[发明专利]一种甘蔗渣与餐厨垃圾混合湿式厌氧发酵降解同时制沼气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及厌氧发酵，具体是一种甘蔗渣与餐厨垃圾混合湿式厌氧发酵降解同时制沼气的方法。

背景技术

    在我国，餐厨垃圾在城市有机固体废弃物中的比例高达50-70%；每年产生餐厨垃圾在6000万吨以上，且排放量呈上升趋势。由于餐厨垃圾中富含碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机成分，其在收集、存放、运输等过程中容易变质发臭，滋生各种细菌与病毒，对环境和人体造成严重危害，同时也制约了城市的发展。令人遗憾的是，我国的餐厨垃圾处理起步较晚，资金与技术投入不足，目前尚未有行之有效的餐厨垃圾处理办法，因此,如何快速、高效地处理餐厨垃圾成为当务之急。

传统的餐厨垃圾处理技术主要包括填埋、焚烧、机械破碎和饲料等。但采用土地填埋，不仅占用有限的土地资源造成资源的浪费，而且易造成二次污染；而由于餐厨垃圾的含水率很高，采用焚烧不仅处理成本较高，且在处理过程中会产生有毒有害气体而威胁城市公共安全。但从另一个角度而言，餐厨垃圾含有高浓度的生物可降解有机化合物，具有可再生资源的潜在优势。可见，餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性，属于典型的“放错了地方的资源”。若采用绿色、高效的厌氧消化技术对其进行处理，不仅可以减轻餐厨垃圾对环境的危害，而且可以产生人类所需要的能源（CH₄与H₂），符合减量化、无害化、资源化的原则，具有明显的技术优势，成为当下餐厨垃圾处理的理想方法。但由于餐厨垃圾中富含易生物降解的有机成分，其水解过程较为迅速，若单独进行厌氧消化则容易引起挥发性脂肪酸的毒性抑制；同时餐厨垃圾中氮的含量较高，特别是对于南方城市而言，这样会造成碳源缺乏，C/N含量低，从而对整个厌氧消化效能造成严重的影响。

我国是仅次于巴西和印度的第三甘蔗种植大国，每年甘蔗渣的产量高达到700万吨。甘蔗渣的成分以纤维素、半纤维素、木质素为主，碳含量高，而蛋白含量少。当前甘蔗渣的资源化用量非常有限，常常被随意废弃，或者是只用做燃料，这不仅造成了资源的浪费，而且还污染了周边环境。而从资源化的角度而言，甘蔗渣农药残留量低，含碳量丰富，木质化程度高，降解速率较慢。 

发明内容

本发明的目的是提供一种甘蔗渣与餐厨垃圾无害化、资源化与减量化处理的理想方法，在解决其环境污染问题的同时，又可产生可利用的能源；同时克服了现有餐厨垃圾单独进行厌氧消化易酸化，而甘蔗渣单独进行厌氧消化降解速率慢的不足。

实现本发明目的的技术方案是：

一种甘蔗渣与餐厨垃圾混合湿式厌氧发酵降解同时制沼气的方法，包括如下步骤：

（1）餐厨垃圾的预处理：对餐厨垃圾进行筛选，剔除大骨头、塑料、纸张等难生物降解物质，然后将筛选后剩余的原料用搅碎机粉碎成有机液浆；

（2）餐厨垃圾与甘蔗渣的碳氮比和固液比调节：将取自甘蔗制糖厂甘蔗渣经过适当粉碎，与餐厨垃圾有机浆液进行混合，调节碳氮比为20-80:1，而后将混合物的TS调节到1-5%；

（3）混合底物的湿式厌氧消化：在双循环EGSB厌氧反应器中投加厌氧颗粒污泥，投加量为反应器有效体积的三分之一；

（4）然后通过泵将混合底物打入双循环EGSB厌氧反应器，控制停留时间为15-24小时，反应器运行温度为35℃左右，混合底物的污染物质被去除，TS被降解，同时产生沼气。

所述的双循环EGSB厌氧反应器，即在传统EGSB厌氧反应器污水循环的基础上，增加一个污泥循环。

所述污水回流比为4-8:1，污泥回流比为2-4:1。

本发明的有益效果是：

（1）餐厨垃圾的C/N较低，特别是南方城市的餐厨垃圾。而甘蔗渣的C/N较高，将甘蔗渣与餐厨垃圾进行混合厌氧湿式消化，可以调节底物的有机营养成分，为厌氧反应器内的微生物生长创造良好的条件，从而地有效保障甘蔗渣与餐厨垃圾的处理效能。

（2）餐厨垃圾厌氧水解迅速，而甘蔗渣厌氧降解缓慢，两者进行混合厌氧湿式消化，可以进行部分中和反应，维持厌氧反应器内pH值与碱度的稳定，为产甲烷菌的生长创造更为有利的微环境，促使厌氧消化的顺利进行。

（3）双循环EGSB厌氧反应器即在传统EGSB厌氧反应器污水循环的基础上，增加一个污泥循环，一方面增大了传质，提高了效率，另一方面可以减轻餐厨垃圾中油脂、氨等对于厌氧微生物的影响。

（4）湿式厌氧消化与干式厌氧消化相比，具有停留时间短、发酵残留物少等优点，提高了甘蔗渣与餐厨垃圾的处理速率。