CN112430630A - 一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，涉及垃圾处理技术领域，包括如下步骤：(1)厨余垃圾预处理；(2)微生物复合菌剂的制备；(3)活性污泥预处理；(4)厨余垃圾初发酵；(5)共发酵。本发明通过在厨余垃圾中添加活性污泥、微生物复合菌剂以及伊凡诺氏甲烷杆菌，可稀释过高的钠离子浓度，利用分解过程中产生的铵根离子提高pH值，提高分解转化效率，进而实现厨余垃圾的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，更具体的说是涉及一种添加活性 污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法。
背景技术
厨余垃圾主要指日常生活中产生的厨房垃圾和餐桌残余垃圾，其极易腐烂 变质，若处置不当可能会引发食品安全问题，严重影响市容并污染环境，危及 居民身体健康。
与其他垃圾相比，厨余垃圾含有丰富的营养元素和有机质，具有 很大的回收利用价值；厨余垃圾资源化处理可以变废为宝、化害为利， 有效解决厨余垃圾作为生活垃圾填埋或焚烧造成的资源浪费和环境 污染问题，实现社会效益、经济效益和环境效益的多赢。
由于厨余垃圾具有有机质含量高、易生物降解的特点，因此采用 生物处理技术可将其转化成有机肥和生物气等高附加值的产品。生物 处理技术(厌氧发酵工艺)是现阶段国内外规模化处理厨余垃圾的主 流工艺，也是实现厨余垃圾减量化、无害化和资源化利用较安全可行 的方法。然而，由于厨余垃圾中营养不均衡(如高盐、高油脂、碳氮 比失衡等)，在厌氧发酵的过程中经常存在严重的酸化现象，抑制了 生物转化效率。
因此，如何提高厨余垃圾的生物转化效率是本领域技术人员亟需 解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分 解转化的方法，可有效提高厨余垃圾的生物转化效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，包括如下 步骤：
(1)厨余垃圾预处理
对厨余垃圾进行除杂、粉碎，静置除去上层液后，压滤出垃圾液， 获得水分含量50-65％的预处理厨余垃圾；
(2)微生物复合菌剂的制备
将解淀粉芽胞杆菌、嗜热脂肪芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌、胺芽胞 杆菌、维也纳亚硝化球菌混合制成微生物复合菌剂；
(3)活性污泥预处理
取污水曝气获得的活性污泥，加入步骤(1)压滤出的垃圾液、 步骤(2)中制备的微生物复合菌剂和水，30-40℃下闷曝5-7d后静 置12h以上，收集下层污泥，压滤至水分含量50-65％，获得预处理 活性污泥；
(4)厨余垃圾初发酵
将预处理厨余垃圾置于发酵罐中，接种微生物复合菌剂，发酵 6-8d；
(5)共发酵
向步骤(4)发酵体系中混入预处理活性污泥，并接种伊凡诺氏 甲烷杆菌，继续发酵20-25d。
本发明厨余垃圾进行发酵之前先进行除杂、粉碎，有利于后续沉 降、压滤操作以及发酵过程中生物分解转化；粉碎后静置，部分油性 物质浮于上层液表面，将其去除，可降低油脂对发酵的影响；除去上 层液后压滤至合适的含水量，在降低厨余垃圾中含盐量的同时，有利 于减少后续发酵中微生物复合菌剂用量。
本发明所用解淀粉芽胞杆菌可高产淀粉酶，嗜热脂肪芽胞杆菌高 产脂肪酶，枯草芽孢杆菌高产蛋白酶，胺芽胞杆菌、维也纳亚硝化球 菌有利于氨氮的生物转化，将其复配制成微生物复合菌剂用于活性污 泥的驯化以及厨余垃圾的发酵，可有效促进有机物质的分解，以提高 生物转化效率。
活性污泥预处理过程可利用压滤出的垃圾液作为微生物的生长 代谢营养来源，在对活性污泥进行活化处理的同时实现了垃圾液的充 分利用。
预处理厨余垃圾先接种微生物复合菌剂，促进厨余垃圾中蛋白 质、脂肪及淀粉等成分的分解，并通过氨氧化细菌的使用减少氨氮损 失，再接入预处理活性污泥和伊凡诺氏甲烷杆菌；预处理活性污泥可 提高氮含量、稀释过高的Na+浓度，利用其分解过程中产生的铵根离 子提高pH值；伊凡诺氏甲烷杆菌可促进厨余垃圾分解过程中产生的 有机酸的生物转化，使其最终产生生物能源气体甲烷。
进一步地，步骤(1)具体为：
1)对厨余垃圾中的金属、塑料、玻璃进行分拣剔除；
2)对除杂后的厨余垃圾进行锤压粉碎；
3)粉碎后静置24h以上，使厨余垃圾自然沉降；
4)将上层液与下层沉降物分离，使用压滤装置对下层沉降物进 行脱水处理，获得预处理厨余垃圾。
进一步地，微生物复合菌剂中活菌浓度为1×1011-5× 1011CFU/mL；
微生物复合菌剂中解淀粉芽胞杆菌、嗜热脂肪芽胞杆菌、枯草芽 孢杆菌、胺芽胞杆菌、维也纳亚硝化球菌活菌比例为(1-2):(1-2): (1-2):(0.5-1):(0.5-1)。
进一步地，步骤(3)中
微生物复合菌剂用量为5-10mL/kg活性污泥；
闷曝体系中活性污泥浓度为1.2-2g/L；
垃圾液的用量为用水体积的1/5-1/3。
进一步地，步骤(4)中
微生物复合菌剂用量为50-80mL/kg预处理厨余垃圾。
进一步地，步骤(4)中
发酵过程控制温度30-40℃、搅拌速度60-80rpm。
进一步地，步骤(5)中
预处理活性污泥用量为预处理厨余垃圾重量的0.8-1.2倍；
伊凡诺氏甲烷杆菌浓度为1×1011-5×1011CFU/mL，接种量为 10-20mL/kg预处理厨余垃圾。
进一步地，步骤(5)中
发酵过程中控制温度30-40℃、搅拌速度20-30rpm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了 一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，通过在厨余垃 圾中添加活性污泥、微生物复合菌剂以及伊凡诺氏甲烷杆菌，可稀释 过高的Na+浓度，利用分解过程中产生的铵根离子提高pH值，提高分 解转化效率，进而实现厨余垃圾的资源化利用。
具体实施方式
下面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。
实施例1
一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，包括如下 步骤：
(1)厨余垃圾预处理
1)对厨余垃圾中的金属、塑料、玻璃进行分拣剔除；
2)对除杂后的厨余垃圾进行锤压粉碎；
3)粉碎后静置24h，使厨余垃圾自然沉降；
4)将上层液与下层沉降物分离，使用压滤装置对下层沉降物进 行脱水处理，获得水分含量约60％的预处理厨余垃圾，并收集压滤出 的垃圾液。
(2)微生物复合菌剂的制备
以解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens ATCC 2335、嗜热 脂肪芽胞杆菌Geobacillus stearothermophilus ATCC 7953，枯草芽孢杆 菌Bacillus subtilissubsp.subtilis，bio-56352，胺芽胞杆菌 Ammoniibacillus agariperforans KCTC33130，维也纳亚硝化球菌 Nitrososphaera viennensis DSM 26422，伊凡诺氏甲烷杆菌Methanobacterium ivanovii DSM 2611作为实验菌株，上述菌株均为市 售菌株。
分别对各菌进行液体培养，培养后收集各菌菌体，使用生理盐水 制备成等浓度的菌悬液；
将解淀粉芽胞杆菌菌悬液、嗜热脂肪芽胞杆菌菌悬液、枯草芽孢 杆菌菌悬液、胺芽胞杆菌菌悬液、维也纳亚硝化球菌菌悬液按照 2:2:2:1:1的体积比混合，制成微生物复合菌剂，微生物复合菌剂中活 菌浓度约为2.5×1011CFU/mL。
(3)活性污泥预处理
取污水曝气获得的活性污泥，加入步骤(1)压滤出的垃圾液、 步骤(2)中制备的微生物复合菌剂和水，37℃下闷曝5d后静置12h， 收集下层污泥，压滤至水分含量约60％，获得预处理活性污泥；
微生物复合菌剂用量为5mL/kg活性污泥；闷曝体系中活性污泥 浓度约为1.8g/L；垃圾液的用量为用水体积的1/4。
预处理厨余垃圾及预处理活性污泥理化性质如表1所示。
表1
其中，TS：总固体含量(total solid)，103℃烘干至恒重，以占 湿重的百分比计算(wt％)；
VS：挥发性总固体含量(Volatile Total Solids)，于马弗炉中600℃ 灼烧2h后损失的固体含量，VS(wt％)＝TS(wt％)-灰分(wt％)
TN：总氮；
C/N：碳氮比。
(4)厨余垃圾初发酵
取30kg预处理厨余垃圾置于100L发酵罐中，接种2L微生物复 合菌剂，37℃、80rpm发酵6d。
(5)共发酵
取伊凡诺氏甲烷杆菌Methanobacterium ivanovii DSM 2611进行 液体培养，培养后收集菌体，使用生理盐水制备成1×1011CFU/mL 菌悬液；
向步骤(4)发酵体系中混入30kg预处理活性污泥，并接种0.5L 伊凡诺氏甲烷杆菌菌悬液，37℃、25rpm继续发酵24d。
对比例1
取实施例1中预处理厨余垃圾60kg置于100L发酵罐中，37℃、 80rpm发酵30d。
对比例2
取实施例1中预处理活性污泥60kg置于100L发酵罐中，37℃、 80rpm发酵30d。
对比例3
取实施例1中厨余垃圾30kg、预处理活性污泥30kg置于100L 发酵罐中，37℃、80rpm发酵30d。
分别按照实施例1、对比例1-3进行厨余垃圾的生物转化处理， 测定发酵物pH、TN、TS、VS，并统计、计算如下指标：
DRVS：挥发性固体降解率，反应了体系对物料的分解效率， DRVS＝(1-VS30d/VS0d)×100％；
TM：总甲烷产气量(total methan)；
TM/ts：生物转化效率，以单位质量总固体的甲烷产量计。
实验结果如表2所示。
表2
由上表可知，预处理厨余垃圾单独发酵时体系酸化严重影响了分 解及产气效率；而预处理活性污泥单独发酵时体系氮损失严重，体系 pH偏碱性，表明大量的氮以NH3的形式损失；将预处理活性污泥和 预处理厨余垃圾混合发酵，由于碳氮比适中，酸碱的中和，提高了原 料的分解效率；而调整预处理活性污泥混入时间并接种伊凡诺氏甲烷 杆菌可进一步提升原料的分解效率及产气效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互 相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现 或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来 说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的 精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被 限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新 颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)厨余垃圾预处理
对厨余垃圾进行除杂、粉碎，静置除去上层液后，压滤出垃圾液，获得水分含量50-65％的预处理厨余垃圾；
(2)微生物复合菌剂的制备
将解淀粉芽胞杆菌、嗜热脂肪芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌、胺芽胞杆菌、维也纳亚硝化球菌混合制成微生物复合菌剂；
(3)活性污泥预处理
取污水曝气获得的活性污泥，加入步骤(1)压滤出的垃圾液、步骤(2)中制备的微生物复合菌剂和水，30-40℃下闷曝5-7d后静置12h以上，收集下层污泥，压滤至水分含量50-65％，获得预处理活性污泥；
(4)厨余垃圾初发酵
将预处理厨余垃圾置于发酵罐中，接种微生物复合菌剂，发酵6-8d；
(5)共发酵
向步骤(4)发酵体系中混入预处理活性污泥，并接种伊凡诺氏甲烷杆菌，继续发酵20-25d。
2.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
所述步骤(1)具体为：
1)对厨余垃圾中的金属、塑料、玻璃进行分拣剔除；
2)对除杂后的厨余垃圾进行锤压粉碎；
3)粉碎后静置24h以上，使厨余垃圾自然沉降；
4)将上层液与下层沉降物分离，使用压滤装置对下层沉降物进行脱水处理，获得预处理厨余垃圾。
3.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
所述微生物复合菌剂中活菌浓度为1×1011-5×1011CFU/mL；
所述微生物复合菌剂中解淀粉芽胞杆菌、嗜热脂肪芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌、胺芽胞杆菌、维也纳亚硝化球菌活菌比例为(1-2):(1-2):(1-2):(0.5-1):(0.5-1)。
4.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
步骤(3)中
微生物复合菌剂用量为5-10mL/kg活性污泥；
闷曝体系中活性污泥浓度为1.2-2g/L；
垃圾液的用量为用水体积的1/5-1/3。
5.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
步骤(4)中
微生物复合菌剂用量为50-80mL/kg预处理厨余垃圾。
6.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
步骤(4)中
发酵过程控制温度30-40℃、搅拌速度60-80rpm。
7.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
步骤(5)中
预处理活性污泥用量为预处理厨余垃圾重量的0.8-1.2倍；
伊凡诺氏甲烷杆菌浓度为1×1011-5×1011CFU/mL，接种量为10-20mL/kg预处理厨余垃圾。
8.根据权利要求1所述的一种添加活性污泥促进厨余垃圾快速分解转化的方法，其特征在于，
步骤(5)中
发酵过程中控制温度30-40℃、搅拌速度20-30rpm。
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