[发明专利]提高城市有机垃圾混合厌氧消化定向水解酸化效果的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质固体废物处理领域，尤其涉及一种提高混合原料定向厌氧水解酸化效果的方法。

背景技术

城市有机垃圾是指人类生产生活过程中产生的源自生物质的含水率高的固体废物。具体如餐厨垃圾是指居民日常生活以外餐饮服务，单位供食等活动中产生的剩菜垃圾，俗称泔水；果蔬垃圾是指食品加工过程中剔除的果皮蔬菜剩余物以及水果蔬菜包装、运输和销售过程中产生的生物质废物。北京市人均日产生垃圾0.82公斤，全市日产垃圾1.15万吨，餐厨和果蔬垃圾约1050吨和1000吨。在我国，垃圾处理的办法主要有焚烧、填埋和堆肥。餐厨果蔬垃圾含水率高，不宜焚烧处理，填埋产生大量渗滤液难处理，堆肥将大量耗能在曝气，也难获得高质的堆肥。餐厨垃圾具有易腐烂，高含水，营养物质丰富的特点，还含有大量微量元素，适合培养厌氧细菌；果蔬垃圾挥发性固体含量高，易生物降解，糖类半纤维素含量高。单一餐厨和果蔬垃圾的处理需要分别投资建设厌氧消化设备和场地，耗资占地，系统缓冲能力低，运行负荷低，产气性能难提升。可将两种垃圾按一定比例混合，提高原料各组分的平衡性，采用厌氧消化技术，改善系统缓冲能力和产气性能。但由于餐厨果蔬等生物质垃易腐败而酸化，厌氧消化效率不高，从而采用两相厌氧消化技术。而两相厌氧消化中酸化阶段是限速步骤，其酸化效率和酸化类型直接影响甲烷化效果，进而影响甲烷产率，而乙醇和乙酸通过厌氧发酵较快转化成甲烷，控制定向产乙醇和乙酸是酸化的关键。目前研究酸化的主要集中在单独生物质原料，不加入接种泥自然酸化方面，酸化产物不定向，因此本发明提出的多原料混合方法可促进营养元素的均衡、控制酸化条件、利用协同作用改善酸化效果，该方法可以提高城市有机垃圾混合生物质原料在两相厌氧酸化阶段的水解酸化效果，解决两相厌氧消化中酸化率低，酸化不定向的问题，通过控制条件使酸化产物得以控制，定向生产乙醇和乙酸，从而为工程实践和提高后续甲烷化产气性能提供数据依据。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高厌氧酸化阶段定向水解酸化效果的方法，使进入甲烷相的有机酸浓度最大化，酸成分中乙醇和乙酸含量提高，利于甲烷化进程，从而显著提高沼气的产率。

一种提高城市有机垃圾混合厌氧消化定向水解酸化效果的方法,其特征在于：将不同性质的两种生物质原料按原料的可挥发性固体质量VS比1:10～1:3混合均匀，再在有机负荷30～60g TS/L下即25.8～51.6g VS/L进行厌氧消化水解酸化处理，厌氧消化水解酸化处理中微生物接种采用厌氧消化污泥，接种量按F/M即原料VS/污泥VS为2-5；系统启动的初始pH范围4.60～6.20；反应温度控制在35～55℃，厌氧消化过程中保持体系的混合均匀，厌氧消化水解酸化处理时间为6-9天，实现控制酸成分定向转化为乙醇和乙酸。

进一步，城市有机生物质原料为于城市生活垃圾中的生物质成分、餐厨垃圾、果蔬垃圾、种植业生物质废物或养殖业生物质废物。

进一步，厌氧消化污泥先进行沉降7-14日，而后去除上清液。

进一步，两种生物质原料的预处理方法为：将取来的新鲜生物质原料进行分拣，分拣出金属类，人工合成高分子有机物、硬度较大的大块骨质，去除残余在表面的沙砾粘土；分拣后的生物质原料进行充分破碎而后进行粉碎，粉碎后原料搅拌均匀呈半流体状。

本发明提供了一种通过改变进料负荷和温度的方法来提高厌氧酸化阶段定向水解酸化的效果，其步骤：

1）原料准备。本发明所用酸化原料为城市有机高含水率生物质原料（含水率75-94%），包括但不限于城市生活垃圾中的生物质成分、餐厨垃圾、果蔬垃圾、种植业生物质废物、养殖业生物质废物等。各种生物质的元素成分和微观结构均有其独特性，富含可供厌氧菌生存代谢的营养物质，微量元素以及具有活性的酶。

厌氧酸化接种物包含大量厌氧菌群，如污水处理厂厌氧消化污泥，沼气站的消化污泥等，取用的接种活性污泥需沉降一周至两周以富集活性菌群，所用的富集活性厌氧菌的接种物长时间待用需在4℃冰箱下保持细菌活性，短时间即用的接种物可在室温厌氧保存，或液封保存。选用富含厌氧菌的消化活性污泥作为接种物，pH值为7.12～8.23，氨氮值为200～500mg/L，沉降后去除上清液的固体含量TS为4%～8%，可采取在3000-5000r/min的离心条件下离心5分钟取得浓缩厌氧消化接种物，固体含量TS达到9%-13%即可，接种物无需培养驯化即可直接投入接种使用，其实验的酸化效果良好。