[發(fā)明專利]一種污泥與餐廚垃圾共消化系統(tǒng)及其運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811236960.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN109401947B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁悅;張辰;譚學(xué)軍;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/38
• 分類號(hào): C12M1/38;C12M1/36;C12M1/02;C12M1/107;C12M1/00;C02F11/04
• 代理公司: 上海世圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 陳穎潔

本發(fā)明公開了一種污泥與餐廚垃圾共消化系統(tǒng)，混合物儲(chǔ)存罐通過第一蠕動(dòng)泵與高溫發(fā)酵罐連接，高溫發(fā)酵罐與冷卻調(diào)節(jié)池連接，冷卻調(diào)節(jié)池通過第二蠕動(dòng)泵與中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器連接，中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器與消化混合物儲(chǔ)存罐連接，本發(fā)明首先將污泥與餐廚垃圾混合均勻，然后將其泵入高溫發(fā)酵罐進(jìn)行水解酸化，最后將污泥與餐廚垃圾發(fā)酵混合物泵入中溫產(chǎn)甲烷反應(yīng)器進(jìn)行產(chǎn)甲烷。該方法將共消化過程的水解產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段置于兩個(gè)反應(yīng)器中且水解產(chǎn)酸階段控制高溫、產(chǎn)甲烷階段控制中溫，在提高水解產(chǎn)酸效率的同時(shí)，分別為水解產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌提供最佳的生活環(huán)境，避免了污泥與餐廚垃圾單相共消化短鏈脂肪酸（SCFAs）積累過量對(duì)產(chǎn)甲烷過程的抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種污泥與餐廚垃圾共消化系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，能夠快速啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行且提高產(chǎn)甲烷效率，屬于固廢資源化利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

污泥和餐廚垃圾是市政固體廢物的主要成分。隨著我國(guó)污水處理廠的不斷擴(kuò)建、污水處理量的提高以及城市的發(fā)展，污泥和餐廚垃圾產(chǎn)量也在不斷增加。污泥和餐廚垃圾目前的處理處置方式主要有填埋、焚燒、堆肥和厭氧消化等。在眾多處理處置方式中，厭氧消化技術(shù)由于其能在降解餐廚垃圾和污泥的同時(shí)回收沼氣能源而被廣泛應(yīng)用。我國(guó)市政污泥具有高含砂、低C/N、有機(jī)質(zhì)含量低且存在有毒有害物質(zhì)的特性。這些性質(zhì)會(huì)對(duì)其單獨(dú)厭氧消化工藝的運(yùn)行造成產(chǎn)氣量少、氨抑制、厭氧微生物新陳代謝不利等影響。與此相反，餐廚垃圾的C/N 高，有機(jī)質(zhì)易在酸化過程中大量轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸（SCFAs）而導(dǎo)致 pH 急速降低，抑制甚至終止后續(xù)產(chǎn)甲烷過程。將污泥和餐廚垃圾共消化，既可稀釋污泥中的有毒成分，又能促進(jìn)物料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平衡。

厭氧消化過程一般分為3 個(gè)階段，即：水解、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷。水解指水解細(xì)菌將不溶性的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可溶性的小分子有機(jī)物，是整個(gè)消化過程的限制性步驟；產(chǎn)酸階段指產(chǎn)酸細(xì)菌利用水解后的小分子可溶性有機(jī)物生成短鏈脂肪酸（SCFAs）與二氧化碳（CO₂），繼而產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌再利用SCFAs 產(chǎn)生乙酸（HAc）、氫氣（H₂）和CO₂；產(chǎn)甲烷階段指產(chǎn)甲烷菌以HAc和H₂/CO₂為底物生成CH₄。參與水解產(chǎn)酸過程的水解細(xì)菌和產(chǎn)酸細(xì)菌被稱為酸化細(xì)菌，它們的環(huán)境生長(zhǎng)范圍較大，比如pH適應(yīng)范圍在4.0~8.5，世代時(shí)間也較短。然而，產(chǎn)甲烷菌是一類對(duì)環(huán)境因素要求非常苛刻，如pH范圍在6.6~7.5，且世代時(shí)間很長(zhǎng)的專性厭氧菌。

根據(jù)水解產(chǎn)酸階段與產(chǎn)甲烷階段是否在同一系統(tǒng)，厭氧消化系統(tǒng)可分為單相消化和兩相消化。污泥與餐廚垃圾單相共消化系統(tǒng)，裝置雖然簡(jiǎn)單，但是產(chǎn)酸階段易積累大量的SCFAs，使得系統(tǒng)pH值偏酸性，導(dǎo)致產(chǎn)甲烷過程受到抑制，最終造成系統(tǒng)崩潰。污泥與餐廚垃圾兩相共消化系統(tǒng)將水解產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段分別置于兩個(gè)反應(yīng)器中，使不同階段的微生物處于最佳的生活環(huán)境，避免了SCFAs積累過量對(duì)產(chǎn)甲烷過程的抑制，然而已有研究表明，該系統(tǒng)固體停留時(shí)間（SRT）仍需25d或者更長(zhǎng)，產(chǎn)甲烷效率也較低。因此，如何提高污泥與餐廚垃圾共消化產(chǎn)甲烷效率，保障共消化系統(tǒng)快速啟動(dòng)且穩(wěn)定運(yùn)行，是我國(guó)城市固廢資源化利用面臨的急迫問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)中提到的不足，提供一種污泥與餐廚垃圾共消化系統(tǒng)，能夠快速啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行且產(chǎn)甲烷效率提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種污泥與餐廚垃圾共消化系統(tǒng)，包括混合物儲(chǔ)存罐，用于存儲(chǔ)污泥與餐廚垃圾混合物，其特征在于所述共消化系統(tǒng)還包括：

高溫發(fā)酵罐，所述高溫發(fā)酵罐通過第一蠕動(dòng)泵與所述混合物儲(chǔ)存罐連接，所述高溫發(fā)酵罐設(shè)有第一攪拌器和第一溫度控制器，在第一溫度控制器控制的溫度下，對(duì)所述污泥與餐廚垃圾混合物進(jìn)行水解酸化，大分子有機(jī)物在水解產(chǎn)酸菌的作用下變成小分子有機(jī)物，形成污泥與餐廚垃圾發(fā)酵混合物；