[发明专利]生物质垃圾预水解-机械破碎一体化均质工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质垃圾厌氧消化过程的前处理均质工艺。

背景技术

随着社会经济的快速发展，我国城市生活垃圾的产量不断提高，根据2011年中国统计年鉴报道，2010年我国城市生活垃圾总清运量已达1.58亿吨，而无害化处理率仅为77.9%，垃圾问题已经引起了人们的广泛关注。我国城市生活垃圾中，餐厨垃圾、果蔬垃圾等生物质垃圾仍是其中最主要的组成部分，含量一般都在50%-70%左右，而相对于卫生填埋，焚烧等处理工艺，厌氧消化技术在处理此类生物质垃圾方面具有可回收能源气体甲烷、产物可以用作有机肥料或土壤改良剂、二次污染少、温室气体排放量小等优势。因此，采用厌氧消化技术处理生物质垃圾是一种相对理想的处理方式。为了确保厌氧消化工艺的高效运行，需要对进入厌氧消化反应器前的垃圾进行前处理。

垃圾厌氧消化前处理的关键是减小生物质垃圾的颗粒度，提高物料的均质性。有研究者研究了生物质垃圾尺寸的减小对于厌氧消化过程的影响，研究表明：颗粒尺寸减小引起比表面积增大，一方面可以提高物料的可生化性，加大产气量，使垃圾的减量化程度提高；另一方面可以减少有机垃圾消化的时间。而在如今国外的厌氧消化实际工程当中，生物质垃圾的均质破碎也都是一项普遍的前处理技术。当前垃圾的破碎均质技术主要有鄂式破碎、冲击式破碎、剪切式破碎和辊式破碎等。但是，无论哪种破碎技术，都必然需要消耗很大一部分能量，据实验分析，每吨作物残余类废弃物破碎至粒径小于12.7mm的能耗为57kwh，实际供货生物质垃圾破碎机的破碎能耗比为5至20kwh/t，破碎后平均粒径50~20mm。而在生活垃圾类的厌氧消化设施中，分选、均质等预处理的能耗占全部工艺用能的30%以上。因此，如何能够降低破碎能耗，同时保证整个生物质垃圾厌氧消化前处理系统稳定高效的运行，就成为一个亟待解决的关键问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种生物质垃圾预水解-机械破碎一体化均质工艺，以降低垃圾均质破碎的能耗，同时保证整个前处理过程稳定高效运行，并且垃圾中的有机质不流失，从而避免后续厌氧消化产率的降低。

本发明目的是通过以下技术方案实现的，一种生物质垃圾预水解-机械破碎一体化均质工艺，用于生物质垃圾厌氧消化过程的前处理，具体实施步骤如下：

1．预水解：将收集来的生物质垃圾（包括餐厨垃圾、果蔬垃圾、以及部分集贸市场垃圾等）卸至水解槽堆置贮存，浇灌经酶调理后滤液，进入预水解环节；

2．除杂：经过预水解后物料输送至除杂单元进行除杂，去除对破碎有影响的杂物（包括收集时混入的塑料袋、木块、石块等）；

3. 机械破碎均质：除杂后的生物质进入破碎单元进行破碎均质，破碎至10mm粒径左右的均质浆体；

4．固/液分离：将得到的浆体进行固/液分离，得到滤液和浓缩的均质生物质；

5.1厌氧消化：浓缩的均质生物质和一小部分滤液混合后一同用于厌氧消化，厌氧消化出水用于5.2酶调理步骤；

5.2酶调理：其余大部分滤液通过水解液收集管收集至水解液调理槽，将富含各种水解酶菌群的滤液与5.1步骤厌氧消化出水混合，确保混合液pH>7，从而使该混合液中的水解酶菌群活性得以保证，将混合液输送至水解槽，用于浇灌贮存的生物质原料。滤液中富含各种水解酶菌群，但是由于滤液的酸化环境影响了其水解酶活性，因此需要调节滤液的pH至中性偏碱性以保证水解酶活性，而厌氧消化过程（具体分为水解、酸化、乙酸化、甲烷化等过程）中产生的甲烷化出水为偏碱性，可以用来调节滤液的pH。

优选方案，所述富含各种水解酶菌群的滤液与厌氧消化出水的混合比例，混合比例需视情况按体积比2:1至1:4进行配比，使得该混合液pH>7。更优选，两者混合比例按体积比1:1设定配比。

本发明工艺，生物质垃圾原料进入水解槽，经过预水解、除杂、机械破碎均质、固/液分离之后，滤液经过酶调理后，循环用于预水解环节，浓缩的均质生物质进入后续工序进行厌氧消化处理。通过上述工艺，经酶调理后的滤液回灌生物质垃圾，可以提高物料的预水解程度，加快预水解进程；经过预水解的生物质垃圾，可大幅度降低剪切强度，从而降低了机械破碎时的能耗；同时均质后的生物质通过厌氧消化可以产生沼气,以达到垃圾减量和资源化的目的。