CN115488140B - 潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法 - Google Patents
潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115488140B CN115488140B CN202211102754.9A CN202211102754A CN115488140B CN 115488140 B CN115488140 B CN 115488140B CN 202211102754 A CN202211102754 A CN 202211102754A CN 115488140 B CN115488140 B CN 115488140B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fermentation
- solid
- fermentation liquor
- pipe
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 286
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 286
- 239000010806 kitchen waste Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 22
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 20
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 15
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- 238000005325 percolation Methods 0.000 claims description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 6
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000009270 solid waste treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/60—Biochemical treatment, e.g. by using enzymes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/38—Stirring or kneading
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/60—Biochemical treatment, e.g. by using enzymes
- B09B3/65—Anaerobic treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/70—Kitchen refuse; Food waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Abstract
一种潮汐式发酵渗滤床‑高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统，包括潮汐式发酵渗滤床、发酵液缓冲罐和高效厌氧反应器；潮汐式发酵渗滤床包括上方的固相发酵区和下方的发酵液暂存区，固相发酵区与发酵液暂存区之间以多孔板隔开；固相发酵区连接进料管，在系统工作期间，固相发酵区在浸没和沥干两个状态之间反复交替切换；潮汐式发酵渗滤床的产气管与发酵液缓冲罐的顶部连通，发酵液缓冲罐的下部与发酵液暂存区之间通过换液管连通；高效厌氧反应器的下部与发酵液缓冲罐的下部通过出液管连通，高效厌氧反应器的顶部设置出水管和沼气管。本发明可提升厨余垃圾中固相有机质的溶出效果，产生适合高效厌氧反应器处理的高浓度有机发酵液。
Description
技术领域
本发明属于有机固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法。
背景技术
厨余垃圾包括家庭厨余垃圾、餐厨垃圾和果蔬垃圾等，具有产量大、易腐败、含水率高等特点，目前主要通过厌氧消化和好氧堆肥等技术得以无害化和资源化处理。厌氧消化较适合用于100t/d规模以上的厨余垃圾处理设施，是目前应用最广泛的技术。然而，厨余垃圾厌氧消化基本采用全混式反应器，运行负荷低，所需的物料水力停留时间长，处理设施占地面积大，且易出现酸化现象。以上流式厌氧污泥床(UASB)反应器和厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器为典型代表的高效厌氧反应器具有运行负荷高、反应速率高等优点，广泛应用于工业废水资源化处理领域，但尚未应用于厨余垃圾处理工程。利用高效厌氧反应器处理厨余垃圾的技术难点之一在于如何使厨余垃圾中固相有机质首先充分溶出到液相物料中，以便于液相物料进入高效厌氧反应器得以进一步处理。渗滤床是实现厨余垃圾中固相有机质溶出的一种有效技术，但溶出率不高且速率慢。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法，以期实现厨余垃圾中固相有机质高效溶出，提高厌氧消化系统运行负荷和稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统，包括潮汐式发酵渗滤床、发酵液缓冲罐和高效厌氧反应器；
所述潮汐式发酵渗滤床包括上方的固相发酵区和下方的发酵液暂存区，固相发酵区与发酵液暂存区之间以多孔板隔开；所述固相发酵区连接进料管，在系统工作期间，所述固相发酵区在浸没和沥干两个状态之间反复交替切换；
所述潮汐式发酵渗滤床的产气管与所述发酵液缓冲罐的顶部连通，所述发酵液缓冲罐的下部与所述发酵液暂存区之间通过换液管连通；
所述高效厌氧反应器的下部与所述发酵液缓冲罐的下部通过出液管连通，所述高效厌氧反应器的顶部设置出水管和沼气管。
在一个实施例中，所述固相发酵区的容积占潮汐式发酵渗滤床总容积的50-75％，占多孔板上方空间的70-90％；所述发酵液缓冲罐有效空间容积即液相体积为潮汐式发酵渗滤床总容积的75-100％。
在一个实施例中，所述固相发酵区的上方连接进料管，下部连接出料管，所述发酵液暂存区的底部连接回泥管，所述回泥管回接所述进料管，所述产气管设置于所述固相发酵区的有效空间的上方位置，用于将产生的气体通入发酵液缓冲罐中。
在一个实施例中，所述固相发酵区设置有搅拌单元。
在一个实施例中，所述多孔板的孔径为2-10mm，所述高效厌氧反应器为上流式厌氧污泥床(UASB)反应器或厌氧膨胀颗粒床反应器(EGSB)反应器。
在一个实施例中，所述换液管上设置水泵一，并设置带有水泵二的旁路，所述发酵液缓冲罐顶部设置出气管。
在一个实施例中，所述高效厌氧反应器顶部设置回流管，所述回流管接所述发酵液缓冲罐。
本发明还提供了基于所述潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾系统的处理方法，包括以下步骤：
步骤一，向发酵液缓冲罐中装入自来水直至装满有效空间，经进料管将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入固相发酵区，直至装满固相发酵区的有效空间，使厨余垃圾固渣自然发酵，发酵过程中产生的发酵液经多孔板流入发酵液暂存区，5-10天后进入步骤二；
步骤二，在固相发酵区处于沥干状态下，定时排出占固相发酵区有效容积10-40％的发酵残渣，随后经进料管将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入固相发酵区中，直至装满固相发酵区的有效空间；
步骤三，在完成步骤二的出料、进料后，经换液管由发酵液缓冲罐向发酵液暂存区泵入液体，直至完全浸没固相发酵区，10-30min后，经换液管由发酵液暂存区向发酵液缓冲罐泵入液体直至发酵液暂存区内液位降至多孔板以下20-30cm处，对固相发酵区完成1次浸没-沥干状态切换，也即1次潮汐操作；
步骤四，当所述发酵液缓冲罐内发酵液的有机物浓度高于设定值时，发酵液缓冲罐内发酵液经出液管进入高效厌氧反应器底部；发酵液中有机物在高效厌氧反应器降解产生的沼气经沼气管排出利用；上部出水经出水管排出；
步骤五，重复步骤二到步骤四。
在一个实施例中，所述步骤二，在进料时，将发酵液暂存区底部沉积的发酵底泥泵入进料管中，与新加入的厨余垃圾固渣混合进入固相发酵区。
在一个实施例中，所述步骤三，完全浸没固相发酵区后，启动搅拌单元搅拌10-30min之后关闭，每天完成2-6次潮汐操作；所述步骤四，在发酵液进入高效厌氧反应器底部的同时，发酵液缓冲罐内产生的气体经出气管进入高效厌氧反应器底部；其中高效厌氧反应器上部出水的大部分经回流管进入发酵液缓冲罐，同时为保证当固相发酵区处于沥干状态时，发酵液缓冲罐内液体容积不超过其有效空间，剩余部分经出水管排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用潮汐式操作方式，使厨余垃圾固相有机质处于干湿交替状态，一方面便于溶出到液相中有机质及时排出利用，另一方面充分保障了发酵微生物的营养供给，能大幅度提升厨余垃圾中固相有机质的溶出效果。
2、本发明所述系统与方法能大幅度缩短厨余垃圾处理时间，实现厨余垃圾高效稳定资源化处理。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明为一种潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统，包括潮汐式发酵渗滤床1、发酵液缓冲罐2和高效厌氧反应器3。本发明可提升厨余垃圾中固相有机质的溶出效果，产生适合高效厌氧反应器处理的高浓度有机发酵液，为厨余垃圾高效稳定资源化处理提供一种有效途径。
具体地，潮汐式发酵渗滤床1主要执行浸没-沥干循环的潮汐式发酵，其包括固相发酵区4和发酵液暂存区6，固相发酵区4位于发酵液暂存区6上方，二者之间设置多孔板5。固相发酵区4连接进料管1.1，多孔板5承载由进料管1.1送入的发酵对象即厨余垃圾固渣，并过滤发酵液。在系统工作期间，固相发酵区4在浸没和沥干两个状态之间反复交替切换，即所谓的“潮汐式发酵”。
发酵液缓冲罐2与发酵液暂存区6互通，以防止发酵液过多或者过少，实现“缓冲”，同时可承接潮汐式发酵渗滤床1的发酵产气。具体地，潮汐式发酵渗滤床1的产气管1.4与发酵液缓冲罐2的顶部连通，发酵液缓冲罐2的下部则与发酵液暂存区6之间通过换液管2.1连通。
高效厌氧反应器3用于执行厌氧反应，其下部与发酵液缓冲罐2的下部通过出液管2.2连通，其顶部设置出水管3.2和沼气管3.3，将厌氧反应的出水外排处理，产生的沼气外排待用。
为更好地完成发酵动作，本发明在固相发酵区4设置有搅拌单元8。示例地，多孔板5的孔径可设置为2-10mm，固相发酵区4容积占潮汐式发酵渗滤床1总容积的50-75％，占多孔板5上方空间的70-90％，发酵液缓冲罐2有效空间容积即液相体积为潮汐式发酵渗滤床1总容积的75-100％。
本发明中，有效空间容积指实际使用的容积，例如发酵液缓冲罐2总容积是100L，但实际使用的只有90L，预留一部分空间，以防溢出风险，工程上一般预留5％-30％。由此，固相发酵区4即为多孔板5上方空间的有效空间，其上方预留空间给搅拌电机，同时考虑运行期间溢出风险，设计为占多孔板5上方空间的70-90％。固相发酵区4是整个发酵渗滤床最核心的位置，此处微生物通过发酵作用将厨余垃圾固相有机质溶出，因此，其容积不能低于潮汐式发酵渗滤床1总容积的50％。另外，考虑到搅拌电机区域10％以及最下方发酵液暂存区6的容积，固相发酵区4容积最大比例建议不超过75％。在运行期间，固相发酵区4装满厨余垃圾固渣。
本发明中需要利用发酵液缓冲罐2内液体回灌固相发酵区4，直至完成浸泡。因此，发酵液缓冲罐2有效空间容积设置依据是在固相发酵区4容积(50-75％)基础上增加了25％的富余量。
本发明的一种具体结构中，进料管1.1连接于固相发酵区4的上方，固相发酵区4的下部连接出料管1.2，固相发酵区4的有效空间的上方位置连接产气管1.4，发酵液暂存区6的底部连接回泥管1.3。进料管1.1用于向固相发酵区4送入发酵对象，出料管1.2用于排出完成发酵的物料，产气管1.4用于将发酵过程中产生的气体通入发酵液缓冲罐2中，回泥管1.3用于将发酵液暂存区6底部沉积的发酵底泥排出。示例地，回泥管1.3可与进料管1.1连接，其上设置污泥泵9，将发酵底泥重新泵送入进料管1.1，与新加入的厨余垃圾固渣混合进入固相发酵区4。
在发酵液缓冲罐2部分，换液管2.1上设置水泵一10，并可设置带有水泵二11的旁路，发酵液缓冲罐2顶部设置出气管2.3，出气管2.3上可设置气泵一13，将气体送入高效厌氧反应器3。出液管2.2上可设置水泵三12。
在本发明中，高效厌氧反应器3可以采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器或厌氧膨胀颗粒床反应器(EGSB)反应器。其顶部设置回流管3.1，回流管3.1接发酵液缓冲罐2，回流管3.1上可设置水泵四14。
在本发明的一种具体实施方式中，多孔板5的孔径选择5mm，高效厌氧反应器3选择上流式厌氧污泥床(UASB)反应器；潮汐式发酵渗滤床1总容积10L，固相发酵区4容积占潮汐式发酵渗滤床1总容积的60％，占多孔板5上方空间的80％，即6L；发酵液缓冲罐2有效空间容积即液相体积为潮汐式发酵渗滤床1总容积的75％，即7.5L。
基于上述系统，本发明的运行方法包括以下步骤：
步骤一，向发酵液缓冲罐2中装入自来水直至装满有效空间，经进料管1.1将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入潮汐式发酵渗滤床1的固相发酵区4中，直至装满固相发酵区4的有效空间，使厨余垃圾固渣自然发酵，发酵过程中产生的发酵液经多孔板5流入发酵液暂存区6，5-10天后进入步骤二。
步骤二，在潮汐式发酵渗滤床1的固相发酵区4处于沥干状态下，每天定时由出料管1.2排出占固相发酵区4有效容积10-40％的发酵残渣，随后经进料管1.1将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入潮汐式发酵渗滤床1的固相发酵区4中，优选地，还可将发酵液暂存区6底部沉积的发酵底泥泵入进料管1.1中，与新加入的厨余垃圾固渣混合进入固相发酵区4，直至装满固相发酵区4的有效空间。
步骤三，每天在完成潮汐式发酵渗滤床1的出料、进料后，经换液管2.1和水泵10由发酵液缓冲罐2向潮汐式发酵渗滤床1的发酵液暂存区6泵入液体，直至完全浸没固相发酵区4，然后启动搅拌单元8，搅拌10-30min后停止关闭搅拌单元8，经换液管2.1和水泵11由发酵液暂存区6向发酵液缓冲罐2泵入液体直至发酵液暂存区6内液位降至多孔板5以下20-30cm处，对固相发酵区4完成1次浸没-沥干状态切换，也即1次潮汐操作，每天需完成2-6次潮汐操作。
步骤四，当发酵液缓冲罐2内发酵液的有机物浓度以化学需氧量计高于设定值例如1000mg/L时，发酵液缓冲罐2内发酵液经水泵12和出液管2.2进入高效厌氧反应器3底部，同时，发酵液缓冲罐2内产生的气体经气泵13和出气管2.3进入高效厌氧反应器3底部；发酵液中有机物在高效厌氧反应器3降解产生的沼气经沼气管3.3排出利用；上部出水大部分经水泵四14和回流管3.1进入发酵液缓冲罐2，同时为保证当固相发酵区4处于沥干状态时，发酵液缓冲罐2内液体容积不超过其有效空间，剩余部分经出水管3.2排出。
步骤五，重复步骤二到步骤四。
在本发明的一种具体实施方式中，整个系统温度控制35℃左右,高效厌氧反应器UASB反应器的容积为潮汐式发酵渗滤床1总容积的25％，即2.5L。
此时，本发明的运行方法，包括以下步骤：
步骤一，向发酵液缓冲罐2中装入自来水直至装满有效空间，经进料管1.1将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入潮汐式发酵渗滤床1的固相发酵区4中，直至装满固相发酵区4的有效空间，使厨余垃圾固渣自然发酵，发酵过程中产生的发酵液经多孔板5流入发酵液暂存区6，7天后进入步骤二。
步骤二，在潮汐式发酵渗滤床1处于沥干状态下，每天定时由出料管1.2排出占固相发酵区4有效容积20％的发酵残渣，随后经进料管1.1将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入潮汐式发酵渗滤床1的固相发酵区4中，与此同时，将发酵液暂存区6底部沉积的发酵底泥泵入进料管1.1中，与新加入的厨余垃圾固渣混合进入固相发酵区4，直至装满固相发酵区4的有效空间。
步骤三，每天在完成潮汐式发酵渗滤床1的出料、进料后，经换液管2.1和水泵10由发酵液缓冲罐2向潮汐式发酵渗滤床1的发酵液暂存区6泵入液体，直至完全浸没固相发酵区4，然后启动搅拌单元8，搅拌20min后停止关闭搅拌单元8，经换液管2.1和水泵11由发酵液暂存区6向发酵液缓冲罐2泵入液体直至发酵液暂存区6内液位降至多孔板5以下20cm处，对固相发酵区4完成1次浸没-沥干状态切换，也即1次潮汐操作，每天需完成4次潮汐操作。
步骤四，当发酵液缓冲罐2内发酵液的有机物浓度以化学需氧量计高于1000mg/L时，发酵液缓冲罐2内发酵液经水泵12和出液管2.2进入高效厌氧反应器3底部，同时，发酵液缓冲罐2内产生的气体经气泵13和出气管2.3进入高效厌氧反应器3底部；发酵液中有机物在高效厌氧反应器3降解产生的沼气经沼气管3.3排出利用；上部出水的90％左右经水泵14和回流管3.1进入发酵液缓冲罐2，同时为保证当固相发酵区4处于沥干状态时，发酵液缓冲罐2内液体容积不超过其有效空间，剩余部分经出水管3.2排出。
步骤五，重复步骤二到步骤四。
采用本发明系统及方法开展为期50天的厨余垃圾处理实验，结果表明，与同等处理规模的传统渗滤床相比，潮汐式发酵渗滤床能将厨余垃圾中固相有机质溶出率提高30％左右，形成的发酵液中有机物浓度(以化学需氧量-COD计)基本处于2500-4000mg/L范围内，高效厌氧反应器UASB反应器的有机负荷最高达到8kgCOD/(m3·d)，COD去除率平均在86％左右。
本发明的原理如下：
渗滤床技术是高含固率有机固废水解酸化的重要方法之一，主要利用微生物胞外酶的水解酸化功能将固相有机质溶出到液相中，形成发酵液，并通过在渗滤床顶部循环喷淋发酵液，使得发酵液中有机物浓度不断升高，直至稳定后排出进入后续资源化处理。本发明采用潮汐式操作方式代替顶部循环喷淋，使厨余垃圾固相有机质处于干湿交替状态，保障了固液两相的充分接触，便于溶出到液相中有机质及时排出利用，防止产物抑制，同时为附着在固相有机质表面的发酵微生物提供充足氮磷等营养物质，使微生物保持较高的水解酸化活性。此外，通过与高效厌氧反应器耦合，及时利用液相中有机质产沼气，实现资源化利用，同时能降低用于浸没固相发酵区的发酵液中有机物浓度，有效缓解水解酸化过程中酸抑制问题，进而提升固相有机质溶出效果。
Claims (5)
1.潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的方法，基于潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统实现，所述系统包括潮汐式发酵渗滤床(1)、发酵液缓冲罐(2)和高效厌氧反应器(3)；
所述潮汐式发酵渗滤床(1)包括上方的固相发酵区(4)和下方的发酵液暂存区(6)，固相发酵区(4)与发酵液暂存区(6)之间以多孔板(5)隔开；所述固相发酵区(4)连接进料管(1.1)，在系统工作期间，所述固相发酵区(4)在浸没和沥干两个状态之间反复交替切换；
所述潮汐式发酵渗滤床(1)的产气管(1.4)与所述发酵液缓冲罐(2)的顶部连通，所述发酵液缓冲罐(2)的下部与所述发酵液暂存区(6)之间通过换液管(2.1)连通；所述固相发酵区(4)的上方连接进料管(1.1)，下部连接出料管(1.2)，所述发酵液暂存区(6)的底部连接回泥管(1.3)，所述回泥管(1.3)回接所述进料管(1.1)，所述产气管(1.4)设置于所述固相发酵区(4)的有效空间的上方位置，用于将产生的气体通入发酵液缓冲罐(2)中；
所述高效厌氧反应器(3)的下部与所述发酵液缓冲罐(2)的下部通过出液管(2.2)连通，所述高效厌氧反应器(3)的顶部设置出水管(3.2)和沼气管(3.3)；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，向发酵液缓冲罐(2)中装入自来水直至装满有效空间，经进料管(1.1)将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入固相发酵区(4)，直至装满固相发酵区(4)的有效空间，使厨余垃圾固渣自然发酵，发酵过程中产生的发酵液经多孔板(5)流入发酵液暂存区(6)，5-10天后进入步骤二；
步骤二，在固相发酵区(4)处于沥干状态下，定时排出占固相发酵区(4)有效容积10-40％的发酵残渣，随后经进料管(1.1)将分选、破碎、提油后形成的厨余垃圾固渣投入固相发酵区(4)中，直至装满固相发酵区(4)的有效空间；
步骤三，在完成步骤二的出料、进料后，经换液管(2.1)由发酵液缓冲罐(2)向发酵液暂存区(6)泵入液体，直至完全浸没固相发酵区(4)，10-30min后，经换液管(2.1)由发酵液暂存区(6)向发酵液缓冲罐(2)泵入液体直至发酵液暂存区(6)内液位降至多孔板(5)以下20-30cm处，对固相发酵区(4)完成1次浸没-沥干状态切换，也即1次潮汐操作；
步骤四，当所述发酵液缓冲罐(2)内发酵液的有机物浓度高于设定值时，发酵液缓冲罐(2)内发酵液经出液管(2.2)进入高效厌氧反应器(3)底部；发酵液中有机物在高效厌氧反应器(3)降解产生的沼气经沼气管(3.3)排出利用；上部出水经出水管(3.2)排出；
步骤五，重复步骤二到步骤四。
2.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，所述步骤二，在进料时，将发酵液暂存区(6)底部沉积的发酵底泥泵入进料管(1.1)中，与新加入的厨余垃圾固渣混合进入固相发酵区(4)。
3.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，所述固相发酵区(4)设置有搅拌单元(8)，所述高效厌氧反应器(3)顶部设置回流管(3.1)，所述回流管(3.1)接所述发酵液缓冲罐(2)，所述换液管(2.1)上设置水泵一(10)，并设置带有水泵二(11)的旁路，所述发酵液缓冲罐(2)顶部设置出气管(2.3)；
所述步骤三，完全浸没固相发酵区(4)后，启动搅拌单元(8)搅拌10-30min之后关闭，每天完成2-6次潮汐操作；所述步骤四，在发酵液进入高效厌氧反应器(3)底部的同时，发酵液缓冲罐(2)内产生的气体经出气管(2.3)进入高效厌氧反应器(3)底部；其中高效厌氧反应器(3)上部出水的大部分经回流管(3.1)进入发酵液缓冲罐(2)，同时为保证当固相发酵区(4)处于沥干状态时，发酵液缓冲罐(2)内液体容积不超过其有效空间，剩余部分经出水管(3.2)排出。
4.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，所述固相发酵区(4)的容积占潮汐式发酵渗滤床(1)总容积的50-75％，占多孔板(5)上方空间的70-90％；所述发酵液缓冲罐(2)有效空间容积即液相体积为潮汐式发酵渗滤床(1)总容积的75-100％。
5.根据权利要求1所述处理方法，其特征在于，所述多孔板(5)的孔径为2-10mm，所述高效厌氧反应器(3)为上流式厌氧污泥床反应器或厌氧膨胀颗粒床反应器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211102754.9A CN115488140B (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211102754.9A CN115488140B (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115488140A CN115488140A (zh) | 2022-12-20 |
| CN115488140B true CN115488140B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=84468971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211102754.9A Active CN115488140B (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115488140B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004298753A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Tama Tlo Kk | 固液２相循環法を利用した有機物処理方法 |
| CN101805753A (zh) * | 2010-02-03 | 2010-08-18 | 中国科学院广州能源研究所 | 易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的方法 |
| CN102492728A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-13 | 同济大学 | 一种分区接种快速启动易酸败垃圾沼气利用的方法 |
| DE102012109821A1 (de) * | 2012-10-15 | 2014-04-17 | Renergon International AG | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas |
| CN203754715U (zh) * | 2014-03-27 | 2014-08-06 | 山东省科学院能源研究所 | 秸秆一体两相厌氧发酵产沼气装置 |
| CN105400824A (zh) * | 2014-04-29 | 2016-03-16 | 江苏理工学院 | 餐厨垃圾的厌氧消化方法 |
| CN106282243A (zh) * | 2015-05-19 | 2017-01-04 | 香港浸会大学 | 一种改进的两相厌氧消化法生产甲烷的方法及系统 |
| CN106754294A (zh) * | 2016-12-25 | 2017-05-31 | 常州大学 | 一种醋糟固液分相厌氧消化产沼气的装置和方法 |
| CN109626774A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-16 | 华南农业大学 | 一种猪粪渗滤床产沼气及堆肥一体化装置及其方法 |
| CN212494479U (zh) * | 2020-03-09 | 2021-02-09 | 乐山市斯江供排水设备有限公司 | 一种餐厨垃圾的厌氧消化装置 |
| CN112342124A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-02-09 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 一种干-半干-湿法协同生产沼气装置及运行方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004053615B3 (de) * | 2004-11-03 | 2006-05-18 | Brandenburgische Technische Universität Cottbus | Abbauverfahren von biogenem Material |
| CN108641936B (zh) * | 2018-02-05 | 2020-07-31 | 中国环境科学研究院 | 一种基于瘤胃仿生原理的一体式两相厌氧干发酵反应器 |
-
2022
- 2022-09-09 CN CN202211102754.9A patent/CN115488140B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004298753A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Tama Tlo Kk | 固液２相循環法を利用した有機物処理方法 |
| CN101805753A (zh) * | 2010-02-03 | 2010-08-18 | 中国科学院广州能源研究所 | 易腐性有机垃圾高固体两相三段厌氧消化产沼气的方法 |
| CN102492728A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-13 | 同济大学 | 一种分区接种快速启动易酸败垃圾沼气利用的方法 |
| DE102012109821A1 (de) * | 2012-10-15 | 2014-04-17 | Renergon International AG | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas |
| CN203754715U (zh) * | 2014-03-27 | 2014-08-06 | 山东省科学院能源研究所 | 秸秆一体两相厌氧发酵产沼气装置 |
| CN105400824A (zh) * | 2014-04-29 | 2016-03-16 | 江苏理工学院 | 餐厨垃圾的厌氧消化方法 |
| CN106282243A (zh) * | 2015-05-19 | 2017-01-04 | 香港浸会大学 | 一种改进的两相厌氧消化法生产甲烷的方法及系统 |
| CN106754294A (zh) * | 2016-12-25 | 2017-05-31 | 常州大学 | 一种醋糟固液分相厌氧消化产沼气的装置和方法 |
| CN109626774A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-04-16 | 华南农业大学 | 一种猪粪渗滤床产沼气及堆肥一体化装置及其方法 |
| CN212494479U (zh) * | 2020-03-09 | 2021-02-09 | 乐山市斯江供排水设备有限公司 | 一种餐厨垃圾的厌氧消化装置 |
| CN112342124A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-02-09 | 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 | 一种干-半干-湿法协同生产沼气装置及运行方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115488140A (zh) | 2022-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101234836B (zh) | 一种垃圾渗滤液处理工艺 | |
| CN101254993B (zh) | 一种制药化工园区混合废水的处理方法 | |
| CN101955294B (zh) | 一体化生物反应器及其应用和处理高浓度有机废水的方法 | |
| EP0577209B1 (en) | Method and device for the anaerobic decomposition of organic waste | |
| CN102703514A (zh) | 一种餐厨垃圾处理方法及厌氧发酵反应装置 | |
| CN204981332U (zh) | 一种脉冲升流式厌氧反应器 | |
| CN101704611B (zh) | 生活垃圾渗滤液的处理方法 | |
| CN102557345A (zh) | 一种槟榔加工废水的处理方法 | |
| CN201424414Y (zh) | 一种自循环式厌氧反应器及使用该反应器的污水处理装置 | |
| CN203112650U (zh) | 一种餐厨垃圾废水处理系统 | |
| CN201809252U (zh) | 高浓度难降解有机废水两相厌与膜生物处理池 | |
| CN101597561A (zh) | 一种沼气提升式强化厌氧反应器及其应用 | |
| CN115488140B (zh) | 潮汐式发酵渗滤床-高效厌氧反应器耦合处理厨余垃圾的系统与方法 | |
| CN100467402C (zh) | 升流式复合厌氧水解酸化处理装置及其方法 | |
| CN202063797U (zh) | 一种高浓度印染废水的处理系统 | |
| KR100782960B1 (ko) | 세정식 2상 혐기성 소화조 장치 및 이를 이용한 폐수 처리 방법 | |
| CN203212380U (zh) | 一种处理高固体含量有机废水的厌氧生物反应器 | |
| CN108996831A (zh) | 一种自供能循环式处理啤酒厂废水的方法 | |
| Lin et al. | High-strength wastewater treatment using anaerobic processes | |
| CN201031177Y (zh) | 一种处理高固渣有机废水的厌氧反应器 | |
| CN202881058U (zh) | 高浓度酒精废水处理系统 | |
| CN202658153U (zh) | 一种厌氧发酵反应装置 | |
| CN103214089B (zh) | 一种处理高固体含量有机废水的厌氧生物反应器及其运行方法 | |
| CN203048928U (zh) | 一种沼气收集利用系统 | |
| CN207671764U (zh) | 一种污水厂尾水总氮的去除装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |