CN106734053A - 一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法，包括如下反应步骤：(1)将餐厨垃圾与厌氧污泥混合，混合均匀后氮气吹脱完全去除体系中氧气，保持常压厌氧环境，得厌氧发酵餐厨垃圾初始产品；(2)向所述厌氧发酵餐厨垃圾初始产品中投加氧化剂，并活化氧化剂，使得餐厨垃圾加速发酵产气。本发明利用过硫酸盐化学添加剂，在常温、常压、低能耗下达到快速、高效、低污染的餐厨垃圾资源化处理目的。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法。
背景技术
餐厨垃圾因其有机物含量丰富，所以含有大量沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、肝炎病毒等致病微生物，传播疾病，危害人类健康。它极易变质腐败，孳生苍蝇、蚊子、蟑螂等害虫，若不及时正确处理，还可能产生二噁英等致癌物质，污染环境，对人们的生活带来很大的危害。从化学成分上分析，餐厨垃圾含有大量的淀粉、纤维素、蛋白质、脂质和无机盐等，营养丰富，这就使得餐厨垃圾同时具有废物与资源的双重特性。上述这些特点使得餐厨垃圾处理有别于其他固体废弃物的处理处置。
现有技术中处理餐厨垃圾的主要方法有：(1)粉碎后直接通过管道排除。但是这种方法仅仅适用于餐厨垃圾量较小的情况，并且存在弊端，如容易造成排水管道阻塞，加重城市污水排除负担，并造成二次污染；(2)直接填埋。这种方法虽然操作简单处理方便，但是不符合节能环保，循环利用的发展理念，容易造成可利用资源的浪费；(3)能源化处理。这种方法主要包括热解法、发酵制氢等等。这种处理方法可以实现能源的回收利用，但是投资成本大、处理周期长。
公开号为CN 104259179 A的中国发明专利申请公开了一种餐厨垃圾处理工艺，以餐厨垃圾为原料，通过对餐厨垃圾进行预处理，实现餐厨垃圾的机械挑选去杂打浆，并将浆体泵入压力釜内用饱和蒸汽高温蒸煮和消毒灭菌，最终将浆体进入三相分离设备，获得有机肥料和工业原料油等过程实现餐厨垃圾固液分离和油水分离，制作成饲料添加剂、有机肥料和工业原料油。整个生产工艺实现密闭生产，以期达到无二次污染的目的。但该方法操作复杂、且耗时耗能。
公开号为CN 103964902 A的中国发明专利申请公开了一种餐厨垃圾就地处理方法，先将餐厨垃圾进行固液分离，然后将分离出的固体垃圾于处理仓通过生化处理形成有机肥母料，之后对所述有机肥母料进行腐熟处理形成有机肥料，最后对所述有机肥料进行筛分。通过将餐厨垃圾处理设备安放在饭店、党政机关、企事业单位、大专院校现场等垃圾产生地，定时或不定时地将有机生活餐厨垃圾在没腐烂前进行处理，将餐厨垃圾转换为有机肥母料，以期实现从源头对餐厨垃圾上进行控制。但该方法只能针对数量较少的餐厨垃圾，且耗时长。
公开号为CN 105598121 A的中国发明专利申请公开了一种餐厨垃圾生物处理的工艺，先将餐厨垃圾分拣出不可降解的无机物，挤压压榨出水份，经研磨或不经研磨，形成养育料，然后在养育料中接入生物处理幼虫，幼虫消化餐厨垃圾6-8天，餐厨垃圾被转化，此时的物料即为成熟料，最后将成熟料进行筛分得到活体幼虫饵料和幼虫***物未及消化物料，活体幼虫进一步烘干粉碎得到昆虫蛋白粉而幼虫***物和未及消化的物料为有机肥料。该方法对操作要求严格且容易形成二次生物污染。
公开号为CN 105541595 A的中国发明专利申请公开了一种水热法转化生活垃圾(包括餐厨垃圾)为高附加值化学品(如乙酸)的方法。先将生活垃圾原料与适量水以及氧化剂加入水热反应器中，然后在150℃～450℃，反应压力为2MPa～45MPa，反应时间为10s～30min下反应得到产物如乙酸。但该方法需高温、高压，且耗能大，虽然将生活垃圾转化为了高附加值的化学产品，但经济性、环保性较差。
综上所述，现有的餐厨垃圾处理方法存在的耗时长、耗能高、易产生二次污染、资源化附加值不高等不足，以及为贯彻保护生态环境、发展可再生能源、改善能源结构的方针理念。本发明提出了一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法，即利用过硫酸盐化学添加剂，在常温、常压、低能耗下达到快速、高效、低污染的餐厨垃圾资源化处理目的。
发明内容
针对餐厨垃圾的特点及现有技术所存在的问题，本发明提供了了一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法，即利用过硫酸盐化学添加剂，在常温、常压、低能耗下达到快速、高效、低污染的餐厨垃圾资源化处理目的。
一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法，包括如下反应步骤：
(1)将餐厨垃圾与厌氧污泥混合，混合均匀后氮气吹脱完全去除体系中氧气，保持常压厌氧环境，得厌氧发酵餐厨垃圾初始产品；
(2)向所述厌氧发酵餐厨垃圾初始产品中投加氧化剂，并活化氧化剂，使得餐厨垃圾加速发酵产气。
本发明的原理是利用低耗能活化的过硫酸盐的强氧化性，加速餐厨垃圾厌氧污泥混合体系的厌氧发酵过程产气，实现废物资源化、能源化。
优选地，步骤(1)中餐厨垃圾与厌氧污泥以质量比(3～5)：1混合。
厌氧污泥来源于废水处理厂的厌氧发酵池，使用前活化7d。
优选地，步骤(1)中调节厌氧发酵餐厨垃圾初始产品至弱酸性。
进一步地调节pH至5～6。优选地，控制步骤(1)所得厌氧发酵餐厨垃圾初始产品的含固率不大于10％。
进一步地，将餐厨垃圾与厌氧污泥混合后加水，调节固含率至7～10％。
优选地，步骤(1)中的混合温度为室温。
优选地，所述氧化剂为过硫酸盐。进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸钠。
进一步优选地，所述氧化剂投加量根据厨余垃圾的性能情况进行调整，最小投加量为10g/L。优选在10～100g/L
优选地，步骤(2)中氧化剂的活化方法为控温、光照和超声的一种或至少两种的组合。
控温方法为保持发酵体系的温度为20℃～40℃(进一步优选20℃～30℃)，温控方法的活化时间为12～16d；光照方法为采用自然光照射12～24h/d，持续整个发酵过程，光照强度为80～120Lx；超声方法为每天超声3.5～10min，超声功率为180～220w、频率为30～50kHz。进一步优选地，控温方法为保持发酵体系的温度为20℃～40℃，温控方法的活化时间为15d；光照方法为采用自然光照射12～24h/d，持续整个发酵过程，光照强度为100Lx；超声方法为每天超声3.5～10min，超声功率为200w、频率为40kHz。
更进一步地，氧化剂的活化方法为温控和光照组合或者为温控与超声组合，当采用温控和光照组合时，温控的温度控制在20～40℃，活化时间为12～16d，光照为每天采用自然光照射12～24h，持续整个发酵过程；当采用温控与超声组合时，温控的温度控制在20～40℃，活化时间为12～16d，每天以30～50kHz、180～220w超声处理3.5～10min。强氧化剂过硫酸盐在升温、光照、超声等物理作用下，可以在常温常压下产生过硫酸根离子，过硫酸根离子作用于餐厨垃圾，可以有效加速餐厨垃圾厌氧发酵产气。
目前国际上一般将过硫酸盐用于污染场地修复，本发明首次将过硫酸盐用于促进餐厨垃圾厌氧发酵产气，且不同的活化方法对产气促进效果不同。同样温度下，超声可使产气效率提高50％左右，光照可提升46％左右，超声效果优于光照。且本发明的方法常温、常压反应，控温、超声、光照等活化过硫酸盐的方法均为低耗能。
优选地，步骤(2)中发酵时间不超过15天，优选为1～15天。
本发明具有如下有益效果：
(1)过硫酸盐活化后氧化餐厨垃圾厌氧发酵体系，可以使低能耗下发酵速度大幅提升，节省餐厨垃圾处理时间、空间；
(2)本发明在反应中只添加少量的过硫酸盐，且为常温、常压反应，控温、超声、光照等活化过硫酸盐的方法均为低耗能，真正达到清洁、低耗、易操作；
(3)本发明副产物对环境污染小。
具体实施方式
一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法，利用过硫酸盐的强氧化性，使其在活化状态下产生过硫酸根加速餐厨垃圾厌氧发酵产气。
餐厨垃圾与厌氧污泥以一定质量比加入厌氧瓶中，使体系含固率为7％、向厌氧瓶加入一定量的过硫酸盐并调节体系pH为弱酸性、氮气扫除体系氧气，并热熔胶封口，保持整个发酵过程的常压厌氧环境；活化过硫酸盐使其产生过硫酸根自由基，加速厌氧发酵产气，发酵过程记录累积产生的气体。
实施例1
按照上述实施方式。反应开始前每个厌氧瓶加入餐厨垃圾28g(干重)、厌氧污泥7g(干重)，补充蒸馏水使体系含固率为7％，每个实验组厌氧瓶加入5g过硫酸钠，保持常压。分别控制发酵温度为20℃、30℃、40℃以活化过硫酸钠。整个发酵过程15d后，不加过硫酸盐的平均产气量分别为305mL、391mL、352mL，加入过硫酸钠的厌氧瓶平均产气量分别为465mL、478mL、381mL，分别提高了52.5％、22.3％、8.2％。
实施例2
按照上述实施方式。反应开始前每个厌氧瓶加入餐厨垃圾28g(干重)、厌氧污泥7g(干重)，补充蒸馏水使体系含固率为7％，每个实验组厌氧瓶加入5g过硫酸钠，保持常压。控制发酵温度为30℃，并每天以40kHz、200W超声处理5min以活化过硫酸钠。整个发酵过程15d后，不加过硫酸盐的平均产气量为391mL，加入过硫酸钠的厌氧瓶平均产气量587mL，产气量提高了50.1％。
实施例3
按照上述实施方式。反应开始前每个厌氧瓶加入餐厨垃圾28g(干重)、厌氧污泥7g(干重)，补充蒸馏水使体系含固率为7％，每个实验组厌氧瓶加入5g过硫酸钠，保持常压。控制发酵温度为30℃并每天白炽灯光照处理24h以活化过硫酸钠。整个发酵过程15d后，不加过硫酸盐的平均产气量为391mL，加入过硫酸钠的厌氧瓶平均产气量为574mL，产气量提高了46.8％。
以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (9)
1.一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法，其特征在于，包括如下反应步骤：
(1)将餐厨垃圾与厌氧污泥混合，混合均匀后氮气吹脱完全去除体系中氧气，保持常压厌氧环境，得厌氧发酵餐厨垃圾初始产品；
(2)向所述厌氧发酵餐厨垃圾初始产品中投加氧化剂，并活化氧化剂，使得餐厨垃圾加速发酵产气。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中餐厨垃圾与厌氧污泥以质量比(3～5)：1混合。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中调节厌氧发酵餐厨垃圾初始产品至弱酸性。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，控制步骤(1)所得厌氧发酵餐厨垃圾初始产品的含固率不大于10％。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中的混合温度为室温。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸盐。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述氧化剂的最小投加量为10g/L。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中氧化剂的活化方法为控温、光照和超声的一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中发酵时间为1～15天。
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN106734053A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109354349A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-02-19 | 中国科学院生态环境研究中心 | 污泥预处理方法及污泥厌氧发酵产酸方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101250554A (zh) * | 2008-04-01 | 2008-08-27 | 同济大学 | 一种提高餐厨垃圾厌氧消化产氢气量的方法 |
| CN104909530A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-16 | 东南大学 | 一种厌氧消化污泥调质***及方法 |
-
2016
- 2016-11-18 CN CN201611031585.9A patent/CN106734053A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101250554A (zh) * | 2008-04-01 | 2008-08-27 | 同济大学 | 一种提高餐厨垃圾厌氧消化产氢气量的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109354349A (zh) * | 2018-03-30 | 2019-02-19 | 中国科学院生态环境研究中心 | 污泥预处理方法及污泥厌氧发酵产酸方法 |
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