[发明专利]一种利用餐厨垃圾预醇化强化污泥厌氧消化的方法

说明书

本发明涉及一种利用餐厨垃圾预醇化强化污泥厌氧消化的方法，该方法主要包括以下步骤：(1)餐厨垃圾乙醇预发酵，将均匀粉碎后的餐厨垃圾送入产醇相反应器，通过外加酵母或pH值调节等，使餐厨垃圾快速高效厌氧发酵产乙醇，分别收集发酵液、发酵残渣；(2)污泥预处理，将污泥与餐厨垃圾发酵残渣混合后进行预处理；(3)厌氧消化产甲烷，将预处理后的产物与餐厨垃圾发酵液混合，在产甲烷相反应器进行厌氧消化产甲烷。本发明提出了新型协同厌氧消化的思路，餐厨垃圾发酵液中的乙醇可在产甲烷相富集电活性微生物，提高微生物种间电子传递速率，提高产甲烷效率。本发明通过多相反应在有效处理污泥和餐厨垃圾的同时强化了资源回收和沼气升级。

技术领域

本发明涉及有机废弃物处理与资源化领域，尤其是涉及一种利用餐厨垃圾预醇化强化污泥厌氧消化的方法。

背景技术

社会发展和人类活动产生了大量有机废弃物，在中国，每年有超过1亿吨餐厨垃圾和6千万吨城市污泥产生，如何合理处理处置这些有机废弃物是保障生态文明建设、实现可持续发展必须解决的问题。厌氧消化技术是处理有机废弃物的主流技术，在促进有机废弃物减量化、稳定化、无害化的同时实现了资源回收，是实现有机废弃物资源化利用与无害化处理，支撑无废城市建设的重要技术保障。在有机废弃物的厌氧消化过程中，复杂有机物组分需要经历水解、酸化、乙酸化等一系列生化步骤变成乙酸、乙醇等小分子有机物，再进行产甲烷过程。污泥结构紧密组分复杂，有机物含量和碳氮比低，在厌氧消化中存在启动缓慢、水解速率低、有机物降解率低、产甲烷效果差等问题；餐厨垃圾有机物含量高且糖类占比高，在厌氧消化中容易出现系统酸化、产甲烷受抑制等问题。

污泥和餐厨垃圾的协同厌氧消化被认为是平衡有机物组成与含量、提高厌氧消化系统稳定性的有效技术手段。专利“一种利用造纸污泥和餐厨垃圾联合发酵产甲烷的方法”(CN201010229805.5)、专利“城市污泥、粪便和餐厨垃圾合并处理工艺”(CN201110046401.7)、专利“一种多原料混合近同步发酵协同作用提高产气性能的方法”(CN201210057486.3)、专利“污泥、粪便和餐厨垃圾协同厌氧消化工艺”(CN201910174596.X)均是基于这个思路出发进行技术研发。

然而，将污泥和餐厨垃圾混合进行协同厌氧消化，仍无法避免系统传质效果差、有机物降解率有限、产气效率低、甲烷气体比例不高、反应周期长等一系列问题，限制了污泥、餐厨垃圾等有机废弃物领域厌氧消化技术的进一步提高和应用。

如何强化有机废弃物厌氧消化、提高厌氧消化产甲烷的效率是研究者关注的重点。近年来，研究发现在有机物厌氧消化过程中，电活性微生物(如地杆菌)可与产甲烷菌(如甲烷鬃毛菌)通过微生物自身的菌毛和细胞色素c，或者外源添加的某些导电材料，进行微生物种间的直接电子传递，完成有机物的高效分解产甲烷。由于进行种间直接电子传递需要电活性微生物的参与，而乙醇是目前已知的核心电活性微生物地杆菌的最佳基质，因此，在有机废弃物厌氧消化中进行乙醇型发酵是构建并强化种间直接电子传递途径的厌氧甲烷化的有效策略。

专利“一种玉米秸秆乙醇型发酵耦合城市污泥厌氧共消化的装置与工艺”(CN201811113595.6)、专利“一种小麦秸秆发酵产乙醇混合城市餐厨垃圾的两相厌氧处理装置与工艺”(CN201811113606.0)、专利“一种基于酵母发酵秸秆产乙醇耦合餐厨垃圾共消化的两相厌氧处理方法”(CNCN201811113580.X)、专利“一种两相式高含固餐厨垃圾及城市剩余污泥厌氧产甲烷技术”(CN201911092602.3)均是基于这个思路出发进行技术研发。然而，秸秆由于含有半纤维素和木质素等难降解有机物，发酵产乙醇的效率低，且不管是秸秆还是餐厨垃圾，产完醇后直接与污泥混合去厌氧消化，仍无法解决污泥结构复杂、降解率低的实质问题，限制了技术的应用与推广。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用餐厨垃圾预醇化富集电活性微生物，预处理污泥和餐厨垃圾发酵残渣强化有机质溶出和降解性能，产甲烷相高效产甲烷的强化污泥厌氧消化的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：