一種利用廚余垃圾常溫厭氧發(fā)酵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廚余垃圾處理與資源化和生物制氫方法，有其是指一種廚余垃圾室溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的產(chǎn)法。
【背景技術(shù)】
[0002]廚余垃圾是家庭、賓館、飯店及機(jī)關(guān)企事業(yè)等飲食單位拋棄的剩余飯菜的通稱，是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的一種有機(jī)固體廢棄物。廚余垃圾成份十分復(fù)雜，是油、水、混合菜蔬、果皮、果核、米面、魚、肉、骨以及廢餐具、紙巾等的大雜絵，淀粉、食物纖維、動(dòng)物脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)是廚余垃圾的主要機(jī)物成分。經(jīng)有關(guān)單位分析測(cè)定，未變質(zhì)的廚余垃圾的干燥物中含有16.73%粗蛋白、28.82%粗脂肪、2.52%粗纖維。而且，近年來(lái)隨著城市生活設(shè)施和居住條件的改善、人民生活水平的提高和人口的增加，廚余垃圾的產(chǎn)生量有越來(lái)越大的趨勢(shì)。由于廚余垃圾容易發(fā)酵、變質(zhì)、腐爛，產(chǎn)生大量毒素，散發(fā)惡臭氣體，嚴(yán)重污染水體和大氣，而且大中城市的大量廚余垃圾直接排入下水道，也造成極嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，廚余垃圾已成為城市生活垃圾的重要污染源。
傳統(tǒng)的廚余垃圾處理方式主要有以下幾種:
(1)飼料化
長(zhǎng)期以來(lái)，廚余垃圾都直接應(yīng)用為動(dòng)物飼料，飼養(yǎng)動(dòng)物(如豬、雞、鴨等家畜家禽)。然而，飼養(yǎng)場(chǎng)通常在市郊，廚余垃圾由于在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程暴露在空氣中，微生物、細(xì)菌大量繁殖，動(dòng)物性油脂很容易氧化腐爛，從而腐敗變質(zhì)產(chǎn)生毒素。特別在高溫、高濕的條件中，這種情況更會(huì)加劇。這種廚余垃圾被家禽家畜等食用后，有害物質(zhì)蓄積在其脂肪、肌肉等組織里，導(dǎo)致禽畜產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，人食用了這樣的家禽家畜達(dá)到一定程度后，就會(huì)導(dǎo)致肝臟、腎臟等系統(tǒng)免疫功能下降，引發(fā)疾病。為此，許多地方已嚴(yán)格禁止直接用廚余垃圾作為飼料喂養(yǎng)動(dòng)物。
而利用高溫消毒、脫水和粉碎等物理工藝將廚余垃圾飼料化，對(duì)減少?gòu)N余垃圾中的細(xì)菌、病源污染和環(huán)境污染具有明顯效果，但一方面可能消除廚余垃圾病源菌不完全，另一方面工藝要求較高，成本高，目前應(yīng)用也不是十分廣泛。
(2)堆肥化
堆肥是在人工控制的適當(dāng)水分、空氣條件下，使分解微生物生長(zhǎng)并降解有機(jī)質(zhì)而產(chǎn)生高溫、殺死其中的病原菌，并使有機(jī)物達(dá)到穩(wěn)定化和無(wú)害化，最終形成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。廚余垃圾中有機(jī)物含量高、營(yíng)養(yǎng)豐富、適合于微生物生長(zhǎng)，因此也適合于堆肥處理。雖然廚余垃圾堆肥的成本不高，但是由于目前市場(chǎng)情況不佳，銷售困難，通常只能無(wú)償提供給農(nóng)業(yè)部門，其綜合效益較差。目前許多堆肥廠都由于生產(chǎn)的肥料沒(méi)有市場(chǎng)而閑置。另外廚余垃圾中鹽分含量非常高，高鹽分含量會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)，并可能會(huì)引起土質(zhì)惡化，因此不適合直接用于堆肥。要進(jìn)行堆肥，必須先將廚余垃圾中鹽分高的組分分離出來(lái)或先脫鹽，然后進(jìn)行堆肥。
(3)填埋、焚燒目前國(guó)內(nèi)對(duì)于廚余垃圾，由于未實(shí)行垃圾分類制度，其中較大一部分與其它城市固體廢棄物一起進(jìn)行填埋、焚燒處理。廚余垃圾是填埋場(chǎng)所填埋垃圾中有機(jī)物的主要來(lái)源，是填埋過(guò)程中的場(chǎng)內(nèi)蚊蠅滋生、惡臭、產(chǎn)生大量高濃度有機(jī)滲浙液和大量沼氣等問(wèn)題的直接原因。廚余垃圾的高含水率是造成垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生臭味及環(huán)境問(wèn)題的元兇。廚余垃圾的高含水率、低熱值，在進(jìn)行焚燒處理時(shí)會(huì)降低垃圾的燃燒效率，延長(zhǎng)垃圾的停留時(shí)間，從而增加處理成本，操作不當(dāng)時(shí)還會(huì)導(dǎo)致爐床阻塞，縮短焚燒爐的壽命，所產(chǎn)生的水汽除會(huì)因?yàn)閷?dǎo)致爐溫降低而造成戴奧辛生成機(jī)會(huì)外，也會(huì)產(chǎn)生酸性氣體折損后續(xù)空氣污染防治設(shè)備。另外，廚余垃圾在進(jìn)行焚燒時(shí)，往往需要在焚燒處理過(guò)程中加入輔助燃料(如油)，從而進(jìn)一步增加了處理的成本。因此廚余垃圾采用焚燒處理是也不適宜的。
(4)厭氧發(fā)酵甲烷化
通過(guò)厭氧發(fā)酵甲烷化技術(shù)發(fā)酵廚余垃圾合成有價(jià)值的微生物代謝產(chǎn)物，為厭廚余垃圾的資源化、減量化開辟了新思路。厭氧發(fā)酵又稱為厭氧消化，或厭氧生物處理，是在厭氧條件下由多種微生物共同作用，使有機(jī)物分解、穩(wěn)定，并生成CH4、CO2或H2及其它代謝產(chǎn)物的過(guò)程。廚余垃圾中有機(jī)物含量高，如淀粉、蛋白質(zhì)，C/N比低，適合采用厭氧發(fā)酵甲烷化技術(shù)進(jìn)行資源化。另外，厭氧發(fā)酵甲烷化技術(shù)不需供氧，能耗較低。利用厭氧發(fā)酵甲烷化技術(shù)處理廚余垃圾產(chǎn)生沼氣，將廚余垃圾中有機(jī)物的部分生物質(zhì)能以甲烷形式回收，是廚余垃圾資源化的一種非常常見(jiàn)的方法。從技術(shù)上分析，廚余垃圾的厭氧發(fā)酵甲烷化處理具有節(jié)能、產(chǎn)能、高效和資源回收等優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)也存在發(fā)酵周期長(zhǎng)、初期投資大、運(yùn)行不穩(wěn)定、易引起酸中毒導(dǎo)致產(chǎn)氣效果下降等問(wèn)題，因此目前尚未得到廣泛的應(yīng)用。
因此，開發(fā)一種適合廚余垃圾特性的處理處置方法，并在低成本、運(yùn)行簡(jiǎn)單、廚余垃圾中資源利用程度高，無(wú)二次污染等的基礎(chǔ)上對(duì)廚余垃圾進(jìn)行合理有效的處理處置是目前需解決的一大問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在針對(duì)上述問(wèn)題提供一種運(yùn)行費(fèi)用低、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低的一種廚余垃圾室溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的產(chǎn)法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種廚余垃圾常溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的方法，其特征在于:首先對(duì)產(chǎn)氫基質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理:將收集到的廚余垃圾進(jìn)行分選，去除其中的無(wú)機(jī)物和難降解有機(jī)物后與水以合適比例進(jìn)行混合，然后進(jìn)行粉碎、過(guò)篩；取污水廠的剩余污泥，經(jīng)濃縮過(guò)篩后，與粉碎過(guò)篩后的廚余垃圾按合適比例混合，然后進(jìn)行熱處理，熱處理后的混合物作為產(chǎn)氫菌的來(lái)源和產(chǎn)氫基質(zhì)并進(jìn)入熱交換器與在其中的未熱處理的混合物進(jìn)行熱交換，將以上得到的混合基質(zhì)置于密閉的發(fā)酵罐中進(jìn)行室溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫。
廚余垃圾與水混合的比例為1:1?1: 20，廚余垃圾與剩余污泥的混合比例為1:1 ?1: 10。
污水處理廠的剩余污泥作為產(chǎn)氫菌源，剩余污泥的濃縮濃度為6-20g/L。
廚余垃圾與污水廠剩余污泥的熱處理溫度為80?180°C、壓力為I?1.5atm下進(jìn)行，熱處理時(shí)間為0.25?1.0h。
廚余垃圾與剩余污泥是在包裹保溫層的密閉發(fā)酵罐中在室溫下進(jìn)行不控溫發(fā)酵。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、由于熱處理后廚余垃圾與剩余污泥的混合物與未處理廚余垃圾與剩余污泥的混合物進(jìn)行熱交換，可以提高進(jìn)入熱處理過(guò)程的污泥溫度，從而提高熱作用效率。
2、本發(fā)明利用熱交換后廚余垃圾和剩余污泥混合物剩余的熱量一定時(shí)間內(nèi)維持一定溫度，在厭氧發(fā)酵過(guò)程中不控制發(fā)酵溫度