一種餐廚垃圾的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種餐廚垃圾的處理方法，包括熱堿預(yù)處理和單相厭氧發(fā)酵。將餐廚垃圾料漿與厭氧污泥加入到單相厭氧反應(yīng)器中，加入NaOH調(diào)節(jié)到設(shè)定的pH至8-12；加熱反應(yīng)后；再向反應(yīng)器充入氮?dú)?，放?5±1℃的恒溫水浴箱中靜態(tài)發(fā)酵3-5d。跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用熱堿預(yù)處理，提高了餐廚垃圾單相厭氧發(fā)酵總VFA產(chǎn)量，較未經(jīng)熱堿預(yù)處理的總VFA產(chǎn)量最高提高66％。而且本發(fā)明中的熱堿預(yù)處理?xiàng)l件容易實(shí)施。利用本發(fā)明提供的方法處理餐廚垃圾，提高了餐廚垃圾的資源化效率，也有利于餐廚垃圾的無(wú)害化處理。
【專利說(shuō)明】一種餐廚垃圾的處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于垃圾處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種餐廚垃圾的處理方法。
技術(shù)背景
[0002]我國(guó)餐廚垃圾占城市生活垃圾的比例高達(dá)37 %-62%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平的10%-20%。實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的無(wú)害化處理和資源化利用是城市現(xiàn)代化管理的一個(gè)重要課題。目前，餐廚垃圾的處理以厭氧發(fā)酵制氫、產(chǎn)甲烷和揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)為主。但是，餐廚垃圾單相厭氧消化系統(tǒng)易酸化造成后續(xù)甲烷產(chǎn)量不高而影響其經(jīng)濟(jì)效益；而VFA的附加值遠(yuǎn)高于生物制氫和產(chǎn)甲烷。VFA可為低碳氮比的城市污水生物脫氮提供碳源；VFA也可以作為化工原料用于生產(chǎn)各種高附加值產(chǎn)品。乙酸是VFA的主要組成物質(zhì)，是微生物燃料電池(microbial fuel cells, MFC)的首選底物,可用于生產(chǎn)電能。同時(shí)，在發(fā)酵產(chǎn)酸階段也伴隨有大量具有回收利用價(jià)值的H2產(chǎn)生。因此，餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)VFA是實(shí)現(xiàn)其資源利用的一條具有廣闊應(yīng)用前景的途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種餐廚垃圾的處理方法，通過(guò)熱堿預(yù)處理提高餐廚垃圾單相厭氧發(fā)酵揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量。
[0004]本發(fā)明提供的一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0005]a、熱堿預(yù)處理；
[0006]b、單相厭氧發(fā)酵。
[0007]步驟a、熱堿預(yù)處理，包括以下步驟:
[0008](I)、將餐廚垃圾料漿與厭氧污泥加入到單相厭氧反應(yīng)器中；
[0009](2)、在攪拌條件下，加入NaOH調(diào)節(jié)到堿性，將反應(yīng)器放入恒溫水浴箱中加熱。
[0010]步驟(I)中餐廚垃圾料漿是指將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比1:1?2:1攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿；所述餐廚垃圾料漿的總固體(TS)為86?114g/L，揮發(fā)性固體(VS)為78?104g/L, TCOD為82?109g/L。步驟(I)中厭氧污泥取自污水處理廠厭氧段，經(jīng)自然存放3天后除去上清液即得；所述厭氧污泥的TS為19g/L，VS為 13g/L, TCOD 為 29g/L。
[0011]步驟(I)中所述餐廚垃圾料漿與厭氧污泥的體積比為3:1?6:1。
[0012]步驟(I)中所述單相厭氧反應(yīng)器采用棕色玻璃瓶。
[0013]步驟⑵中加入NaOH濃度為2?4mol/L，調(diào)節(jié)pH至8-12。
[0014]步驟⑵中所述加熱，加熱溫度為50_90°C，時(shí)間為30_150min。
[0015]步驟b、單相厭氧發(fā)酵，包括以下步驟:
[0016]向步驟a熱堿預(yù)處理后的單相厭氧反應(yīng)器中充入氮?dú)??3min，排出反應(yīng)器頂部的空氣，迅速密封反應(yīng)器，放入35 ± I °C的恒溫水浴箱中靜態(tài)發(fā)酵3?5天，即可。
[0017]步驟b處理后的發(fā)酵液中總揮發(fā)性脂肪酸含量為22.75?65.83g/L。
[0018]跟現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中餐廚垃圾經(jīng)熱堿預(yù)處理后，其絮體和多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞，加速其有機(jī)顆粒外壁分解，使有機(jī)組分中的蛋白質(zhì)和多糖快速溶出進(jìn)入液相，為產(chǎn)酸細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖提供豐富的底物；同時(shí)，產(chǎn)甲烷菌的活性在堿性環(huán)境中被抑制，從而導(dǎo)致熱堿預(yù)處理后餐廚垃圾單相厭氧發(fā)酵VFA產(chǎn)量增加。與未經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組相比，其總VFA產(chǎn)量最高提高66 %。本發(fā)明中的熱堿預(yù)處理?xiàng)l件容易實(shí)施。利用本發(fā)明提供的方法處理餐廚垃圾，提高了餐廚垃圾的資源化效率，也有利于餐廚垃圾的無(wú)害化處理。
[0019]具體實(shí)施方法
[0020]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解下面所舉的實(shí)例只是為了解釋說(shuō)明本發(fā)明，并不包括本發(fā)明的所有內(nèi)容。
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0023]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比1:1攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 5.12、TS ^ 86g/L、VS ^ 78g/L、TCOD ^ 82g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75、TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TCOD ^ 29g/L)按照 3:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入3mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH = 8 ;將反應(yīng)器放入50°C的恒溫水浴箱中加熱60min ;熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵5d。所得總VFA濃度為22.75g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高10.72%。
[0024]實(shí)施例2
[0025]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0026]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比2:1攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 4.92、TS ^ 114g/L、VS ^ 104g/L、TC0D ^ 109g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75,TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TC0D ^ 29g/L)按照 6:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入4mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH= 10 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱30min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵4d。所所得總VFA濃度為42.17g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高46.15%。
[0027]實(shí)施例3
[0028]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0029]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比3:2攪拌混勻后，過(guò)2mm過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 5.00、TS ^ 100g/L、VS ^ 91g/L、TC0D ^ 96g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75,TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TC0D ^ 29g/L)按照 4:1 的體積比加入到 5L 棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入2mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH = 12 ;將反應(yīng)器放入90°C的恒溫水浴箱中加熱30min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵3d。所得總VFA濃度為32.74g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高35.53%。
[0030]實(shí)施例4
[0031]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0032]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比1:1攪拌混勻后，過(guò)2mm過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 5.12、TS ^ 86g/L、VS ^ 78g/L、TCOD ^ 82g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75、TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TCOD ^ 29g/L)按照 3:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入3mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH = 8 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱90min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵5d。所得總VFA濃度為29.55g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高27.97%。
[0033]實(shí)施例5
[0034]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0035]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比2:1攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 4.92、TS ^ 114g/L、VS ^ 104g/L、TC0D ^ 109g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75,TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TC0D ^ 29g/L)按照 6:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入4mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH= 11 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱30min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵4d。所得總VFA濃度為60.35g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高63.18%。
[0036]實(shí)施例6
[0037]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0038]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比3:2攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 5.00、TS ^ 100g/L、VS ^ 91g/L、TC0D ^ 96g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75,TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TC0D ^ 29g/L)按照 5:1 的體積比加入到 5L 棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入4mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH= 10 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱30min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵4d。所得總VFA濃度為54.83g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高60.55%。
[0039]實(shí)施例7
[0040]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0041]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比2:1攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 4.92、TS ^ 114g/L、VS ^ 104g/L、TC0D ^ 109g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75,TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TC0D ^ 29g/L)按照 6:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入4mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH= 11 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱30min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵4d。所得總VFA濃度為65.83g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高66.24%。
[0042]實(shí)施例8
[0043]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0044]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比2:1攪拌混勻后，過(guò)2mm過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 4.92、TS ^ 114g/L、VS ^ 104g/L、TC0D ^ 109g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75,TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TC0D ^ 29g/L)按照 6:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入4mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH= 11 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱90min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵4d。所得總VFA濃度為46.99g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高52.71 %。
[0045]實(shí)施例9
[0046]一種餐廚垃圾的處理方法，包括以下步驟:
[0047]將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比3:2攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿，將餐廚垃圾料漿(pH ^ 5.00、TS ^ 100g/L、VS ^ 91g/L、TC0D ^ 96g/L)與厭氧污泥(pH ^ 6.75、TS ^ 19g/L、VS ^ 13g/L、TCOD ^ 29g/L)按照 6:1 的體積比加入到 5L棕色玻璃的單相厭氧反應(yīng)器中，在不斷攪拌的條件下，加入3mol/L NaOH調(diào)節(jié)到pH = 8 ;將反應(yīng)器放入80°C的恒溫水浴箱中加熱150min。熱堿預(yù)處理結(jié)束后，向反應(yīng)器充入氮?dú)??3min排出反應(yīng)器頂部的空氣，而后迅速密封；然后將反應(yīng)器放入35土 1°C的恒溫水浴鍋中靜態(tài)發(fā)酵3d。所得總VFA濃度為34.66g/L，比不經(jīng)熱堿預(yù)處理的對(duì)照組高34.53%。
【權(quán)利要求】
1.一種餐廚垃圾的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟: a、熱堿預(yù)處理； b、單相厭氧發(fā)酵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟a、熱堿預(yù)處理，包括以下步驟: (1)、將餐廚垃圾料漿與厭氧污泥加入到單相厭氧反應(yīng)器中； (2)、在攪拌條件下，加入NaOH調(diào)節(jié)到堿性，將反應(yīng)器放入恒溫水浴箱中加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，步驟(I)中餐廚垃圾料漿是指將餐廚垃圾與自來(lái)水按照質(zhì)量比1:1?2:1攪拌混勻后，過(guò)2_過(guò)濾網(wǎng)，濾出物即為餐廚垃圾料漿；所述餐廚垃圾料漿的總固體TS為86?114g/L，揮發(fā)性固體VS為78?104g/L，TCOD為 82 ?109g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的處理方法，其特征在于，步驟(I)中厭氧污泥取自污水處理廠厭氧段，經(jīng)自然存放3天后除去上清液即得；所述厭氧污泥的TS為19g/L，VS為13g/L, TCOD 為 29g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的處理方法，其特征在于，步驟(I)中所述餐廚垃圾料漿與厭氧污泥的體積比為3:1?6:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5任一項(xiàng)所述的處理方法，其特征在于，步驟(I)中所述單相厭氧反應(yīng)器采用棕色玻璃瓶。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，步驟(2)中加入NaOH濃度為2-4mol/L，調(diào)節(jié)pH至8-12。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其特征在于，步驟(2)中所述加熱，加熱溫度為50-90°C，時(shí)間為 30-150min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，步驟b、單相厭氧發(fā)酵，包括以下步驟: 向步驟a熱堿預(yù)處理后的單相厭氧反應(yīng)器中充入氮?dú)??3min，排出反應(yīng)器頂部的空氣，迅速密封反應(yīng)器，放入35 ± I °C的恒溫水浴箱中靜態(tài)發(fā)酵3-5天，即可。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處理方法，其特征在于，步驟b處理后的發(fā)酵液中總揮發(fā)性脂肪酸含量為22.75?65.83g/L。
【文檔編號(hào)】C12P7/40GK104450802SQ201410797629
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】宋珍霞, 蔡昌鳳, 鄧旭 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)