CN1872804A - 两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺 - Google Patents

两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公布了属于环境保护领域的一种能实现污水场污泥、养殖场粪污等半固态有机废物资源化的两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺。在消化的第一阶段，微生物在微好氧状态下分解半固态有机废物释放热量，实现半固态有机废物的自发升温，杀灭半固态有机废物中的致病菌，废物中的纤维素、蛋白质、脂肪等大分子物质初步消化分解为挥发性脂肪酸等中小分子物质。在消化的第二阶段，微生物在厌氧状态下进一步消化分解中小分子物质，产生沼气。消化完成后的最终产物营养丰富、无臭味、无病菌，是优质的有机肥料，实现废物的零排放，消除了废物的环境污染。并且，从第一阶段排出的中间产物中的多余热量得到回收，用于第二阶段的消化产气保温，节约能源。

Description

两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺
技术领域
本发明属于环境保护领域，特别涉及养殖场粪便污水、污水处理场污泥、食品加工残渣和泔水泔脚处理等的两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺。
背景技术
许多有机废物都呈半固体状态，如畜禽养殖场的粪污、泔水泔脚、食品加工废物等，由于其有机物浓度很高，对环境危害较大。其主要治理思路是将半固态有机废物作为高浓度有机废水处理，以污染物达标排放作为目标。目前的主要处理技术有两种：一种是用固液分离设备将其分别变为固体废物和高浓度有机废水，再分别处理；一种是再增加水将半固态有机废物的固体含量降低，作为高浓度有机废水处理。这两种方法都是末端治理的技术，处理成本都很高，且不能有效回收资源。
半固态有机废物内富含植物生长必须的氮磷钾等养分，具有潜在的肥料利用价值。将半固态有机废物通过生物消化直接转化为沼气和有机肥料，其中沼气是宝贵的可再生能源，有机肥料归还于土壤是实现自然界碳氮循环的关键环节，符合循环经济思想，避免了前述两类处理方法的不足。目前国内外开发应用的消化工艺主要以污染物净化为目的，存在要么不能回收能源，要么致病菌杀灭不彻底、最终产物肥料价值低等问题。
发明内容
为了克服现有半固态有机废物处理技术的不足，实现半固态有机废物的资源化，本发明提供一种两阶段式半固态有机废物消化制肥制气工艺，可提高致病菌杀灭效果，进一步回收能源，生产出优质有机肥，实现污染物的零排放，并能进一步降低能耗。
具体工艺步骤如下：首先，半固态有机废物原液进入第一阶段的高温微好氧消化单元，向高温微好氧消化单元内通入空气，保持微好氧状态，在好氧、兼氧等多种微生物的作用下，半固态有机废物开始初步分解、消耗氧气并释放反应热，单元内的温度自发逐渐升高，温度维持在55℃以上，以杀灭致病菌及加速废物预分解。从高温好氧消化单元排出的高温中间产物，经换热器后温度降至中温，然后进入消化的第二阶段(即中温厌氧消化单元)，换热器蓄积的废热被用于加热中温厌氧消化单元以提高能源利用效率；在第二阶段的中温厌氧消化单元，消化液温度维持在中温状态，中间产物在中温厌氧微生物的作用下进一步分解，产生二氧化碳和甲烷(俗称沼气)；经过一定时期的厌氧消化，中间产物中的易分解部分大都转化为沼气，剩余部分为液体状态的消化最终产物。沼气经收集，可作为能源出售；消化最终产物进入沉淀贮存器作为液体有机肥料销售，沉淀浓缩于底部的部分固体回流至厌氧消化单元以增加厌氧微生物浓度，促进产气。
本发明的有益效果是，利用本发明可以对工农业生产中产生的各种半固态有机废物(畜禽养殖场的粪污、泔水泔脚、食品加工废弃物)直接实现能源化和肥料化，实现污染物的零排放，且结构简单，适用范围广泛。生产的半固态有机肥料富含腐殖酸、氮、磷、钾等营养物质，无臭味，无病菌，非常有利于生产绿色食品、无公害食品和有机食品；生产的沼气是可再生能源，有利于改善我国以不可再生能源——煤炭为主体的能源结构。
附图说明
图1为处理半固态有机废物的两阶段半固态有机废物消化制肥制气工艺流程图。图1中，1为高温微好氧消化单元，2为换热器，3为中温厌氧消化单元，4为最终产物沉淀贮存器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
首先将半固态有机废物经初步清除粗大杂物后，进入第一阶段的高温微好氧消化单元1，向高温微好氧消化单元1里供应氧气，维持单元内半固态废物的溶解氧浓度在0.1～0.8mg/L。在微好氧状态下，许多好氧和兼氧微生物都可以消化降解有机废物，同时消耗氧气、释放热量，从而实现高温微好氧消化单元1的自发升温，在半固态有机废物中的挥发性固体浓度达3％以上时，高温微好氧消化单元1的消化液温度可达55℃以上，维持消化液温度55℃～70℃，并保持1～3天，可比较彻底的杀灭致病菌和虫卵，同时可将半固态有机废物中的纤维素、蛋白质、脂肪等大分子物质分解为挥发性脂肪酸等中小分子物质，形成消化中间产物。从高温微好氧消化单元1排出的消化中间产物为高温流体，将其经过换热器2降温，然后进入第二阶段的中温厌氧消化单元3，换热器2回收的废热以循环水为载体对中温厌氧消化单元3进行保温。这一方面消除了高温消化中间产物对中温厌氧消化单元3中温环境的热冲击，另一方面利用换热器2蓄积热量实现对中温厌氧消化单元3的保温，提高了能源利用效率。在消化的第二阶段，中温厌氧消化单元3的温度维持在35℃～40℃，pH维持在6.5～8，消化液中的挥发性脂肪酸浓度较高，在厌氧微生物的作用下，很快可实现产乙酸产沼气，消化液中的易降解物质不断转化为沼气，经收集后可作为能源使用或销售。第二阶段在经历15～20天后，消化液中的易降解物质大都转化为沼气，剩余的腐殖酸等难分解物质作为消化最终产物从中温厌氧消化单元3排出，进入最终产物沉淀贮存器4贮存备用或销售。同时，将最终产物沉淀贮存器4底部浓缩的固体部分回流至中温厌氧消化单元3，可以增加中温厌氧消化单元3中的微生物浓度，从而加速厌氧消化进程。

Claims (3)

1.一种两阶段半固态有机废物消化制肥制气工艺，其特征在于把半固态有机废物在串联的高温微好氧和中温厌氧条件下消化，高温阶段杀灭致病菌、预分解废物，中温阶段主分解废物、产生沼气，最终产物富含腐殖酸、氮磷钾等营养物质。其步骤是：首先将半固态有机废物进入高温好氧消化单元，致病菌在此阶段被杀灭，有机废物得到初步分解；随后，经高温好氧消化的中间产物进入中温厌氧消化单元，中温厌氧消化单元的温度维持在30～35℃，有机废物主要在此阶段被分解，沼气在此阶段产生，致病菌在此阶段被进一步杀灭；消化最终产物为优质的半固态有机肥料。
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述半固态有机废物为污水处理场污泥、养殖场粪便污水、食品加工残渣、泔水泔脚等半固态有机废物，其中包含3％～18％的挥发性固体，总固体中包含30％～90％的挥发性固体。
3.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：高温微好氧消化单元的溶解氧浓度维持在0.1～0.8mg/L，消化液温度达到55℃以上，并保持1～3天；从高温好氧消化单元排出的中间产物经换热器降温后进入中温厌氧消化单元，产生的余热用于中温厌氧消化单元的保温；部分浓缩的最终产物回流至中温厌氧消化单元。
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