活性继续产酸，水解池和酸化池的池内均设置水力搅拌器，保证浆料的均匀，加快水解和酸化速率，水解池和酸化池设有溢流出料管路，在酸化池的底部设置集沙斗，使浆液中的重物质沉积到砂斗中，通过重力将砂质重物排出至除砂池，再在底部通过螺旋送入砂水分离器进行分离，酸化菌使大分子有机质可以转化为短链的挥发性有机酸的酸化液，此时浆料经过S1步骤和S2步骤的水解、酸化和除砂后，大分子有机质可以转化为短链的挥发性有机酸的酸化液；
S3.酸化池后方设置浮渣挤压系统，短链挥发性有机酸酸化液从酸化池出水口泵入浮渣挤压系统去除浮渣和杂质，浮渣再通过螺旋送入螺杆挤压机进一步降低含水率；
S4.将去除浮渣和杂质的挥发性有机酸酸化液通入酸化出料池暂存；
S5.经水解、酸化、除砂、除渣后的有机酸酸化液从酸化出料池中泵入三相分离系统，经由三相分离系统，去除油脂和固渣，得到挥发性有机酸液VFAs，被分离出来的油脂可暂存在毛油储存罐，资源化回收利用，此时被分离出来的固渣由于有机质含量丰富、含杂率低、性状均匀，可以作为昆虫养殖的原料；
S6.将S5步骤得到的产物最后通入无机陶瓷膜分离装置纯化VFAs，VFAs 纯化系统具有除杂、脱水、截留微生物菌种的功能，经纯化后得到挥发性有机酸清液，挥发性有机酸清液为产物，产品含水率降到60％，SS浓度降低至 50mg/L，可生化性极好，C/N比高达30，B/C比达到0.8，成分较为稳定，性状清澈不浑浊，便于储存和运输，经膜浓缩装置得到的浓液返回前端酸化出料池，部分回流至水解池循环水解处理，可以方便进一步降解大分子和复杂分子。
S2步骤中，短链的挥发性有机酸前期主要以乳酸、乙酸、丙酸为主，含少量正丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和己酸，后期乳酸进一步被酸化菌转化为其他有机酸，核心在于原料中的有机氮、有机磷转化为无机氮、无机磷，利于排除产品化的干扰。
S3步骤中，浮渣挤压系统可去除挥发性有机酸液中的浮渣和杂质，并降低其含水量。
S4步骤中，酸化出料池主要为缓冲作用。
S5步骤中，得到的挥发性有机酸液VFAs为初步产物。
S6步骤中，挥发性有机酸清液为产物。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，其特征在于，该厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺具体步骤流程如下：
S1.首先将餐厨、厨余、果蔬垃圾浆料通过提升泵进入水解池，使垃圾浆料停留在水解池内部2～3天，通过池内的碱性细菌产生的水解酶类，将大分子物质或不溶性物质分解为小分子可溶性有机物；
S2.经水解过后的浆料再通入酸化池，在酸化池内停留的时间为3～5天，在酸化池的底部设置集沙斗，使浆液中的重物质沉积到砂斗中，通过重力将砂质重物排出至除砂池，再在底部通过螺旋送入砂水分离器进行分离，酸化菌使大分子有机质可以转化为短链的挥发性有机酸的酸化液；
S3.酸化池后方设置浮渣挤压系统，短链挥发性有机酸酸化液从酸化池出水口泵入浮渣挤压系统去除浮渣和杂质，浮渣再通过螺旋送入螺杆挤压机进一步降低含水率；
S4.将去除浮渣和杂质的挥发性有机酸酸化液通入酸化出料池暂存；
S5.经水解、酸化、除砂、除渣后的有机酸酸化液从酸化出料池中泵入三相分离系统，经由三相分离系统，去除油脂和固渣，得到挥发性有机酸液VFAs，被分离出来的油脂可暂存在毛油储存罐，资源化回收利用；
S6.将所述S5步骤中得到的挥发性有机酸液VFAs最后通入无机陶瓷膜分离装置纯化VFAs，经膜浓缩装置得到的浓液返回前端酸化出料池，部分回流至水解池循环水解处理。
2.根据权利要求1所述的一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，其特征在于：所述S2步骤中，短链的挥发性有机酸前期主要以乳酸、乙酸、丙酸为主，含少量正丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和己酸，后期乳酸进一步被酸化菌转化为其他有机酸，核心在于原料中的有机氮、有机磷转化为无机氮、无机磷，利于排除产品化的干扰。
3.根据权利要求1所述的一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，其特征在于：所述S3步骤中，浮渣挤压系统可去除挥发性有机酸液中的浮渣和杂质，并降低其含水量。
4.根据权利要求1所述的一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，其特征在于：所述S4步骤中，酸化出料池主要为缓冲作用。
5.根据权利要求1所述的一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，其特征在于：所述S5步骤中，得到的挥发性有机酸液VFAs为初步产物。
6.根据权利要求1所述的一种厨余餐厨果蔬垃圾浆料制备挥发性有机酸工艺，其特征在于：所述S6步骤中，挥发性有机酸清液为产物。
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2022
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