[发明专利]一种餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理与资源化领域，更具体是涉及一种餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷的方法。

背景技术

餐厨垃圾是家庭、宾馆、饭店及机关企事业等饮食单位抛弃的剩余饭菜的通称，是人们日常生活中产生的一种有机固体废弃物。餐厨垃圾成份十分复杂，是油、水、混合菜蔬、果皮、果核、米面、鱼、肉、骨以及废餐具、纸巾等的大杂烩，淀粉、食物纤维、动物脂肪和蛋白等有机物质是餐厨垃圾的主要成分。餐厨垃圾的产生量十分巨大，据统计，上海市每日餐厨垃圾的产生量达1300吨左右，北京市达1600吨左右，深圳市则达1680吨。且随着城市生活设施和居住条件的改善、人民生活水平的提高和人口的增加，餐厨垃圾的产生量有越来越多的趋势。由于餐厨垃圾容易发酵、变质、腐烂，产生大量毒素，散发恶臭气体，严重污染水体和大气，而且大中城市的大量餐厨垃圾直接排入下水道，也造成极严重的环境污染。目前，餐厨垃圾已成为城市生活垃圾的重要污染源。

传统的餐厨垃圾处理方式包括饲料化、堆肥化、填埋、焚烧等均存在不同形式的问题和不足，开发一种适合餐厨垃圾特性的处理处置方法，并在低成本、运行简单、餐厨垃圾中资源利用程度高，无二次污染等基础上对餐厨垃圾进行合理有效的处理处置是目前需解决的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷的方法。本发明的方法具有运行费用低、工艺简单、操作方便、能耗低等优点。

为达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷的方法，包括如下技术步骤：

1、将收集到的餐厨垃圾分进行分选，去除其中较大粒径的固体无机物(如筷子、玻璃、石块等)和难降解有机物(如纸巾、塑料)，然后与水按一定比例混合，用食品破碎机破碎，过筛；

2、取污水处理厂的剩余污泥，经浓缩到一定浓度后，过筛，与粉碎的餐厨垃圾按一定比例混合均匀后进行热处理，热处理后的混合物作为厌氧发酵产氢的基质(污泥作为产氢菌源，餐厨垃圾作为产氢底物)；

3、将上述热处理后的混合物与未处理的混合物进行热交换，以提高未处理混合物的温度，提高热效率；

4、将热交换后的热处理混合物置于密闭第一相厌氧反应罐中进行厌氧发酵产氢；

5、上步骤中产生的氢气经简单预处理后作为燃料或发电原料使用，发酵剩余物进入装有厌氧消化污泥的第二相厌氧反应罐中，进行厌氧发酵产甲烷；

6、上步骤中产生的甲烷同样经简单预处理后作为燃料或发电原料使用，第二相的发酵剩余物或作为沼肥直接使用或再进行处理，或代替剩余污泥，作为产氢菌源。

所述步骤(1)中分选后餐厨垃圾与水混合的比例，以重量计：为1∶1～1∶20；最佳比例是1∶3～1∶10；破碎后餐厨垃圾用60～80目筛过筛。

所述步骤(2)中剩余污泥浓缩至6.0～20gVS/L。用60～80目筛过筛；餐余垃圾和剩余污泥混合物的热处理条件为温度80～180℃，压力1～1.5atm，热处理时间0.25～1.0h。

所述步骤(3)中经热交换的热处理混合物不经冷却直接进入厌氧反应罐中进行厌氧发酵。

所述步聚(4)中厌氧发酵反应罐采用全混式厌氧发酵反应罐(CSTR)，控制发酵pH值为4.5～5.5，发酵过程中不控制发酵温度，采用室温条件。在第一相连续发酵过程中，餐厨垃圾的氢气产率最大达95ml/gVS，产生气体中氢气浓度在50％以上。

所述步骤(5)中，厌氧发酵反应罐采用全混式厌氧发酵反应罐(CSTR)或上流式厌氧污泥床反应罐(UASB)，第二相反应罐中预先装有50～80％的厌氧消化污泥(作为产甲烷菌源)，厌氧消化污泥浓度为15～25gVS/L；第二相厌氧发酵产甲烷的温度控制在35～37℃，pH值则控制在6.5～7.5；在第二相连续发酵过程中，餐厨垃圾的甲烷产率最大可达450ml/gVS，产生气体中甲烷浓度达60～70％。

本发明的发明点在于以餐厨垃圾作为原料，以热处理的剩余污泥作产氢菌源；同时将餐厨垃圾和剩余污泥进行热处理，起到消灭餐厨垃圾和剩余污泥中耗氢菌的作用；将作为有废弃物的餐厨垃圾转化为氢气和甲烷，实现餐厨垃圾的资源化；并利用餐厨垃圾和剩余污泥混合物热处理后的余热来维持产氢物质的温度，不控制厌氧发酵产氢的温度来降低能耗。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：