[发明专利]一种污泥与餐厨垃圾共消化系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种污泥与餐厨垃圾共消化系统，混合物储存罐通过第一蠕动泵与高温发酵罐连接，高温发酵罐与冷却调节池连接，冷却调节池通过第二蠕动泵与中温产甲烷反应器连接，中温产甲烷反应器与消化混合物储存罐连接，本发明首先将污泥与餐厨垃圾混合均匀，然后将其泵入高温发酵罐进行水解酸化，最后将污泥与餐厨垃圾发酵混合物泵入中温产甲烷反应器进行产甲烷。该方法将共消化过程的水解产酸阶段和产甲烷阶段置于两个反应器中且水解产酸阶段控制高温、产甲烷阶段控制中温，在提高水解产酸效率的同时，分别为水解产酸菌和产甲烷菌提供最佳的生活环境，避免了污泥与餐厨垃圾单相共消化短链脂肪酸（SCFAs）积累过量对产甲烷过程的抑制。

技术领域

本发明公开了一种污泥与餐厨垃圾共消化系统及其运行方法，能够快速启动、稳定运行且提高产甲烷效率，属于固废资源化利用领域。

背景技术

污泥和餐厨垃圾是市政固体废物的主要成分。随着我国污水处理厂的不断扩建、污水处理量的提高以及城市的发展，污泥和餐厨垃圾产量也在不断增加。污泥和餐厨垃圾目前的处理处置方式主要有填埋、焚烧、堆肥和厌氧消化等。在众多处理处置方式中，厌氧消化技术由于其能在降解餐厨垃圾和污泥的同时回收沼气能源而被广泛应用。我国市政污泥具有高含砂、低C/N、有机质含量低且存在有毒有害物质的特性。这些性质会对其单独厌氧消化工艺的运行造成产气量少、氨抑制、厌氧微生物新陈代谢不利等影响。与此相反，餐厨垃圾的C/N 高，有机质易在酸化过程中大量转化为短链脂肪酸（SCFAs）而导致 pH 急速降低，抑制甚至终止后续产甲烷过程。将污泥和餐厨垃圾共消化，既可稀释污泥中的有毒成分，又能促进物料中营养物质的平衡。

厌氧消化过程一般分为3 个阶段，即：水解、产酸、产甲烷。水解指水解细菌将不溶性的大分子有机物转化为可溶性的小分子有机物，是整个消化过程的限制性步骤；产酸阶段指产酸细菌利用水解后的小分子可溶性有机物生成短链脂肪酸（SCFAs）与二氧化碳（CO₂），继而产氢产乙酸菌再利用SCFAs 产生乙酸（HAc）、氢气（H₂）和CO₂；产甲烷阶段指产甲烷菌以HAc和H₂/CO₂为底物生成CH₄。参与水解产酸过程的水解细菌和产酸细菌被称为酸化细菌，它们的环境生长范围较大，比如pH适应范围在4.0~8.5，世代时间也较短。然而，产甲烷菌是一类对环境因素要求非常苛刻，如pH范围在6.6~7.5，且世代时间很长的专性厌氧菌。

根据水解产酸阶段与产甲烷阶段是否在同一系统，厌氧消化系统可分为单相消化和两相消化。污泥与餐厨垃圾单相共消化系统，装置虽然简单，但是产酸阶段易积累大量的SCFAs，使得系统pH值偏酸性，导致产甲烷过程受到抑制，最终造成系统崩溃。污泥与餐厨垃圾两相共消化系统将水解产酸阶段和产甲烷阶段分别置于两个反应器中，使不同阶段的微生物处于最佳的生活环境，避免了SCFAs积累过量对产甲烷过程的抑制，然而已有研究表明，该系统固体停留时间（SRT）仍需25d或者更长，产甲烷效率也较低。因此，如何提高污泥与餐厨垃圾共消化产甲烷效率，保障共消化系统快速启动且稳定运行，是我国城市固废资源化利用面临的急迫问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中提到的不足，提供一种污泥与餐厨垃圾共消化系统，能够快速启动、稳定运行且产甲烷效率提高。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种污泥与餐厨垃圾共消化系统，包括混合物储存罐，用于存储污泥与餐厨垃圾混合物，其特征在于所述共消化系统还包括：

高温发酵罐，所述高温发酵罐通过第一蠕动泵与所述混合物储存罐连接，所述高温发酵罐设有第一搅拌器和第一温度控制器，在第一温度控制器控制的温度下，对所述污泥与餐厨垃圾混合物进行水解酸化，大分子有机物在水解产酸菌的作用下变成小分子有机物，形成污泥与餐厨垃圾发酵混合物；