[发明专利]一种超声/酸预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾厌氧发酵产酸的方法。

背景技术

餐厨垃圾是一种主要来源于企事业单位、餐饮业、农贸市场、食堂和家庭的有机固体废物。我国餐厨垃圾的产量是相当惊人的，北京和上海已经超过1000t/d，并且还在逐年增长，餐厨垃圾的处理形势相当严峻。

餐厨垃圾具有高水分、高有机物含量、易腐发臭、易生物降解等特点，如处理不当会造成资源的浪费和环境的污染。我国餐厨垃圾最主要的处理方式是卫生填埋，但这种处理方法会产生诸如填埋渗滤液、温室气体及臭味等一系列环境污染问题，并且填埋场占地面积大，处理成本高，此外还会造成大量有机物的浪费。另外的餐厨垃圾处理方式，比如海洋消纳、焚烧、作为动物饲料和肥料等，也由于越来越严格的环境法律法规被禁止。因此在能源极度紧缺的当今社会，对餐厨垃圾进行有效地资源化利用具有重要的现实意义。

通过厌氧发酵处理餐厨垃圾，既能减少餐厨垃圾对环境造成的二次污染，又能实现资源的回收，受到国内外研究者的广泛关注。但大部分研究者集中于通过厌氧发酵产生氢气和甲烷，但氢气和甲烷产量不高且附加值较低，导致餐厨垃圾资源化的经济效益不容乐观。利用厌氧微生物将餐厨垃圾中的有机质转化为挥发性脂肪酸，包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等，其附加值高于生物产氢和产甲烷。这些挥发酸有广泛的用途，比如在污水处理厂作为脱氮除磷菌的内源碳，将丁酸和丙酸提取分离后作为发酵工业的生产原料被微生物利用来生产可生物降解塑料，用挥发性脂肪酸作为原材料生产生物气体、生物柴油、产电、合成表面活性剂等。因此，利用餐厨垃圾这种廉价底物生产附加值更高的挥发性脂肪酸，是一种餐厨垃圾资源化的新途径。然而，用餐厨垃圾生产挥发性脂肪酸的效率较低，成为其实现产业化的一大阻碍。众所周知，在餐厨垃圾厌氧发酵的产酸阶段，水解或溶解是限速步骤，有机物处于溶解状态时能更好地被微生物利用，水解程度和水解产物也会直接影响发酵效果，因此需要适当的预处理来破解餐厨垃圾以提高有机物的溶解率。

利用餐厨垃圾厌氧发酵产酸时，微生物在提高底物的生物降解率、缩短滞后时间及最大化利用有机物中发挥着重大作用。由于破解后的底物与未破解的相比溶出的有机物的种类和数量不同，但是现有关于预处理后的底物在进行厌氧发酵时所需的微生物浓度的研究较少，影响了现有餐厨垃圾厌氧发酵的工业化应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有利用餐厨垃圾厌氧发酵产酸方法的有机酸产率低的问题，而提供一种超声/酸预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产酸的方法。

本发明超声/酸预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产酸的方法按下列步骤实现：

一、收集餐厨垃圾，去除餐厨垃圾的浮油后用电搅拌机搅碎，加水将总固体含量调到25～35g/L，得到餐厨垃圾混合液；

二、将餐厨垃圾混合液置于反应容器中，调节超声能量密度为0.25～1.25W/mL，进行超声预处理5～30min，然后加入酸溶液调节餐厨垃圾的pH值为1～5，酸处理10～24h，得到破解后的餐厨垃圾；

三、将步骤二得到的破解后的餐厨垃圾放入厌氧发酵瓶中，向破解后的餐厨垃圾中接种污泥进行发酵处理，完成超声/酸预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产酸。

本发明超声/酸预处理强化餐厨垃圾厌氧发酵产酸的方法通过超声和酸破解餐厨垃圾，使固相中有机物最大程度地释放到液相中，且在后续的厌氧发酵中优化了联合超声和酸预处理的餐厨垃圾与接种污泥的配比，使得有机物能被微生物高效地利用，使有机物最大程度地转化为挥发性脂肪酸，提高了有机酸的产率，在最佳控制条件下，能使餐厨垃圾中溶解性有机物以大于70％的比例转化为挥发性脂肪酸。

附图说明

图1为参比实施例一至五超声能量密度和超声处理时间对餐厨垃圾破解度(DD)影响的关系图，其中代表参比实施例一对餐厨垃圾的破解度与处理时间的关系曲线；代表参比实施例二对餐厨垃圾的破解度与处理时间的关系曲线；代表参比实施例三对餐厨垃圾的破解度与处理时间的关系曲线；代表参比实施例四对餐厨垃圾的破解度与处理时间的关系曲线；代表参比实施例五对餐厨垃圾的破解度与处理时间的关系曲线；