一种餐厨垃圾干式厌氧发酵高负荷下酸抑制缓解工艺的制作方法

专利2025-11-18  1


本发明涉及餐厨垃圾发酵领域,具体来讲,涉及一种餐厨垃圾干式厌氧发酵高负荷下酸抑制缓解工艺。


背景技术:

1、随着人们生活水平的提高,餐厨垃圾的产生量日益增加,易腐烂发臭造成空气环境污染和病菌传播;同时餐厨垃圾中有机质含量和含水率较高,具有很强的资源性。但当前餐厨垃圾的主要处理方式为直接焚烧和填埋,会造成资源的浪费和环境污染,在当前绿色低碳发展大背景下,资源化利用正逐渐成为餐厨垃圾处理的重要方式。

2、餐厨垃圾资源化利用主要有厌氧发酵、好氧堆肥和黑水虻养殖等。厌氧发酵可将餐厨垃圾的有机物通过微生物(产甲烷菌)发酵转化成沼气,且沼渣还可用作优质肥料,是当前我国餐厨垃圾资源化处理的主流工艺。厌氧发酵根据发酵底物的含水率大小,又可以分成干发酵和湿发酵,干发酵相比湿发酵日处理量更大,是当前餐厨垃圾厌氧发酵中的研究热点。

3、在餐厨垃圾厌氧发酵中,常见的问题主要有vfa积累引起的酸抑制和起泡现象,该问题在高负荷运行下尤其明显。厌氧发酵产主要分为水解、产酸和产甲烷三个阶段。通过水解和产酸过程,将大分子有机物转化成vfa,之后vfa通过产甲烷菌转换成甲烷,但是当vfa的产生和消耗过程的平衡被打破时,即vfa的产生速度大于其消耗速度,就会造成vfa的积累,从而引起酸抑制,导致产甲烷菌活性快速下降,产气量快速下降,此外vfa大量积累会诱导发酵系统起泡,造成底物和污泥的混合物体积迅速膨胀,堵塞反应器,并引发爆炸。

4、餐厨垃圾中的有机物目前很少有研究针对高负荷下餐厨垃圾干式厌氧发酵存在的酸抑制问题,尤其是餐厨垃圾干式厌氧发酵中可达到的最高负荷、高负荷下酸抑制缓解工艺措施研究、相关机理研究较少。


技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如,本发明的目的之一在于解决餐厨垃圾在高负荷下酸抑制导致的严重影响。

2、为了实现上述目的,本发明提供了一种餐厨垃圾干式厌氧发酵高负荷下酸抑制缓解工艺。

3、所述工艺可包括:在产生酸抑制后停止进出料,待反应器中泡沫尺寸减小为1~2mm时,按照起泡有机负荷/(1.2~1.3)的标准持续进出料;待稳定运行7~21天后,将有机负荷提升至起泡有机负荷,并向反应器中加入粉末活性炭或碱性添加剂;继续发酵,实现反应器的稳定运行和产气;起泡有机负荷为产气和vfa消耗和产生平衡被破坏时的有机负荷。

4、可选择地,所述工艺还包括:向厌氧发酵反应器中加入餐厨垃圾进行厌氧发酵,每天进出料,在产气和vfa浓度大致稳定后逐步提升有机负荷,当系统内vfa的消耗和产生平衡被打破时,该有机负荷即为泡有机负荷。

5、进一步地,所述反应器运行前期的初始有机负荷为1~3gvs/l/l,例如1.1、1.5、2.0、2.5、2.9gvs/l/l等。

6、最大有机负荷,不是第二,因此每次提升幅度只能为30%,不会直接达到失稳状态的负荷,实验中大概是第六有机负荷才引起起泡和酸抑制,之后才加了pac和aa。

7、可选择地,所述起泡有机负荷可以为11~13gvs/l/l,例如11.1、11.5、12.0、12.5、12.9gvs/l/l等。

8、可选择地,所述粉末活性炭的添加量可以为5~10g/l,所述活性炭粉置于布袋中以避免随出料排出反应器泄露。

9、可选择地,所述碱性添加剂包括氧化镁和磷酸二氢钙,氧化镁和磷酸二氢钙按照摩尔比nh4+:mg2+:hpo42-=1:(1.3~2.0):(1.3~2.0)来添加,其中,nh4+为所述反应器中餐厨垃圾的nh4+。例如,nh4+:mg2+:hpo42-可以为1:(1.4、1.5、1.6、1.8、1.9):(1.35、1.5、1.6、1.7、1.8、1.95)。

10、可选择地,所述碱性添加剂与餐厨垃圾混合一起进入所述反应器,且餐厨垃圾在进入所述反应器之前需混合均匀并冷却至35℃以下。

11、可选择地,所述碱性添加剂的添加频率为:在所述反应器出料的氨氮浓度提高至1000~2000mg/l时,按照摩尔比nh4+:mg2+:hpo42-=1:(1.3~2.0):(1.3~2.0)来加入所述碱性添加剂。

12、可选择地,所述反应器包括发酵罐和搅拌器;其中,发酵罐的上端开设有排气口和进料口,下端开设有排渣口,发酵罐的罐体上开设有若干个出料口;搅拌器全部或部分位于发酵罐中。

13、可选择地,所述反应器包括发酵罐和搅拌器;其中,发酵罐的上端开设有排气口和进料口,下端开设有排渣口,罐体上开设有若干个出料口;搅拌器搅全部或部分位于发酵罐中,搅拌器包括搅拌杆以及自上而下设置在搅拌杆上的多组搅拌桨叶,搅拌桨叶的组数与出料口的数量相同并一一对应,每组搅拌桨叶与对应出料口的位置一致。

14、可选择地,所述反应器还包括气体流量计,气体流量计通过管线与所述排气口连接。

15、可选择地,所述餐厨垃圾包括社区收集的厨余垃圾和/或餐馆的厨余垃圾,且收集后进行了沥水粉碎。

16、与现有技术相比,本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项:

17、(1)本发明方法简便,成本低;能够在发酵系统已经处于严重vfa积累和起泡的情况下,有效缓解vfa的积累,提高产甲烷量,缓解起泡现象。

18、(2)本发明通过添加pac和aa,能够可使餐厨垃圾在高负荷的厌氧发酵中稳定运行,产气和vfa积累相对稳定,可防止系统vfa持续积累直至酸化崩溃的发生。



技术特征:

1.一种餐厨垃圾干式厌氧发酵高负荷下酸抑制缓解工艺,其特征在于,所述工艺包括:

2.根据权利要求1中所述的工艺,其特征在于,所述起泡有机负荷为11~13gvs/l/l。

3.根据权利要求1中所述的工艺,其特征在于,所述粉末活性炭的添加量为5~10g/l,所述活性炭粉置于布袋中以避免随出料排出反应器泄露。

4.根据权利要求1中所述的工艺,其特征在于,所述碱性添加剂包括氧化镁和磷酸二氢钙,氧化镁和磷酸二氢钙按照摩尔比nh4+:mg2+:hpo42-=1:(1.3~2.0):(1.3~2.0)来添加,其中,nh4+为所述反应器中餐厨垃圾的nh4+。

5.根据权利要求4所述的工艺,其特征在于,所述碱性添加剂与餐厨垃圾混合一起进入所述反应器,且餐厨垃圾在进入所述反应器之前需混合均匀并冷却至35℃以下。

6.根据权利要求1中所述的工艺,其特征在于,所述碱性添加剂的添加频率为:在所述反应器出料的氨氮浓度提高至1000~2000mg/l时,按照摩尔比nh4+:mg2+:hpo42-=1:1.5:1.5来加入所述碱性添加剂。

7.根据权利要求1中所述的工艺,其特征在于,所述反应器包括发酵罐和搅拌器;其中,发酵罐的上端开设有排气口和进料口,下端开设有排渣口,发酵罐的罐体上开设有若干个出料口;搅拌器全部或部分位于发酵罐中。

8.根据权利要求1中所述的工艺,其特征在于,所述反应器包括发酵罐和搅拌器;其中,

9.根据权利要求7或8所述的工艺,其特征在于,所述反应器还包括气体流量计,气体流量计通过管线与所述排气口连接。

10.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于,所述餐厨垃圾包括社区收集的厨余垃圾和/或餐馆的厨余垃圾,且收集后进行了沥水粉碎。


技术总结
本发明提供了一种餐厨垃圾干式厌氧发酵高负荷下酸抑制缓解工艺。所述工艺包括:在产生酸抑制后停止进出料,待反应器中泡沫尺寸减小为1~2mm时,按照起泡有机负荷/(1.2~1.3)的标准持续进出料;待稳定运行7~21天后,将有机负荷提升至起泡有机负荷,并向反应器中加入粉末活性炭或碱性添加剂;继续发酵,实现反应器稳定运行和产气;起泡有机负荷为VFA消耗和产生平衡被破坏时的有机负荷。本发明能在发酵系统处于严重VFA积累和起泡情况下,有效缓解VFA积累,提高产甲烷量,缓解起泡现象;本发明通过添加粉末活性炭或碱性添加剂,能够使餐厨垃圾在高负荷厌氧发酵中稳定运行,产气和VFA积累相对稳定,可防止酸化崩溃发生。

技术研发人员:王文国,王炯科,伍佩珂,邓良伟
受保护的技术使用者:农业农村部成都沼气科学研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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