[發明專利]一種兩相式高含固餐廚垃圾及城市剩余污泥厭氧產甲烷技術

有效

• 申請號: 201911092602.3
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110818215B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李楊;車忻容;李沖;劉美杉;趙智強;柳麗芬;張耀斌
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C10L3/06
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

本發明公開了一種兩相式高含固餐廚垃圾及城市剩余污泥厭氧處理技術，它使用水解酸化設備和產甲烷設備，在水解酸化設備里實現高固餐廚垃圾厭氧水解發酵產乙醇，在產甲烷設備里實現餐廚垃圾水解產物耦合城市剩余污泥共發酵高效產甲烷。其工序包括以下過程：控制餐廚垃圾及城市剩余污泥含固率為20?22％，將餐廚垃圾加入至水解酸化設備，控制水解酸化設備pH在4.0?5.0之間，實現餐廚垃圾定向水解產乙醇；將水解酸化設備產物不經任何處理直接補給至產甲烷設備，同時補給等量含固率為10％的城市剩余污泥，實現餐廚垃圾與剩余污泥共發酵高效產甲烷。

技術領域

本發明涉及一種高含固有機固體廢棄物厭氧處理技術。

背景技術

我國每年產生餐廚垃圾不低于6.0×10⁷t，重慶、北京、廣州等餐飲業發達城市問題尤其嚴重。餐廚垃圾具有組分復雜、有機質含量高、易腐爛變質等特點，已經成為我國城鎮面臨的重要環境問題之一。相比于濕式厭氧消化(含固率＜10％)，干式厭氧消化(又稱高含固厭氧消化，含固率＞20％)具有對物料前處理要求低、反應器體積小、消化效率高、不存在沼液排放和二次污染問題等突出優勢，是目前實現餐廚垃圾資源化最現實、最有效的手段之一。厭氧工藝由于較好氧工藝而言無需曝氣，因此能源需求少、處理設備占地面積小，基建和運行成本低，且其產生剩余污泥量少、又可回收沼氣，已被逐漸應用于低濃度廢水處理。然而厭氧工藝也存在一些問題，當進水有機物濃度較低、產氣量小時，有機污染物與厭氧菌之間的傳質效果不佳，厭氧微生物生長緩慢；且產甲烷菌可利用底物有限，僅為乙酸、氫氣、乙醇、二氧化碳等，常規水解酸化產物——丙酸、丁酸等不能夠被產甲烷菌直接利用，特別在無流動水和傳質不均勻的干式厭氧消化器中，局部有機物濃度過高或酸積累極易造成產甲烷菌代謝受阻，從而導致厭氧反應器運行失敗。因此，開辟餐廚垃圾干式厭氧消化中產甲烷新途徑，突破復雜有機物水解的限速環節及產酸的熱力學屏障，是提高產甲烷效率的關鍵。

2014年以來，Lovley等發現地桿菌可以直接氧化乙醇，并將產生的電子通過導電菌絲或細胞色素傳遞給產甲烷菌，產甲烷菌接受電子并還原CO₂為甲烷。相比傳統水解產酸-產甲烷途徑，這種微生物直接種間電子傳遞(Direct Interspecies ElectronTransfer,DIET)產甲烷途徑電子傳輸速率較傳統氫電子傳遞途徑提高8-9倍，可為互養微生物的生長和代謝提供更多的能量，開拓了產甲烷新思路。如能在餐廚垃圾干式厭氧消化系統中構建出DIET產甲烷途徑，則可繞開傳統的水解產酸-產甲烷，彌補水解產酸對于維持產甲烷互養代謝平衡的不足，實現固體有機物高效分解并轉化為甲烷，從根本上提高產甲烷效率。

發明內容

為克服現有技術存在的不足，本發明提出一種兩相式高含固餐廚垃圾及城市剩余污泥厭氧產甲烷技術，通過水解酸化設備中高含固餐廚垃圾厭氧發酵定向產乙醇實現餐廚垃圾的初步分解，其產物直接補給至產甲烷設備，同時將等量剩余污泥補給至產甲烷設備，從而實現高含固餐廚垃圾和城市剩余污泥同步高效處理的目的。具體通過以下技術方案實現：

1、一種兩相式高含固餐廚垃圾及城市剩余污泥厭氧產甲烷技術，其裝置包括水解酸化設備和產甲烷設備，其特征在于包括以下工序：

(1)向水解酸化設備和產甲烷設備內加入引種污泥。

(2)將高含固餐廚垃圾預處理后加入水解酸化設備中，控制水解酸化設備內反應pH值范圍為4.0-5.0。

(3)將水解酸化設備排出產物直接補給至產甲烷設備，同時補給與水解酸化設備排出產物等量的城市剩余污泥至產甲烷設備，進行餐廚垃圾同剩余污泥共發酵產甲烷。

(4)收集產甲烷設備產生甲烷氣體。

2、水解酸化設備中高含固餐廚垃圾含固率為20-22％，產甲烷設備中城市剩余污泥含固率為10％。