[發明專利]一種使用廚余垃圾處理裝置處理廚余垃圾的方法

有效

• 申請號: 201210272232.3
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102827878A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張波;蔡偉民;何義亮
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12M1/34;C12M1/107
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及廚余垃圾的處理方法，特別涉及使用廚余垃圾兩相厭氧消化處理裝置處理廚余垃圾的方法。

背景技術

城市生活垃圾通常采用單相的厭氧消化工藝處理，但是該工藝在提高負荷過程中容易出現產酸和產甲烷過程不平衡的發酵現象，揮發酸(VFA)積累，pH劇烈下降，產甲烷菌受到抑制，尤其對于象廚余垃圾這類含有可生物降解有機物含量高的廢物。兩相厭氧消化的本質特征是實現了生物相的分離，即產酸相和產甲烷相成為兩個獨立的處理單元，通過調控兩個單元的運行參數，形成產酸發酵微生物和產甲烷發酵微生物各自的最佳生態條件，從而形成完整的發酵過程，并大幅度提高廢物的處理能力和工藝運行的穩定性。

廚余垃圾的兩相厭氧消化過程包括水解酸化階段和產甲烷階段。對于固體物質的厭氧消化過程而言，固體物質的水解是整個厭氧消化過程的限速步驟，因此采取措施提高廚余垃圾水解酸化效率是提高廚余垃圾整個兩相厭氧消化過程效率的關鍵，在兩相厭氧消化過程中必須提高水解酸化率才能承受比單相厭氧消化過程更高的有機負荷。另一方面，廚余垃圾水解酸化產物中乳酸濃度高，而高濃度乳酸能夠降低后續產甲烷過程所能承受的最大有機負荷，因此在廚余垃圾水解酸化階段控制條件減少乳酸的產生，提高有利于產甲烷菌利用的VFA的產量是必要的。

消化液的循環可以增加水解酸化反應器內部的含水率，改善物質傳遞，提供微生物接種和營養，尤其是厭氧消化液中的堿度可以調節水解酸化相的pH，從而可以提高有機廢物的厭氧消化處理效率。但單純的相間消化液循環不能保證水解酸化階段的混合，水解酸化反應器中的物料處于壓實狀態，上層pH稍高，產甲烷出水中的厭氧微生物容易在上層累積，產生甲烷，降低水解酸化出料液中的VFA濃度，不能完全實現相分離。

本發明提出了采用相內和相間同時帶有消化液循環的兩相厭氧消化工藝，并在相內循環過程中間歇調節相內回流液的pH至中性，著重通過相內和相間同時的消化液循環提高水解酸化效率，優化酸化產物組成，降低乳酸濃度，提高VFA含量和整體兩相厭氧消化工藝的運行效果。

發明內容

本發明的目的在于提高廚余垃圾兩相厭氧消化過程中的的水解酸化階段的效率，并優化酸化產物組成，降低乳酸濃度，提高VFA含量，以最終提高整個兩相厭氧消化過程的效率。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案：

一種廚余垃圾處理裝置，由水解酸化反應器、產甲烷反應器、進料泵，輸液管、液體循環泵I、液體循環泵II、產氣計量裝置和真空泵組成。所述水解酸化反應器和產甲烷反應器均由下部中空細長部分和上部三相分離器組成；所述產氣計量裝置為一倒置的帶有刻度的玻璃水柱和水槽；所述進料泵通過輸液管與水解酸化反應器連接；所述液體循環泵I通過輸液管分別與所述水解酸化反應器的上端和下端相連并形成一個可循環的回路；所述液體循環泵II通過輸液管分別與所述產甲烷反應器的上端和下端相連并形成一個可循環的回路；所述產甲烷反應器的上端通過輸氣管與所述產氣計量裝置的下端相連；所述產氣計量裝置的上端通過輸氣管與真空泵相連。所述水解酸化反應器和所述產甲烷反應器的下端為進料部分，上端為出料部分。所述水解酸化反應器的上端通過輸液管和進料泵與所述產甲烷反應器的下端相連，所述產甲烷反應器的上端通過輸液管和進料泵與所述水解酸化反應器的下端相連，所述水解酸化反應器的出水通過輸液管和進料泵泵入所述產甲烷反應器；所述產甲烷反應器的出水通過輸液管和進料泵泵入所述水解酸化反應器對進料進行稀釋。

較佳的，所述廚余垃圾處理裝置還包括調節罐，所述調節罐的進料口通過輸液管和所述液體循環泵I與所述水解酸化反應器的上端相連，所述調節罐的出料口通過輸液管與所述水解酸化反應器的下端相連，所述調節罐用于調節循環回路中液體的pH。

本發明還公開了一種使用所述廚余垃圾處理裝置處理廚余垃圾的方法，包括以下步驟：

1、廚余垃圾首先破碎成漿液，測得總固體(TS)為質量百分比為10％，揮發性固體(VS)組成占TS的質量百分比為95％，進料廚余垃圾的pH為3.9，破碎后的廚余垃圾漿液先用產甲烷反應器的產甲烷出水稀釋至設計濃度，此步驟為厭氧消化液相間循環；

2、廚余垃圾兩相厭氧消化工藝中水解酸化階段和產甲烷階段均以間歇操作方式運行：水解酸化反應器每12h利用進料泵從反應器底部泵入稀釋后的廚余垃圾漿液，同時在水解酸化反應器上部出口排放相同進料體積水解酸化液體。水解酸化反應器中固體停留時間(SRT)控制在9d；