公布日：2023.11.21
申請日：2023.08.17
分類號：C12M1/107(2006.01)I;C12M1/34(2006.01)I;C12M1/02(2006.01)I;C12M1/00(2006.01)I
摘要
本發(fā)明屬于餐廚垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置、工藝。該裝置包括水解酸化罐，水解酸化罐通過緩沖池一連接離心脫水機，離心脫水機通過緩沖池二連接厭氧罐。工藝包括將餐廚垃圾漿液輸送至水解酸化罐水解酸化，控制pH為4.0～4.6，得到水解酸化液和氣體產(chǎn)物，將水解酸化液輸送至緩沖池一進行沉淀緩沖，得到緩沖后的水解酸化液，將緩沖后的水解酸化液輸送至離心脫水機進行脫水，得到離心液和固渣，將離心液輸送至緩沖池二進行沉淀緩沖，得到緩沖后的離心液，將緩沖后的離心液輸送至厭氧罐進行顆粒性污泥培養(yǎng)，得到液體代謝物和氣體代謝物。本發(fā)明能降低水力停留時間，提高有機負荷，降低工藝難度。
權(quán)利要求書
1.一種以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，包括水解酸化罐(1)，所述水解酸化罐(1)通過緩沖池一(9)連接離心脫水機(11)，所述離心脫水機(11)通過緩沖池二(12)連接厭氧罐(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，所述水解酸化罐(1)上分別有液位計一(2)、溫度傳感器一(3)以及攪拌器(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，所述水解酸化罐(1)上分別還有壓力傳感器(5)和氣體分析儀一(6)，所述水解酸化罐(1)還連接換熱系統(tǒng)(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，所述水解酸化罐(1)和所述緩沖池一(9)之間有安裝在所述水解酸化罐(1)上的出料泵一(7)；所述緩沖池一(9)和所述離心脫水機(11)之間有安裝在所述緩沖池一(9)上的出料泵二(10)；所述緩沖池二(12)和所述連接厭氧罐(14)之間有安裝在所述緩沖池二(12)上的出料泵三(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，所述厭氧罐(14)上分別有pH檢測儀(15)、液位計二(16)以及溫度傳感器二(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，所述厭氧罐(14)上分別還有氣體分析儀二(18)和ORP分析儀(19)，所述厭氧罐(14)還分別回流泵(20)和出料泵三(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，其特征在于，所述水解酸化罐(1)為CSTR發(fā)酵罐，所述厭氧罐(14)為UASB厭氧罐。
8.一種利用權(quán)利要求1～7任意一項所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置的工藝，其特征在于，包括如下步驟：將餐廚垃圾漿液輸送至所述水解酸化罐(1)進行水解酸化，控制所述水解酸化罐(1)中pH為4.0～4.6，得到水解酸化液和氣體產(chǎn)物，將所述水解酸化液輸送至緩沖池一(9)進行沉淀緩沖，得到緩沖后的水解酸化液，將所述緩沖后的水解酸化液輸送至離心脫水機(11)進行脫水，得到離心液和固渣，將離心液輸送至緩沖池二(12)進行沉淀緩沖，得到緩沖后的離心液，將所述緩沖后的離心液輸送至厭氧罐(14)進行顆粒性污泥培養(yǎng)，得到液體代謝物和氣體代謝物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置的工藝，其特征在于，回流泵(20)回流所述液體代謝物至所述厭氧罐(14)內(nèi)來調(diào)節(jié)厭氧罐(14)的pH值或投放藥劑調(diào)節(jié)厭氧罐(14)的pH值，所述藥劑包括氫氧化鈉和/或碳酸氫鈉。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置的工藝，其特征在于，物料在水解酸化罐1和厭氧罐14內(nèi)的總HRT≤7d。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，降低水力停留時間，提高有機負荷，降低工藝難度。
一種以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置，包括水解酸化罐，所述水解酸化罐通過緩沖池一連接離心脫水機，所述離心脫水機通過緩沖池二連接厭氧罐。
優(yōu)選的，所述水解酸化罐上分別有液位計一、溫度傳感器一以及攪拌器。
優(yōu)選的，所述水解酸化罐上分別還有壓力傳感器和氣體分析儀一，所述水解酸化罐還連接換熱系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述水解酸化罐和所述緩沖池一之間有安裝在所述水解酸化罐上的出料泵一；所述緩沖池一和所述離心脫水機之間有安裝在所述緩沖池一上的出料泵二；所述緩沖池二和所述連接厭氧罐之間有安裝在所述緩沖池二上的出料泵三。
優(yōu)選的，所述厭氧罐上分別有pH檢測儀、液位計二以及溫度傳感器二。
優(yōu)選的，所述厭氧罐上分別還有氣體分析儀二和ORP分析儀，所述厭氧罐還分別回流泵和出料泵三。
優(yōu)選的，所述水解酸化罐為CSTR發(fā)酵罐，所述厭氧罐為UASB厭氧罐。
本申請的另一個目的是提供一種利用所述的以乙醇作為餐廚垃圾中間產(chǎn)物的厭氧發(fā)酵裝置的工藝，包括如下步驟：
將餐廚垃圾漿液輸送至所述水解酸化罐進行水解酸化，得到水解酸化液和氣體產(chǎn)物，將所述水解酸化液輸送至緩沖池一進行沉淀緩沖，得到緩沖后的水解酸化液，將所述緩沖后的水解酸化液輸送至離心脫水機進行脫水，得到離心液和固渣，將離心液輸送至緩沖池二進行沉淀緩沖，得到緩沖后的離心液，將所述緩沖后的離心液輸送至厭氧罐進行顆粒性污泥培養(yǎng)，得到液體代謝物和氣體代謝物。
優(yōu)選的，回流泵回流所述液體代謝物至所述厭氧罐內(nèi)來調(diào)節(jié)厭氧罐的pH值或者投放藥劑調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)厭氧罐的pH值，所述藥劑包括氫氧化鈉和/或碳酸氫鈉。
優(yōu)選的，物料在水解酸化罐1和厭氧罐14內(nèi)的總HRT≤7d。
優(yōu)選的，所述餐廚垃圾漿液的TS為10～12％，粒徑＜10mm,VS/TS為82～85％，砂雜含量＜1.0％，pH為5.0～6.0，所述液體代謝物的SCOD為3515～4250mg/L。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)區(qū)別于傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵裝置，本申請將水解酸化罐1和厭氧罐14聯(lián)用，提升工藝效率，還配合回流泵20，調(diào)節(jié)pH值。本申請還設(shè)置換熱系統(tǒng)，在水解酸化罐1的非進、出料的時間，能啟動出料泵一7將水解酸化罐1內(nèi)物料輸往換熱系統(tǒng)8，換熱后的物料重新回到水解酸化罐1，這能實現(xiàn)水解酸化罐1內(nèi)恒溫。
(2)pH、氧化還原電位(ORP)和水力停留時間(HRT)是影響發(fā)酵類型的關(guān)鍵因素。本申請通過控制pH可以定向調(diào)控發(fā)酵類型的形成，較高的pH(＞5.5)有利于丁酸型和丙酸型發(fā)酵形成，而較低的pH(4.0～4.5)更利于乙醇型發(fā)酵的形成。區(qū)別為傳統(tǒng)的水解產(chǎn)物丁酸、丙酸、乙酸、戊酸，本發(fā)明控制水解酸化罐1pH值范圍為4.0-4.5，停留時間為5d，形成乙醇型發(fā)酵優(yōu)勢菌群，發(fā)酵主要產(chǎn)物為乙醇、乙酸和乳酸。而且本申請所需堿性試劑少，且必要時能不添加堿性試劑，經(jīng)濟性好。水解酸化罐1的代謝產(chǎn)物以乙醇、乳酸、乙酸為主，該類產(chǎn)物作為基質(zhì)進行甲烷化，能快速實現(xiàn)甲烷化，大幅提高產(chǎn)甲烷反應(yīng)器效率。水解酸化過程氣體產(chǎn)物以二氧化碳為主，氫氣和甲烷含量幾乎為0，CSTR形式的水解酸化罐1產(chǎn)生的氣體利用價值高，還能避免進入后端除臭系統(tǒng)，減少除臭投資成本及運行費用。水解酸化階段有機負荷可達8-10kgVS/(m3·d)，產(chǎn)甲烷階段容積負荷為24.3gCOD/(L.d)。顯著提高兩相厭氧工藝的處理效率。
(3)低pH條件下高效產(chǎn)酸顆粒污泥的厭氧罐14，反應(yīng)器容積效率高，VFA類物質(zhì)產(chǎn)量高。其中乙醇為中性物質(zhì)不會引起pH下降，乙酸可以直接被乙酸型產(chǎn)甲烷菌利用。產(chǎn)生的氣體中甲烷含量高、熱值高，后續(xù)可利用價值高，同時也可減少沼氣提純的投資和運行費用。另外，本申請厭氧罐14的COD去除率較高，減輕了后端污水處理系統(tǒng)的難度，降低了污水處理系統(tǒng)能耗。
(4)高有機負荷和短停留時間能顯著減少水解酸化罐1與厭氧罐14的罐體容積，明顯降低工程總體投資和占地面積。而且因為本申請中水解酸化罐1和厭氧罐14的容積較小，所需配套的攪拌器、泵等設(shè)備(如液位計一2、溫度傳感器一3、攪拌器4、壓力傳感器5、氣體分析儀一6、出料泵一7、換熱系統(tǒng)8、pH檢測儀15、液位計二16、溫度傳感器二17、氣體分析儀二18、ORP分析儀19、出料泵三21)功率會相應(yīng)降低，可大幅降低運行電耗，節(jié)省運行費用。
綜上，通過控制環(huán)境參數(shù)，將厭氧產(chǎn)酸發(fā)酵過程(在水解酸化罐1中)的中間產(chǎn)物由常規(guī)的丁酸、丙酸、乙酸、戊酸等轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖�、乳酸。中間產(chǎn)物的改變能大幅提高產(chǎn)酸發(fā)酵效率，促進產(chǎn)酸發(fā)酵。加上后端的厭氧罐14，提高了甲烷化。本申請還能大幅縮短傳統(tǒng)厭氧工藝的停留時間，提高有機負荷，降低工藝難度，減少成本，節(jié)省工程造價，縮短投資回收期。
（發(fā)明人：盧艷娟;李海芳;楊軍華;林航天;何金玲）
