餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物的處理領(lǐng)域，具體涉及一種餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]餐廚廢棄物是指家庭、學(xué)校、機(jī)關(guān)、公共食堂以及餐飲行業(yè)的食物廢料、餐飲剩余物、食品加工廢料及不可再食用的動(dòng)植物油脂和各類油水混合物，是城市生活垃圾的一部分。目前餐廚廢棄物處理方式主要是以和生活垃圾一起填埋、焚燒處理為主，填埋處理方式會(huì)降低填埋場(chǎng)的使用年限，而對(duì)于焚燒處理方式，我國僅有深圳等少數(shù)發(fā)達(dá)城市采用了垃圾焚燒技術(shù)，且對(duì)焚燒所產(chǎn)生的二惡英、氮氧化物、二氧化硫等有害氣體、粉塵、廢水等還未能有效控制。為了實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展，必須尋找更有效的處理方式，實(shí)現(xiàn)餐廚廢棄物的有效資源化，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境發(fā)展產(chǎn)生重大的意義。
[0003]厭氧消化是微生物在不存在氧氣的情況下分解生物可降解材料的一系列過程。生物可降解材料包括廢紙、餐廚垃圾、高濃度有機(jī)廢水、動(dòng)物排泄物和液體廢物等。厭氧消化適合于處理濕潤(rùn)的有機(jī)材料，被廣泛用于有機(jī)廢物的處理。
[0004]例如中國專利文獻(xiàn)CN 102939369 A(公開號(hào)201080063847.4)公開了一種厭氧反應(yīng)器，反應(yīng)器為罐的形式，通過實(shí)心部件被分開成分離的室。每個(gè)室包括進(jìn)料分配系統(tǒng)、填充床以及用于生物氣和液體排放的裝置。使用時(shí)，進(jìn)料分配系統(tǒng)將進(jìn)料基本均勻地分配通過每個(gè)室的基部。每個(gè)堆疊的反應(yīng)室優(yōu)選的包括混合空間，其含有或適合于含有進(jìn)料管線或進(jìn)料分配系統(tǒng)。進(jìn)料分配系統(tǒng)是可操作的以將進(jìn)料遞送并分配至室的基部并將其與厭氧細(xì)菌混合。在混合空間的上方，通常設(shè)置具有上填充格柵和下填充格柵的填充床。填充床包括填充介質(zhì)和厭氧細(xì)菌。通過室內(nèi)所包括的厭氧細(xì)菌將混合空間內(nèi)的進(jìn)料主要轉(zhuǎn)換為揮發(fā)性脂肪酸、氫和二氧化碳。任何適合的填充介質(zhì)均可在填充床中使用。為了為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供適合的環(huán)境，填充介質(zhì)具有高表面積體積比。但是該厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)物料的流進(jìn)流出控制繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置和方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置，包括厭氧消化反應(yīng)器和高溫好氧反應(yīng)器；高溫好氧反應(yīng)器為自熱式高溫微好氧反應(yīng)器，還包括原料槽，所述厭氧消化反應(yīng)器的出料口通過出泥管與污泥栗與自熱式高溫微好氧反應(yīng)器的進(jìn)料口相連通；
[0007]厭氧消化反應(yīng)器包括反應(yīng)罐、攪拌器、氣體收集過濾器和溫度傳感器，
[0008]攪拌器包括電機(jī)、桿軸和攪拌槳葉，電機(jī)固定設(shè)置在反應(yīng)罐的上方，桿軸從上向下穿入反應(yīng)罐內(nèi)部，攪拌槳葉在桿軸上設(shè)置兩層，其中下層的攪拌槳葉設(shè)置在反應(yīng)罐的底部，上層的攪拌槳葉設(shè)置在反應(yīng)罐內(nèi)隔離濾網(wǎng)的上部;氣體收集過濾器設(shè)置于反應(yīng)罐的頂部；隔離濾網(wǎng)的上部設(shè)置液相出水管栗與原料槽相連，原料槽與反應(yīng)罐內(nèi)隔離濾網(wǎng)的下部之間通過進(jìn)料栗相連，反應(yīng)罐底部設(shè)置出泥管與污泥栗，
[0009]自熱式高溫微好氧反應(yīng)器包括反應(yīng)罐、曝氣系統(tǒng)、溫度傳感器和氣體吸收處理裝置;曝氣系統(tǒng)包括有曝氣管、曝氣頭、壓力表，曝氣管布置在反應(yīng)罐的底部;溫度傳感器在反應(yīng)罐的頂部;氣體吸收處理裝置設(shè)置在反應(yīng)罐的上方，反應(yīng)罐內(nèi)部在有效水深均勻設(shè)置雙層攪拌漿，反應(yīng)罐的底部設(shè)置出泥循環(huán)栗通過管路使污泥循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)罐上部或者出泥。
[0010]一種餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化方法，包括以下步驟:
[0011]①菌種的馴化，厭氧菌種的馴化在厭氧消化反應(yīng)器的反應(yīng)罐中進(jìn)行，取含固率為5%?7%的城市污水處理廠的厭氧池中的原泥裝入培養(yǎng)池中，向培養(yǎng)池中加入營(yíng)養(yǎng)液，在33?37°C下菌種馴化10?15d;馴化得到的含有菌種的種泥留1/4?1/2在反應(yīng)罐內(nèi)部;好氧菌種的馴化在自熱式高溫微好氧反應(yīng)器的反應(yīng)罐中進(jìn)行，馴化得到的含有菌種的種泥留I/4?1/2在反應(yīng)罐內(nèi)部；
[0012]②餐廚廢棄物的厭氧消化過程;餐廚廢棄物經(jīng)過除油，打碎攪拌勻漿后，由栗送入?yún)捬跸磻?yīng)器停留30?45天完成厭氧消化過程;厭氧過程產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體收集過濾器后可作為燃料氣體使用；一個(gè)厭氧消化周期完畢后，打開液相出水管栗將液相反應(yīng)液抽至原料槽，在原料槽中與下一批次餐廚廢棄物充分混合，起到提高餐廚廢棄物含水率，同時(shí)完成對(duì)下一批次餐廚廢棄物接種需要，以有利于厭氧反應(yīng)進(jìn)行；
[0013]③餐廚廢棄物的高溫微好氧消化過程;打開出泥管與污泥栗，向自熱式高溫微好氧反應(yīng)器的反應(yīng)罐中送入?yún)捬醴磻?yīng)后餐廚廢棄物，餐廚廢棄物的輸送量為反應(yīng)罐的剩余有效體積;開啟曝氣系統(tǒng)，餐廚廢棄物開始高溫微好氧消化過程，餐廚廢棄物在自熱式高溫微好氧反應(yīng)器中停留20?30天完成高溫微好氧消化過程；消化溫度維持在45°C?65°C之間；好氧消化完畢后排出殘?jiān)芍苯愚r(nóng)用。
[0014]上述步驟②餐廚廢棄物的厭氧消化過程為中溫厭氧消化過程；中溫厭氧溫度是35Γ?40Γο
[0015]上述步驟③餐廚廢棄物的高溫微好氧消化過程中，自熱式高溫微好氧反應(yīng)器(2)的反應(yīng)罐(21)中的氧化還原電位ORP為O?-150mv。
[0016]上述步驟②中厭氧過程產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體收集過濾器(13)后，燃燒產(chǎn)生蒸汽或熱水自用。
[0017]上述步驟②中餐廚廢棄物含固率在10%?15%，揮發(fā)性有機(jī)固體濃度占85%?95 %的液態(tài)有機(jī)固體廢棄物。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019](I)本發(fā)明的餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置由厭氧消化反應(yīng)器和自熱式高溫微好氧反應(yīng)器串聯(lián)而成。前段厭氧消化反應(yīng)器中為中溫厭氧消化，中溫厭氧消化將餐廚廢棄物大量有機(jī)物降解為可利用的燃料氣體甲烷，同時(shí)將有機(jī)物濃度大大降低，為后段高溫微好氧消化創(chuàng)造有利條件;后段自熱式高溫微好氧反應(yīng)器通過保溫措施，將揮發(fā)性有機(jī)物好氧消化過程中釋放的熱量進(jìn)行保溫，加上機(jī)械產(chǎn)熱，或者利用前段產(chǎn)生甲烷獲得，從而使得反應(yīng)器達(dá)到自升溫至45°C?65°C，同樣不需外加熱源，節(jié)省成本。中溫厭氧消化的熱源一部分熱源的來源是燃燒中溫厭氧消化產(chǎn)生的甲烷厭氧發(fā)酵反應(yīng)器能產(chǎn)具有能源物質(zhì)的甲烷氣體，同時(shí)厭氧反應(yīng)殘?jiān)?jīng)過高溫微好氧反應(yīng)后殺滅了病原菌，并且消化后污泥保留了氮磷營(yíng)養(yǎng)成分，經(jīng)脫水后可以農(nóng)用，進(jìn)行了資源化利用解決餐廚廢棄物最終出路。
[0020](2)本發(fā)明的餐廚廢棄物消化過程的前半段是中溫厭氧消化過程，而不是高溫厭氧消化過程;大大降低了外界熱量的需求量，同時(shí)在厭氧反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)備細(xì)篩網(wǎng)，在反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行初步固液分離，循環(huán)液相作為初始餐廚廢棄物的接種物和餐廚廢棄物濃度調(diào)節(jié)液，大大縮短了接種馴化時(shí)間，節(jié)約水資源，該工藝停留時(shí)間可以達(dá)30?45天，最大化的降解餐廚廢棄物有機(jī)物濃度，取得更多的甲烷氣體資源，同時(shí)極大的減輕了后續(xù)自熱高溫微好氧反應(yīng)的有機(jī)負(fù)荷，有利于反應(yīng)器降低曝氣量，大大節(jié)約能源。
[0021 ] (3)本發(fā)明適用于含固率在10%?15%，揮發(fā)性有機(jī)固體濃度占85%?95%的液態(tài)有機(jī)固體廢棄物，如城市污泥、家禽養(yǎng)殖廠排放的有機(jī)廢棄物、廚余、牲口糞便等液態(tài)有機(jī)物。進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器發(fā)酵產(chǎn)甲烷，經(jīng)過好氧消化后殺滅了病原菌，保留了氮磷營(yíng)養(yǎng)成分，污泥經(jīng)脫水，可作為肥料的有機(jī)固體，解決了餐廚廢棄物等的最終出路問題。
[0022](4)本發(fā)明的消化裝置結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單，既可建于地上，也可地埋或半地埋式，節(jié)約用地，美化環(huán)境。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0024]圖1為本發(fā)明的餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:厭氧消化反應(yīng)器I，反應(yīng)罐11，攪拌器12，氣體收集過濾器13，溫度傳感器14，內(nèi)隔離濾網(wǎng)15，液相出水管栗16，出泥管與污泥栗17，進(jìn)料栗18，自熱式高溫微好氧反應(yīng)器2，反應(yīng)罐21，曝氣系統(tǒng)22，溫度傳感器23，氣體吸收處理裝置24，雙層攪拌漿25，出泥循環(huán)栗26，原料槽3。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0027]實(shí)施例1
[0028]—種餐廚廢棄物厭氧-高溫微好氧消化裝置，包括厭氧消化反應(yīng)器I和高溫好氧反應(yīng)器;高溫好氧反應(yīng)器為自熱式高溫微好氧反應(yīng)器2，還包括原料槽3，厭氧消化反應(yīng)器I的出料口通過出泥管與污泥栗17與自熱式高溫微好氧反應(yīng)器2的進(jìn)料口相連通；
[0029]厭氧消化反應(yīng)器I包括反應(yīng)罐11、攪拌器12、氣體收集過濾器13和溫度傳感器14，
[0030]攪拌器12包括電機(jī)、桿軸和攪拌槳葉，電機(jī)固定設(shè)置在反應(yīng)罐11的上方，桿軸從上向下穿入反應(yīng)罐11內(nèi)部，攪拌槳葉在桿軸上設(shè)置兩層，其中下層的攪拌槳葉設(shè)置在反應(yīng)罐11的底部，上層的攪拌槳葉設(shè)置在反應(yīng)罐11內(nèi)隔離濾網(wǎng)15的上部;氣體收集過濾器13設(shè)置于反應(yīng)罐11的頂部；隔離濾網(wǎng)15的上部設(shè)置液相出水管栗16與原料槽3相連，原料槽3與反應(yīng)罐11內(nèi)隔離濾網(wǎng)15的下部之間通過進(jìn)料栗18相連，反應(yīng)罐11底部設(shè)置出泥管與污泥栗17，
[0031]自熱式高溫微好氧反應(yīng)器2包括反應(yīng)罐21、曝氣系統(tǒng)22、溫度傳感器23和氣體吸收處理裝置24;曝氣系統(tǒng)22包括有曝氣管、曝氣頭、壓力表，曝氣管布置在反應(yīng)罐21的底部;溫度傳感器23在反應(yīng)罐21的頂部;氣體吸收處理裝置24設(shè)置在反應(yīng)罐21的上方，反應(yīng)罐21內(nèi)部在有效水深均勻設(shè)置雙層攪拌漿25，反