CN114315076A - 城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸的方法，产品可作为污水处理厂补充碳源。该工艺包括以下步骤：首先将污水处理厂剩余污泥(含水率96％‑98％)与餐厨垃圾浆液(含固率10％‑15％)均匀混合后在35～37℃条件下，pH控制在8‑10之间，厌氧生物酸化反应2～3d,酸化液随后进入沉淀池进行沉淀，沉淀池上清液进入鸟粪石回收装置回收氮磷等营养物质，酸化罐和沉淀池底部的泥渣收集至贮泥池，污泥经脱水后泥饼外运。鸟粪石回收装置出水至污水处理厂生化工艺段，作为补充碳源用。本发明既能实现餐厨浆液的处理，又能实现污泥的资源化，减少对环境的污染，生产具有高利用价值的挥发性脂肪酸，用于污水厂补充碳源。
Description
技术领域
本发明涉及城市污泥与餐厨垃圾处理领域，具体涉及一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法。
背景技术
餐厨垃圾作为一种典型的有机废弃物，可作为乳酸制备原料。随着世界人口的增加和居民生活水平的提高，每年餐厨垃圾产生量超过10亿吨，其营养结构丰富，利于病毒和致病菌的生长和繁殖，处理不当会威胁居民健康，并带来严重的环境问题。餐厨垃圾富含易生物降解物质(如碳水化合物等)，可以作为一种廉价的发酵基质降低发酵成本，同时达到资源化处理的目的，受到广泛关注。利用碳水化合物为底物发酵，可产生大量的乳酸，但餐厨垃圾水解及产酸微生物不足，同时C/N比(10-64)波动范围大，超过细菌稳定生长和厌氧消化最佳C/N比(15-30)范围，难以获得稳定的发酵性能。
剩余污泥也是一种典型的有机废弃物，作为城市污水处理过程中的副产物，其处理和处置成本高达污水处理厂总成本的60％。目前我国城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨，2020年全国污泥产量可能将突破6000万吨。剩余污泥中除了活性微生物外，还包括各种有机和无机化合物、重金属、盐、病原体和寄生虫卵等，如果不能得到妥善处理，会对环境和人类健康构成严重威胁。剩余污泥成分中易降解的有机物成分含量高达50-70％，主要包括蛋白质与多糖等，其中蛋白质成分比例较高，因此C/N比较低，同时污泥中含有丰富的微生物菌群，但以蛋白质为底物的发酵不适合乳酸的生产。
以剩余污泥调控餐厨垃圾厌氧发酵，可以调节发酵底物C/N，利于乳酸发酵，增强发酵体系的缓冲性能，减弱有毒物质对微生物的抑制；同时剩余污泥含丰富的微生物群落，可以促进有机质的溶出、水解、酸化等厌氧代谢过程。因此，将餐厨垃圾及剩余污泥联合发酵制备具有高附加值的产品，是未来的潜在热点研究方向。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，采用该方法能够将剩余污泥与餐厨垃圾中的有机质提取出来，作为污水厂补充碳源；同时通过鸟粪石装置回收磷元素，实现营养元素的有效回收。
本发明的技术方案是：一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，包括步骤1：将混合物放置在厌氧产酸罐中进行酸化反应；
步骤2：将酸化后的液体进入沉淀池进行沉淀；
步骤3：沉淀池上清液进入鸟粪石回收装置回收。
进一步的，所述步骤1中的混合物包括剩余污泥和餐厨垃圾浆液，所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液按照质量比进行混合。
进一步的，所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液的质量比为1:1-1:2。
进一步的，所述剩余污泥的含水率为96％-98％，且所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液于35-37℃的条件下进行混合，并通过NaOH进行调节，使得混合后的PH值为8-10。
进一步的，用于调节所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液的混合物PH值的NaOH 溶液浓度为1-2M。
进一步的，所述酸化反应的时间为2-3天。
进一步的，步骤1中还包括将所述混合物进行粉碎的步骤，且所述混合物粉碎后的颗粒粒径为0.1-3mm，含水率为85-90％。
进一步的，步骤3中所述的鸟粪石回收装置中添加有MgCl2·6H2O，且所述 MgCl2·6H2O与上清液中磷的摩尔比为(1.2-1.6):1。
进一步的，所述步骤2中还包括离心脱水步骤，将所述厌氧产酸罐和沉淀池底部的泥渣收集至贮泥池中，并通过离心脱水后将泥饼外运。
进一步的，所述脱水泥饼含水率为60-70％。
本发明的有益技术效果是：
1、采用剩余污泥和餐厨垃圾浆液制造混合物，不仅实现了餐厨浆液的处理，又实现了污泥的资源化利用，减少对环境的污染。
2、混合物酸化后进入沉淀池进行沉淀，沉淀完成后的上清液进入鸟粪石中进行回收，酸化罐和沉淀池底部的泥渣经过离心脱水后形成泥饼外运，将泥渣中的固体和液体进行分离，将污泥中的资源充分利用。
3、鸟粪石回收装置中MgCl2·6H2O投加量与上清液中磷的摩尔比为 (1.2-1.6):1，能够充分的对上清液中的磷进行回收。
4、餐厨垃圾反应前进行粉碎，粉碎后的颗粒粒径为0.1-3mm，粒径越小，单位质量有机物的比表面积越小，水解产酸速率就越快。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
具体实施方式
为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：如图1所示，本发明具体涉及：一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，包括步骤1：将混合物放置在厌氧产酸罐中进行酸化反应；
步骤2：将酸化后的液体进入沉淀池进行沉淀；
步骤3：沉淀池上清液进入鸟粪石回收装置回收。
为更好调整工艺，需要对剩余污泥和餐厨垃圾中总固体和挥发性有机物质的含量、总碳的含量、总磷、总氮的含量、挥发性脂肪酸的质量浓度进行检测，并根据分析结果确定最有效的厌氧共发酵产酸供碳工艺参数，以便控制影响因素实现产酸率最大化、产酸成分可控化。
所述步骤1中的混合物包括剩余污泥和餐厨垃圾浆液，所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液按照质量比进行混合。
所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液的质量比为1:1。
步骤1中所述餐厨垃圾浆液的含水率为87％
所述剩余污泥的含水率为96％，且所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液于 37℃的条件下进行混合，并通过NaOH进行调节，使得混合后的PH值为10。
用于调节所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液的混合物PH值的NaOH溶液浓度为 1M。
所述酸化反应的时间为3天。
步骤1中还包括将所述混合物进行粉碎的步骤，且所述混合物粉碎后的颗粒粒径为0.1-3mm，含水率为85-90％。
粉碎后的颗粒通过NaOH进行调节PH值，使得混合物在厌氧产酸罐中进行充分的酸化反应，以便将混合物中的资源进行提取。
步骤3中所述的鸟粪石回收装置中添加有MgCl2·6H2O，且所述MgCl2·6H2O 与上清液中磷的摩尔比为1.2:1。
通过MgCl2·6H2O产生镁盐，利用镁盐对上清液中的氮磷等营养物质进行回收。进一步的，鸟粪石回收装置出水至污水处理厂生化工艺段，作为补充碳源用。其中，出水COD浓度为8530mg/L的上清液，磷回收率92％。
本发明既能实现餐厨浆液的处理，又能实现污泥的资源化，减少对环境的污染，生产具有高利用价值的挥发性脂肪酸，用于污水厂补充碳源。
所述步骤2中还包括离心脱水步骤，将所述厌氧产酸罐和沉淀池底部的泥渣收集至贮泥池中，并通过离心脱水后将泥饼外运。
所述脱水泥饼含水率为60-70％。
实施例2：一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其余与实施例1相同，所不同之处在于：
所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液的质量比为1:2。
步骤1中所述餐厨垃圾浆液含水率为90％。
所述剩余污泥的含水率为97％，且所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液于 36℃的条件下进行混合，并通过NaOH进行调节，使得混合后的PH值为8。
用于调节所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液的混合物PH值的NaOH溶液浓度为 1.5M。
步骤3中所述的鸟粪石回收装置中添加有MgCl2·6H2O，且所述MgCl2·6H2O 与上清液中磷的摩尔比为1.5:1。
出水获得COD浓度为7642mg/L的上清液，磷回收率94％。
实施例3,：一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其余与实施例1相同，所不同之处在于：
所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液的质量比为1:1。
步骤1中所述餐厨垃圾浆液含水率为88％。
所述剩余污泥的含水率为98％，且所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液于 35℃的条件下进行混合，并通过NaOH进行调节，使得混合后的PH值为8。
所述酸化反应的时间为2天。
用于调节所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液的混合物PH值的NaOH溶液浓度为 2M。
步骤3中所述的鸟粪石回收装置中添加有MgCl2·6H2O，且所述MgCl2·6H2O 与上清液中磷的摩尔比为1.6:1。
出水获得COD浓度为5848mg/L的上清液，磷回收率95％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于：包括步骤1：将混合物放置在厌氧产酸罐中进行酸化反应；
步骤2：将酸化后的液体进入沉淀池进行沉淀；
步骤3：沉淀池上清液进入鸟粪石回收装置回收。
2.根据权利要求1所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，所述步骤1中的混合物包括剩余污泥和餐厨垃圾浆液，所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液按照质量比进行混合。
3.根据权利要求2所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液的质量比为1:1-1:2。
4.根据权利要求3所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，所述剩余污泥的含水率为96％-98％，且所述剩余污泥与所述餐厨垃圾浆液于35-37℃的条件下进行混合，并通过NaOH进行调节，使得混合后的PH值为8-10。
5.根据权利要求4所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，用于调节所述剩余污泥和餐厨垃圾浆液的混合物PH值的NaOH溶液浓度为1-2M。
6.根据权利要求1所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，所述酸化反应的时间为2-3天。
7.根据权利要求1所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，步骤1中还包括将所述混合物进行粉碎的步骤，且所述混合物粉碎后的颗粒粒径为0.1-3mm，含水率为85-90％。
8.根据权利要求1所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，步骤3中所述的鸟粪石回收装置中添加有MgCl2·6H2O，且所述MgCl2·6H2O与上清液中磷的摩尔比为(1.2-1.6):1。
9.根据权利要求1所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧供发酵产酸供碳的方法，其特征在于，所述步骤2中还包括离心脱水步骤，将所述厌氧产酸罐和沉淀池底部的泥渣收集至贮泥池中，并通过离心脱水后将泥饼外运。
10.根据权利要求9所述的城市污泥与餐厨垃圾厌氧共发酵产酸供碳的方法，其特征在于，所述脱水泥饼含水率为60-70％。
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