專利名稱：城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市垃圾厭氧消化的處理方法，具體地說(shuō)涉及一種城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝。
背景技術(shù)：
城市垃圾中的有機(jī)物含量較高，采用厭氧消化處理將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為甲烷，可以實(shí)現(xiàn)城市垃圾的資源化利用。將城市垃圾進(jìn)行厭氧消化處理是利用厭氧微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和簡(jiǎn)單的有機(jī)物。其中起主要作用是產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌兩大菌群。而產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌對(duì)環(huán)境要求不同。產(chǎn)酸菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)范圍較寬，是兼性厭氧菌，適于在酸性環(huán)境下存活，對(duì)有機(jī)物酸化速度較快。而產(chǎn)甲烷菌是嚴(yán)格的厭氧菌，對(duì)環(huán)境的酸堿性要求較為苛刻，要求中性偏堿性的環(huán)境，產(chǎn)甲烷速度較慢，是消化過(guò)程速度的限制階段。采用傳統(tǒng)的垃圾漚肥制沼氣，產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷菌在單相反應(yīng)器內(nèi)完成厭氧消化的全過(guò)程，垃圾產(chǎn)酸過(guò)程形成大量的有機(jī)酸極易抑制產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)。產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌都不處于最佳的環(huán)境條件。因而影響了反應(yīng)器的效率，處理效果不理想。其發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、沼氣含量低、運(yùn)行不穩(wěn)定等缺點(diǎn)限制了厭氧消化技術(shù)在城市垃圾處理中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，以滿足垃圾厭氧消化過(guò)程中水解酸化與產(chǎn)甲烷階段厭氧微生物對(duì)環(huán)境的不同要求，通過(guò)提供其各自所需的最佳條件，使微生物在垃圾處理的全過(guò)程中發(fā)揮最大的活性，提高反應(yīng)器的處理效率以及所產(chǎn)沼氣的甲烷含量。
本發(fā)明的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特點(diǎn)是將經(jīng)篩選的垃圾送入酸發(fā)酵罐，進(jìn)行水解和酸化，然后將經(jīng)酸化后的酸化液送入調(diào)解罐內(nèi)調(diào)節(jié)酸堿性和負(fù)荷率，再將經(jīng)過(guò)調(diào)解的酸化液輸送到甲烷發(fā)酵罐，在甲烷發(fā)酵罐內(nèi)，有機(jī)物進(jìn)一步分解產(chǎn)生沼氣。
本發(fā)明的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝的具體步驟如下(a)將城市垃圾進(jìn)行分選破碎，除去其中的無(wú)機(jī)物、雜質(zhì)以及生物降解性差的物質(zhì)，破碎至粒徑為5-15mm，控制C/N比為25∶1-35∶1，將破碎好的垃圾送入酸發(fā)酵罐，調(diào)解固含量在10-15％。
(b)在酸發(fā)酵罐中，啟動(dòng)攪拌系統(tǒng)和加熱裝置，控制溫度在30-60℃，保持恒溫、密封，收集產(chǎn)生的氣體。
(c)將垃圾在酸發(fā)酵罐水解酸化產(chǎn)生的酸化液泵入調(diào)解罐，在調(diào)解罐內(nèi)調(diào)解酸化液的pH值為6.5-7.5、CODcr為3000-7000mg/L。
(d)用泵將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的液體泵入到甲烷發(fā)酵罐，保持甲烷發(fā)酵罐內(nèi)的溫度在30-60℃恒溫，密封，收集產(chǎn)生的氣體。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的甲烷發(fā)酵罐內(nèi)的出水可以輸送到酸發(fā)酵罐或調(diào)解罐，以調(diào)解垃圾的含水率和負(fù)荷；所述進(jìn)入酸發(fā)酵罐內(nèi)的垃圾為經(jīng)過(guò)分選的有機(jī)垃圾，有機(jī)物含量在60％以上；所述甲烷發(fā)酵罐為升流式厭氧污泥床(UASB)；所述酸發(fā)酵罐內(nèi)保留與新鮮進(jìn)料成20％的量作為接種量。
本發(fā)明提供的城市垃圾兩步厭氧消化處理與傳統(tǒng)厭氧消化工藝相比，其特點(diǎn)是將垃圾厭氧消化全過(guò)程的水解酸化與產(chǎn)甲烷兩階段分開在不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。各自分開的反應(yīng)器保證了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌處于最佳的環(huán)境條件，發(fā)揮最大的活性。產(chǎn)酸過(guò)程改善了垃圾的可生化性，大分子有機(jī)物被分解為甲烷、二氧化碳和短鏈脂肪酸等，酸化液為甲烷相提供了適宜的基質(zhì)。避免了由于在產(chǎn)酸階段形成大量有機(jī)酸而抑制產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)。通過(guò)適當(dāng)控制反應(yīng)器的負(fù)荷率可使產(chǎn)酸相反應(yīng)器與產(chǎn)甲烷相反應(yīng)器相互協(xié)調(diào)工作。在本工藝中，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，反應(yīng)器的效率更高，處理能力更大，甲烷含量更高，發(fā)酵時(shí)間更短。


圖1為本發(fā)明的工藝路線圖。
圖2為本發(fā)明的工藝流程示意簡(jiǎn)圖。
圖2中1為酸發(fā)酵罐，3為調(diào)節(jié)罐，5為甲烷發(fā)酵罐，7為貯氣罐，2、4、6為液體輸送泵。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1、2進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
實(shí)施例1(a)采集新鮮垃圾進(jìn)行分選，去除其中的無(wú)機(jī)物，垃圾成分包括廚房垃圾(55％)，市場(chǎng)垃圾(30％)和樹葉雜草(10％)以及其它雜物，有機(jī)物含量為70％，C/N比為25∶1，將其中的有機(jī)物20Kg破碎至粒徑為10mm，調(diào)節(jié)固含量15％；(b)將垃圾輸送到酸發(fā)酵罐1內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，溫度控制在35℃，恒溫，產(chǎn)生的氣體收集在貯氣罐7內(nèi)；(c)將產(chǎn)生的酸化液經(jīng)泵2泵入調(diào)解罐3，用Na2CO3將調(diào)解罐內(nèi)的酸化液調(diào)解至pH值7.2，CODcr5000mg/L；(d)將經(jīng)過(guò)調(diào)解的酸化液經(jīng)泵4輸送到甲烷發(fā)酵罐5，甲烷發(fā)酵罐采用升流式厭氧污泥床(UASB)，溫度控制35℃，恒溫，產(chǎn)生的氣體收集在貯氣罐7內(nèi)；(e)甲烷發(fā)酵罐的出水經(jīng)由泵6回流到酸發(fā)酵罐用以調(diào)節(jié)固含量和負(fù)荷(如附圖2所示)，經(jīng)測(cè)量有機(jī)物去除率達(dá)到75％，甲烷含量70％。
實(shí)施例2(a)采集新鮮垃圾進(jìn)行分選，去除其中的無(wú)機(jī)物，垃圾成分包括廚房垃圾(60％)，市場(chǎng)垃圾(20％)和樹葉雜草(10％)以及其它雜物，有機(jī)物含量為75％，C/N比為30∶1，將其中的有機(jī)物20Kg破碎至粒徑為10mm，調(diào)節(jié)固含量20％；(b)將垃圾輸送到酸發(fā)酵罐1內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，溫度控制在35℃，恒溫，產(chǎn)生的氣體收集在貯氣罐7內(nèi)；(c)將產(chǎn)生的酸化液經(jīng)泵2泵入到調(diào)解罐3，用Na2CO3將調(diào)解罐內(nèi)的酸化液調(diào)解至pH值7，CODcr5500mg/L；(d)然后將經(jīng)過(guò)調(diào)解的酸化液經(jīng)泵4輸送到甲烷發(fā)酵罐5，甲烷發(fā)酵罐采用升流式厭氧污泥床(UASB)，溫度控制在35℃，恒溫，產(chǎn)生的氣體收集在貯氣罐7內(nèi)；(e)甲烷發(fā)酵罐的出水經(jīng)由泵6回流到酸發(fā)酵罐用以調(diào)節(jié)固含量和負(fù)荷(如附圖2所示)，經(jīng)測(cè)量有機(jī)物的去除率達(dá)到70％，甲烷含量72％。
權(quán)利要求
1.一種城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特征在于將經(jīng)篩選的垃圾送入酸發(fā)酵罐，進(jìn)行水解和酸化，然后將經(jīng)酸化后的酸化液送入調(diào)解罐內(nèi)調(diào)節(jié)酸堿性和負(fù)荷率，再將經(jīng)過(guò)調(diào)解的酸化液輸送到甲烷發(fā)酵罐，在甲烷發(fā)酵罐內(nèi)有機(jī)物進(jìn)一步分解產(chǎn)生沼氣；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，該工藝的具體步驟為(a)將城市垃圾進(jìn)行分選破碎，除去其中的無(wú)機(jī)物、雜質(zhì)以及生物降解性差的物質(zhì)，破碎至粒徑為5-15mm，控制C/N比為25∶1-35∶1，將破碎好的垃圾送入酸發(fā)酵罐，調(diào)解固體含量在10-15％；(b)在酸發(fā)酵罐中，啟動(dòng)攪拌系統(tǒng)和加熱裝置，控制溫度在30-60℃，保持恒溫、密封，收集產(chǎn)生的氣體。(c)將垃圾在酸發(fā)酵罐水解酸化產(chǎn)生的酸化液泵入調(diào)解罐，在調(diào)解罐內(nèi)調(diào)解酸化液體的pH值為6.5-7.5和CODcr為3000-7000mg/L；(d)用泵將調(diào)節(jié)罐內(nèi)的液體泵入到甲烷發(fā)酵罐，保持甲烷發(fā)酵罐內(nèi)的溫度在30-60℃恒溫，密封，收集產(chǎn)生的氣體；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特征在于甲烷發(fā)酵罐內(nèi)的出水可以輸送到酸發(fā)酵罐或調(diào)解罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特征在于所述的進(jìn)入酸發(fā)酵罐內(nèi)的垃圾的有機(jī)物含量在60％以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特征在于所述的甲烷發(fā)酵罐為升流式厭氧污泥床(UASB)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特征在于所述的酸發(fā)酵罐內(nèi)保留與新鮮進(jìn)料成20％的量作為接種量。
全文摘要
本發(fā)明的城市垃圾兩步厭氧消化處理工藝，其特點(diǎn)是將經(jīng)篩選的垃圾送入酸發(fā)酵罐，進(jìn)行水解和酸化。然后將經(jīng)酸化后的酸化液送入調(diào)解罐內(nèi)調(diào)節(jié)酸堿度和負(fù)荷率，再將經(jīng)過(guò)調(diào)解的酸化液輸送到甲烷發(fā)酵罐，在甲烷發(fā)酵罐內(nèi)，有機(jī)物進(jìn)一步分解產(chǎn)生沼氣。本發(fā)明將垃圾厭氧消化全過(guò)程的水解酸化與產(chǎn)甲烷兩階段分開在不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，保證了產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌處于最佳的環(huán)境條件，發(fā)揮最大的活性。產(chǎn)酸過(guò)程改善了垃圾的可生化性，大分子有機(jī)物被分解為甲烷、二氧化碳和短鏈脂肪酸等，酸化液為甲烷相提供了適宜的基質(zhì)。本發(fā)明還具有系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，反應(yīng)器的效率高，處理能力大，甲烷含量更高，發(fā)酵時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1431159SQ03118038
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者喬瑋, 曾光明, 黃國(guó)和, 袁興中 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)