專利名稱：一種廚余垃圾處理裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廚余垃圾的處理裝置和方法，特別涉及廚余垃圾單相厭氧消化處理裝置和方法。
背景技術(shù)：
廚余垃圾單相厭氧消化工藝在提高有機(jī)負(fù)荷過(guò)程中容易出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)pH急劇下降，產(chǎn)甲烷菌由于酸度過(guò)高受到抑制而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行失敗的問(wèn)題，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是如何在提高有機(jī)負(fù)荷的同時(shí)降低系統(tǒng)內(nèi)酸度。有機(jī)廢物厭氧消化過(guò)程中，低的PH狀況是由兩種酸度引起的，揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA酸度)和H2CO3酸度。VFA通常被認(rèn)為是厭氧消化過(guò)程失敗的一個(gè)重要原因，而由高CO2分壓引起的H2CO3酸度很少得到關(guān)注。本發(fā)明針對(duì)厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的高CO2分壓，采用去除氣相中CO2,以提高廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程中有機(jī)負(fù)荷和工藝穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廚余垃圾處理裝置及其處理方法，采用產(chǎn)氣回流攪拌過(guò)程中加入堿液吸收裝置去除CO2氣體，降低反應(yīng)器內(nèi)酸度，以提高廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程的處理效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種廚余垃圾處理裝置，由單相厭氧消化反應(yīng)器、輸氣管、氣體循環(huán)泵、堿液吸收裝置、產(chǎn)氣計(jì)量裝置和真空泵組成，所述單相厭氧消化反應(yīng)器由下部中空細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成，所述堿液吸收裝置中裝有質(zhì)量濃度為5%的NaOH，所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置為一倒置的帶有刻度的玻璃水柱和水槽；所述氣體循環(huán)泵通過(guò)輸氣管分別與所述單相厭氧消化反應(yīng)器下端和所述堿液吸收裝置上端相連；所述單相厭氧消化反應(yīng)器的上端通過(guò)輸氣管分別與所述堿液吸收裝置的下端和所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置的下端相連；所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置的上端通過(guò)輸氣管與真空泵相連。本發(fā)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I、廚余垃圾首先破碎成漿液，測(cè)得總固體(TS)質(zhì)量百分含量為20%，揮發(fā)性固體(VS)組成占TS的質(zhì)量百分比為95%，進(jìn)料廚余垃圾的pH為3. 9 ;2、廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程以間歇操作方式運(yùn)行，運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)料時(shí)間15分鐘，反應(yīng)時(shí)間22. 5小時(shí)，沉淀I小時(shí)，出料15分鐘；3、將廚余垃圾由反應(yīng)器下部泵入反應(yīng)器后，開啟氣體循環(huán)泵，將廚余垃圾厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體以lOOmL/min的速度回流入反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌，在氣體循環(huán)管路中加入堿液吸收裝置，具體操作為厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的混合氣體(主要包括甲烷和CO2)在循環(huán)回反應(yīng)器之前首先通入NaOH溶液將CO2氣體吸收，NaOH溶液質(zhì)量百分比濃度設(shè)定在5%，經(jīng)過(guò)NaOH溶液吸收后的混合氣再回流回反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌；
4、當(dāng)利用pH計(jì)監(jiān)測(cè)到NaOH溶液的pH低于pHIO時(shí)，利用新配制的5%的NaOH溶液更換吸收堿液；沒(méi)有回流的氣體直接進(jìn)入產(chǎn)氣計(jì)量裝置。所述單向厭氧消化反應(yīng)器、堿液吸收裝置和產(chǎn)氣計(jì)量裝置的上端均為出料處，下端均為進(jìn)料處。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I、單相厭氧消化反應(yīng)器投資低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低；2、在單相厭氧消化過(guò)程中加入堿液吸收裝置吸收CO2降低反應(yīng)器內(nèi)酸度后，不但提高了單相厭氧消化反應(yīng)器的處理負(fù)荷，而且提高了單相厭氧消化工藝的耐負(fù)荷沖擊能力。


圖I為本發(fā)明方法所采用的廚余垃圾單相厭氧消化反應(yīng)器。圖2為本發(fā)明流程圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中所用廚余垃圾處理裝置由單相厭氧消化反應(yīng)器I、輸氣管2、氣體循環(huán)泵4、堿液吸收裝置3、產(chǎn)氣計(jì)量裝置5和真空泵6構(gòu)成如圖2所示。單相厭氧消化反應(yīng)器由下部中空細(xì)長(zhǎng)部分8和上部三相分離器7組成，如圖I所示；氣體循環(huán)泵采用蘭格蠕動(dòng)泵(型號(hào)BT300-2J)，輸氣管采用硅膠管(管內(nèi)徑為9. 6mm);堿液吸收裝置利用裝有質(zhì)量百分比濃度為5%的NaOH的250mL溶劑瓶，進(jìn)行倒置；采用排水計(jì)量法計(jì)量產(chǎn)氣量，排水法中采用倒置的玻璃水柱。首先將廚余垃圾進(jìn)料裝入反應(yīng)器中，進(jìn)料完畢后打開氣體循環(huán)泵，循環(huán)氣體經(jīng)過(guò)三通進(jìn)入反應(yīng)器對(duì)廚余垃圾進(jìn)料進(jìn)行攪拌，在反應(yīng)器三相分離器氣體空間的氣體首先經(jīng)過(guò)管道進(jìn)入倒置的堿液吸收裝置，經(jīng)過(guò)堿液吸收裝置CO2被吸收后的剩余氣體重新進(jìn)入氣體循環(huán)管路被氣體循環(huán)泵重新打入反應(yīng)器，單相厭氧反應(yīng)器三相分離器上部產(chǎn)氣除進(jìn)入堿液吸收裝置的，其余進(jìn)入氣體計(jì)量裝置中的倒置玻璃水柱，氣體計(jì)量裝置在每次進(jìn)料前首先讀數(shù)，讀數(shù)后利用真空泵將倒置玻璃水柱中頁(yè)面提升至初始刻度。以下實(shí)施例中COD和TS測(cè)定方法根據(jù)參考文獻(xiàn)“APHA Standard Method for theExamination of Water and Waterwater 1995”進(jìn)行測(cè)定；碳酸氫鹽堿度根據(jù)參考文獻(xiàn)“賀延齡廢水的厭氧生物處理1998”進(jìn)行測(cè)定。實(shí)施例I :I、廚余垃圾首先破碎成漿液，測(cè)得總固體(TS)的質(zhì)量百分比濃度為20%，揮發(fā)性固體(VS)組成占TS的質(zhì)量百分比濃度為95%，進(jìn)料廚余垃圾的pH為3. 3，進(jìn)料時(shí)將廚余垃圾用自來(lái)水進(jìn)行稀釋，稀釋后的廚余垃圾的總固體(TS)的質(zhì)量百分比濃度為4.3%，進(jìn)料COD濃度為51g/L，水力停留時(shí)間為10天，廚余垃圾的進(jìn)料COD負(fù)荷為4. 3g · (L · d)—1 ；2、廚余垃圾單相厭氧消化在有效容積為2L的玻璃反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器如附圖I所示。反應(yīng)器由下部中空的細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成。下部細(xì)長(zhǎng)部分直徑為60mm，高400mm;上部球形部分直徑為150mm。廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程以間歇操作方式運(yùn)行，運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)料時(shí)間15分鐘，反應(yīng)時(shí)間22. 5小時(shí)，沉淀I小時(shí)，出料15分鐘，廚余垃圾單相厭氧消化反應(yīng)在35°C內(nèi)的溫室內(nèi)進(jìn)行；
3、將廚余垃圾由反應(yīng)器下部細(xì)長(zhǎng)部分泵入反應(yīng)器后，開啟氣體循環(huán)泵，將廚余垃圾厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的一部分氣體以lOOmL/min的速度回流入反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料用回流氣體進(jìn)行攪拌；在氣體循環(huán)管路中加入堿液吸收裝置，具體操作為厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的混合氣體(主要包括甲烷和CO2)在循環(huán)回反應(yīng)器之前首先通入NaOH溶液將CO2氣體吸收，NaOH溶液質(zhì)量百分比濃度設(shè)定在5%，經(jīng)過(guò)NaOH溶液吸收后的混合氣再回流回反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌；4、當(dāng)利用pH計(jì)監(jiān)測(cè)到NaOH溶液的pH低于pHIO時(shí),利用新配制的質(zhì)量百分比濃度為5%的NaOH溶液更換吸收堿液；另一部分沒(méi)有回流的混和氣直接進(jìn)入產(chǎn)氣計(jì)量裝置。當(dāng)此工藝穩(wěn)定運(yùn)行30天后，分別檢測(cè)了 COD、TS、甲烷產(chǎn)量、碳酸氫鹽堿度和VFA濃度，水解酸化產(chǎn)物中有機(jī)酸組分乳酸、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸采用高效液相色譜(2010A)進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)所用儀器為日本島津公司產(chǎn)2010A型高效液相色譜，紫外檢測(cè)器，C18反相色譜柱，CLASS-VP色譜工作站。流動(dòng)相為體積比15%色譜純甲醇和85%磷酸二氫鉀緩沖溶液(15mmol/L,pH = 2. I)的混合液，流速I. 5mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為210nm，柱溫為25。。，進(jìn) 樣量為5 μ L0測(cè)試樣品首先經(jīng)過(guò)4. 4 μ m濾紙和O. 45 μ m濾膜過(guò)濾，根據(jù)需要用流動(dòng)相進(jìn)行稀釋，超聲脫氣后進(jìn)入儀器進(jìn)行測(cè)定；氣體體積通過(guò)排水法計(jì)量，其中甲烷含量由裝有填充柱TDX102的氣相色譜(GC 14B)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)儀器采用日本島津公司產(chǎn)GC-14B型氣相色譜儀，熱導(dǎo)檢測(cè)器，不銹鋼填充柱(擔(dān)體TDX — 102，粒徑60-80目，填充柱長(zhǎng)2mX Φ2πιπι)。測(cè)定條件柱溫100°C，進(jìn)樣器溫度100°C，檢測(cè)器溫度120°C，工作電流65mA，載氣為氬氣，流量20mL/min，進(jìn)樣量20 μ L。COD和TS去除率分別由進(jìn)料COD和TS濃度減出料COD和TS濃度除以進(jìn)料COD和TS的濃度。檢測(cè)結(jié)果表明C0D的去除率為68%，TS去除率為63%，甲烷產(chǎn)量為I. 5L · (L ΜΓ1，碳酸氫鹽堿度為5. 2g/L，出料液中的VFA濃度為3. 6g/L，pH為8。實(shí)施例2 I、廚余垃圾首先破碎成漿液，測(cè)得總固體(TS)的質(zhì)量百分含量為20%，揮發(fā)性固體組分(VS)占TS的質(zhì)量百分比為95%，進(jìn)料廚余垃圾的pH為3，進(jìn)料時(shí)將廚余垃圾用自來(lái)水進(jìn)行稀釋，稀釋后的廚余垃圾TS為6. 1%，進(jìn)料COD濃度設(shè)定為82g/L，水力停留時(shí)間為13. 3天，廚余垃圾的進(jìn)料COD負(fù)荷為6. 2g · (L · d)-1 ；2、廚余垃圾單相厭氧消化在有效容積為2L的玻璃反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器圖示如附圖I所示。反應(yīng)器由下部細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成，下部細(xì)長(zhǎng)部分直徑為60mm，高400mm;上部球形部分直徑為150mm。廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程以間歇操作方式運(yùn)行，運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)料時(shí)間15分鐘，反應(yīng)時(shí)間22. 5小時(shí)，沉淀I小時(shí)，出料15分鐘，廚余垃圾單相厭氧消化反應(yīng)在35°C內(nèi)的溫室內(nèi)進(jìn)行；3、將廚余垃圾由反應(yīng)器下部泵入反應(yīng)器后，開啟氣體循環(huán)泵，將廚余垃圾厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的一部分氣體以100mL/min的速度回流入反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌；在氣體循環(huán)管路中加入堿液吸收裝置，具體操作為厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的混合氣體(主要包括甲烷和CO2)在循環(huán)回反應(yīng)器之前首先通入NaOH溶液將CO2氣體吸收，NaOH溶液質(zhì)量百分比濃度設(shè)定在5%，經(jīng)過(guò)NaOH溶液吸收后的混合氣再回流回反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌；4、當(dāng)利用pH計(jì)監(jiān)測(cè)到NaOH溶液的pH低于pHIO時(shí),利用新配制的質(zhì)量百分比濃度為5%的NaOH溶液更換吸收堿液；另一部分沒(méi)有回流的混和氣直接進(jìn)入產(chǎn)氣計(jì)量裝置。
當(dāng)此工藝穩(wěn)定運(yùn)行30天后，分別檢測(cè)了 COD、TS、甲烷產(chǎn)量、碳酸氫鹽堿度和VFA濃度，測(cè)定方法同實(shí)施例I。COD采用標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法測(cè)定；碳酸氫鹽堿度采用滴定法測(cè)定；水解酸化產(chǎn)物中有機(jī)酸組分乳酸、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸采用高效液相色譜(2010A)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法同實(shí)施例I ;氣體體積通過(guò)排水法計(jì)量，計(jì)量方法同實(shí)施例1，其中甲烷含量由裝有填充柱TDX102的氣相色譜(GC-14B)檢測(cè)，檢測(cè)方法同實(shí)施例I。COD和TS去除率分別由進(jìn)料COD和TS濃度減出料COD和TS濃度除以進(jìn)料COD和TS的濃度。檢測(cè)結(jié)果表明C0D的去除率為66%，TS去除率為63%，甲烷產(chǎn)量為2. OL · (L · d)—1，碳酸氫鹽堿度為4. 5g/L，出料液中的VFA濃度為4. 5g/L，pH為7. 8。實(shí)施例3:I、廚余垃圾首先破碎成漿液，測(cè)得總固體(TS)質(zhì)量百分含量為20%，揮發(fā)性固體組分(VS)占TS的質(zhì)量百分比為95%，進(jìn)料廚余垃圾的pH為3，進(jìn)料時(shí)將廚余垃圾用自來(lái)水進(jìn)行稀釋，稀釋后的廚余垃圾TS為8. 5 %，進(jìn)料COD濃度設(shè)定為114g/L，水力停留時(shí)間為13. 3天，廚余垃圾的進(jìn)料COD負(fù)荷為8. 4g · (L · d)—1 ； 2、廚余垃圾單相厭氧消化在有效容積為2L的玻璃反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器圖示如附圖所示。反應(yīng)器由下部細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成。下部細(xì)長(zhǎng)部分直徑為60mm，高400mm ;上部球形部分直徑為150mm。廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程以間歇操作方式運(yùn)行，運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)料時(shí)間15分鐘，反應(yīng)時(shí)間22. 5小時(shí)，沉淀I小時(shí)，出料15分鐘，廚余垃圾單相厭氧消化反應(yīng)在35°C內(nèi)的溫室內(nèi)進(jìn)行；3、將廚余垃圾由反應(yīng)器下部泵入反應(yīng)器后，開啟氣體循環(huán)泵，將廚余垃圾厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的一部分氣體以100mL/min的速度回流入反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌；在氣體循環(huán)管路中加入堿液吸收裝置，具體操作為厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的混合氣體(主要包括甲烷和CO2)在循環(huán)回反應(yīng)器之前首先通入NaOH溶液將CO2氣體吸收，NaOH溶液質(zhì)量百分比濃度設(shè)定在5%，經(jīng)過(guò)NaOH溶液吸收后的混合氣再回流回反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌；4、當(dāng)利用pH計(jì)監(jiān)測(cè)到NaOH溶液的pH低于pHIO時(shí),利用新配制的質(zhì)量百分比濃度為5%的NaOH溶液更換吸收堿液；另一部分沒(méi)有回流的混和氣直接進(jìn)入產(chǎn)氣計(jì)量裝置。當(dāng)此工藝穩(wěn)定運(yùn)行30天后，分別檢測(cè)了 COD、TS、甲烷產(chǎn)量、碳酸氫鹽堿度和VFA濃度，檢測(cè)方法同實(shí)施例I。COD采用標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法測(cè)定；碳酸氫鹽堿度采用滴定法測(cè)定；水解酸化產(chǎn)物中有機(jī)酸組分乳酸、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸采用高效液相色譜(2010A)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法同實(shí)施例I ;氣體體積通過(guò)排水法計(jì)量，計(jì)量方法同實(shí)施例1，其中甲烷含量由裝有填充柱TDX102的氣相色譜(GC 14B)檢測(cè)，檢測(cè)方法同實(shí)施例I。COD和TS去除率分別由進(jìn)料COD和TS濃度減出料COD和TS濃度除以進(jìn)料COD和TS的濃度。檢測(cè)結(jié)果表明C0D的去除率為66%，TS去除率為69%，甲烷產(chǎn)量為2. 5L · (L · d)—1，碳酸氫鹽堿度為3. 8g/L，出料液中的VFA濃度為4. 7g/L，pH為7. 7。對(duì)比例I :在沒(méi)有應(yīng)用本發(fā)明時(shí)，廚余垃圾單相厭氧消化操作過(guò)程中產(chǎn)氣回流進(jìn)行攪拌，但沒(méi)有在產(chǎn)氣回流過(guò)程中加入CO2的堿液吸收裝置。廚余垃圾首先破碎成漿液，測(cè)得總固體(TS)為20%，揮發(fā)性固體組分(VS)占TS的質(zhì)量百分比為95%，進(jìn)料廚余垃圾的pH為3，進(jìn)料時(shí)將廚余垃圾用自來(lái)水分別稀釋到質(zhì)量百分比濃度為2. 2%和4. 3 %，進(jìn)料COD濃度分別為20g/L和51g/L，水力停留時(shí)間分別為6. 7天和13. 3天，廚余垃圾的進(jìn)料COD負(fù)荷分別為2. 8g · (L · dr1和4. 3g · (L · d)—1 ;廚余垃圾單相厭氧消化在有效容積為2L的玻璃反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器圖示如附圖所示。反應(yīng)器由下部細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成。下部細(xì)長(zhǎng)部分直徑為60mm，高400mm ;上部球形部分直徑為150mm。廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程以間歇操作方式運(yùn)行，運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)料時(shí)間15分鐘，反應(yīng)時(shí)間22. 5小時(shí)，沉淀I小時(shí)，出料15分鐘，廚余垃圾單相厭氧消化反應(yīng)在35°C內(nèi)的溫室內(nèi)進(jìn)行；將廚余垃圾由反應(yīng)器下部泵入反應(yīng)器后，開啟氣體循環(huán)泵，將廚余垃圾厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的一部分氣體以100mL/min的速度回流入反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌。另一部分沒(méi)有回流的混和氣直接進(jìn)入產(chǎn)氣計(jì)量裝置。在每個(gè)COD負(fù)荷下，工藝穩(wěn)定運(yùn)行30天后，分別檢測(cè)了 COD、TS、甲烷產(chǎn)量、碳酸氫鹽堿度和VFA濃度，檢測(cè)方法同實(shí)施例I。COD去除率逐漸升高并穩(wěn)定在50%。pH和VFA濃度分別穩(wěn)定在7. 5和4 5g/L。甲烷產(chǎn)量在初期迅速增加，而后在IOd后穩(wěn)定在1.5L· (L^d)'在每次進(jìn)料中將碳酸氫鈉加入廚余垃圾中，反應(yīng)器內(nèi)的碳酸氫鹽堿度保持在2g/L附近。CO2分壓由平均50%逐漸降低到40%左右。當(dāng)進(jìn)料COD負(fù)荷提高到5g · (L ·(!) ―1時(shí).反應(yīng)器中的pH在前5天由平均7. 3逐漸下降到6. 8，之后迅速下降到6以下，VFA濃度迅速增加到超過(guò)9g/L，COD去除率逐漸下降到20%以下。COD負(fù)荷率提高后， 甲烷產(chǎn)量首先持續(xù)穩(wěn)定6d，之后迅速降低到O. 25L· (I^dr1以下。反應(yīng)器中的碳酸氫鹽堿度在COD負(fù)荷提高后也逐漸下降，CO2分壓持續(xù)上升到90%。在pH下降到6.2時(shí)，增加碳酸氫鈉的投加量為每天4g，但顯然堿度的投加量不足，反應(yīng)器的性能并沒(méi)有恢復(fù)，厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行仍然因?yàn)樗峄　＠^續(xù)增加碳酸氫鈉的投加量不能阻止反應(yīng)器的酸化。當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明時(shí)在其它條件不變的情況下，在每個(gè)COD負(fù)荷下，工藝穩(wěn)定運(yùn)行30天后，分別檢測(cè)了 COD、TS、甲烷產(chǎn)量、碳酸氫鹽堿度和VFA濃度，檢測(cè)方法同實(shí)施例I。COD負(fù)荷率逐漸由 2.8g· (L· dr1 提高至 5. Ig · (L* d)^,6. 2g* (L · d) 和 8. 4g · (L · d)—1時(shí)，工藝能夠穩(wěn)定運(yùn)彳丁。進(jìn)料COD負(fù)荷可以提聞8g · (L · d) 1以上。盡管進(jìn)料廚余垃圾的PH很低，但反應(yīng)器中的pH在7-8之間變化。隨著COD負(fù)荷率的提高，出料中VFA濃度逐漸由2. 7g/L 上升至IJ 3. 6g/L，4. 5g/L 和 4. 7g/L，在 COD 負(fù)荷為 6. 2g · (L · d) Λ 和 8. 4g · (L · d)時(shí)，VFA濃度變化不大。在COD負(fù)荷為2. 8g · (L · d)—1時(shí)，VFA濃度逐漸下降，表明反應(yīng)器中微生物對(duì)VFA的利用逐漸提高。隨著COD負(fù)荷率的提高，碳酸氫鹽堿度呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。COD負(fù)荷率逐漸由2.8g· (L· dr1提高至5. Ig · (L* d)^,6. 2g · (L· d)—1，和8. 4g · (L · dr1時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的碳酸氫鹽堿度分別為3. 2g/L，5. 2g/L，4. 5g/L，和3. 8g/L。在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的碳酸氫鹽堿度主要是由系統(tǒng)中的pH、CO2分壓和VFA濃度決定。當(dāng)COD負(fù)荷率由2. 8g · (L · dr1提高到5. Ig · (L · d)—1時(shí)，碳酸氫鹽堿度猛然上升，主要是由于COD負(fù)荷的提高使系統(tǒng)中產(chǎn)生了更多的CO2，而CO2在氣相中低的CO2分壓條件下在溶液中是以碳酸氫鹽堿度存在。當(dāng)COD負(fù)荷繼續(xù)提高到6. 2g · (L · dr1時(shí)，碳酸氫鹽堿度下降，是由于出料中VFA濃度逐漸上升，消耗了一部分碳酸氫鹽堿度。整個(gè)提高COD負(fù)荷的過(guò)程中，由于混合氣中的CO2連續(xù)被堿液吸收，因而氣相中的C02濃度很低，在COD負(fù)荷率為
2.8g · (L · dr1 和 5. Ig · (L · dr1 時(shí)，C02 濃度僅為 1%，在 COD 負(fù)荷率為 6. 2g · (L · d)—1和8. 4g · (L · dr1時(shí)增加到10%。在提高COD負(fù)荷過(guò)程中，VFA和碳酸氫鹽堿度逐漸下降，但COD去除率和甲烷產(chǎn)量保持平穩(wěn)上升，直到在COD負(fù)荷率為8. 4g · (L · d) ―1時(shí)保持穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種廚余垃圾處理裝置，其特征在于由單相厭氧消化反應(yīng)器、輸氣管、氣體循環(huán)泵、堿液吸收裝置、產(chǎn)氣計(jì)量裝置和真空泵組成；所述單相厭氧消化反應(yīng)器由下部中空細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成，所述堿液吸收裝置中裝有NaOH，所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置為帶有刻度的玻璃水柱和水槽；所述氣體循環(huán)泵通過(guò)輸氣管分別與所述單相厭氧消化反應(yīng)器下端和所述堿液吸收裝置上端相連；所述單相厭氧消化反應(yīng)器的上端通過(guò)輸氣管分別與所述堿液吸收裝置的下端和所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置的下端相連；所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置的上端通過(guò)輸氣管與真空泵相連；所述單向厭氧消化反應(yīng)器、堿液吸收裝置和產(chǎn)氣計(jì)量裝置的上端均為出料處，下端均為進(jìn)料處。
2.如權(quán)利要求I所述的處理裝置，其中，所述堿液吸收裝置中裝有質(zhì)量濃度為5%的NaOH。
3.一種使用權(quán)利要求I或2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 a、廚余垃圾首先破碎成漿液，測(cè)得總固體質(zhì)量百分含量為20%，揮發(fā)性固體組成占總固體的質(zhì)量百分比為95%，進(jìn)料廚余垃圾的pH為3. 9 ; b、廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程以間歇操作方式運(yùn)行，運(yùn)行周期為24h，其中進(jìn)料時(shí)間15分鐘，反應(yīng)時(shí)間22. 5小時(shí)，沉淀I小時(shí)，出料15分鐘； C、將廚余垃圾由反應(yīng)器下部泵入反應(yīng)器后，開啟氣體循環(huán)泵，將廚余垃圾厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體回流入反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌，在氣體循環(huán)管路中加入堿液吸收裝置，具體操作為厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生的混合氣體在循環(huán)回反應(yīng)器之前首先通入NaOH溶液將CO2氣體吸收，經(jīng)過(guò)NaOH溶液吸收后的混合氣再回流回反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)物料進(jìn)行攪拌； d、當(dāng)利用pH計(jì)監(jiān)測(cè)到NaOH溶液的pH低于pHIO時(shí)，利用新配制的5%的NaOH溶液更換吸收堿液；沒(méi)有回流的氣體直接進(jìn)入產(chǎn)氣計(jì)量裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述步驟c中所述產(chǎn)生的氣體以100mL/min的速度回流入反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廚余垃圾處理裝置及其處理方法，所述廚余垃圾處理裝置，由單相厭氧消化反應(yīng)器、輸氣管、氣體循環(huán)泵、堿液吸收裝置、產(chǎn)氣計(jì)量裝置和真空泵組成，所述單相厭氧消化反應(yīng)器由下部中空細(xì)長(zhǎng)部分和上部三相分離器組成，所述堿液吸收裝置中裝有NaOH，所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置為一倒置的帶有刻度的玻璃水柱；所述氣體循環(huán)泵通過(guò)輸氣管分別與所述單相厭氧消化反應(yīng)器下端和所述堿液吸收裝置上端相連；所述單相厭氧消化反應(yīng)器的上端通過(guò)輸氣管分別與所述堿液吸收裝置的下端和所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置的下端相連；所述產(chǎn)氣計(jì)量裝置的上端通過(guò)輸氣管與真空泵相連，本發(fā)明降低了反應(yīng)器內(nèi)酸度，以提高廚余垃圾單相厭氧消化過(guò)程的處理效率。
文檔編號(hào)B09B3/00GK102806226SQ201210272270
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者張波, 蔡偉民, 何義亮 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)