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Abstract

本发明涉及厌氧发酵治理有机废弃物的方法，具体地说是一种畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥及有机垃圾联合发酵制沼气方法，将有机垃圾进行粉碎处理，然后进入综合预处理池与城镇污水处理厂污泥及畜禽粪便进行混合，并利用养殖场内污水将混合后的物料稀释成含固率为8-12％的悬浮液；物料经预处理满足厌氧反应器进料要求后通过进料泵和管道进入厌氧反应器进行发酵；发酵产生的沼气经净化后可直接用作燃气，供处理厂及周边农户采暖或炊用，剩余部分通过沼气发电机组发电自用或上网，沼液沼渣作为有机肥料还田；通过该技术使沼气工程建设规模更大，单位投资以及运行维护费用降低10％以上，沼气产生量较污泥或畜禽粪便单独发酵时显著提高。

Description

一种垃圾联合发酵制沼气方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧发酵治理固体废弃物的方法，具体地说是一种畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥及有机垃圾联合发酵制沼气技术。
背景技术
厌氧发酵是在无氧的条件下借兼性菌和厌氧菌降解反应器内的有机物，并将有机物转化为清洁能源——沼气，可将能源、环保与生态良性循环有机结合起来，综合效益显著，是目前处理有机废弃物的主要方法之一。对于有机垃圾的处理，目前我国主要采用卫生填埋、厌氧发酵法进行处理。卫生填埋法处理垃圾历史悠久，技术成熟，但成本较高。厌氧发酵法处理有机垃圾，在使得垃圾减量化、无害化的同时，能够生产沼气，近年来在国内已经有了一定的应用。对于城镇污水处理厂污泥的处置，我国已有极少数的城市污水处理厂采用厌氧消化+消化后污泥机械脱水+最终处置的方法进行处置，由于污泥经过消化处理，污泥体积明显减少，降低了最终处置(一般为填埋处理)费用。但绝大多数城市污水处理厂均采用重力浓缩+自然干化+最终处置或重力浓缩+机械脱水+最终处置的方法进行处置，由于污泥未经消化处理，污泥量较大、稳定性较差，最终处置(一般为填埋处理)费用较高。对于畜禽粪便的处理目前主要有好氧堆肥技术及厌氧发酵制沼气技术，特别是厌氧发酵制沼气技术，可以在处理粪便的同时处理养殖场内尿及冲洗水等其它粪污，沼气可用做炊用燃气或发电上网，沼液沼渣可作为有机肥料还田，是处理畜禽粪污的主要方法，在国内已经有了大量的工程实例。
近些年，随着农村经济的快速发展，农村环境污染及生态破坏问题日显突出，中小城镇污水厂污泥未经有效处理在郊外随意丢弃，养殖厂粪便与污水未经处理随意排放，农村垃圾未建立完善的收集处理机制共同造成了农村环境脏、乱、差，影响新农村建设。同时，为畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥及有机垃圾联合发酵提供了机遇和挑战。畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥及有机垃圾中都富含丰富的有机物，均可做为厌氧发酵制沼气的原料，但由于污泥中有机物含量较低，单独发酵时产气率较低，经济效益较差，有机垃圾容易水解，单独发酵时容易产生酸化现象，***控制困难。对于畜禽粪便厌氧发酵已经有了一定量的报道和工程应用。目前，对于有机垃圾与城镇污水处理厂污泥以及有机垃圾与畜禽粪便联合发酵，国内外已经有少量报道。国内江南大学阮文权等人在其专利“用厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥为原料的沼气生产技术”(CN 1769220A)中提及的多种废弃物联合发酵技术为干法发酵，投加原料为固态或半固态，且物料投入反应器后呈现非流动状态。而本专利所采用的是湿法发酵技术，既发酵原料为一定浓度的悬浮液，在反应器内部呈现悬浮状态，可同时处理有机垃圾、城镇污水处理厂污泥以及畜禽养殖厂内的粪便、尿及冲洗水，无论从原料还是从反应器结构看二者存在本质区别。
发明内容
本发明的目的是提出一种通过厌氧发酵生产沼气的方法，本发明以联合发酵制沼气的模式，对畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥及有机垃圾为原料进行资源化处理，产生的沼气可用作燃气，剩余部分可用于发电自用或上网。通过该技术使沼气工程建设规模较畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥以及有机垃圾单独发酵时大得多，单位投资以及运行维护费用降低10％以上，沼气产生量较污泥及畜禽粪便单独发酵时显著提高(提高25％以上)，能够避免污泥单独发酵产气率低、有机垃圾单独发酵容易产生酸化等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：
对有机垃圾进行粉碎处理，使其粒径小于0.5cm，然后进入综合预处理池与城镇污水处理厂污泥及畜禽粪便进行混合，并利用养殖场内污水将混合后的物料稀释成含固率为8-12％的悬浮液，当养殖场内污水量不足时，补充新鲜水进行稀释；物料经预处理满足厌氧反应器进料要求后通过进料泵和管道进入厌氧反应器进行发酵；发酵产生的沼气经净化后可直接用作燃气，供处理厂及周边农户采暖或炊用，剩余部分通过沼气发电机组发电处理厂自用或上网，沼液沼渣作为有机肥料还田；以畜禽养殖厂粪污治理沼气工程厌氧反应器或城市污水处理厂污泥厌氧反应器内的厌氧消化污泥为接种污泥，接种污泥量为反应器设计容积的15-30％；有机垃圾、城市污水处理厂污泥、畜禽粪便质量配比按1∶1-3∶1-3，实际运行时根据垃圾收集、污泥以及粪便产生情况进行调整，但有机垃圾所占比重应严格控制在质量比≤1/3，以免发生酸化现象；进料方式为间歇进料，每次进料15-30分钟，每天进料1-8次，每天进料量为反应器设计容积的1/25-1/15，出料量与进料量基本相当，反应器内物料量占反应器设计容积的80-90％，物料在反应器内水力停留时间为15-20天，反应器内物料pH维持在6.8-7.2之间，反应温度控制在35±2℃，运行稳定后反应器容积产气率达到1.0m3/m3.d以上，产生沼气中甲烷气体含量稳定在55-70％，二氧化碳含量稳定在30-45％之间。
本发明中的城镇污水处理厂污泥指的是在城镇污水处理厂处理污水过程中产生的剩余污泥、初沉污泥或混合污泥，有机垃圾指居民生活产生的厨余垃圾、食品垃圾、果蔬等容易进行生物降解的垃圾，畜禽粪便是指猪粪、牛粪、羊粪、鹿粪以及鸡粪、鸭粪、鹅粪中的一种或多种。
本发明的有益效果：
(1)工程建设规模较有机垃圾、城市污水处理厂污泥以及畜禽粪便单独发酵时大得多，单位投资以及运行维护费用降低10％以上；
(2)由于有机垃圾中容易被生物降解的成分非常高，厌氧发酵时有机物降解率可以达到80-90％，降解率远大于城镇污水厂污泥及畜禽粪便，因此在投加物料重量一定的情况下，与有机垃圾联合发酵时沼气产生量较污泥或畜禽粪便单独发酵时显著提高(提高25％以上)；
(3)由于厨余垃圾、食品垃圾、果蔬等有机垃圾，特别是果蔬等有机垃圾容易被生物降解，在厌氧发酵过程中极易发生有机酸积累，造成反应器酸化，影响产气。通过与畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥联合发酵，控制有机垃圾投加比例在1/3(质量比)，可以有效避免有机垃圾单独发酵时的酸化现象。
附图说明
图1为本发明畜禽粪便、城镇污水处理厂污泥及有机垃圾联合发酵制沼气***框图。
具体实施方式
下面详细的说明仅仅是阐述本发明的基本原理，并非是限制性条件，实际应用过程中可根据原料的具体组分进行适当调整。
实施例1
依托某畜禽养殖大型沼气工程，主体厌氧反应罐容积为2000m3，以城市污水处理厂污泥消化厌氧反应器内的厌氧消化污泥为接种污泥，接种污泥量为反应器设计容积的20％。有机垃圾、城镇污水处理厂污泥、畜禽粪便(牛粪)质量配比按照1∶3∶3设计。有机垃圾经粉碎处理后粒径小于0.5cm。进料中固形物浓度为10％，进料方式为间歇进料，每天进料4次，每次进料15分钟，每天进料量为反应器设计容积的1/25，出料量与进料量相当，反应器内物料量占反应器设计容积的90％，物料在反应器内水力停留时间为20天，反应器内物料pH控制在6.8-7.2之间，反应温度控制在35±2℃。经50天的调试，运行稳定后沼气中甲烷气体含量稳定在55-70％，二氧化碳含量稳定在30-45％之间，反应器容积产气率为1.0-1.4m3/m3.d，平均容积产气率达到1.25m3/m3.d。
实施例2
设计一个厌氧反应器，反应器容积为20L。以畜禽养殖厂粪污治理沼气工程厌氧反应器内的厌氧消化污泥为接种污泥，接种污泥量为反应器设计容积的20％。有机垃圾、城市污水处理厂污泥、畜禽粪便(牛粪)质量配比按照1∶3∶3设计。有机垃圾经粉碎处理后粒径小于0.1cm。进料中固形物浓度为12％，进料方式为间歇进料，每天进料1次，每次进料1L。出料量与进料量相当，反应器内物料量占反应器设计容积的90％。反应器内物料pH控制在6.9-7.2之间，反应温度控制在35±1℃。运行稳定后沼气中甲烷气体含量稳定在60-70％，二氧化碳含量稳定在30-40％之间，物料在反应器内水力停留时间为20天，反应器容积产气率为1.2-1.6m3/m3.d，平均容积产气率达到1.4m3/m3.d。

Claims (4)

1.一种垃圾联合发酵制沼气方法，其特征在于：
将有机垃圾进行粉碎处理，然后进入综合预处理池与城镇污水处理厂污泥和畜禽粪便进行混合，并利用养殖场内污水或清水将混合后的物料稀释成含固率为8-12％的悬浮液，即当养殖场内污水量不足时，补充新鲜水进行稀释；上述悬浮液物料经预处理已满足厌氧反应器进料要求后通过进料泵和管道进入厌氧反应器进行发酵，发酵产生的沼气经净化后可直接用作燃气，供处理厂及周边农户采暖或炊用，剩余部分通过沼气发电机组发电处理厂自用或上网，沼液沼渣作为有机肥料还田；
以畜禽养殖厂粪污治理沼气工程厌氧反应器或城市污水处理厂污泥厌氧反应器内的厌氧消化污泥为接种污泥，接种污泥量为反应器设计容积的15-30％；
有机垃圾、城市污水处理厂污泥、畜禽粪便质量配比按1∶1-3∶1-3，实际运行时根据垃圾收集、污泥以及粪便产生情况进行调整，但有机垃圾所占比重应严格控制在质量比≤1/3，以免发生酸化现象；
进料方式为间歇进料，每次进料15-30分钟，每天进料1-8次，每天进料量为反应器设计容积的1/25-1/15，出料量与进料量基本相当，反应器内物料量占反应器设计容积的80-90％，物料在反应器内水力停留时间为15-20天，反应器内物料pH维持在6.8-7.2之间，反应温度控制在35±2℃，运行稳定后反应器容积产气率达到1.0m3/m3.d以上，产生沼气中甲烷气体含量稳定在55-70％，二氧化碳含量稳定在30-45％之间。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述有机垃圾是指居民生活过程中产生的厨余垃圾和/或农业生产过程中产生的腐烂的果蔬。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述城市污水处理厂污泥是指城镇污水处理厂处理污水过程中产生的剩余污泥、初沉污泥和/或混合污泥。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述畜禽粪便是指猪粪、牛粪、羊粪、鹿粪以及鸡粪、鸭粪、鹅粪中的一种或多种。
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