一种餐厨垃圾的高固厌氧处理方法与流程

1.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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。


技术实现要素：

6.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。
7.一种餐厨垃圾高固厌氧处理方法，包括如下步骤：
8.1)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(solid retention time,srt)24～48h；
9.2)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；
10.3)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；
11.4)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。
12.所产生的沼气可提供生活燃料或者用于发电。
13.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％。
14.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。
15.本发明较优公开例中，步骤2)中所述添加剂为膨润土。
16.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％。
17.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。
18.有益效果
19.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
20.图1.餐厨垃圾―碱预处理 膨润土
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高固厌氧消化”工艺流程图。
具体实施方式
21.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。
22.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。
23.实施例1
24.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。
25.实施例2
26.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％。
27.实施例3
28.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％。
29.实施例4
30.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％。
31.实施例5
32.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％。
33.实施例6
34.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％。
35.实施例7
36.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％。
37.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。